DE2542427A1

DE2542427A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer ein ventil

Info

Publication number: DE2542427A1
Application number: DE19752542427
Authority: DE
Inventors: Kenneth Peter Hansen; Robert Keith Olson
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1975-09-23
Publication date: 1976-04-22
Also published as: GB1524206A; DE2542427C2; FR2287635B1; SE7510865L; JPS5164632A; JPS5912910B2; IT1043237B; FR2287635A1; US3942757A; SE410502B

Description

BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG FÜR EIN VENTIL.

Die Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Betätigungsvorrichtung für ein Ventil und sie betrifft insbesondere eine geeignete Vorrichtung zur Anwendung in einer Regelanlage, um ein
Schieberventil in Abhängigkeit der Bewegung eines Steuerelementes
in eine vorbestimmte Stellung oder über die vorbestimmte Stellung
hinaus zu betätigen. Die Ventilbetätigungsvorrichtung gestattet
eine freie Beweglichkeit eines Nockengliedes innerhalb bestimmter · Grenzen, so dass das Nockenglied das Ventil nur betätigt falls das Steuerelement in eine vorbestimmte Stellung oder darüber hinaus be wegt wird. !

Das Steuerelement besteht aus einem Hebel, der auf einer Schwenk- ■ welle angeordnet ist. Der genaue Winkel bei welchem das Schieberventil betätigt wird kann einfach mittels einer auf der Xielle an- ; geordneten Anschlagschraube eingestellt werden. Die Schraube ist ■ vorgesehen, um wenigstens eine Anschlagfläche zu berühren, die an
einem Nockenglied angeordnet ist, welches lose auf der Welle gelagert ist. Das Nockenglied hat eine Nockenfläche mit Abschnitten, welche verschiedene Halbmesser aufweisen. Diese Nockenabschnitte
wirken mit einem losen Hebel zusammen, der seinerseits an dem
Schieber aufliegt, so dass bei Rotation des Nockengliedes der
federbelastete Schieber zur Betätigung des Ventiles bewegt wird.
Diese Betätigung erfolgt jedoch nur wenn die Anschlagschraube in ! Berührung mit der Auflagefläche des Nockengliedes ist. Die Welle j ist innerhalb einem Winkelbereich unabhängig von dem Nockenglied j frei drehbar. Der zwischen dem Schieber und der Nockenfläche angeordnete lose Hebel dient zur Verhinderung von seitlichen Belastun-

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gen des Ventilschiebers und verringert ebenfalls die Belastungen der Nockenabschnitte. Der Hebel ist vorzugsweise mit einem aufrechten Vorsprung versehen, der mit Lappen des Nockens zusammenwirkt, um Bewegungen des Nockengliedes in die eine oder die andere seiner beiden Stellungen einen Widerstand entgegenzusetzen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Betätigungsvorrichtung für ein Ventil zu schaffen, wobei die Betätigung des Ventiles während einem normalen Bereich von Winkelbewegungen einer Welle verhindert wird, wobei jedoch bei Rotation der Welle über eine vorbestimmte Winkelstellung hinaus das Ventil betätigt ;

werden soll. j

In der einzigen Figur ist die Ventilbetätigungsvorrichtung entsprechend der Erfindung dargestellt und ausserdem ist in schematischer Weise der Zusammenhang zwischen der erfindungsgemassen Vor- ; richtung sowie des Ventiles und einer üblichen Regelanlage sowie ; einer Notregelanlage dargestellt, die durch die Drehbewegung eines Steuergliedes wahlweise einzuschalten sind. j

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist ein als Schwenkwelle 10 ■ ausgebildetes Steuerglied für eine begrenzte Winkelbewegung schwenkbar gelagert, um z.B. in Abhängigkeit der Bewegung eines Steuerhebels 12, ein Signal über ein übliches Gestänge, welches schema- ; tisch dargestellt und insgesamt mit 14 bezeichnet ist, zu einer üblichen Steuervorrichtung 16 zu leiten. Die Steuervorrichtung wird durch Fluiddruck betätigt und eine solche Vorrichtung kann ein Klappenventil oder einen Motor in Kombination mit einer öffnung aufweisen, sodass durch Zuführen von Fluid unter Druck durch die Leitung 24 ein Drehmomenterzeuger oder dergleichen zu betätigen ist, zwecks Verstärkung eines Signales in Abhängigkeit der Bewegung der Welle 10 und des Hebels 12. Die übliche Vorrichtung 16 ist über das Schieberventil 20 mit einer Fluiddruckquelle in Ver- ; bindung, welche durch die Leitung 18 angedeutet ist. In der Figur befindet sich das Ventil in Offenstellung und die im folgenden zu beschreibende Vorrichtung·-hält das Ventil wenigstens bei Bewegungen des Steuergliedes oder der Schwenkwelle 10 innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereiches offen. Dieser Winkelbereich kann z.B. in einem Drosselgestänge oder dergleichen 120° betragen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung in einer Kraftstoffregel vor richtung beschränkt. Die Vorrichtung kann für jeden mög-

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lichen Winkelbereich ausgelegt werden, wie schematisch durch die fest ausgezogene Stellung und die gestrichelte Stellung des Hebels 12 verdeutlicht wird. „i

Die Ventilbetätigungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung hat geeignete Mittel zur Unterbrechung des Betriebes der üblichen Vorrichtung 16, um z.B. den Motor oder ein anderes ; Gerät (nicht dargestellt) durch die Notvorrichtung zu steuern, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt und insgesamt mit 22 bezeichnet ist. Eine solche Notvorrichtung kann z.B. elektrisch eingeschaltet werden und zwar mittels eines Endschalters, der von ^! der Schwenkwelle 10 zu betätigen ist, falls dieselbe eine vorbestimmte Winkelstellung ausserhalb des erwähnten Winkelbereiches erreicht. Die Ventilbetätigungsvorrichtung hat geeignete Mittel zur Unterbrechnung der Fluiddruckzuführung zu der üblichen Anlage 16 durch das Schieberventil 20 falls die Schwenkwelle 10 eine solche vorbestimmte Stellung erreicht.

Das Schieberventil 20 ist ein bekannter Bauteil der Vorrichtung und umfasst eine Einlassöffnung, die der Leitung 18 zugeordnet ist sowie eine der Leitung 24 zugeordnete Auslassöffnung. Das Ventil 20 regelt die Zuführung von Fluid uiter Druck zu der normalen Steuervorrichtung 16. Das Ventilglied besteht vorzugsweise aus einer Kugel 26, die mittels einer schraubenförmigen Druckfeder 30 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 28 gedruckt wird. Die Kugel wird in Offenstellung gehalten infolge einer auf den Schieber 32 _: ausgeübten, nach unten gerichteten Kraft. Der Schieber oder Plunger 32 hat einen unteren Endteil, der die Oberfläche der Kugel 26 be- . rührt, um diese von ihrem Sitz wegzudrücken, damit das Ventil in ; Offenstellung bleibt. Falls jedoch der Plunger oder der Schieber 32 sich zusammen mit der Kugel 26 nach oben bewegen können, so ! legt sich die Kugel 26 gegen die Fläche 28 unter dem Einfluss der Kraft- der Feder 30 und verschliesst dadurch das Ventil zur Urfer- : brechung der Fluiddruckzuführung zu der üblichen Steuervorrichtung

ie. ;

Die Vorrichtung zur Betätigung des Ventiles 20 und insbesondere ; die Anordnung zur Freigabe des Plungers 32 und der Kugel 26 für j

eine Aufwärtsbewegung unter dem Einfluss der Kraft der Feder 30, besteht vorzugsweise aus einem Nockenglied 40 mit einem oberen Teil 42, der lose auf der horizontalen Schwenkwelle 10 gelagert

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ist, aus einem losen Hebel 50, der eine Erhebung 52 aufweist zur Anlage an der Nockenfläche des Gliedes 40 und aus einer Anschlaganordnung 63, welche auf der Welle 10 befestigt ist. Der Hebel 50 dient zur Übertragung einer Vertikalbewegung auf den Plunger 32 : durch die Nockenfläche an dem freien Endteil des Nockengliedes ^: 40, ohne dabei Seitenkräfte auf den Plunger 32 auszuüben. Der Hebel 50 ist für eine begrenzte Bewegung in einer Vertikalebene schwenkbar um einen horizontalen Stift 54 gelagert. Die Achse dieses Stiftes 54 ist im wesentlichen parallel zu der Achse der Schwenkwelle 10. Die Erhebung 52 befindet sich auf der oberen Fläche des Hebels

50, welche der unteren Fläche die am Plunger 32 aufliegt entgegen-; gesetzt gerichtet ist.

Die Erhebung 52 ist vorgesehen, um sich gegen den einen oder den j anderen der beiden Nockenbereiche 44 und 46 anzulegen, die am freien Ende des Nockengliedes 40 ausgebildet sind. Diese Nockenbereiche 44 und 46 sind vorzugsweise durch einen mittleren Lappen 48 voneinander getrennt und die Endteile dieser beiden Bereiche 44 und 46 bestehen ebenfalls aus Endlappen 47 und 49. Diese Endlappen 47 und 49 bilden Anschlagflächen zur Berührung der Seiten

der Erhebung 52 des Hebels 50, um eine Schwenkbewegung des Nocken-

gliedes 40 um die Achse der Welle 10 zu begrenzen. Das Nockenglied 40, und insbesondere ihr oberes Endteil 42,ist lose auf der Welle j 10 angeordnet, wie schon vorher erwähnt wurde, es sind jedoch |

Mittel auf der Welle in Form einer Anschlagvorrichtung 60 vorge- · sehen, um eine Schwenkbewegung auf das Nockenglied 40 zu übertragen falls die Welle eine vortjestimmte Winkelstellung erreicht. " Durch Einstellen der Anschlagschraube 62 kann der Winkel bei wel- j ehem. das Nockenglied 40 der Drehbewegung der Welle 10 folgt einfach festgelegt werden.

Falls die Erhebung 52 den Nockenbereich 44 berührt, wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist das Ventil 20 geöffnet und der Fluiddruck gelangt zu der üblichen Steuervorrichtung 16. Falls die Welle 10 jedoch im Uhrzeigersinn bis über die Stellung des Hebels 12 hinausbewegt wird, welche in Figur 1 mittels unterbrochenen Linien dargestellt ist, so legt sich die Anschlagschraube 62 gegen eine radiale Auflagefläche 54 des Nockengliedes 40, sodass dieses aus der dargestellten Stellung verschwenkt wird. Dabei gelangt der mittlere, nach unten weisende Lappen 48 in Berührung mit der

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Erhebung 52 und der lose Hebel 50 wird nach unten verschwenkt und
drückt den Plunger 32 ebenfalls nach unten. Bei diesem Vorgang ; bleibt das Ventil 20 geöffnet. Der mittlere Lappen 48 ist vorgesehen, um einer Drehbewegung der Welle 10 im Uhrzeigersinn einen
Widerstand entgegenzusetzen, damit man erfährt, dass von dem ! üblichen Betrieb auf den Notbetrieb der Vorrichtung umgeschaltet
wird. ^;

Falls sich der mittlere Lappen 48 des Nockengliedes 40 über die ! Erhebung 52 des Hebels hinweg bewegt hat, so wird der Hebel unter
dem Einfluss der Kraft der Feder 30 des Ventiles 20 angehoben. ' Dadurch legt sich das Ventilglied 26 gegen seinen Sitz und ver- ' schliesst das Ventil. Eine weitere Winkelbewegung der Welle 10 ■

i hat keinen weiteren Einfluss auf das Ventilglied sondern kann ein .

elektrisches oder anderes Eingangssignal für die Notvorrichtung 22 erzeugen.

Es sind desweiteren Mittel vorgesehen zum erneuten öffnen des Ven-j tiles 20 bei einer Rückbewegung des Hebels 12. Bei einer Rückbe- ! wegung des Hebels 12 über eine vorbestimmte Winkelstellung der
Welle 10 hinaus in der Rückkehr- oder der entgegengesetzten Rieh- ' tung kommt das andere Ende der Anschlagschraube62 in Berührung j mit einer zweiten inrwesentlichen radialen Auflagefläche 56, die j zu diesem Zweck am Nockenglied 40 ausgebildet ist. Durch den mitt-;

leren Lappen 48 erhält man auch in dieser Richtung einen Wider- j

stand gegen eine Drehbewegung der Welle 10 wodurch man erfährt \ wann zwischen dem Notbetrieb und dem normalen Betrieb der Anlage , umgeschaltet wird. Die Erhebung 52 des Hebels 50 kommt :.nschliessend wieder in Berührung mit dem Nockenabschnitt 44 wie in der Figur _: dargestellt ist, und das Ventil 20 wird nun wieder in Offenstellung gehalten, so dass der Fluiddruck wieder der üblichen =SteuervortLchtung 16 zugeführt wird. '

Es ist dementsprechend ein Winkelbereich mit totem Gang für die ; Schwenkwelle 10 und ihr zugeordneter Hebel 12 vorgesehen, so dass , diese Welle sich innerhalb diesem Winkelbereich frei bewegen kann ί

und erst bei Überschreitung desselben eine Betätigung des Ventiles 20 erfolgt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ventil 20 durch die Vorrichtung zu schliessen, es ist jedoch selbstverständlich, dass die Vorrichtung auch ausgelegt werden kann, um j

J das Ventil zu öffnen. Bei der beschriebenen Vorrichtung kann die ·

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! Welle 10 sich ebenfalls zurückbewegen damit das Ventil 20 wieder ι in seine normale Stellung zurückgelangt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

I.¹/' Ventil mit einem zwischen einer Offenstellung

und einer Schliesstellung beweglichen Ventilglied, mit Mittel^ um. das Ventilglied in Richtung zu einer Stellung zu belasten, mit einem Ventilschieber, der ein äusseres Ende aufweist, und ein inneres Ende hat, welches mit dem Ventilglied beweglich ist, sowie mit Mittel /,. um den Schieber gegen die Kraft der das Ventilglied belasteten Mittel zu bewegen, mit einer Schwenkwelle die drehbar um ihre Achse gelagert ist für Winkelbewegungen in einem normalen Bereich und über eine vorbestimmte Winkelstellung hinaus zu einem zweiten Bereich, wobei die Mittel zur Bewegung des Ventilschiebers einen Nocken aufweisen, der drehbar auf der Welle gelagert ist und einen freien Endteil aufweist, der mit einer Nockenfläche versehen ist, die wenigstens zwei Nockenabschnitte mit verschiedenen Halbmessern inbezug auf die Achse der Schwenkwelle aufweist, wobei Mittel an der Schwenkwelle angeordnet sind, um das Nockenglied zusammen mit der Welle über die vorbestimmte Winkelstellung hinauszudrehen, und wobei die Nockenfläche inbezug zu dem Schieber derj art angeordnet ist, dass die Bereiche der Nockenfläche das Ventil— glied in der Offenstellung beziehungsweise in der Schliesstellung \ zurückhalten. - ' ,
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Bewegen des Ventilschiebers einen Hebel aufweisen, der für eine begrenzte Schwenkbewegung auf einer parallel zur Schwenkwelle verlaufenden Achse gelagert ist und dass der Hebel eine untere Fläche aufweist, die am Schieber aufliegt sowie eine obere Fläche hat, welche eine an der Nockenfläche anliegende Erhebung aufweist.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ! dass die Nockenfläche einen mittleren, nach unten aufweisenden j Lappen zwischen den beiden Bereichen aufweist, wobei der mittlere ^:

; Lappen in Zusammenwirkung mit der Erhebung des Hebels der Rotation ι der Schwenkwelle über die vorbestimmte Winkelstellung hinaus einen Widerstand entgegensetzt.
4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge-

kennzeichnet, dass die Nockenfläche desweiteren nach unten weisen-*

■ de Endlappen aufweist, um die Winkelbewegung des Nockengliedes · ^! zu begrenzen bei Berührung dieser Endlappen mit der Erhebung des

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Hebels.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, dass die an der Welle angeordneten Mittel für die Drehbewegung des Nockengliedes eine Anschlagschraube aufweisen, die an einem auf der Welle befestigten Kurbelarm vorgesehen ist, sowie mit einer auf dem Nockenglied ausgebildeten ersten Anschlagfläche versehen sind zur Anlage an einem Ende der Anschlägschraube falls die Welle bis über die vorbestimmte Winkelstellung hinaus bewegt wird.

G. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

dass das Nockenglied eine zweite Anschlagfläche aufweist, die in einem Winkel zu der ersten Anschlagfläche uid zu der Achse der Welle angeordnet ist und wobei die zweite Anschlagfläche zur ! Anlage an dem gegenüberliegenden Ende der Anschlagschraube vorgesehen ist. ^:

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