DE2832801A1

DE2832801A1 - Betaetigungseinrichtung fuer ein ventil

Info

Publication number: DE2832801A1
Application number: DE19782832801
Authority: DE
Inventors: Gordon Albert Willis
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: BW IP International Inc
Priority date: 1977-08-01
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1979-02-15
Also published as: ES479541A1; AU3801378A; CA1087587A; DE2832801C2; ES472057A1; IT7826270A0; GB2001703A; SE7808237L; BE869338A; GB2001703B; SU1033014A3; JPS6229668B2; US4206900A; FR2399599B1; JPS5428017A; SE439823B; FR2399599A1; IT1097981B; AU517230B2

Description

Betätigungseinrichtung für ein Ventil

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Ventil nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Strcmungsmittelbetriebene Betätigungseinrichtungen für Ventile
sind bekannt. Mindestens einige der bekannten Betätigungseinrichtungen verwenden Feder und Kolben; hier tritt die maximale Federlast dann auf, wenn sich das Ventil in der Schließstellung befindet. Bei anderen bekannten Ventil-Betätigungseinrichtungen werden Kolben verwendet, jedoch keine Feder, welche die Kolben in einer bestimmten Richtung drücken.

Weitere Betätigungseinrichtungen für Ventile verwenden Kniehebelgelenke, wodurch die Ausgangskraft, verglichen mit der Eingangskraft, verstärkt wird.

Ein weiteres Gerät enthält ein Kniehebelgelenk, welches mit einem pneumatischen Diaphragma zur Betätigung von Ventilen verbunden
ist; dieses Ventil besitzt außerdem eine Möglichkeit zur unabhängigen Handbetätigung.

Bei der Betätigungseinrichtung für Ventile gemäß der vorliegenden Anmeldung v/erden zwei einander gegenüberliegende Kolben durch Spiralfedern aufeinander zu gedrückt. Die Bewegung wird über Kniehebelgelenke auf eine Ventilstange bzw. eine Betätigungseinrich-

909801/0833

tung übertragen, die senkrecht zur Achse der Kolben angeordnet ist. Zum Öffnen des Ventils wird ein Strömungsmittel, beispielsweise Luft, in die Zone zwischen die Kolben gebracht. Dadurch werden die Kolben voneinander weg gegen die Kraft der Feder bewegt; die Bewegung auf die Ventilbetätigungsstarige über die Kniehebelgelenke übertragen.

Zur Steuerung der Luftversorgung für die Betätigungseinrichtung ist ein solenoidbetätigtes Ventil ideal. Fällt die Luftversorgung oder die elektrische Versorgung aus, führt dies dazu, daß die Feder die Kolben zur Mitte hin drücken und das angeschlossene Ventil geschlossen wird.

Eine Handbetätigung, auch mit Vorrangwirkung, kann dadurch ver wirklicht werden, daß eine Schraube verwendet wird, die mit den Kolben verbunden ist und die von einen Handrad betätigt wird.

Die Betätigungsstange kann mit einer visuellen Anzeigeeinrichtung oder mit einem Positionsschalter verbunden sein, wodurch die Offen- oder Schließstellung des Ventils angezeigtwird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung;

909807/0833

_ 7 —

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie 2-2 von Fig. 1;

Fig. 3 die grafische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftausgangskonstruktion;

Fig. 4 eine typische Kurve für die Ausgangskraft der in Fig.3 gezeigten Bauweise.

In der.Zeichnung und insbesondere in den Fign. 1 und 2 ist eine Strömungsmittel- bzw. pneumatisch betätigte Betätigungseinrichtung für ein Ventil 10 gezeigt. Die Betätigungseinrichtung 1O umfaßt ein im wesentliches zylindrisches Gehäuse 12. Es besitzt an den Enden abschließende Federhalter bzw. Endkappen 14, 16.Auf diese Weise werden zwei einander gegenüberliegende Zylinder 18 und 20 gebildet. In den entsprechenden Zylindern 18 und 20 sind Kolben 22 und 24 aufgenommen. Jeder Kolben wird auf den anderen von einer Spiralfeder 26 bzw. 28 zugedrückt.

In der Mitte des Gehäuses 12 befindet sich eine öffnung 30, mit welcher ein herabhängender Adaptor 32 verbunden ist. Der Adaptor kann angeschraubt oder in anderer Weise am Gehäuse 12 angebracht sein. Er ist mit einer mittleren Öffnung 34 versehen, die zur Stabilisierung des Systems als Lager dient. Der gegenüberliegende Abschnitt des Gehäuses 12 ist mit einem verdickten Abschnitt 36 und einer mittleren öffnung 38 versehen.

Eine Ventilbetätigungsstange, die insgesamt das Bezugszeichen trägt, verläuft durch die öffnungen 34, 36. Die Stange 40 umfaßt

909 80 7/0 833

2 Ct Λ

einen Abschnitt 42 mit einem ersten Durchmesser, der sich in der Öffnungs 36 verschiebt, und einen weiteren, größeren Abschnitt 44, der sich in der Öffnung 34 verschiebt» Ein Gabelkopf 46 wird auf der Stange 40 gehalten. Die Stange ist mit dem Ventil V, wie gestrichelt angedeutet, verbunden. Der Gabelkopf 46 wird auf der Stange 40 von einer Mutter 47 gehalten. Die Drehung der Stange 40 wird dabei nicht verhindert. Der Gabelkopf 46 ist mit Zapfen 48, 50 versehen, mit denen Kniehebelgelenke 52,52, 54,54 verbunden sind. Die Kniehebelgelenkte 52,52 und 54,54 sind an ihren entgegengesetzten Enden mittels Zapfen 56, 56, 58, 58 mit den Kolben 22 bzw. 24 verbunden.

Ein Strömungsmittel, im allgemeinen Luft, kann in die Kammer eingebracht werden, die vom Adaptor 32 gebildet wird, sowie zwischen die Kolben 22, 24 und in den mittleren Teil des Gehäuses 12. Dies geschieht von einer mit 64 bezeichneten Quelle aus über eine Leitung 62. Ein Zwelwegeventil 66 liegt in der Leitung 62 und steuert die Luftversorgung zu und aus der Kammer. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Solenoidventil, das ferngesteuert werden kann. Eine visuelle Anzeigevorrichtung oder ein Positionsschalter 68 ist mit der Stange 40 verbunden, die sich über das Gehäuse 12 hinaus erstreckt.

Wird von der Quelle 64 über das Solenoidventil die Kammer 60 unter hinreichendem Druckluft eingebracht, so wirkt diese auf die Kolben 22, 24 und bewegt sie gegen die Kraft der Feder» 26^ 28

909807/0833

von der Mitte weg. Die Stange 40 wird aufgrund der Kniehebelgelenke 52, 54 angehoben und das Ventil V wird geöffnet. Beim Ablassen der Luft aus der Kammer 60 kehren sich die Vorgänge um. Fällt die Luftversorgung oder die elektrische Versorgung aus, so drücken die Federn 26, 28 die Kolben 22, 22 aufeinander zu und das Ventil V vrird geschlossen.

Eine vorrangige Handbetätigung für die solenoidbetriebene Betätigungseinrichtung ist vorgesehen, die nun beschrieben wird.Eine hohle,- mit Innengewinde versehene und drehbare Welle 69 verläuft durch die Kappe 14 und durch eine Hülse 70 des Kolbens 22. Am einen Ende der Welle 69 ist ein Handrad 72 befestigt. Ein vergrößertes Ende 74 liegt gegenüber und hält die Welle so in Position. Eine mit Außengewinde versehene Welle 76 wird in der Welle 69 aufgenommen und besitzt einen länglichen Schlitz 78 am auswertigen Ende. Dieser Schlitz ermöglicht den Durchgang der Ventilbetätigungsstange 40 und verhindert, daß sich die Welle 76 dreht. Das abschließende Ende 80 der Welle 76 liegt am Kolben 24 an. Dreht man das Handrad 72 in der richtigen Richtung, bewegt sich die Stange 76 gegen den Kolben 24, gegen die Kraft der Feder 28. Die rückwärtige (Ausgleichs-) Kraft bewegt das vergrößerte Ende 74 der äußeren Welle und hebt somit über die Kniehebelgelenke 52. 54 die Stange 40 an und öffnet das Ventil V.

Überall, wo dies notwendig ist, sind O-Ringdichtungen und/oder Dichtscheiben und dergleichen vorgesehen.

909807/0833

Mit der beschriebenen Anordnung wird ein System geschafft, bei welchem die größte Kraft dann erzeugt wird, wenn sich die Welle 40 in der Ventilschließstellung befindet, d.h., die Feder drückt die Kolben in ihre Ruhestellung (wie in Fig. 1 gezeigt). Eine typische Ausgangskurve, dargestellt als Prozentsatz der Eingangskraft (Eingangskraft ist konstant) ist in Fig. 4 gezeigt. Hier ist der Hebelwinkel (vgl. Fig. 3) gegen die Ausgangskraft aufgezeichnet. Das beschriebene System ist somit ausfallsicher - das Ventil schließt sich ohne weiteres beim Ausfall der Versorgung, sei dies nur die pneumatische oder die elektrische.

909807/0833

Leerseife

Claims

Patentanwälte

Dipl. Ing. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Grsaifs

Dipl. Ing. W. VVehnert

Dipl. Phys. VV. Carstens

Dr.-Ing. W. Döring

Mosartstrafis 23
8 000 München 2

BORG-WARNER CORPORATION

South Michigan Avenue München,26. Juli 1978

Chicago, 111. 60604, UGA Anwaltsakte: M-4676

Betätigungseinrichtung für ein Ventil

Patentansprüche

\ 1.)Betätigungseinrichtung für ein Ventil mit einer Ventilbetätigungsstange; mit einer Strömungsmittelbetätigungseinrichtung; mit einer Federeinrichtung, die mit der Ventilbetätigungsstange verbunden ist, wobei die Strömungsmittelbetätigungseinrichtung die Bewegung der Ventilbetätigungsstange in der einen Bewegungsrichtung wirkt und die Federeinrichtung die Bewegung der Ventilbetätigungsstange in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Zylinder (18,20) vorgesehen sind, ein Kolben (22,24) in jedem Zylinder, die jeweils zwischen einer Stellung, in der sie einander benachbart sind, und einer Stellung, in der sie voneinander Abstand besitzen", bewegbar sind, welche Stel-

§09807/0833

ORIGINAL JNSPECTEÖ

lungen den beiden Endstellungen der Ventilbetätigungsstangen entsprechen; eine Einrichtung (52,54), welche die Kolben mit der Ventilbetätigungsstange verbindet, wobei die Federeinrichtung die Kolben auf eine der beiden Stellung zu drückt, während die Ventilbetätigungsstange in ihre erste Endposition gebracht wird; mit einer Richtung (62,64,66), welche ein pneumatisches Strömungsmittel zwischen die Kolben entgegen der Wirkung der Federeinrichtung einbringt und die Kolben in die andere Stellung bringt, wodurch die Ventilbetätigungsstange in die zweite Endstellung bewegt wird.
2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung Kniehebelgelenke uirfaßt.
3. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung Spiralfedern umfaßt.
4. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Stange (69) vorgesehen ist, deren eines Ende an einem Kolben anstößt, und daß eine Einrichtung (72,76) vorgesehen ist, mit welcher die zweite Stange so bewegt werden kann, daß der anliegende Kolben gegen die Kraft der Federeinrichtung in die Offenstellung des Ventils bewegt werden kann.
5. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung der zweiten Stange eine Schraube

909807/0833

— "i —

vorgesehen ist, wobei die Schraube mit einem Handdrehrad zur Betätigung verbunden ist.
6. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung (68) für die Offen- bzw. Schließstellung des Ventils mit der Ventilbetätigungsstange verbunden ist.
7. Ausfallsicherer, pneumatisch betätigter Betätigungsmechanismus für ein Ventil, welcher beim Ausfall der pneumatischen Versorgung das Ventil schließt, dadurch gekennzeichnet, daß er umfaßt:

zwei miteinander verbundene, gegenüberliegende Zylinder (13,20);

einen Kolben (22,24) in jedem Zylinder, der zwischen einer normalen Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist;

eine Federeinrichtung (26,28), welche die Kolben in die normale Ventilschließstellung drückt;

eine Ventilbetätigungsstange (40), die mit einem Ventil (V) verbunden ist und zwischen einer normalen Ventilschließstellung und einer Ventiloffenstellung bewegbar ist und die im wesentlichen senkrecht auf der Achse der Zylinder steht;

. eine Quelle pneumatischen Strömungsmittels (64);

90980 7/08 3 3

2032801

eine solenoiä-betätigte Einrichtung (66) , welche pneumatisches Strömungsmittel zwischen die Kolben einspeist und die Kolben in die Ventiloffenstellung gegen die Kraft der Federeinrichtung bewegen kann;

eine Einrichtung (52,54), welche die Kolben mit der Ventilbetätigungsstange verbindet, wobei die Bewegung der Kolben in die Ventiloffenstellung die Stange in ihre Ventiloffenstellung bewegt und dabei das angeschlossene Ventil öffnet;

wobei die Federeinrichtung die Kolben und die Stange in die Ventilschließstellung drückt, wenn die Versorgungseinrichtung für das pneumatische Strömungsmittel ausfällt, und somit das Ventil schließt.

909807/0833