DE2144086A1 - Betätigungsorgan, insbesondere motorischer Steuerantrieb für Ventile - Google Patents

Description

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Patentanwalt Karl A. Brose

Dipl.-Ing.

D-8023 Möndien - Pullach Wieaerstr.2.T.Mci;ii.7933570.7931782

DB/Mü 8023 Pullach, den 1. September 1971

ROTORK LIMITED, Lower Weston, Bath, Somerset, England Brassmill Lane

Betätigungsorgan, insbesondere motorischer Steuerantrieb für Ventile

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung und insbesondere ein steuerndes Betätigungsorgan, welches betätigbar ist,um einen Ausgangsteil in jeder gewünschten Lage zwischen seinen Endoder Grenzlagen der Bewegung in Übereinstimmung mit einem Eingangsoder Steuersignal zu positionieren, welches von einem entfernt liegenden Punkt empfangen wird.

Derartige steuernde Betätigungsorgane werden in industriellen und anderen Anwendungsfällen typischerweise zur Positionssteuerung von Ventilen und anderen Anlagenteilen, wie beispielsweise Dämpfern, Ventilatoren, Meßpumpen, Stellwiderständen und verstellbaren Transformatoren verwendet. Derartige bekannte Betätigungsorgane wurden gebräuchlicherweise auf pneumatischem Wege in Verbindung mit pneumatischen Meßinstrumenten und Steuersystemen betätigt. Mit der wachsenden Tendenz zur Verwendung elektronischer Steuerungen jedoch^einschliesslich Computern zur Prozeßsteuerung, hat es sich als notwendig erwiesen, die elektrischen Steuersignale in pneumatische Signale umzuwandeln, umdamit anschliessend die pneumatischen steuernden Betätigungsorgane oder Steller zu betätigen. Die zur Zeit üblicherweise verwendeten Einrichtungen müssen folglich einen Wandler enthalten und dieser zusätzliche Anlagebestandteil zusammen mit den normalerweise zum pneumatischen

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Betrieb notwendigen Anlagenteilenhaben heutzutage die Verwendung pneumatischer Steller ausgesprochen kostspielig gemacht..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfacheres Betätigungsorgan zu schaffen, welches unter geringeren Kosten verwendet werden kann und welches als steuerndes Betätigungsorgan betrieben werden kann.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit dem Problem eine?mit Notbremseigenschaften ausgestatteten Arbeitsweise im Falle, dass die Energiezufuhr zu dem Betätigungsorgan ausfallen sollte.

Bei der Auslegung von Prozeßanlagen,Raffinerien, Pipelines usw. ist es normalerweise von Bedeutung, wenn nicht sogar unabdinglich zu gewährleisten, dass keine gefährlichen Zustände in dem Falle auftreten, dass die Energiezufuhr zu den Betätigungsorganen oder Stellern ausfallen sollte. Dieses Problem betrifft insbesondere die Steuerventile, welche in Abhängigkeit von dem "Verfahren und dem durch sie gesteuerten Medium sich öffnen, schliessen oder in der gleichen Lage im Falle eines Ausfalles der Energiezufuhr verbleiben müssen. Hinzu kommt, dass es nicht möglich sein kann, die Art der Notlaufarbeitsweise zu entscheiden, bis die Anlage in Betrieb genommen ist.

Folglich ist es ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Betätigungsorgan zu schaffen, welches Einrichtungen aufweist,um die am Verwendungsort die Art der Notlaufarbeitsweise im Falle eines Ausfalles der Energiezufuhr zwischen öffnen, Schliessen oder Beibehalten der jeweiligen Lage zu wählen.

Die obigen der Erfindung zugrundeliegenden Aufgaben werden im wesentlichen durch ein Betätigungsorgan gelöst, welches einen linear beglichen Kraftabgabeteil, Kraftantriebseinrichtungen zur Bewegung des Kraftabgabeteiles in einer ersten Bewegungsrichtung,

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Federeinrichtungen zur Bewegung des Kraftabgabeteiles in einer zweiten entgegengesetzten Bewegungsrichtung, Steuereinrichtungen zur Erregung dar Kraftantriebseinrichtungen und Wahleinrichtungen aufweist, welche eine wahlweise Einstellung der Steuereinrichtungen ermöglichen, wobei die Wahleinrichtungen in eine erste Lage bewegbar sind, in der das Ausfallen oder Entregen der Steuereinrichtungen zu einer Bewegung des Kraftabgabeteiles in eine Endlage seines Hubes in Abhängigkeit von der gespeicherten Energie der Pedereinrichtungen geführt, und in eine zweite Lage bewegbar ist, in der der Kraftabgabeteil in Ruhe verbleibt und in seiner Bewegungslage bei Ausfallen oder Entregung der Steuereinrichtungen gehalten ist.

Die vorgezogene Ausführungsform der Erfindung ist im wesentlichen elektrohydraulisch betätigt, wobei die Kraftantriebseinrichtungen einen einfach wirkenden hydraulischen Motor mit einem mit dem Kraftabgäbeteil verbundenen Kolben aufweisen, der Kolben in eine Richtung durch hydraulisches Druckmedium gezwungen wird, welches durch eine durch einen stetig laufenden Elektromotor angetriebene Pumpe eingespeist wird und der in entgegengesetzter Richtung durch die Pedereinrichtungen gezwungen wird, welche zweckdienlich aus einer eine Rückkehrbewegung für den Kolben erzeugenden Feder bestehen.

Die Bewegung des Kraftabgabeteiles in einer Richtung wird durch Schliessen eines solenoidbetätigten Ventlies erreicht, wodurch hydraulisches Medium aus dem Vorratsbehälter durch ein Rückschlagventil in den Zylinder der Hydraulikeinheit gepumpt wird und in der anderen Richtung wird die Bewegung durch die Rückkehrfeder erzeugt, nachdem der Druck des hydraulischen Mediums von dem Zylinder durch ein zweites solenoidbetätigtes Druckentlastungsventil entlastet wurde.

Die Arbeitsweise des zweiten solenoidbetätigten Ventlies be-

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stimmt folglich im Falle des Energieausfalles ob der Kraftabgabeteil sich bewegen oder in der gleichen Lage verbleiben wird. Durch die vorliegende Erfindung wird eine von Hand betätigbare Einrichtung geschaffen, die wahlweise in der eingebauten Lage betätigt werden kann»um eine zuvor festgelegte Bewegung des zweiten solenoidbetätigten Ventiles im Falle des Energieausfalles su wählen» Die Wahl der Richtung der Bewegung des Kraftabgabeteiles im Falle des Energieausfalles wird vorzugsweise durch die Art bestimmt, in der das Betätigungsorgan anfänglich bezüglich des Ventiles oder des anderen Anlagenteiles der durch es gesteuert werden soll, montiert wird.

Für die Arbeitsweise des Betätigungsorganes ist eins elektrische Steuerschaltung vorgesehen und diese Schaltung schllesst vorzugsweise ein PositionsrückführungsCfeedbackJ-Potentiometer ein, welches eine Signalspannung proportional zu der Lage des Kraftabgabeteiles erzeugt. Das Feedbacksignal wird mit dem Eingabesteuersignal verglichen, welches von einem entfernt liegenden Punkt empfangen werden kann, und falls eine Differenz auftritt, erregt das resultierende oder Differenzialsignal die solenoidbetätigten Ventile durch Schaltrelais bis der Kraftabgabeteil in eine Lage bewegt ist, welche dem Eingabesteuersignal entspricht.

Um eine leichte Umkehr des Betätigungsorganes zu gewährleisten, ist die hydraulische Einheit und der Vorratsbehälter vorzugsweise in einem abgedichteten Gehäuse angeordnet und der Vorratsbehälter schllesst vorzugsweise Ausgleichseinrichtungen, wie z.B. eine aufblasbare Blass ein, um eine mögliche Expansion und/ Kontraktion des Eydraulikmediums auszugleichen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer in den Zeichnungen beisjielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert .

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'5s zeigt:

Pig. 1 eine perspektivische Ansicht des vollständigen Betätigungsorganes, wobei Teile des Gehäuses aufgeschnitten oder abgenommen sind, um Einzelheiten des inneren Mechanismus zu veranschaulichen j

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des in Figur 1 veranschaulichten Betätigungsorganes;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A - A in Figur 2 welcher genauere Einzelheiten des Mechanismus zur Wahl der Ausfallsicherung veranschaulicht;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B - B in Figur 3» im erheblich vergrösserten Maßstab, welcher weitere Einzelheiten des Mechanismus zur Wahl der Ausfallsicherung veranschaulicht;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Wahlmechanismus zum Wechseln der Arbeitsweise des zweiten Steuerventiles in vergrössertem Maßstab;

Fig. 6 eine skizzenhafte Ansicht einer zweckdienlichen Steuerschaltung&usammen mit Einzelheiten des hydraulischen Kreises;und

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich Figur 4, in dem ein abgeänderter Mechanismus zur Umkehr der Arbeitsweise des Steuerventiles, welches die Arbeitsweise der Ausfallsicherung des Betätigungsorganes steuert, veranschaulicht ist.

Das in den Figuren 1 bis 4 der Zeichnungen veranschaulichte Betätigungsorgan ist im wesentlichen elektrohydraulisch betrieben und der Mechanismus ist in einem Gehäuse aufgenommen, welches aus einem Hauptgehäuse 10 besteht, welches zweckdienlicherweise in den Zeichnungen in einer vertikalen Lage angeordnet veran-

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schaulicht ist, welches jedoch, wie im folgenden genauer beschrieben wird, in jeder gewünschten Lage angeordnet werden kann. Das Gehäuse 10 enthält eine hydraulische Servoeinheit oder Motor 11 und das Gehäuse ist an seinem Oberende an ein Gehäuse 12 angeschlossen, welches einen kontinuierlich angetriebenen elektrischen Induktionsmotor jeder zweckdienlichen Art enthält, welcher durch eine Trennwand 15 in dem Gehäuse 12 antriebsmässig mit einer Pumpe 14 verbunden ist.

Ein weiteres Gehäuse 16 erstreckt sich quer zu dem Gehäuse 12, wie dieses in der Schnittansicht in Figur 3 veranschaulicht ist, die der Linie A-A von Figur 2 folgt. Das Gehäuse 16 enthält die elektrischen Steuereinheiten einschliesslich Schaltern, Schaltschützen und Transformatoren und enthält weiterhin eine feuersichere oder wettersichere Wandung 17 , durch welche sich die Steuerteile für das Betätigungsorgan erstrecken. Wie in Figur 3 veranschaulicht, sind übliche Anschlusskontakte I¹J für die elektrischen Zufuhrleitungen vorgesehen und die weiteren von Hand betätigbaren Teile sind in der später beschriebenen Weise hier angeordnet, um die Einstellung und Verstellung des Betätigungsorganes in der Einbaulage zu ermöglichen.

Ein Kraftabgäbeteil in Form einer Welle 20 erstreckt sich durch das Hauptgehäuse 10 und das Oberende derselben erstreckt sich gleichfalls durch den Hydraulikmotor 11 in das Gehäuse 12. Die Welle 20 verläuft durch das Unterende des Hauptgehäuses 10 und gleichfalls durch den Oberteil des Gehäuses 12. Der Hydraulikmotor 11 weist einen Zylinder 21 auf, welcher mit dem Teil des Gehäuses 12 verbunden ist, der die Pumpe IM enthält. Ein Kolben 22 ist fest mit der Welle 20 verbunden, und in dem Zylinder 21 unter der Wirkung von hydraulischem Me-dumdruck bew^ar, welcher in die Kammer 23 geleitet wird. Die Niederdruckseite des Kolbens 22 steht in direkter Verbindung mit dem Gehäuse 12, welches die Pumpe l^enthält und welches einen Vorratsbehälter 2¹I für Hydrau-

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likmedium zur Zufuhr und Rückfuhr des unter Druck stehenden Hydraul ikmediums zu der Kammer 23 aufweist.

Der Vorratsbehälter 2*1 und der Hydaulikmotor 11 bilden dadurch eine abgedichtete Einheit, die es ermöglicht, dass das Betätigungsorgan in jeder gewünschten Lage angeordnet werden kann. Um jegliche mögliche Expansion und/oder Kontraktion des Hydraulikmediums auszugleichen, ist eine mit Gas gefüllte Blase 25 in dem Vorratsbehälter vorgesäien. Falls gewünscht kann die Blase durch eine elastische Wandung des Vorratsbehälters, einen flexiblen mit Gas gefüllten Balg oder ein Volumen von elastischem Schaummaterial geschlossenen Zellenverbands ersetzt werden.

Die beiden Enden der Wellen 20 sind derart ausgebildet, dass sie an irgendeinen zweckdienlichen Bauteil der gesteuert werden soll, beispielsweise ein Ventil ,angeschlossen werden können. Die Welle kann an beiden Enden in Abhängigkeit von der Steuerrichtung angeschlossen werden und wie später noch beschrieben wird, kann das Betätigungsorgan in der in Figur 2 veranschaulichten Lage oder umgekehrt in Abhängigkeit von der Richtung der Arbeitsweise der Ausfallsicherung angeordnet werden.

Das Oberende 20 der Welle erstreckt sich durch das Gehäuse 12 in einer dichtenden Weise dadurch, dass zweckdienliche Dichtringe 26 vorgesehen sind. Das Unterende der Welle erstreckt sich durch den Kopf 27 des Zylinders 11 gleichfalls in dichtender Weise mittels Dichtringen 28 und die Welle weist eine Schulter 29 zum Eingriff mit einem ringförmigen tassenähnlichen Teil 30 versehen, welcher in der an der Schult»· 29 anliegenden Lage durch eine mittels einer Mutter 32 auf dem mit Gewinde versehenen Teil 33 der Welle 20 befestigten Hülse gehalten ist. Die Welle kann gleichfalls mit einem verstellbaren Kragen 3*ί zum Eingriff mit dem Fuss des Gehäuses 10 ausgebildet sein, um so die Aufwärtsbewegung

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der Welle in Abhängigkeit von der Zufuhr von unter Druck stehendem Hydraulikmedium zu der Kammer 23 festzulegen.

Der Hydraulikmotor 11 ist einfach wirkend und die Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 in dem Zylinder 21 reicht aus, um ein Paar von Druckfedern 35, 36. zusammenzudrücken, die mit dem einen Ende an dem tassenförmigen Teil 30 und mit dem anderen Ende an ^ der Oberwandung 37 des Gehäuses 10 anliegen. Die Anordnung ist ™ derart, dass die gespeicherte Energie der Federn 35, 36 nach dem Zusammendrücken wirksam wird, die Ausgangswelle 20 nach unten zu drücken, wenn die Kammer 23 von hydtaulischem Druckmedium entlastet wird.

Im Falle eines Ausfalles der Steuerungseinheit, welche das Hydraulikmedium zu der Kammer 23 speist, wird folglich die gespeicherte Energie der Federn 35, 36 selbsttätig den Kraftabgabeteil bzw. die Welle 20 in ihre am weitesten unten liegende Lage zurückführen, wie dies in Figur 2 veranschaulicht ist, welches eine Art der Arbeitsweise der Ausfallsicherung des Betätigungsorganes bildet. In dem Falle, dass eine entgegengesetzt gefc richtete Bewegung des Steuerteiles bei Ausfall der Steuerung des Betätigungsorganes erforderlich ist, ist es offensichtlich, dass der Steuerungsteil mit dem anderen Ende der Welle 20 angeschlossen werden soll oder dass^wie zuvor beschrieben, das angescKbssene Betätigungsorgan in einer umgekehrten Lage eingebaut werden kann.

Wie noch genauer beschrieben wird, weist das Betätigungsorgan einen von Hand betätigbaren Wahlschalter auf, welcher eine Arbeitsweise des Verharrens bei Ausfallen der Steuerung des Betätigungsorganes ermöglicht, und diese wird ganz allgemein durch automatische Isolierung der Kammer 23 erzielt, im Falle,daß die Steuerung oder die Energiezufuhr ausfällt.

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In Figur 6 der Zeichnungen ist eine zweckdienliche elektrische Steuerschaltungskizzenhaft zusammen mit dem hydraulischen Kreis für den Motor 11 veranschaulicht.

Wie bereits oben erwähnt, läuft der Motor 13 kontinuierlich während der Arbeit des Betätigungsorganes und der Motor treibt die in dem Vorratsbehälter 24 angeordnete Pumpe 14. Die Pumpe 14 zirkuliert Hydraulikmedium von ihrem Einlass 40 durch eine Leitung 4l zu einem Steuerventil 42, welches durch einen Elektromagneten 43 betätigt wird. Die normale Arbeltsweise des Elektromagneten 43 dient dazu, das Ventil 42 offenzuhalten, so dass das Hydraulikmedium durch die Leitung 44 zu dem Vorratsbehälter 24 zurückgeführt wird. Die Pumpe 14 ist gleichfalls an eine Leitung 45 angeschlossen, welche über ein Rückschlagventil 47 mit einer Leitung 46 verbunden ist. Die Leitung 46 ist an die Kammer 23 des Motors 11 angeschlossen und gleichfalls weist diese Leitung eine Verbindung mit dem Vorratsbehälter 24 durch eine Leitung 48 auf, die ein zweites Steuerventil 49 enthält, welches durch einen Elektromagneten 50 gesteuert ist. Während der normalen Arbeitsweise des Ventlies 49 ist dieses geschlossen und hält so Mediendruck in der Kammer 43 und der dazugehörigen Leitung 46, welches dazu führt, dass der Kolben 22 in einer gewünschten Lage gehalten wird, wie diese durch die elektrische Steuereinheit gewählt ist, welches im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Wie zuvor erwähnt, ist das Ventil 42 normalerweise in seiner Offenlage gehalten, während das Ventil 49 geschlossen ist. Angenommen, der Kolben 22 befindet sich in einer Zwischenlage in dem Zylinder 21, so kann die Aufwärtsbewegung des Kolbens 22 durch Schliessen des Ventiles 42 durch die Steuerung des Betätigungsorgans erzielt werden. Das Schliessen des Ventiles 42 führt dazu, dass hydraulisches Druckmedium durch das Rück-

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schlagventil in die Kammer 23 geleitet wird, und dies wird fortgesetzt, bis die Lage erreicht ist, wobei dann zu diesem Zeitpunkt das Ventil 42 offen ist.

Die Bewegung des Kolbens 22 in umgekehrter Richtung wird durch öffnen des Ventiles 49 erzielt, welches zum ErtLasten der Kammer 23 von hydraulischem Druckmedium zur Rückkehr zu dem Vorratsbehälter 24 führt, so dass die Rückkehrfedern 35, 36 den Kolben 22 abwärts bewegen können, bis das Ventil 49 durch die Steuerung des Betätigungsorganes wiederum geschlossen wird.

Bei der normalen Arbeitsweise ist der Elektromagnet 50 erregt, umöas Ventil 49 geschlossen zu häten und es ist offensichtlich, dass im Falle eines Ausfallens der elektrischen Steuerschaltung der Elektromagnet 50 entregt wird und somit automatisches Ventil 49 öffnet. Dies führt zu einer Ausfallsicherungsbewegung des Kolbens 22 und folglich der Welle 20 in einer Abwärtsrichtung, wie in den Figuren 2 und 6 veranschaulicht, und zwar unter der Wirkung der gespeicherten Energie der Federn 35 und 36. Das Betätigungsorgan weist eine von Hand betätigbare Wahleinrichtung auf, welche eine Umkehr der Arbeitsweise der Spule 50 ermöglicht, falls erwünscht, so dass das Ventil 49 geschlossen gehalten wird, wenn der Elektromagnet entregt wird. Dies ermöglicht, dass bei Ausfall der Energiezufuhr eine Ausfallsicherungslage erreichbar ist, die dazu führt, dass die Ausgangswelle in ihrer Lage der Bewegung zum Zeitpunkt des Energieausfalles erhalten bleibt.

In Figur 6 weist die in dem Gehäuse 12 angeordnete elektronische Steuerungseinheit eine elektrische Steuerungseinheit 55 auf, von der aus der Motor 13 und die Elektromagneten 43 und 50 in Übereinstimmung mit Eingabesignalen erregt werden. Die veranschaulichte Schaltung kann ein Eingabesignal von einem entfernt liegenden Punkt empfangen, welches ein kleines Gleichstrorasignal

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beispielsweise 4-20 Milliampere sein kann, welches an die Eingangsleitungen 56, 57 angelegt werden kann, die sich durch die Wandung 17 in dem Gehäuse 12 erstrecken. In dem Fall, dass ein Spannungssignal Verwendung findet, wird dieses an die Zuleitungen 56, 58 angelegt. Das Eingangssignal wird an eine Brückenschaltung 59 angelegt, welche ein Potentiometer 60 enthält, das durch den Steuerteil 6l vom Äusseren der Wandung 17 einstellbar ist, um den Signalbereich zu ändern und um damit die Einstellung der Bewegung des Betätigungsorganes zu erzielen. Ein ähnliches Potentiometer 62 ist für die Nulleinstellung des Betätigungsorganes vorgesehen und ist gleichfalls vom fiusseren der Wandung 17 durch einen Steuerteil 62A einstellbar, wie dies in dem Schaltungsdiagramm von Figur 6 veranschaulicht ist. Das Eingabesignal wird durch die Leitung 63 zu einem Differentialverstärker 64 geleitet, wo das Signal mit einem Feedbacksignal verglichen wird, welches in den Differentialverstärker 64 mittels einer Leitung 65 von dem Potentiometer 66 geleitet wurde. Das Feedbackpotentiometer 66 wird mechanisch durch eine Welle 67 eingestellt, die in Übereinstimmung mit der Bewegung des Kolbens 27 in dem Motor 11 gedreht wird. W te in Figur 1 der Zeichnungen veranschaulicht, ist der Kolben 27 über eine Kette 28 mit einer Scheibe 69 verbunden. Die Scheibe weist einen exzentrischen Stift 70 auf, der in Eingriff mit einem vorstehenden Teil 71 an der Welle 67 kommt. Der Teil 71 ist in Anlage mit dem exzentrischen Stift 70 mittels der Wirkung einer Feder 72 gehalten, welche gewährleistet, dass die Welle 67 der Bewegung des Kolbens 27 durch Drehung der Scheibe 69 folgt.

Die Fehlerschalung der elektronischen Steuerungsschaltung weist folglich das einstellbare Nulleinstellungspotentiometer/und das Lage-Feedback-Potentiometer 66 auf, welche parallel über die stabilisierte Gleichspannungszufuhr geschaltet sind. Die PotentJometerausgänge sind' an den Differentialverstärker 64 angeschlossen und der Anstiluss des Nullwertpotentiomters 62 schließt

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das variable Potentiometer 60 ein, welches über die Eingangssignalleitungen 56, 57 von einem entfernt liegenden Punkt geschaltet ist.·

Die Wirkung der elektronischen Steuereinheit 55 in Abhängigkeit von dem Differentialsignal von dem Verstärker 66 besteht darin, den Kolben 27 und folglich die Ausgangswelle 20 zu bewegen,bis' die Spannungszufuhr zu dem Differentialverstärker von dem Lage- ψ Feedback-Potentiometer gleich der Summe der Spannungen von dem Null-Wert-Potentiomter 62 und der Eingangssignalspannung ist. Die Bewegung der Ausgangswelle 20 ist folgich proportional dem Eingangssignal von dem entfernt liegenden Punkt an den Leitungen 56, 57 oder 56, 58.

Der Gesamthub der Ausgangswelle 20 ist folglich der Differenz der Spannungen äquivalent, die über dem variablen Potentiometer durch die Maximal-und Minimalströme des zur Anwendung gelangenden Signalbereiches erzeugt werden. Das variable Potentiomter 60 kann folglich durch den Teil 61 eingestellt werden, um den erforderlichen Spannungsbereich und folglich den erforderlichen . Hub aus einem der normalen Signalbereiche einzustellen. Da die * Potentiomterachsen nach aussen durch die Wandung 17 geführt sind, können alle diese Einstellungen nach Inbetriebnahme in der Einbaulage erfolgen, ohne den abgedichteten Einschluss zu stören, welcher die Steuereinheit 55 und die dazugehörigen Relais enthält.

Wie in Figur 6 veranschaulicht, wird die elektronische Steuerschaltung zunächst durch einen thermostatischen Schalter 75 vervollständigt, welcher in oder im Bereich der Motorwicklungen vorgesehen sein kann,um den Motor zu entregen oder das Ventil *J9 zu öffnen, falls der Motor zu warm wird. Die elektronische Steuereinheit 55 kann weiterhin einstellbare Schalter aufweisen, um die Bewegung der Ausgangswelle 20 in einer oder beiden

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Richtungen zu begrenzen.

Die Druckleitung 21 für hydraulisches Medium kann weiterhin mit einer auf Druck ansprechenden Einheit 76 ausgestattet sein, die durch die Wandung des Vorratsbehälters mit einem Schalter 77 verbunden ist, um die Steuereinheit zum öffnen des Ventiles 42 in dem Falle zu betätigen, dass ein zu hoher Druck auf der Ausgangsseite der Pumpe 14 auftritt.

Der von Hand betätigbare Wahlmechanismus zur Umkehr der Arbeitsweise des durch Elektromagneten gesteuerten Ventiles 49 wird im folgenden näher erläutert. Der Wahlschalter weist eine Welle 78 auf, welche sich durch die Wandung 17 des Gehäuses 16 erstreckt und von aussen drehbar ist. An ihrem Innenende ist die Welle 78 mit einem Block 79 verbunden, an dem ein Ventilbetätigungsstössel 80 fest angeordnet ist. Der Block 79 ist mit zwei Öffnungen 81 und 82 an nebeneinander mit rechten Winkeln zueinander stehenden Flächen ausgebildet. Die Öffnungen 8l und 82 können jeweils in Eingriff mit Stiften 83 und 84 gebracht werden, welche von den Seiten einer Verlängerung 85 einer L-förmigen Armatur 86 vorstehen, die mit dem Elektromagneten 50 verbunden ist. Die Erregung des Elektromagneten 50 verschwenkt die Armatur 86 um die Linie87, die auf der Achse des Ventilbetätigungsstössels 80 angeordnet ist. Der Block 79 wird durch Drehung der Welle 78 um die Achse des Ventilbetätigungsstössels 80 aus einer ersten in Figur 5 veranschaulichten Lage in eine zweite in Figur 3 veranschaulichte Lage verschwenkt. In der ersten Lage ist die Öffnung 81 des Blockes 79 in Eingriff mit dem Stift 83 auf einer Seite der Schwenkachse der Armatur 8 6, während in der zeiten Lage die Öffnung 82 in Eingriff mit dem Stift 84 auf der anderen Seite der Schwenkachse 87 der Armatur steht. Die Schwenkachse87 wird durch Anschlag der Armatur an dem Gehäuse des Elektromagneten 50 bestimmt, wie dies in Figur 4 der Zeichnungen veranschaulicht -ist.

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Die Schwenkbewegung des Blockes 79 um die Achse des Ventilbetätigungsstössels 80 wird durch eine mechanische Verbindung 88 erzielt, welche mit der von Hand betätigbaren Wahl-Welle 78 verbunden ist. Die Anordnung ist in den Figuren 3 und 4 skizzenhaft und in vergrössertem Maßstab und genauer in Figur 5 veranschaulicht. Die Welle 78 trägt einen Hebel 89, welcher mittels fc eines Stiftes 90 an einem Block 91 angeordnet ist, welcher dadurch in Abhängigkeit von der Drehung der Welle 78 winklig bewegbar ist. Ein Hebel 92 ist an einem Ende an dem Block 91 lose angestiftet, und mit seinem anderen Ende mittels eines Stiftes 93 mit dem Block 79 verbunden. Die begrenzte Drehbewegung der Welle 78 wird dadurch in eine lineare Bewegung des Hebels 92 umgesetzt, um den Block 79 über 90 um die Achse des Ventilfeetätigungsstössels 80 zu verschwenken.

Aus Figur 4 der Zeichnungen ist ersichtlich, dass der Ventllbetätigungsstössel mit dem Ventilteil 94 über eine leichte Feder 95 verbunden ist, wobei die Teile derart miteinander verbunden sind, dass eine Relativbewegung zwischen dem Stössel 80 und dem W Ventilteil 94 begrenzt möglich ist. Der Ventilteil 94 ist bezüglich des Ventilsitzes 96 in dem hydraulischen Steuerblock 97 (vergleiche gleichfalls Figur 1) beweglich. Bei Betätigung sier Welle 78 zur Umkehr der Arbeitsweise des Elektromagneten 50 um so eine Ausfallsicherungslage zu erzielen, in welche das Betätigungsorgan in Ruhe gehalten bleibt, führt die Entregung des Elektromagneten 50 unter einem derartigen Zustand daz«₃ dass das Ventil 94 die Neigung zeigt, sich aus seiner geschlossenen Lage unter Wirkung des hydraulischen Druckes in der Kammer 23 wegzubewegen. Um ein positives Schliessen des Ventilteiles 9^ auf dem Ventilsitz 96 zu gewährleisten, wird eine zusätzliche Schliesskraft mittels einer Feder 98 aufgebracht, welche auf dem Stift 93 zwischen dem Hebel 92 und dem Block 79 angeordnet ist. Wie in Figur 4 veranschaulicht kommt während der Bewegung

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der Verbindung 88 in ihre "Umkehr"-Lage, die in gestrichelten Linien veranschaulicht ist, der Kopf eines VorSprunges 99 am Hebel 92 in Eingriff mit einer Leitfläche 100, die den Hebel nach innen bewegt, um die Feder 98 zusammenzudrücken, und um somit das positive Schliessen des Ventiles zu gewährleisten, wenn der Elektromagnet entregt wird.

Der Elektromagnet 43 ist in genauerer Einzelheit in Figur 5 veranschaulicht und es 1st hier ersichtlich, dass der Elektromagnet gleichfalls eine L-förmige Armaturenplatte 101 aufweist, die um eine Achse 102 verschwenkbar ist, wobei die Armaturenplatte einen vorstehenden Stift 103 trägt, der in Eingriff mit einem Block 104 befindlich ist, an dem der Stössel 105 des Ventiles 42 fest angeordnet ist. Der Ventilaufbau ist ähnlich dem des Ventiles 49, wie dies in Figur 4 der Zeichnung veranschaulicht ist. Im Falle der Betätigung der Welle 78 zur Umkehr der Arbeitsweise des Elektromagneten 50 ist es offensichtlich, dass die elektrischen Zufuhrschaltungen für die Elektromagneten 43 und 50 gleichfalls umgekehrt werden müssen, um eine richtige Arbeitsweise des Betätigungsorganes im Arbeitszustand aufrecht zu erhalten. Um diese Umkehr der elektrischen Zufuhrschaltungen durchzuführen, ist in den Figuren 3 und 6 der Zeichnungen eine Anordnung skizzenhaft veranschaulicht. Wie veranschaulicht, weist die Anordnung ein Paar von Nocken 106 und 107 auf, welche in Eingriff mit Schalterbetätigungsteilen 108 bzw. 109 gebracht werden können. Die Drehung der Welle 78 betätigt die Schalter 108 und 109 um die Zufuhrschaltungen von der Steuereinheit 55 umzukehren und es ist offensichtlich, dass dies selbsttätig bei Drehung der Welle 78 erfolgt.

In Figur 7 der Zeichnungen ist eine abgeänderte Anordnung zur Umkehr der Arbeitsweise des Elektromagneten 50 skizzenhaft veranschaulicht. Diese Zeichnung entspricht Figur 4, jedoch ist bei

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dieser Ausführungsform der Elektromagnet 50 durch einen Elektromagneten 50A ersetzt, welcher zwei unabhängig voneinander betätigbare Magneten 110 und 111 aufweist. Bei normalem Arbeitszustand ist der Elektromagnet 110 erregt, um so die gemeinsame Armaturenplatte 86A anzuziehen, um das positive Schliessen des Ventlies ^9 durchzuführen. Im Falle der Entregung des Elektromagneten 110 öffnet sich das Ventil ^9, um so eine Ausfallsicherungslage zu ergeben, die eine Endlage des Hubes des Betätigungsorganes darstellt.

Falls eine umgekehrte Arbeitsweise erforderlich ist, dient die Betätigung der Welle 78 dazu, die Zufuhrschaltungen für den zweiten Elektromagneten 111 derart umzuschalten, dass die Erregung des Magneten 111 zu der Bewegung der gemeinsamen Armaturenplatte 86a nach rechts in der in Figur 7 veranschaulichten Ansicht zu erzeugen, um somit das Ventil 49 zu öffnen. Die Entregung des Elektromagneten führt zu einer Bewegung des Ventilteiles 96 in die geschlossene Lage und wie zuvor ist eine zusätzliche Feder 112 vorgesehen, die auf die. Armaturenplatte 86A über einen tassem-förmigen Teil 113 wirkt, um ein positives Schliessen des Ventiles bei derartigem Zustand zu gewährleisten. Die Feder 112wird, um sie wirksam zu machen, mittels eines drehbaren Nockenteiles Il4 zusammengedrückt, der mit der von Hand betätigbaren Wahl-Welle 78 gekuppelt oder auf eine andere Weise verbunden ist.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist es ersichtlich, dass durch die Erfindung ein steuerndes Betätigungsorgan geschaffen ist, welches betrieben werden kann, um die Ausgangswelle in jeder gewünschten Lage in Übereinstimmung mit dem Eingangs- oder Steuersignal zu positi-onieren. Ein einfacher Mechanismus ist vorgesehen, der in der Einbaulage betrieben werden kann, um eine gewünschte Ausfallsicherungs-Lage auszuwählen. Die hydraulischen

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Anordnungen sind vollständig abgedichtet, um eine Umkehr der Lage des Betätigungsorganes selbst zu ermöglichen, falls dies erforderlich ist. Dadurch, dass die aus dem kontinuierlich laufenden Elektromotor und der Pumpe bestehende Einheit vorgesehen ist, werden die mit der Massenträgheit und dem Abbremsen verbundenden Probleme vermieden, die normalerweise mit Stop-Start-Systemen verbunden sind.

Sämtliche in der Beschreibung erläuterten und in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (11)

1. - 13 -

   PATENTANSPRÜCHE

   Iy Betätigungsorgan, insbesondere motorischer Steuerantrieb für Ventile, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: ein linear bewegliches Kraftabgabeteil(20), Kraftantriebseinrichtungen (11, 13,1¹O die betätigbar sind, um den Kraftabgabeteil (20) in einer

   fe ersten Bewegungsrichtung zu bewegen, Pedereinrichtungen (35,36) zur Bewegung des Kraftabgabeteiles (20) in einer zweiten entgegengesetzt gerichteten Bewegungsrichtung, Steuereinrichtungen . (42,43,49,50,50A,55,HO,111) zum Erregen der Kraftantriebseinrichtungen (11) und Wahleinrichtungen (78 bis 93, 106,107) zur wahlweisen Einstellung der Steuereinrichtungen (43,50,55,110, 111), wobei die Wahleinrichtung (78) in eine erste Lage bewegbar ist, in der das Ausfallen oder Entregen der Steuereinrichtungen (55) in einer Bewegung des Kraftabgabeteiles (20) in eine Entlage seines Hubes in Abhängigkeit von der in den Pedereinrichtungen (36,35) gespeicherten Energie resultiert oder in eine zweite Lage bewegbar ist, in der der Kraftabgabeteil (20) bei Ausfallen oder Entregen der Steuereinrichtungen (55) in der

   W Ruhelage verileibt und in seiner Bewegungslage gehalten ist.
2. 2. Betätigungsorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftantriebseinrichtungen (11,13,14) einen einfach wirkenden Hydraulikmotor (11) aufweisen, dessen Kolben (22) mit dem Kraftabgabeteil (20) verbunden ist, wobei der Kolben (22) in eine Richtung durch hydraulisches Druckmedium und in der anderen Richtung durch die gespeicher-te Energie der Pedereinrichtungen (35,36) bewegbar ist.
3. 3. Betätigungsorgan nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikmotor an einen hydraulischen Kreis angeschlossen 1st , welcher eine durch einen kontinuierlich laufenden Elektromotor Cl 3) getriebene Pumpe (14), ein erstes Steuerventil (42,

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   43) welches betätigbar ist, um die Zufuhr von Mediendruck zu dem Hydraulikmotor (11) zu steuern und ein zweites Steuerventil (49, 50,5OA,110,111) aufweist, zum Steuern des Rückstromes des Hydraulikmediums von dem Hydraulikmotor (11).
4. 4.Betätigungsorgan nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Steuerventile (42,43,49,50,5OA,110,111) durch elektrisch betätigbare Elektromagneten (43,50,110,111) gesteuert werden, wobei die Elektromagneten (43,50,110,111) und der Elektromotor (13) durch die Steuereinrichtungen (55) betätigbar sind, welche eine von Hand stellbare elektrische Schaltung (60,6l,62,62A,108,109) ent hit en.
5. 5. Betätigungsorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahleinrichtung (78 bis 93, 106,107) zur Umkehr der Arbeitsrichtung des zweiten Steuerventiles (49,50,5OA,110,111) in Abhängigkeit zur Erregung des dazugehörigen Elektromagneten (50,110,111) durch die elektrische Steuerschaltung (55) von Hand betätigbar ausgebildet ist, wodurch das zweite Steuerventil (49,50,5OA) bei einer durch Ausfall der elektrischen Steuerschaltung (55) bedingten Entregung des Elektromagneten (50,110, 111) wahlweise geschlossen oder geöffnet gehalten ist.
6. 6. Betätigungsorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahleinrichtung (78 bis 93, 106, 107) gleichzeitig betätigbar ist, um die elektrischen Zufuhrleitungen für beide Elektromagneten (43,50,110,111) bei Umkehr der Arbeitsweise de-s zweiten Steuerventiles (49,5OA) umzukehren.
7. 7. Betätigungsorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Kreis eine aus einem Vorratsbehälter (24) und einem Hydraulikmotor (11) bestehende abgedichtete Einheit aufweist, um somit das Umkehren des Betätigungs-

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   organes zu ermöglichen, und dadurch dass der Vorratsbehälter (24) Ausgleichseinrichtungen (25) wie beispielsweise eine aufblasbare Blase zum Ausgleich möglicher Expansionen und/oder Kontraktionen des enthaltenen Hydraulikmediums aufweist.
8. 8. Betätigungsorgan nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahleinrichtung (78 bis 93,106,107) eine

   | Welle (78) enthält, welche sich durch eine feuersichere und/oder wettersichere Wandung (17) in das Gehäuse (16) des Betätigungsorganes erstreckt und dass die Welle (78) eine mechanische Verbindung (79 bis 93)aufweist, mittels derer das zweite Steuerventil (49,50) an die Armatur (86) des Elektromagneten (50) auf der einen oder der anderen Seite deren Schwenkachse ffif) anschliessbar ist.
9. 9. Betätigungsorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung (79 bis 93) zur Bewegung des mit dem zweiten Steuerventil (49,50) verbundenen Schwenkblockes (79) in Eingriff mit dem einen oder dem anderen eines Paares von im Abstand angeordneten Stiften (83,84) an der Armatur (86)

   ψ betätigbar ausgebildet 1st.
10. 10. Betätigungsorgan nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dasB die Wähleinrichtung (78 bis 93, 106,107) betätigbar ist, um den einen oder den anderen eines Paares gegensinniger Magneten (110,1U) an den elektrischen Steuerkreis (55) anzuschliessen, um die Bewegung einer gemeinsamen Armatur (86ft) zu steuern, welche mit dem zweiten Steuerventil (50A) verbunden ist.
11. 11. Betätigungsorgan nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (22) des Hydraulikmotors (11) Rückführungs- ader Feedback-Einrichtungen (67,68,69,70,71,72)

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    aufweist, welche ein Potentioneter (56) zur Erzeugung eines elektrischen Feedbaek-Signales betätigen, das proportional der Lage des Kolbens (22) ist, wobei das Feedback-Signal mit einem elektrischen Eingangssignal zur Erzeugung eines Differenz-Arbeits-Signales für die elektrische Steuerschaltung (55) verglichen
    wird.

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