DE2532302C2 - Antriebsvorrichtung für fernbedienbare Rohrabsperrarmaturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine im Oberbegriff des Patentanspruches I beschriebene Antriebsvorrichtung für fernbedienbare Rohrabsperrarmaturen.

Eine solche Antriebsvorrichtung ist z. B. in der GB-PS 16 885 beschrieben. Bei der bekannten Antriebsvorrichtung ragen die aus dem Kulissenkörper radial vorstehenden, diametral angeordneten Kulissenzapfen in Führungsnuten eines zur Antriebsspindel konzentrischen Zwischenstückes und in Führungsnuten des Gehäuses.

Eine in ihrer Wirkung ähnliche Antriebsvorrichtung ist in der GB-PS 10 01629 beschrieben. Bei diesen bekannten Vorrichtungen tragen die in die erwähnten Führungsnuten ragenden Zapfen zylindrische Rollen, jedoch verlaufen die Nutwände jeweils tangential zu den Mantelflächen der Rollen, so daß zwischen den Rollen und den Nuten jeweils eine linienförmige Berührung in der gesamten Rollenbreite stattfinden kann.

Aus dem Stand der Technik ist es grundsätzlich bekannt, zur Verminderung von Reibung zwischen ineinander geführten Bauteilen Gleitstücke durch Rollen zu ersetzen, wobei der Querschnitt der Rollen in zweckmäßiger Weise beliebig gestaltet sein kann und daß bei Paarungen von linienförmigen Führungen mit Rollen die zusammenwirkenden Querschnitte ebenfalls nach Maßgabe der geringsten Reibung zu wählen sind, um eine mit Bezug auf Reibung günstigste Berührung zu erhalten, z. B. eine punktförmige oder eine linienförmige (DE-PS 2 10 666, FR-PS 9 67 298).

Bei Rohrabsperrarmaturen ist es verhältnismäßig oft

ίο der Fall, daß diese nur in langen Zeitabständci betätigt werden müssen. Zwischen zwei Betätigungen können z. B. mehrere Wochen verstreichen. In solchen Fällen kommt es vor, daß zwei aneinanderliegende bewegbare Bauteile der Armatur so zusammenhaften, daß das Antriebsmoment für die Absperrarmatur sie nicht trennen kann. Das Zusammenhaften aneinanderliegender Bauteile wird in der einschlägigen Technik als »Slip-Stick-Effekt« bezeichnet Zu seiner Überwindung werden bei fernbedienbaren Rohrabsperrarmaturen in der Regel relativ große Elektromotoren verwendet, die viel Energie erfordern und teuer sind.

Hieraus ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ableitbar, die in der Schaffung einer solchen Antriebsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentan-Spruches 1 beschriebenen Gattung besteht, bei der der sogenannte Slip-Stick-Effekt nicht auftreten kann und die deshalb zu ihrem Antrieb einen nur kleinen und billigen Motor bracht

Die Erfindungsaufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruches 1 beschriebenen Mitteln gelöst.

Durch diese Mittel wird folgende vorteilhafte Wirkung erreicht: Zwischen der Mantelfläche der inneren zylindrischen Kulissenrolle und der konvex ausgeführten Seitenflächen der Nuten in der Abtriebsspindel kommt eine punktartige Berührung zustande. Bei der Übertragung des Drehmomentes tritt auf den Berührungsflächen trotz der punktartigen Berührung keine bleibende Deformation und auch keine beachtenswerte elastische Verformung auf, da sich während des Drehens der Abtriebsspindel unci des Schließens der Rohrleitungsarmatur immer zwei innere Kulissenrollen an die Seitenflächen der zugehörigen Nuten anlegen, so daß sich die zum Drehen und Schließen notwendige Kraft auf zwei einander berührende Flächen verteilt,

d. h. sich halbiert. Das gleichzeitige Anliegen der inneren Kulissenrollen ist eine Folge der im System vorhandenen axialen Nachgiebigkeit, z. B. wegen der verwendeten axialen Wälzlager.

Die äußeren Kulissenrollen befinden sich lose in den zugeordneten FüWrungsnuten, wodurch beim Drehen der Abtriebsspindel und beim Schließen der Rohrarmatur nur die eine äußere Kulissenrolle an der Seitenfläche ihrer Führungsnut anliegt. Somit überträgt nur eine der äußeren Kulissenrollen dasselbe Drehmoment wie die beiden inneren Kulissenrollen zusammen, doch wirkt auf den Mantel der äußeren Kulissenrolle keine große Druckkraft, einerseits weil hier der Arm des Drehmomentes länger ist als bei der inneren Kulissenrolle, andererseits weil durch die Form des Mantels der äußeren Kulissenrolle und der dazugehörigen Nutenflanke die Druckkraft nicht auf eine punktartige Fläche, sondern praktisch auf eine linienförmige Berührungsfläche übertragen wird.
Die Zuordnung des Führungspaares mit der punktförmigen Berührung an die schraubenlinienförmig verlaufende Führung mit der damit verbundenen Halbierung der Andruckkräfte ermöglicht somit den Einsatz eines kleinen und billigen Antriebsmotors, der betriebssicher

arbeitet und wenig Energie braucht.

Es ist vorteilhaft, wenn die Gewinde der Antriebsspindel und Kulissenkörper mit Axialspiel ineinandergreifen, um die vorstehend erwähnte axiale Nachgiebigkeit des Systems zu unterstützen.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung sind: Das luftdicht abgeschlossene Gehäuse verhindert das Eindringen von Schmutz und korrosionsverursachenden Stoffen; durch Austausch von Elementen (Antriebsspindel, Kulissenkörper) kann die Vorrichtung örtlichen Bedingungen angepaßt werden. Die auf ihren Zapfen gleitgelagerten Rollen sind billig in der Herstellung und unempfindlich gegenüber Korrosion.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Schnitt eines Antriebs für Rohrabsperrarmaturen; und

Fig.2 in vergrößertem Maßstab den Schnitt H-II der Fig. 1.

Der in F i g. 1 gezeigte Antrieb ist auf dem rohrförmigen Gehäuse 1 einer Armatur, z. B. einem Kugel- oder Flügelventil, befestigt. Die befestigung kann auf jede bekannte, übliche Weise erfolgen. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform ist an einem Vorsprung des Gehäuses 1 ein Halteflansch 2 aufgeschweißt, in dessen obere Gewindeöffnung ein unten mit einem Gewinde versehenes Zwischenstück 3 eingeschraubt ist Auf dasselbe Gewinde ist das rohrförmige Gehäuse 4 der Antriebsvorrichtung aufgeschraubt, das oben in einer den Antriebsmotor haltenden und auf dem Gehäuse befestigten Halterung 5 seine Fortsetzung findet.

Das untere innere Ende des Zwischenstückes 3 und der Oberteil des Halteflansches 2 tragen ein Lager 6, in dem eine am unteren Ende einer mit einem rohrartigen Ende versehenen Abtriebsspindel 7 befestigte Muffe 8 gelagert ist. Das obere Ende der Antriebsspindel 7 ist über ein Lager 9 und ein Zwischenstück 10 auf der Halterung 5 gelagert, wobei das Zwischenstück 10 die Abtriebssp?ndel umschließt. Die Abtriebsspindel 7 ist drehbar gelagert. Zwischen der Abtriebsspindel 7 und der Innenfläche des Zwischenstückes 3 befindet sich ein Luftspalt; daher kann die Abtriebsspindel 7 im Zwischenstück 3 frei gedreht werden.

Die obere Fläche der Muffe 8 weist eine Vertiefung auf, in der sich eine Buchse 11 befindet. In der Buchse 11 ist der Endzapfen der Antriebsspindel 12 drehbar gelagert. Das obere Ende der Antriebsspindel 12 ist auf der Halterung 5 über das Lager 9, ein Zwischenstück 10 und ein Lager 13 drehbar gelagert. Am mittleren Teil der Antriebsspindel 12 befindet sich ein Trapezgewinde mit kleiner Steigung.

Auf das Gewinde der Antriebsspindel 12 ist ein Kulissenkörper 14 mit Innengewinde aufgeschraubt, der beim Drehen der Antriebsspindel 12 — je nach Drehrichtung — zwischen einem oberen 15 und einem unteren Anschlag 16 beweglich ist. Aus den beiden gegenüberliegenden Flächen bzw. den Seitenflächen des Kulissenkörpers 14 ragt je ein Kulissenzapfen 17 hervor, der z. B. durch ein Gewinde mit dem Kulissenkörper 14 verbunden ist.

Jeder Kulissenzapfen 17 weist je zwei innere Kulissenrollen 18 und zwei äußere Kulissenrollen 19 auf. Die inneren Kulissenrollen 18 befinden sich neben dem Kulissenkörper 14; die äußeren Kulissenzapfen 17 sind außerhalb der inneren Kulissenrollen 18 auf den Kulissenzapfen 17 befestigt bzw. auf diesen gelagert. Die inneren Kulissenrollen 18 greifen je in eine Nut 20 der Abtriebsspindel 7 ein, die äußeren Kulissenrollen 19 greifen je in eine Führungsnut 21 des Führungsrohres 3 und sind in Längsrichtung der zu ihnen gehörenden Führungsnut beweglich.

Die in der Abtriebsspindel 7 befindlichen Nuten 20 sind in Längsrichtung schraubenlinienförmig. Ihre Steigung ist so gewählt, daß, wenn die Abtriebsspindel 7 sich um 90° dreht, die in der Nut 20 befindliche innere Kulissenrolle in der Nut einen Weg zurücklegt, dessen Projektion auf eine der Antriebsspindel parallele Ebene gleich der in der gleichen Zeit vom Kulissenkörper 14 neben der Antriebsspindel 12 zurückgelegten Strecke ist

Die Führungsnuten 21 im Zwischenstück 3 sind parallel zur Längsachse der Antriebsvorrichtung angeordnet. Die Antriebsspindel 12, die Abtriebsspindel 7_r das Zwischenstück 3 und das Gehäuse 4 sind koaxial zueinander angeordnet Die Breiic der Führungsnuten 21 nimmt von außen nach innen ab, d. h. die Seitenflächen der Führungsnuten 21 nähern sich einander in einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Zwischenstücks 3. Die Außenkanten der Seiten sind abgerundet. Die Seitenflächen der in der Abtriebsspindel 7 befindlichen Nuten 20 sind im Schnitt senkrecht zu ihrer Längsachse konvex gekrümmt, z. B. halbkreisförmig abgerundet.

Die äußere Mantelfläche der inneren Kulissenrollen 18, die in den Nuten der Abtriebsspindel gleiten, ist zylinderförmig; die äußeren Kulissenrollen 19, die im Zwischenstück gleiten, haben die Form eines Kegels, der eine sich zur Spindellängsachse konisch verjüngende Mantelfläche aufweist

Die ineinander greifenden Trapezgewinde der Antriebsspindel 12 und des Kulissenkörpers 14 sind so gestaltet, daß der Kulissenkörper 14 und die Antriebsspindel 12 Spiel in Axialrichtung haben.

Am oberen Ende der Antriebsspinde! 12 ist eine Riemenscheibe 22 befestigt, die über den Keilriemen 23 mit der Welle eines Elektromotors (in der Zeichnung nicht gezeigt) verbunden ist. Die Halterung 5 und der Elektromotor können auf übliche Weise, z. 3. durch eine Metallplatte, verbunden sein.

Die Antriebsvorrichtung funktioniert wie folgt:
Der Elektromotor treibt die auf bekannte Weise an der Welle befestigte Antriebsspindel 12 an. Der Elektromotor braucht dabei nur eine sehr geringe Leistung zu entwickeln, z. B. ist bei einem Rohrdurchmesser der Armatur von 50 mm und einem Betriebsdruck von 4· 10⁶Pa je nach der Absperrdauer eine Leisijng zwischen 6 und 100 W erforderlich. Beim Drehen der Antriebsspindel 12 bewegt sich der Kulissenkörper 14 entlang der Antriebsspindel 12, da die au; den Kulissenzapfen 17 befindlichen äußeren Kulissenrollen 19 in den feststehenden Führungsnuten 21 nur in Längsrichtung verschoben werden können. Während der geraden Fortbewegung des Kulissenkörpers 14 werden die ebenfalls auf den Kulissenzapfen 17 befindlichen inneren Kulissenrolien 18 gezwungen, ebenfalls eine gerade Bahn zu beschreiben. Dabei muß sich die mit den schraubenförmigen Nuten versehene Abtriebsspindel 7 drehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Antriebsvorrichtung für fernbedienbare Robrabsperrarmaturen, mit einem dicht abgeschlossenen rohrförmigen Gehäuse, einer darin koaxial drehbar gelagerten Gewinde-Antriebsspindel, einem mit seinem als Trapezgewinde ausgebildeten Innengewinde in das Gewinde der Antriebsspindel eingreifenden Kulissenkörper, der zwei radial vorstehende, diametral angeordnete Kulissenzapfen aufweist, die je zwei nebeneinander liegende Kulissenrollen tragen, von denen die inneren in je eine Nut einer im Gehäuse drehbar und koaxial zur Antriebsspindel gelagerten mit einem rohrartigen Ende versehenen Abtriebsspindel eingreifen, wogegen die äußeren Kulissenrollen in parallel zur Gehäuseachse verlaufende Führungsnuten eines im Gehäuse die Abtriebsspindel umschließenden Zwischenstückes gleitbar eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) die Sx^:tenflächen der beiden im Zwischenstück (3) vorgesehenen Führungsnuten (21), gesehen in einem zur Längsachse des Zwischenstücks senkrechten Schnitt, in Richtung zur Längsachse hin konvergieren, wobei die Außenränder der Seitenflächen abgerundet sind,

   b) die Seitenflächen in beiden in der Abtriebsspindel (7) vorgesehenen schraubenlinienförmig verlaufenden Nuten (20), gesehen in einem zur Längsachse der Abtriebsspindel senkrechten Schnitt, konvex gekrümmt, ζ. Β. halbkreisförmig abgerundet und gegeneinander gerichtet sind, und

   c) die in den Nuten der Abu iebsspindel gleitenden Kulissenrollsn (18) eine zylinderförmige, die im Zwischenstück gleitender. Kulissenrollen (19) eine sich zur Spindellängsachse konisch verjüngende Mantelfläche aufweisen.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde von Antriebsspindel (12) und Kulissenkörper (14) mit Axialspiel ineinander greifen.