DE2334571C3

DE2334571C3 - Hahnbetätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2334571C3
Application number: DE2334571A
Authority: DE
Inventors: Irving J. Lakewood Calif. Heinen (V.St.A.)
Original assignee: Aerojet General Corp
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Inc
Priority date: 1972-07-10
Filing date: 1973-07-07
Publication date: 1979-12-06
Also published as: BE802159A; IT996082B; GB1428745A; FR2192260A1; DE2334571B2; DE2334571A1; US3793893A; JPS4951633A; FR2192260B1; JPS5531354B2; CA944752A

Description

Die Erfindung betrifft eine Hahnbetätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der US-PS 2795960 ist eine Hahnbetätigungsvorrichtung beschrieben, die zum öffnen des Hahns ein Kegelküken aufeinanderfolgend axial von seinem Sitz abhebt und aus einer Sperrstellung in die Durchflußstellung dreht und zum Schließen des Hahns das Kegelküken aufeinanderfolgend dreht und axial auf seinen Sitz bewegt. Dieser Bewegungsablauf wird da's durch erzielt, daß der das Kegelküken tragende Betätigungsschaft in einem ersten Drehbereich über ein erstes Sperrorgan drehfest, aber axial verschieblich in dem Hahngehäuse festgelegt und in einem zweiten Drehbereich über ein zweites Sperrorgan mit einem

i'i Antriebsdrehorgan verriegelt werden kann, das axial mit einem Gewindezapfen in eine Gewindebohrung des Betätigungsschaftes eingreift. Das erste und das zweite Sperrorgan besitzen eine Kugel, die in einer Öffnung des Betätigungsschaftes sitzt und einerseits

r> n;it einer Axialnut im Hahngehäuse und andererseits mit einer Ausnehmung im Antriebsdrehorgan zusammenwirkt. Weiterhin sind vorgesehen ein radialer Antriebsfinger am Drehorgan zur Mitnahme des Betätigungsschaftes in Drehrichtung sowie ein mit einer

-■<> Umfangsnut des Betätigungsschaftes zusammenwirkender ortsfester Zapfen zur Begrenzung der Drehbewegung auf im wesentlichen 90°.

An dieser bekannten Hahnbetätigungsvorrichtung ist deren komplizierter und schwierig herzustellender

.·"> Aufbau von Nachteil. Insbesondere trifft dies auf das Betätigungsschaftteil zu, das eine Gewindebohrung zur Aufnahme des Gewindezapfens des Antriebsdrchorgans, eine öffnung zur Aufnahme der Sperrorgan-Kugel, einen Zapfen zum Zusammenwirken mit

«ι dem Antriebsfinger und eine Umfangsnut zum Zusammenwirken mit dem Anschlagzapfen aufweist. Da das Antriebsdrehorgan mit Handrad in axialer Verlängerung des Betätigungsschaftes angeordnet ist, besteht nicht die Möglichkeit, den Betätigungsschaft zur

π Anzeige der Betriebsstellung des Kcgclkükcns heranzuziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hahnbetätigungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, deren Aufban so getroffen ist,

ίο daß sie leichter hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Hahnbctätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Hahnbetätigungsvorrichtung ist das Antriebsdrehorgan ein Schneckenrad,

r> das mit seinem Innengewinde mit dem Außengewinde des Betätigungsschaftes kämmt. Eine solche Anordnung ist als Ventilantrieb aus der DE-AS 1 185031 bekannt. Wo gewünscht, kann eine aus dem Schnekkenrad heraustretende Verlängerung des Betäti-

.o gungsschaftes zur direkten Anzeige der Hahnstellung benutzt werden.

Die Verwendung eines Schneckcnradantricbes bedingt gegenüber der genannten US-PS 2 795 960 eine Umgestaltung des ersten Sperrorgans, das im Falle der

-,-> US-PS als Kugel ausgebildet ist, die zur drehfesten Lagerungdes Betätigungsschaftes in eine Axialnut des Hahngehäuses eintritt und zur Ermöglichung einer begrenzten Drehbewegung des Betätigungsschaftes in die Ausnehmung des Drehorgans zurücktritt. Bei der

ho Erfindung wird statt dessen eine den Betätigungsschaft umgebende Kupplungshülse mit einer L-förmigen Nut vorgesehen, in die ein ortsfeste! Stift eingreift. Durch Verwendung der Hülse kommt das komplizierte Betätigungsschaftteil der Vorrichtung der US-

h-, PS in Wegfall, so daß sich vorliegend die Herstellung vereinfacht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

folgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. t einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Hahnbetäligungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3a, 4a und 5a Querschnitte nach den Linien 3-3_v4-4bzw. 5-5 in Fig. 1, welche die relative Anordnung der Sperrorgane bei geöffnetem Hahn zeigen,

Fig. 3b, 4b und 5b gleiche Querschnitte mit Darstellung der Sperrorgane, wenn sich der Hahn in einer neutrafen Stellung zwischen der Offenstellung und der Schließstellung befindet, und

Fig. 3c, 4c und 5c gleiche Querschnitte, welche die Anordnung der Sperrorgane in der Schließstellung des Hahns zeigen.

In der Zeichnung sind ein aligemein mit 10 bezeichneter sowie eine allgemein mit 11 bezeichnete Hahnbetätigungsvorrichtung dargestellt.

Der Hahn 10 weist ein Hahngehäusc 12 mit einer zylindrischen Bohrung auf, die an ihren Enden offen ist und eine Kammer zur Aufnahme eines Kegelkükens 14 bildet. Das Kegelküken ist zur Durchführung einer Drehbewegung und einer begrenzten Anhebe- und Absenkbewegung von einer Spindel 17 getragen, deren Ende 15 in einer unteren Verschlußplatte 16 gelagert ist. Die Spindel 17 ist durch eine Kupplungshülse 18 mit einem Betätigungsschaft 19 der Vorrichtung 11 verbunden, der in einem Lager 20 gelagert ist.

Das Kegelküken 14 ist auf diametral gegenüberliegenden Seiten mit gleichen Gleitstücken 21, 21 durch eine relative Gleitbewegung zulassende herkömmliche schwalbenschwanzförmige Nut- und Federverbindung verbunden.

In Fig. 1 ist die Schließstellung des Kükens 14 mit gestrichelten Linien angegeben, während die angehobene Stellung vor der Drehung in die voll offene Hahnstellung mit voll ausgezogenen Linien gezeigt ist. Die Spindel 17 und die mit ihr verbundenen Teile der Betätigungsvorrichtung sind in einer Betriebsstellung gezeigt, die einem voll offenen Hahn entspricht.

Von der Bohrung 13 erstrecken sich radiale Fluidkanäle 22 und 23, die in Befestigungsflanschen 24 und 25 münden, mittels derer das Hahngehäuse in Rohrleitungen eingebaut werden kann.

Die Hahnbetätigungsvorrichtung 11 weist ein Gehäuse 26 in Form eines länglichen Rohrstücks 27 auf, das durch einen Verbindungsflansch 28 gleichachsig zur Bohrung 13 mit dem Hahngehäusc 12 durch geeignete Befestigungsschrauben 29 verschraubt ist. An seinem oberen Ende ist das Rohrstück 27 mit einem Verbindungsflansch 30 versehen, der mittels geeigneter Befestigungsschrauben 32 mit dem Umfang eines Getriebegehäuses 31 verbunden ist.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, erstreckt sich der Betätigungsschaft 19 mit einem oberen Endteil 33 durch die obere Wand 34 des Getriebegehäuses, in welcher es durch einen Dichtungsring 35 abgedichtet ist. Das Endteil 33 des Betätigungsschaftes ist mit einem Querstück 36oder mit einem anderen geeigneten Anzeigeorgan versehen, durch das die Ausrichtung des Hahns angezeigt wird, d. h.obder Hahn geöffnet oder geschlossen ist.

Innerhalb des Getriebegehäuse* 31 ist der Betätigungsschaft 19 mit einem Außengewinde 37 versehen, das mit einem Innengewinde 38 eines umgebenden Schneckenrades 39 in Eingriff steht. Das Schnecken

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rad ist mit einem oberen und einem unteren Nabenendteil 40 bzw. 41 ausgebildet, die in Wälzlagern 42 und 43 gelagert sind. Das Schneckenrad 39 steht mit einer Schnecke 44 in Eingriff, die von einer sich in Querrichtung erstreckenden Antriebswelle 45 getragen ist, die in Wälzlagern 46 und 47 gelagert ist, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Antriebswelle 45 kann, wie dargestellt, mit einem Handrad 48 verbunden sein, so daß eine manuelle Betätigung vorgenommen werden kann, oder sie kann mit einer geeigneten Kraftquelle, wie z. B. mit einem Hydromotor oder Elektromotor, verbunden werden.

Wenn der Betätigungsschaft 19 gegen eine Drehbewegung gehalten wird, so wird er bei Drehung des Schneckenrads 39 in axialer Richtung bewegt. Wird dagegen der Betätigungsschaft gegen eine axiale Bewegung gehalten und sind das Schneckenrad und der Schaft miteinander gekuppelt, so bewirkt eine Drehbewegung des Schneckenrads eine Drehung des Schafts.

Es ist hierzu ein erstes Sperrorgaf» vorgesehen, das die Bewegung des Schaftes auf die eine dewegungsart begrenzt und der anderen Bewegungsart solange entgegenwirkt, bis die erste Bewegung beendet fet. Bei der dargestellten Ausführungsform bildet die Kupplungshüise 18 dieses Sperrorgan. Wie in Fig.5, 5b und 5 c gezeigt, ist sie auf ihrer zylindrischen Außenfläche mit einer L-förmigen Nut 49 versehen, deren einer Schenkel 50 sich in Richtung der Längsachse des Schaftes 19 erstreckt, während ihr anderer Schenkel 51 in Umfangsrichtung des Betätigungsschaftes über einen Winkel von etwa 90° verläuft. Der Kupplungshülse ist ein Führungsstift 52 zugeordnet, der an dem Rohrstück 27 durch eine Befestigungsschraube 53 so getragen wird, daß das innere Ende des Stiftes innerhalb der Nut 49 gleitet.

In der Offenstellung des Hahns befindet sich der Stift 52 am geschlossenen Ende des Schenkels 51 der Nut, wie in Fig. 5 a gezeigt. Zum Schließen des Hahns muß die Kupplungshülse 18 im Uhrzeigersinn gedreht werden, bis der Stift eine neutrale Stellung erreicht, die in Fig. 5b gezeigt ist. In dieser Stellung ist der Schaft zur axialen Abwärtsbewegung gelöst, durch welche der Stift 52 benachbart dem olierer, geschlosscnen Ende des Schenkels 50 der Nut 49 gebracht wird.

Ein zweites Sperrorgan befindet sich benachbart dem Schneckenrad 39 in axialem Abstand zu dem vorangehend beschriebenen ersten Sperrorgan.

Der untere Nabenendteil 41 des Schneckenrades 39 ist mit einem Vorsprung 54 ausgebildet, der an dem einen Ende mit einer Anschlagschulter 55 ende:, an welcher ein am Schaft 19 angebrachter radialer Stift 5ό zur Anlage kommen kann, wenn sich der Schaft am oberen Ende seiner axialen Bewegung befindet, während welcher Zeit der Ftihrungsstift 52 sich in den Nutenschenkel 51 erstreckt. Während dieser Zeit sind das Schneckenrad 39 und der Schaft 19 miteinander zur gemeinsamen Drehbewegung verbunden. Für dicsen Zweck ist der untere Nabenendteil 41 mit einer radialen öffnung 57 verschen, die mit einer Umfänpausnehmung 58 in dem Betätigungsschaft 19 ausfluchtbar ist. In der öffnung 57 befindet sich eine Kugel 59, welche in die und aus der Ausnehmung beweglich ist, um ('as Schneckenrad und den Schaft zur gemeinsamen Drehung miteinander zu verriegeln bzw. um die beiden Teile zu unabhängigen Bewegungen freizugeben.

Die Vcrricgelungs- b/w. Freigabebewegungen werden durch ein Steuerorgan bestimmt, das ein in dem Rohrstück 27 fest eingepaßter Ring 60 ist. Der Ring ist mit einer inneren Umfangskante ausgebildet, von der ein vorstehender Teil eine Steuerkante 61 bildet, die sich über einen Umfangswinkel von 90° erstreckt. Während der Bewegung der Kugel 59 längs dieser Steuerkante wird die Kugel in einer Verriegelungsstellung innerhalb der Ausnehmung 58 gehalten, wodurch das Schneckenrad und der Schaft zur gemeinsamen Bewegung miteinander verriegelt werden. Die restliche innere Umfangskante des Rings 60 ist als ein eingetiefter Steuerkantenteil 62 ausgebildet, der sich in der Umfangsrichtung über im wesentlichen 270" erstreckt. Wenn die Kugel mit diesem Steutrkantenteil 62 zusammenwirkt, wird sie nach außen in die öffnung 57 in eine Freigabestellung angehoben, uyrjraijf rjae Schrseckenrsd uüsblisr!"!⁰ vorn Schsft 19 drehen kann.

Im Betrieb sind, wenn sich der Hahn in der Offenstellung befindet, die Bauelemente der Betätigungsvorrichtung in der in Fig. 3a, 4a und 5a gezeigten Stellung. Zum Schließen des Hahns wird das Schnekkenrad 39 im Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Kugel 59 im unteren Endnabenteil 41 längs der Steuerkante 61 bewegt wird und den Schaft 19 zur gemeinsamen Drehbewegung verriegelt. Während dieser Bewegung führt die Kupplungshülsc 18 eine entsprechende Drehbewegung aus, bis der Stift 52 die neutrale Stcl-

^r> lung in der Nut 49 erreicht, die in Fig. 5b gezeigt ist. In dieser Stellung verläßt die Kugel 59 die Steucrkantc 61 und kommt in den Bereich der eingetieften Stcuerkantc 62, die es ermöglicht, daß sich die Kugel von der Ausnehmung 58 nach außen bewegt, wie in

i» Fig. 3b gezeigt ist. Durch eine weitere Drehung des Schneckenrades im Uhrzeigersinn kommt die Anschlagschul ter 55 außer Anlage vom Stift 56 und das Schneckenrad bewirkt über die Gewinde 37 und 38. daß der Schaft 19 mit der Kupplungshülse 18 axial

ι' nach unten bewegt wird, um den Hahn in die voll geschlossene Stellung zu bringen, in welcher der Führungsstifj 52 sich benachbart dem oberen Ende des

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ist. In der voll geschlossenen Stellung des Hahns hat die Kugel 59 längs der Steuerkante 62 eine Winkclstreckc von etwas mehr oder weniger als 180° zurückgelegt.

Zum öffnen des Hahns läuft die vorangehend beschriebene Folge von Bewegungsabläufen in umgekehrter Reihenfolge ab.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Halmbetätigungsvorrichtung, die zum Öffnen des Hahns ein Kegelküken zunächst axial von seinem Sitz abhebt und dann aus seiner Sperrstellung in die Durchflußstellung dreht und zum Schließen des Hahns das Kegelküken aufeinanderfolgend dreht und dann axial gegen seinen Sitz preßt, mit einem Antriebs-Drehorgan für den das Kegelküken tragenden Betätigungsschaft mit einem Gewinde, das mit einem Gewinde am Betätigungsschaft in Eingriff steht, und mit einem ersten Sperrorgan zur drehfesten, aber axial verschieblichen Lagerung des Betätigungsschaftes im Hahngehäuse über einen ersten Drehbereich des Drehorgans sowie mit einem zweiten Sperrorgain zum Verriegeln des Drehorgans mit dem Betätigungsschaft über einen zweiten Drehbereich des Drehorgans, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Antriebs-Drehorgan ein Schneckenrad (39) ist, das einerseits mit einer Schnecke (44) in Antriebsverbindung steht und andererseits mit dem Gewinde (37) an dem Betätigungsschaft (19) kämmt,

b) das erste Sperrorgan eine den Betätigungsschaft umgebende Hülse (18) ist, die mit einer L-förmigen Nut (49) versehen ist, in die ein Stift (52) eingreift und deren einer Schenkel (50) parallel zur Achse des Schaftes und der?n anderer Schenkel (51) in Umfangsrichtung des Betätigungsschaftes verläuft, wobei eines der Elemente fest mit dem Betätigungsschaft und das andere min dem Hahngehäuse (27) verbui.deη ist, und

c) das zweite Sperrorgan aus einer Um fangsausnehmung (58) im Betätigungsschaff: einer mit dieser Umfangsausnehmung ausfluchtbaren radialen öffnung (57) im Schneckenrad sowie einer Kugel (59) in dieser öffnung besteht, die durch ein Steuerorgan (60) zur Ver- und Entriegelung von Schneckenrad und Schaft in die bzw. aus der Umfangsausnehmung beweglich ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan des zweiten Sperrorgans ein den Nabcnendteil (41) des Schneckenrades (39) umgebender ortsfester Ring (60) mit inneren Umfangs-Steuerkanten (6'1, 62) zur Steuerung der Bewegung der Kugel (59) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenendteil des Schneckenrades (39) einen Vorsprung (54) und der Betätigungsschaft (19) einen radialen Stift (56) trägt, der bei angehobenem Betätigungsschaft in einer bestimmten Drehstellung desselben an einer Schulter (55) des Vofsprungs zur A.nlage kommt.