DE2611533C2 - Antriebsorgan - Google Patents

Description

richtung als Energiesammler stehende Laufrolle derart geführt wird, daß einerseits, wenn das bewegliche Ausgangsglied sich in einer Richtung unter der Wirkung des Steuerdrucks seitens des Antriebsorgans verschiebt, die Führungsschienen/die Laufrolle gegen die Wirkung der Federkraft zurückdrängt, wobei im Laufe der Verschiebung die federnde Vorrichtung einen Teil der vom Antriebsorgan zugeführten Energie in Form potentieller Energie speichert und andererseits, wenn kein Steuerdruck vom Antriebsorgan vorliegt, die potentielle gespeicherte Energie das Ausgangsglied durch die Wirkung der Laufrolle auf die Führungskante in die Ausgangsstellung zurückführt

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es werden nachstehend in Zusammenhang mit den Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 und 2 einen axialen Längsschnitt einer Betätigungsvorrichtung für ein Klappenventil mit einfachwirkender pneumatischer Winde, wobei die Fig. 1 eier geschlossenen und die F i g. 2 der geöffneten Stellung des Ventils entspricht;

Fig.3 und 4 einen axialen Längsschnitt der den Schnitten der F i g. 1 und 2 analog ist, wobei die Betätigungsvorrichtung jedoch mit einer hydraulischen Winde verbunden ist;

F i g. 5 einen Schnitt auf der Linie AA der F i g. 1,2,3 und 4; und

Fig.6, 7 und 8 drei schematische Schnitte anhand deren das Prinzip des in der F i g. 1,2,3 und 4 verwendeten Übertragungs- und Umwandlungssystems dargestellt wird.

Das Antriebsorgan 1 weist nach den Fig. 1, 2 und 5 eine einfach wirkende pneumatische Winde 2 auf, die auf bekannte Weise einen Zylinder 3 und einen Kolben 4 besitzt, der geradlinig beweglich ist. Zylinder 3 und Kolben 4 sind kraftschlüssig mit einem als Spindel ausgebildeteii Ausgangsglied 5 verbunden. Die Spindel 5 weist in seinem mittleren Bereich einen Kern 6 auf, an dem eine Treibstange 7 angelenkt ist, die ihrerseits am kraftschlüssig mit dem Dorn 9 verbundenen Hebelarm 8 angelenkt ist, wobei der Dorn 9 auf der Vierkanttreibwelle 10 eines Klappenventils feststehend aufgesetzt ist. Die Spindel 5 der Winde 2 sowie die Elemente des Übertragungs- und Umwandlungssystems, d.h. die Treibstange 7 und der Hebelarm 8. liegen in den orthogonalen Ebenen zur Antriebsachse der Klappe des Ventils.

Die Spindel 5 der Winde 2 trägt auf ihrem freien Ende einen eine Auflaufschräge 12 bildenden spitzbogenförmigen Mitnehmer, der das Führungsende in einen Führungsrohr 13 bildet, wodurch die reine geradlinige Verschiebung der Spindel 5 ohne seitliches Spiel erreicht wird.

Auf der Außenfläche des Mitnehmers 12 legen sich mehrere Laufrollen 14 an, durch die mittels eines Winkellenksystems der durch ein federndes Element ausgeübter Druck auf den Mitnehmer übertragen wird. Das federnde Element liegt koaxial zur äußeren Peripherie des Führungsrohrs 13.

In dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel besteht das Lenksystem aus einem beweglichen Teil oder einer Wippe 15 in Fjrm eines Teilkranzes mit einem Winkel im Mittelpunkt von annähernd 90°, dessen äußere Umfangsfläche sich an die Innenfläche eines Lagers 16 paßgerecht anlegt, das icaftschlüssig mit dem Körper 17 des Antriebsorgans 1 verbunden ist. Zur maximalen Begrenzung des Eiiergieverlustes durch Reibung zwischen dem beweglichen: Teil oder der Wippe 15 und dem Lager 16 liegt ein Kugel- oder Nadellager 18 zwischen den beiden Flächen.

Die Wippe 15 trägt auf einem Ende eine schwenkbar eingesetzte Laufrolle 14, die mit dem Mitnehmer 12 in Kontakt kommi: und auf der anderen Seite eine Rolle 19 an die sich eine Druckscheibe 20 anlegt, die auf dem Führungsrohr 13 gleitend geführt und den Belastungen

ίο des federnden Elements ausgesetzt wird. Somit kann bei den Verschiebungen der Wippe 15 die Rolle 19 auf der Druckscheibe 20' !radial abrollen.

Das federnde Element besteht auch aus einem Stapel Federscheiben 231; die um das Führungsrohr 13 zwischen einem als GegenJ ager dienenden Teil 23 des Körpers 17 und der Druckscheibe 20 liegt

Bei der durch die Wirkung des federnden Elements hervorgerufenen Schließung des Ventils wird die Spindel 5 in der geschlossenen Stellung des Ventils (Fi g. 1) »geschluckt« und die Laufrollen *4 kommen mit dem Ende von gerinijKm Durchmesser 4es Mitnehmers 12 in Kontakt. Das federnde Element ist dann zum Teil entspannt. Um ein Öffnen des Ventils zu erreichen, wird die Winde 2 derart mit Druck beaufschlagt, daß sich die Spindel 5 versdiiiebt Im Laufe dieser Verschiebung stößt der Mitnehmer 12 die Laufrollen 14 zurück, wodurch mittels des Winkellenksystems das federnde Element zusammengedrückt wird. Somit wird ein Teil der von der Winde .2 gelieferten Energie vom federnden Element in der Form potentieller Energie gespeichert Nach Abschluß des Öffnungsvorgangs haben die Laufrollen 14 mit detn großen Durchmesser des Mitnehmers (F i g. 2) Kontakt Wird der Druck im Innern der Winde 2 unterdrückt, verschiebt sich die Spindel 5, die nun nur noch der Rückhollkraft ausgesetzt ist, jetzt in umgekehrter Richtung und bewirkt das Schließen des Ventils (Fig. 1).

Im Laufe dieser Verschiebung befolgt die Rückhohlkraft eine Variationsregel, die einerseits unmittelbar von der Eigenart des federnden Elements und anderer- -rsits vom Profil des Mitnehmers 12 abhängt. Selbstverständlich ist diese Variationsregcl, die durch die Umsetzungsfunktion des Übertragungs- und Umwandlungssystems transformiert wird, als bestmögliche Reaktion auf das Verhalten des Ventils beim Öffiien und Schließen erstellt worden.

Die Betätigungsvorrichtung (F i g. 3 und 4), die vom Übertragungs- und Umwandlungssystem 27 Symmetriezustand empfängt, stellt sicher, daß das Ventil durch

so das Energiespeichersystem 28 in die geöffnete Stellung zurückkehrt, wogegen die Schließung des Ventils durch die Wirkung der Winde 26 erreicht wird.

ijrn den Öffnungsvorgang für den Fall zu ermöglichen, daß das Ventil sich unter der Wirkung des federnden Elements ir% der Schließstellung befindet oder daß (dem entgegengesetzt) die hyddraulicche oder pneumatische Energie nicht zur Verfügung steht, z. B. bei Betriebsausfall in d<;r Energieversorgung und -verteilung, oder bei Ingangsetzen der Anlage, sieht die Erfindung ein Hilfssteueruiigssystem vor.

Zu diesem Zwecke ist eine koaxiale zur Spindel 5 der Winde mit Innengewinde versehene öffnung 29 hinter dem Mitnehmer im Körper der Betätigungsvorrichtung angeordnet.

Die öffnung .IiS wird normalerweise von einer Verschließschraube: :ll geschlossen gehalten, die nach Bedarf bei einsetzender Energiestörung in der Hydraulik oder Pneumatik jlurch eine mit Außengewinde versehe-

nen Stift 32 entfernt und ersetzt wird, der sich in die öffnung 29 einschrauben läßt und beim Einschrauben den hinteren Teil des Mitnehmers zurückdrückt, indem es auf diese Weise den nicht verfügbaren hyrauiischen oder pneumatischen Druck ersetzt.

Die F i g. 6,7 und 8 veranschaulichen die Arbeitsweise des in der Betätigungsvorrichtung nach den Fig. 1, 2 und 3 und 4 angewandten Prinzips des übertragungs- und Umwandlungssystem und zwar insbesondere die jeweiligen vom Kern 6, den Treibstangen 7 und dem Dorn in geöffneter Stellung (F i g. 6), in der intermediären Stellung (Fig. 7) und in der geschlossenen Stellung (F i g. 8) des Ventils eingenommenen Stellungen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

1 2 stimmten Wert unterschreitet Patentansprüche: Diese Antriebsorgane müssen an die Steuerwelle des Ventils das erforderliche Moment zum Ausschalten al-

1. Antriebsorgan, dessen geradlinig bewegliches ler anderen Einwirkungen sowie ein Moment liefern, Ausgangsglied kraftschlüssig mit einem mechani- 5 das für die Ventilschließung von Bedeutung ist, eine sehen System zur Übertragung und Umwandlung mechanische Verriegelung in der Schließstellung erder geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung möglichen und schließlich das Drosselventil langsam aus verbunden ist und wobei eine elastische Rückholein- der Nähe der Schließstellung in die Nähe der geöffneten richtung vorgesehen ist, die auf das Ausgangsgüed Stellung bringen, so daß die abgegebene Leistung gegen dessen Vorwärtsbewegung einwirkt, da- io gleichmäßig vermindert und die Störungen vermieden durch gekennzeichnet, daß die Rückholein- werden, die auf die heftige Betätigung der Treibstangen richtung aus einer am Ende des Ausgangsgliedes (5) beim Schließen urückzuführen sind,
angeordneten Auflaufschräge (12) besteht, die mit Es ist dabei leicht einzusehen, daß derartige besondewenigstens einer Laufrolle (14) zusammenwirkt, die re Eigenschaften für den Betrieb in einer Richtung mitelastisch gegen die Auflaufschräge (12) drückbar ist 15 tt!s einer einfach wirkenden hydraulische oder pneuma-

2. Antriebsorgan nach Anspruch 1, dadurch ge- tische Winde zu erzielen ist, die an ein passendes Oberkennzeichnet, daß die Auflaufschräge (12) als Konus tragungs- und Umwandlungssytem angeschlossen ist ausgebildet ist, dessen Ende in einem kraftschlüssig (geradlinige Bewegung/Drehbewegung).

mit dem Gehäuse des Antriebsorganes verbundenen Demgegenüber verhält es sich jedoch beim Betrieb Führungsroiir(13) gleitend geführt wird, daß sich an 20 der Betätigungsvorrichtung in der umgekehrten Richdie Außenfläche des Konus (12) mehrere Laufrollen rang ganz anders, wenn nämlich kein hydraulischer oder (14) anlegen, durch die über ein Winkellenksystem pnematischer Druck besteht

die durch die auf der äußeren Peripherie des Füh- Es wurden bereits Betätigungsvorrichtungen mit Ferungsrohres (13) koaxial liegende federnde Vorrich- derbestückung vorgeschlagen (DE-OS 23 08 291), um tung ausgeübte Belastung auf den Konus übertrag- 25 die Winde und demzufolge auch das Ventil in seine Ausbar ist gangsstellung zurückzuholen, wenn die Winde nicht

3. Antriebsorgan nach Anspruch 2, dadurch ge- mehr mit Druck beaufschlagt ist, wobei derartige Systekennzeichnet, daß das Winkellenksystem einen be- me einfache schraubenförmige Federn verwenden, die weglichen Teil oder eine Wippe (15) in Form eines von der Spindel der Winde zusammengedrückt werden, Teilkranzes besitzt, dessen äußere Umlauffläche in 30 wenn letztere mit eisern hydraulischen Steuerdruck beeiner komplementären inneren Umlauffläche eines aufschlagt wird, und in Form potentieller Energie einen Lagers (18) ruht das kraftschlüs?«g mit dem Gehäuse Teil der Energie der Winde absorbieren sowie diese des Antriebsorganes verbunden ist, wobei ein Ku- Energie wieder hergeben, indem die Spindel der Winde gel- oder Nadellager zwischen den Flächen einge- in die Ausgangsstellung zurückgedrückt wird, wenn sie setzt ist 35 nicht mehr antreibt

4. Antriebsorgan nach Anspruch 3, dadurch ge- Dennoch ist es bei der Verwendung derartiger Rückkennzeichnet, daß die Wippe (i5) an einem Ende holfedern nicht möglich, die vorher erwähnten Eigeneine Laufrolle (14), die an dem Konus (12) anstößt, schäften zu erhalten, hauptsächlich aufgrund der Tatsa- und auf der anderen Seite eine Rolle (19) aufweist, an ehe, daß das Übertragungs- und Urrni andlungssystem die sich eine Druckscheibe (20) anlehnt, die gleitend 40 im allgemeinen die Sachlage berücksichtigt, daß der von auf dem Führungsrohr geführt und den Belastungen der Spindel der Winde ausgeübte Druck während der seitens der federnden Vorrichtung ausgesetzt sind. seiner ganzen Verschiebung konstant bleibt

5. Antriebsorgan nach einem der vorhergehenden Dieses System ist also nicht länger geeignet, daß bei Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die federn- nicht bestehendem Steuerdruck die Betätigungsvorrichde Vorrichtung aus einem Stapel federnder Schei- 45 tung unter der Einwirkung der energiespeichernden Feben besteht, die um das Führungsrohr herum zwi- dem in ihre Ausgangsstellung zurückgeholt wird. Dabei sehen einem als Gegenlager (23) ausgebildeten Teil ist bekannt, daß die von einer Feder ausgeübte Kraft des Gehäuses und der Druckscheibe (20) angeordnet nicht konstant ist, sondern sich in Abhängigkeit ihrer sind. Längung verändert. Demzufolge wird die von der Rück-

50 schaltfeder zum Schließen des Ventils ausgeübte Kraft,

falls die Tätigkeit der Winde die öffnung des Ventils

bewirken soll, am Anfang des Schließungsvorgangs größer sein als bei der Schließstellung, was also den ange-

Die Erfindung betrifft ein Antriebsorgan, dessen ge- strebten Zielvorstellungen widerspricht
radlinig bewegliches Ausgangsgüed kraftschlüssig mit 55 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein einem mechanischen System zur Übertragung und Um- Antriebsorgan eine elastische Rückholeinrichtung zu Wandlung der geradlinigen Bewegung in eine Drehbe- schaffen, welche bei der Rückkehr in die Ausgangsstelwegung verbunden ist und wobei eine elastische Rück- lung in Abwesenheit eines Steuerdrucks eine Rückstellholeinrichtung vorgesehen ist, die auf das Ausgangs- kraft erzeugt, deren Wert sich in Abhängigkeit der Verglied gegen dessen Vorwärtsbewegung einwirkt. Ein go Schiebung der Windenspindel optimal verändert,
derartiges Antriebsorgan ist insbesondere für eine hy- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gatdraulische oder pneumatische Winde anwendbar, die tungsgemäßen Antriebsorgan dadurch gelöst, daß die eine einfache zum Betreiben von Drosselventilen oder Rückholeinrichtung aus einer am Ende des Ausgangsdgl. abgestellte Wirkungsweise besitzt und eine mecha- gliedes angeordneten Auflaufschräge besteht, die mit nische Vorrichtung zur Energiesammlung aufweist, 65 wenigstens einer Laufrolle zusammenwirkt, die elastisch durch die das Drosselventil rückgestellt und in seiner gegen die Auflaufschräge drückbar ist.
äußersten Stellung gehalten wird, wenn der (der hydrau- Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erlische oder pneumatische) Antriebsdrnck einen be- reicht, daß eine unter der Wirkung einer federnden Vor-