DE3027181A1

DE3027181A1 - Ausfallsicheres verstellorgan

Info

Publication number: DE3027181A1
Application number: DE19803027181
Authority: DE
Inventors: Otto W Borsting; Lorin P Card
Original assignee: Greer Hydraulics Inc
Current assignee: Greer Hydraulics Inc
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1980-07-18
Publication date: 1981-02-26
Also published as: CA1140837A; SE8005576L; JPS5628304A; US4295630A; JPS612801B2

Description

HUBERT BAUER PATENTANWALT

H. BAUBR PAT.-ANW. . LOTHRINGER BTRAeSB B8/BCKB WILHELMSTRASSE]. D-OlOO AACIIRN

Deutsches Patentamt
Zweibrückenstr. 12

3000 München 2

TBLBPON (0241) 0O420S

TBDBGRAMMBi PATENTBAUBR AACHEN

POSTSCHECK KÖLN 231883-ΟΟβ (BLZ 3701OO UO)

DBUTSCHB BANK AO, AACHBN 3 008 (BLZ SSO 700 SO)

IHBB ZBtCHBN IHRB NACHRICHT MBINB ZBICHBN

B/KB(1254)

AACHBN

17. JUU 1980

Patentanmeldung

Anm.: Greer Hydraulics, Inc., eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates New York, 20660 Bahama Street, Chatsworth, California 91311, USA

Bez.: Ausfallsicheres Verstellorgan

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Die Erfindung betrifft ein ausfallsicheres Verstellorgan zum Steuern eines Ventils mit einer Feder als Energiespeicher und hydraulische Systeme, in denen das Verstellorgan angeordnet ist. Das Verstellorgan ist insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einem Steuerventil vorgesehen, das in einem hydraulischen Steuersystem verwendet wird.

In gewissen Anlagen, insbesondere in fernbedienten Anlagen* ist es erforderlich, daß eine Steuereinrichtung, beispielsweise ein Ventil im Falle eines Leistungsausfalles oder dergleichen in einer bestimmten Weise eingestellt bzw. geschaltet werden kann. Wenn beispielsweise in einer fernbedienten Ölpumpstation ein Rohrbruch festgestellt wird, ist es erforderlich, ein Ventil zum Absperren der Ölleitung zu betätigen.

Bei einem bekannten ausfallsicheren Verstellorgan zum Steuern eines Ventils mit einer Feder als Energiespeicher wird normalerweise die Feder ständig hin- und herbewegt. So wird beispielsweise beim Schließen des Ventils die Feder entspannt und beim Öffnen des Ventils durch das Verstellorgan die Feder gespannt.

Ein solches Verstellorgan ist aus der US-PS 3 051 143 bekannt, wonach ein hydraulisch betätigtes Verstellorgan mit einem Energiespeicher in Form einer Feder vorgesehen ist. Hierbei ist die Feder so angeordnet, daß die Kurbel des Verstellorgans unter Druckverlust gedreht wird. Wenn dieses Verstellorgan zum Steuern eines Ventils nach Druckverlust in dem Verstellorgan benutzt wird, schließt beispielsweise die gespannte Feder das Ventil. Die Feder wird jedesmal betätigt, wenn das Verstellorgan in Tätigkeit gesetzt wird.

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Bekanntlich wird eine Feder durch häufige Pendelungen frühzeitig gefährdet, wobei die Feder häufig ersetzt werden muß, um ihre Wirksamkeit sicherzustellen, wenn ein Fehler in dem System festgestellt wird.

Bei bekannten Systemen muß das hydraulische Verstellorgan bei normaler Arbeitsweise nicht nur das Ventil verstellen sondern auch die Feder des Verstellorgans spannen, wodurch ein größerer Kraftaufwand erforderlich ist, als normalerweise bei der Ventilverstellung allein notwendig wäre. Das rührt daher, weil der Verstellmechanismus bei jedem Arbeitstakt des Verstellorgans die Feder in ihre Stellung als Energiespeicher bringen, also spannen muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verstellorgan der einleitend genannten Art so auszubilden, daß es als Ausfallsicherung in hydraulischen Systemen oder dergleichen Verwendung finden kann. Insbesondere soll das Verstellorgan so ausgebildet sein, daß das zu steuernde Ventil oder dergleichen geschaltet werden kann, ohne daß dabei die Feder des Verstellorgans betätigt wird, so daß die für den Normalbetrieb des Ventils oder dergleichen erforderliche Energie durch das ausfallsichere Verstellorgan nicht vergrößert wird,

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine längliche Hülse mit einem Durchlaß an einem Ende, einen innerhalb der Hülse zwischen zwei Endlagen hin- und herbeweglichen Kolben und eine in der Hülse zwischen dem Kolben und dem anderen Ende der Hülse gelagerte Feder sowie ein mit der Hülse verbundenes Gehäuse mit einer zwischen zwei Endstellungen drehbeweglich gelagerten Kurbel, deren Achse senkrecht zu der Achse des Kolbens verläuft, und ein flexibles Seil, das mit einem Ende mit dem Kolben verbunden und um die Kurbel gelegt ist und mit dem anderen

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Ende in einer festen Lage zur Kurbel angeordnet ist und in der einen Endlage der Kurbel schlaff und in der anderen Endlage der Kurbel gespannt ist.

Hierdurch gelangt man zu einem Verstellorgan, bei dem eine Feder als Energiespeicher zur Anwendung kommt, die, wenn sie einmal durch die Wirkung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit gespannt ist, während des normalen Betriebes eines Ventils in ihrer gespannten Lage bleibt, und die Feder nur dann zur Steuerung des Ventils betätigt wird, wenn Flüssigkeit verloren geht beziehungsweise der Flüssigkeitsdruck abfällt. Die Feder braucht demzufolge nicht bei jedem Arbeitstakt gespannt zu werden, sondern bleibt, wenn sie einmal gespannt ist, in dieser gespannten Lage, wodurch ein Pendeln und eine daher rührende frühzeitige Ermüdung der Feder vermieden wird. Hinzu kommt, daß hierdurch die Lebensdauer der Feder erhöht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Exzenterscheibe mit einem umlaufenden Teil an der Kurbel befestigt und das flexible Seil über den gebogenen Teil der Exzenterscheibe gelegt sowie mit seinem äußeren Ende an der Exzenterscheibe befestigt ist.

Die Steuerkurbel kann mit der Kurbel eines hydraulischen Drehantriebes axial verbunden sein. Bei dem Drehantrieb kann es sich um einen solchen handeln, wie er in der US-PS 3 839 beschrieben ist. Hierbei ist die Kurbel des Drehantriebes mit der Kurbel eines Ventils axial verbunden, wobei es sich bei dem Ventil um ein Drehventil handeln kann. Das Seil ist so angeordnet, daß es im Normalbetrieb des Systems gespannt über die Oberfläche der Exzenterscheibe in der einen Endstellung des Ventils gelegt ist und schlaff herunterhängt, wenn das Ventil von der einen Endstellung in die andere

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Enstellung geschaltet wird. Das Seil beeinflußt daher die normale Betätigung des Ventils durch den Drehantrieb nicht.

Wenn das ausfallsichere Verstellorgan einen Fehler beziehungsweise eine Störung in dem System feststellt, wird die gespannte Feder entspannt und das flexible Seil von dem Kolben so gezogen, daß eine Verdrehung der Exzenterscheibe und der damit verbundenen Steuerkurbel eintritt, wodurch die Kurbel des Drehantriebes und die Kurbel des Ventils in die Fehlerstellung beziehungsweise Störstellung gebracht werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Pilotventil mit zwei Schaltstellungen vorgesehen, das einen Druckanschluß für eine Pumpe, einen Auslaßanschluß für den Durchlaß der Hülse und einen Ablaßanschluß für den Abfluß hat, wobei in der einen Schaltstellung des Pilotventils der Druckanschluß mit dem Auslaßanschluß zum Verschieben des Kolbens und Spannen der Feder und in der anderen Schaltstellung des Pilotventils der Druckanschluß zu schließen sowie der Auslaßanschluß und der Ablaßanschluß zum Verschieben des Kolbens in die ausgefahrene Endstellung zu verbinden sind.

Zweckmäßigerweise hat das Pilotventil einen Schieber zum Steuern der Anschlüsse und eine Magnetspule zum Steuern des Schiebers zum Verbinden der Anschlüsse.

Desweiteren können ein Drehventil mit einer mit der Kurbel des Verstellorgans verbundenen Kurbel und Einrichtungen zum Drehen der Ventilkurbel vorgesehen sein. Hierbei kann ein Handgriff mit der Ventilkurbel verbunden sein«

Außerdem kann ein Drehantrieb mit einer Kurbel vorgesehen sein, der zwischen der Kurbel des ausfallsicheren Verstellorgans und der Ventilkurbel angeordnet ist.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein ausfallsicheres Verstellorgan gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 jeweils schematische Darstellungen eines handbetätigten Ventils mit einem ausfallsicheren Verstellorgan gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5, 6 und 7 jeweils schematische Darstellungen eines hydraulischen Steuersystems unter Verwendung des ausfallsicheren Verstellorgans in Übereinstimmung mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.

In Figur 1 ist ein ausfallsicheres Verstellorgan A mit einer im Querschnitt kreisrunden Hülse 10 dargestellt, an der ein Gehäuse 11 befestigt ist. Das Gehäuse 11 weist eine rohrförmige Halterung auf, deren Achse senkrecht zu der Achse der Hülse 10 verläuft und die Befestigungsfüße 13 hat, die einteilig an dem Gehäuse 11 angeformt sind. In der Halterung ist eine Schloßkurbel 14 drehbar gelagert.

Die Hülse 10 weist einen Durchlaß 16 an ihrem unteren Ende auf«. Dieser Durchlaß 16 ist vorzugsweise in einer scheibenförmigen Endplatte 18 vorgesehen, die dadurch in ihrer Lage gehalten wird, daß eine ringförmige Lippe 19 der Hülse 10

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über einen ringförmigen Wulst 20 der Endplatte 18 gebogen ist. Die Endplatte 18 weist eine radial nach außen gerichtete umlaufende Nut 21 auf, in der ein O-Ring 22 angeordnet ist, wodurch die Endplatte 18 am unteren Ende 17 der Hülse 10 in einem leckfreien Dichtungssitz gegen die Hülse sicher gehalten ist.

Das obere Ende 23 der Hülse 10 weist eine Schließeinheit auf. Die Schließeinheit 24 ist mit einem ringförmigen Flansch 25 versehen, der eine nach außen weisende Schulter 26 besitzt. Die Schulter 26 wird in Anlage gegen das Ende 27 der Hülse 10 durch einen Klemmring 28 gehalten, der Über den Flansch 25 und das nach außen hin trichterförmig erweiterte Ende 23 der Hülse 10 gedrückt ist, wodurch die Schließeinheit 24 mit der Hülse 10 koaxial ausgerichtet ist. An der Schließeinheit 24 ist ein im Durchmesser reduzierter Ring 29 mit Außengewinde vorgesehen, der über die Hülse 10 hinausragt. Das Gehäuse 11 ist auf den Ring 29 mittels eines mit dem Gehäuse 11 einteilig verbundenen Ringes 30 mit Innengewinde geschraubt.

In der Schließeinheit 24 ist eine durchgehende axiale Bohrung 31 vorgesehen, in der eine Kolbenstange 32 axial verschieblich geführt ist. Das untere Ende 33 der Kolbenstange ist mittels des Gewindes 34 mit dem Kolben 35 verschraubt, wie nachfolgend beschrieben wird.

Der Kolben 35 hat einen im Durchmesser kleiner gehaltenen Teil 36 unter Bildung einer ringförmig umlaufenden Schulter 36*. Der im Durchmesser größere Kopf 37 des Kolbens 35 trägt eine Dichtungseinheit 38, die gleitbeweglich in der Hülse 10 angeordnet ist und innerhalb der inneren Bohrung 39 der Hülse einen Dichtsitz bildet. Die Dichteinheit 38 hat einen im

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Querschnitt T-förmig ausgebildeten Dichtring 40 und ist in einer nach außen hin offenen umlaufenden Nut 41 in dem im Durchmesser größer gehaltenen Teil 37 des Kolbens 35 angeordnet. Ein Paar ringförmiger Federringe 42 und 43 umfaßt den Dichtring 40 oberhalb und unterhalb einer vorspringenden umlaufenden Dichtlippe 44, wodurch der Dichtring 40 in der Nut 41 gehalten wird.

Das obere Ende 45 der Kolbenstange trägt ein Außengewinde 46, auf das eine End- und Einstellmutter 47 geschraubt ist. Außerdem hat das obere Ende 45 der Kolbenstange eine axiale Bohrung 48 mit Innengewinde. Ein Gewindebolzen 49, der am Ende eines flexiblen Seiles 50 befestigt ist, ist in die Gewindebohrung 48 eingeschraubt. Auf den aus der Gewindebohrung 48 herausragenden Teil des Gewindebolzens 49 ist eine Kontermutter 51 aufgeschraubt und gegen die obere Fläche der Einstellmutter 47 fest angezogen. Hierdurch ist eine genaue Höheneinstellung des Gewindebolzens 49 gegenüber der Kolbenstange 32 möglich.

Somit kann der über das Ende der Kolbenstange hinausragende Teil des Seiles 50 durch Änderung der Lage der beiden Muttern 47 und 51 zueinander und der Einschraubtiefe des Schraubenbolzens 49 in die Kolbenstange 32 geändert werden.

Auf der Schloßkurbel 14 ist eine Exzenterscheibe 52 befestigt, die sich im dargestellten Beispiel über einen Bogenbereich von etwa 90 erstreckt und eine eingezogene, radial nach außen offene Rille 53 hat. Das Seil 50 ist über die gebogene Rille 53 gelegt, wobei das Ende 54 des Seiles 50 einen im Durchmesser größer gehaltenen Endkopf 55 trägt. Quer durch die Exzenterscheibe 52 ist in der Nähe des Endkopfes 55 und außerhalb des Seiles 50 ein Haltestift 56 angeordnet, wodurch sichergestellt ist, daß das Seil 50 an der Exzenterscheibe 52

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festgelegt ist.

Eine auf der Schloßkurbel 14 befestigte Einstelleinheit 57 ist vorgesehen, um die Drehstellung bzw. die Winkellage der Exzenterscheibe 52 genau einzustellen. Die Einstelleinheit 57 hat eine Einstellschraube 58, die in einer in dem Gehäuse 11 vorgesehenen Bohrung 59 mit durchgehendem Gewinde angeordnet ist. Die Einstellschraube 58 ragt mit ihrem Einstellende 60 in die Bahn der Anschlagschulter 61 der Exzenterscheibe 52 hinein.

Die Einstellschraube 58 ist in ihre richtige Position durch eine Einstellmutter 62 gebracht, die auf die Einstellschraube 58 aufgeschraubt ist, wobei eine der Einstellung dienende Unterlagsscheibe 63 vorzugsweise zwischen die Einstellmutter und die flache Anschlagschulter 64 des Gehäuses 11 gelegt ist.

Durch Ein- oder Ausschrauben der Einstellschraube 58 wird der mögliche Drehwinkel eingestellt, um den die Exzenterscheibe 52 im Uhrzeigersinn gedreht werden kann.

In der Hülse 10 ist ein Energiespeicher in Form einer Schraubenfeder 65 angeordnet, die mit ihrem äußeren Ende 66 einen die Feder 65 haltenden Bereich 67 der Schließeinheit umgibt. Die Feder 65 ist mit ihrem einen Ende 66 gegen eine Schulter 68 der Schließeinheit 24 und mit ihrem anderen Ende 69 gegen die ringförmig umlaufende Schulter 36' des Kolbens 35 abgestützt. Die aus der Kolbenstange 32 und dem Kolben 35 bestehende Kolbeneinheit ist innerhalb der Hülse zwischen zwei Endlagen axial verschieblich gelagert, nämlich der mit durchgezogener Linie dargestellten gespannten und der mit strichpunktierter Linie dargestellten ungespannten Lage der Feder 65.

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13 J'UZ / I O I

Das vorstehend beschriebene ausfallsichere Verstellorgan
kann als Antrieb für die Bewegung eines Steuergerätes, wie
beispielsweise der Kurbel eines Kugelventils oder dergleichen, von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung eingesetzt werden, etwa für den Fall, daß in einem von dem
Ventil gesteuerten System ein Fehler eintritt, der durch
einen druckbetätigten oder durch Leistungsausfall betätigten gebräuchlichen Sensor 70 entdeckt wird, wie an sich bekannt ist.

In den Figuren 2, 3 und 4 ist eine Grundform für die Verwendung des in Figur 1 dargestellten ausfallsicheren Verstellorgans A schematisch dargestellt. Die Kurbel 14 des Verstellorgans A ist mit der Kurbel 14¹ eines handbetätigten Kugelventils V verbunden. In Figur 3 ist die Kurbel 14' von Hand mit dem Handgriff 71 verdreht, so daß das Ventil V sich
beispielsweise in geöffneter Stellung befindet.

Als Ergebnis einer solchen manuellen Drehung der Kurbel 14' werden ebenfalls die Kurbel 14 des Verstellorgans A und die von dieser getragene Exzenterscheibe 52 entgegen dem Uhrzeigersinn in eine Stellung gedreht, die in den Figuren 1
und 3 in durchgezogenen Linien dargestellt ist. Eine solche Drehung der Exzenterscheibe 52 ruft in dem Seil 50 eine Zugkraft hervor, wodurch der Kolben 35 mit Bezug auf die in den Figuren 1 und 3 verwendeten Darstellungen nach oben bewegt und die Schraubenfeder 65 gespannt wird.

Wenn der Handgriff 71 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen
Winkel von etwa 90 gedreht wird, um das Ventil V in seine offene Stellung zu bringen und die Feder 65 zu spannen,
wie in Figur 3 dargestellt, wird gleichzeitig das Pilotventil durch Erregen seiner Magnetspule 76 durch den Fühler 70 betätigt. Dadurch werden die Druckeinlaßöffnung P-I und die Druck-

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auslaßöffnung P-2 des Pilotventils 74 verbunden, so daß unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit von der Pumpe P durch das zugeordnete Rückschlagventil C-V und durch Leitungen 72 und 73 durch den Durchlaß 16 des Verstellorgans fließen kann, um gegen den Kolben 35 zu wirken und diesen in seiner obersten Lage zu halten, in der die Schraubenfe- ■ der 65 gespannt ist.

Wegen des Rückschlagventils C-V wird sofort der Raum C mit der Arbeitsflüssigkeit gefüllt. Solange die Magnetspule 76 des Pilotventils 74 erregt ist und die Ventilöffnungen P-I und P-2 verbunden sind sowie die Abflußöffnung P-3 geschlossen ist, kann keine Arbeitsflüssigkeit durch den Durchlaß 16 abfließen, wodurch der Kolben 35 die Schraubenfeder 65 gespannt

Wenn die Feder 65 vollständig gespannt ist, erreicht der Druck in der Leitung 72 einen solchen Wert, daß er den Druckschalter PS betätigt, wodurch der Kreis zu dem die Pumpe P antreibenden Motor M geöffnet und die Pumpe P abgeschaltet wird.

Das Ventil V kann von Hand in die geschlossene Stellung durch Drehen des Handgriffs 71 im Uhrzeigersinn von der in Figur 3 gezeigten Stellung in die in Figur 4 veranschaulichte Stellung gebracht werden. Dadurch drehen sich auch die Kurbel 14* und die mit dem Verstellorgan verbundene Kurbel 14 im Uhrzeigersinn, wodurch sich auch die Exzenterscheibe 52 in der gleichen Richtung dreht*

Nach einer solchen Bewegung hängt das Verbindungsseil 50 nur schlaff herunter (Fig.4), so daß das Seil 50 die normale Handbetätigung der Ventilkurbel 14* durch den Handgriff 71 nicht beeinflußt. Zusätzlich bleibt die Feder 65 während der Handbe-

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tätigung des Ventils V so lange gespannt, wie Flüssigkeit die Kammer C des Gehäuses 10 des Verstellorgans A nicht verläßt. Auf diese Weise verursacht eine manuelle Betätigung des Ventils V durch den Handgriff 71 weder ein Spannen noch ein Entspannen der Feder 65, nachdem diese anfangs gespannt worden ist.

Wenn sich das Ventil V in geöffneter Stellung befindet, wie in Figur 3 gezeigt, und ein Fehler in dem System auftritt, was zu einer nterbrechung des Stromes zu der Magnetspule 76 führt, schiebt die Feder 77 des Pilotventils 74 den Schieber des Pilotventils 74 in die in Figur 2 veranschaulichte Stellung, wodurch der Anschluß P-I geschlossen und der Anschluß P-2 mit dem Abfluß P-3 verbunden wird, der zu einem Sammelbehälter R führt. Die Verbindung der Leitung 73 über den Zufluß P-2 und den Abfluß P-3 zu dem Sammelbehälter R ermöglicht es der Arbeitsflüssigkeit in der Kammer C des ausfallsicheren Verstellorgans A, durch den Durchlaß 16 aufgrund der von der gespannten Feder 65 herrührende Kraft, die auf den Kolben 35 wirkt, abzufließen. Dadurch wird die Kolbenstange 32 gegen die Endplatte 18 (Fig. 1) verschoben. Die beschriebene Bewegung der Kolbenstange verursacht eine damit verbundene Bewegung des Seiles 50, das um die gebogene Rille 53 der Exzenterscheibe 52 gewickelt ist. Dadurch wird auch die Exzenterscheibe 52 durch die sich entspannende Feder 65 gedreht, was eine Drehung der Kurbel 14* um 90° von der in Figur 3 gezeigten Stellung in die Lage gemäß Figur 2 und eine Änderung der Stellung des mit der Kurbel 14' verbundenen Ventils, etwa von der geöffneten in die geschlossene Stellung zur Folge hat. Da der Sensor, beispielsweise als Folge eines Leistungsausfalles in dem System in Tätigkeit tritt, wird der Motor M zum Antrieb der Pumpe P nicht eingeschaltet.

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In den Figuren 5 bis 7 ist die Verwendung des ausfallsicheren Verstellorgans A in Verbindung mit einem hydraulisch betriebenen Drehantrieb 83 der in der US-PS 3 839 945 beschriebenen Art dargestellt. Hierbei ist der Drehantrieb 83 zwischen dem ausfallsicheren Verstellorgan A und dem Ventil V zur Fernbetätigung des Ventils V durch Erregen und Abschalten einer Magnetspule 84 eines Steuerventils 82, das mit dem Drehantrieb 83 verbunden ist, angeordnet.

Zusätzlich ist mit dem ausfallsicheren Verstellorgan A ein Pilotventil 74 verbunden, dessen Magnetspule 76 von einem Sensor 70 gesteuert ist.

Wenn im normalen Betrieb des hydraulischen Systems gewünscht ist, daß das Ventil V von der in Figur 7 gezeigten geschlossenen Stellung in die in Figur 6 dargestellte geöffnete Stellung gebracht werden soll, wird, wie in Figur 6 dargestellt, die Magnetspule 84 des Steuerventils 82 durch einen Schalter S und einen Sensor 70 erregt, so daß der Anschluß P-4 mit dem Anschluß P-5 und der Anschluß P-6 mit dem Anschluß P-7 verbunden werden, und die Magnetspule 76 des Pilotventils 74 durch normale Betätigung des Sensors 70 erregt, so daß die Anschlüsse P-I und P-2 miteinander verbunden werden.

Demzufolge fließt Druckflüssigkeit von der Pumpe P durch das Rückschlagventil C-V, durch die Durchlässe P-I und P-2 des Ventils 74, die Leitung 75, durch die Durchlässe P-4 P-5 des Steuerventils 82 zu dem Durchlaß P-8 des Drehantrie-.. bes 83 und von dem Durchlaß P-9 des Drehantriebes 83 durch die Durchlässe P-6 und P-7 des Steuerventils 82 in einen Sammelbehälter R. Zusätzlich fließt Druckflüssigkeit durch die Leitung 73 zu der Durchlaßbohrung 16 des ausfallsicheren Verstellorgans A.

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In der in dem US-PS 3 839 945 beschriebenen Weise wird der Arbeitskolben 86 des Drehantriebes 83 von der in Figur 7 dargestellten Stellung gegen den Uhrzeigersinn in die in Figur 6 gezeigte Stellung gedreht, wodurch seine Kurbel 83·, die in der gleichen Drehrichtung gedreht wird, die Kurbel des ausfallsicheren Verstellorgans A und die Kurbel 14' des Ventils V in der gleichen Richtung dreht, um das Ventil V in die geöffnete Stellung zu bewegen.

Die unter Druck stehende Flüssigkeit, die von der Pumpe P durch die Leitung 73 zu der Durchlaßbohrung 16 des ausfallsicheren Verstellorgans A fließt, füllt die Kammer C und wirkt gegen den Kolben 35. Der Kolben 35 wird nach oben (Figur 6) bewegt, um die Feder 65 durch den Zug an dem Seil 50 infolge der Drehbewegung der Kurbel 14 zu spannen. Dadurch wird der Kolben 35 in seiner obersten Lage (Figuren 1 und 6) gehalten, so daß die Feder 65 solange gespannt gehalten wird, wie die Kammer C mit Flüssigkeit gefüllt ist.

Wenn das Ventil V geschlossen werden soll, wird im normalen Betrieb des hydraulischen Systems die Magnetspule 84 des Steuerventils 82 durch Öffnen des Schalters S (Figur 7) abgeschaltet, und die Feder 87 des Steuerventils 82 bewegt den Schieber des Steuerventils 82 so, daß die Anschlüsse P-4 und P-6 ebenso wie die Anschlüsse P-5 und P-7 miteinander verbunden sind. Wenn die Magnetspule 76 des Pilotventils durch den Sensor 70 erregt bleibt, fließt die unter Druck stehende Flüssigkeit von der Pumpe P durch die Anschlüsse P-I, P-2, die Leitung 85 und durch die Anschlüsse P-4, P-6 in den Durchlaß P-9 des Drehantriebes 83, um dessen Arbeitskolben 86 in die in Figur 7 gezeigte geschlossene Ventilstellung zu bewegen.

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Zur gleichen Zeit verursacht die Drehung der Kurbel 83* des Drehantriebes 83 eine Drehung der Kurbeln 14* und 14, unu-das Ventil V in die geschlossene Stellung zu bewegen, und eine Drehung der Exzenterscheibe 52 im Uhrzeigersinn aus der in Figur 6 gezeigten Stellung. Da der Kolben 35 infolge der in der Kammer C befindlichen Flüssigkeit noch in der obersten Stellung ist, bleibt die Feder 65 gespannt, und das Seil 50 hängt wie in Figur 7 gezeigt schlaff nach unten.

Auf diese Weise kann durch Erregen und Abschalten der Magnetspule 84 des Steuerventils 82 der Drehantrieb 83 zum Öffnen und Schließen des Ventils V durch einen Schalter S aus der Ferne betätigt werden. Solange das System ordnungsgemäß arbeitet, bleibt die Feder.65 des ausfallsicheren Verstellorgans gespannt.

Im Falle eines Fehlers in dem System, der ein automatisches Abschalten des Ventils V von seiner in Figur 6 gezeigten offenen Stellung erforderlich macht, werden beide Magnetspulen 84 und 76 des Steuerventils 82 und des Pilotventils 74 automatisch aufgrund des Sensors 70, der einen solchen Fehler feststellt, abgeschaltet. Dadurch bewegen die mit den Ventilen 82 und 74 verbundenen Federn 87 und 77 die Ventile 82 und 84 in die in Figur 5 gezeigten Stellungen, in denen die Anschlüsse P-4 und P-6 sowie die Anschlüsse P-5 und P-7 des Steuerventils 82 verbunden sind und die Anschlüsse P-2 und P-3 des Pilotventils 74 miteinander verbunden sind.

Demzufolge kann die Flüssigkeit in dem Drehantrieb 83 durch den Durchlaß P-8 des Drehantriebes 83 und durch die Anschlüsse P-5 und P-7 des Steuerventils 82 zu dem Auffanggefäß R fließen, so daß die Kurbel 83* des Drehantriebes

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sich frei bewegen kann.

Da die Durchlaßöffnung 16 des ausfallsicheren Verstellorgans A jetzt durch die Anschlüsse P-2 und P-3 des Pilotventils 74 mit dem Auffangbehälter R verbunden ist, kann die Feder 65 sich gleichzeitig frei in die in Figur 5 gezeigte Stellung entspannen, wodurch der Kolben 35 nach unten bewegt wird, so daß die in der Kammer C befindliche Flüssigkeit durch den Durchlaß 16 wegfließen kann.

Infolge des in dem Seil 50 herrschenden Zuges drehen sich die Exzenterscheibe 52 und die Kurbel 14 im Uhrzeigersinn von der in Figur 6 dargestellten Lage in die in Figur 5 gezeigte Stellung, wobei gleichzeitig die Kurbel 83* und die Ventilkurbel 14* gedreht werden, so daß das Ventil V automatisch geschlossen wird.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß hier ein ausfallsicheres Verstellorgan und ein System mit diesem Verstellorgan beschrieben sind, wobei eine Feder als Energiespeicher vorgesehen ist. Das ausfallsichere Verstellorgan hat den Vorteil, ein System so betreiben zu können, daß die Feder nicht ständig bewegt wird. Die Möglichkeit, das System durch normale Arbeitstakte zu betätigen, ohne die Lage der Feder zu verändern, verringert die erforderliche Energie für eine normale Betätigung, da die Federkraft nicht überwunden zu werden braucht. Außerdem wird hierdurch die Lebensdauer der Feder durch Ausschalten von Metallermündungen erhöht, die mit den Hin- und Herbewegungen der Feder verbunden sind, wie es bei bekannten Verstellorganen erforderlich ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

.) Ausfallsicheres Verstellorgan zum Steuern eines Ventils mit einer Feder als Energiespeicher, gekennzeichnet durch eine längliche Hülse (10) mit einem Durchlaß (16) an einem Ende (17), einen innerhalb der Hülse (10) zwischen zwei Endlagen hin- und herbeweglichen Kolben (35) und eine in der Hülse (10) zwischen dem Kolben (35) und dem anderen Ende (23) der Hülse (10) gelagerte Feder (65) sowie ein mit der Hülse (10) verbundenes Gehäuse (11) mit einer zwischen zwei Endstellungen drehbeweglich gelagerten Kurbel (14), deren Achse senkrecht zu der Achse des Kolbens (35) verläuft, und ein flexibles Seil (50), das mit einem Ende mit dem Kolben (35) verbunden und um die Kurbel (14) gelegt ist und mit dem anderen Ende in einer festen Lage zur. Kurbel (14) angeordnet ist und in der einen Endlage der Kurbel (14) schlaff und in der anderen Endlage der Kurbel (14) gespannt ist.
2. Verstellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Exzenterscheibe (52) mit einem umlaufenden Teil an der Kurbel (14) befestigt und das flexible Seil (50) über den gebogenen Teil der Exzonterscheibe (52) gelegt sowie mit seinem äußeren Ende an der Exzenterscheibe (52) befestigt ist.
3. Verstellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbel (14) unabhängig von der Bewegung des Kolbens (35) drehbar ist.
4„ Verstellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pilotventil (74) mit zwei Schaltstellungen

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vorgesehen ist, das einen Druckanschluß (P-I) für eine Pumpe (P), einen Auslaßanschluß (P-2) für den Durchlaß (16) der Hülse (10) und einen Ablaßanschluß (P-3) für den Abfluß hat, daß in der einen Schaltstellung des Pilotventils (74) der Druckanschluß (P-I) mit dem Auslaßanschluß (P-2) zum Verschieben des Kolbens (35) und Spannen der Feder (65) zu verbinden sind und daß in der anderen Schaltstellung des Pilotventils (74) der Druckanschluß (P-I) zu schließen sowie der Auslaßanschluß (P-2) und der Ablaßanschluß (P-3) zum Verschieben des Kolbens (35) in die ausgefahrene Endlage zu verbinden sind.
5. Verstellorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (74) einen Schieber zum Steuern der Anschlüsse (P-I, P-2, P-3) und eine Magnetspule (76) zum Steuern des Schiebers zum Verbinden der Anschlüsse (P-I, P-2, P-3) hat.
6. Verstellorgan nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (74) einen Schieber zum Steuern der Anschlüsse und eine gegen den Schieber wirkende Schraubenfeder zum Steuern des Schiebers hat, wenn die Magnetspule (76) abgeschaltet wird.
7. Verstellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehventil (V) mit einer Kurbel (14·), die mit der Kurbel (14) des Verstellorgans (A) verbunden ist,und Einrichtungen zum Drehen der Ventilkurbel (14*) vorgesehen sind.
8. Verstellorgan nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handgriff (71) mit der Ventilkurbel (14*) verbunden ist.

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9. Verstellorgan nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehantrieb (83) mit einer Kurbel (83·) vorgesehen ist, der zwischen der Kurbel (14) des ausfallsicheren Verstellorgans (A) und der Ventilkurbel (14·) angeordnet ist.
10. Verstellorgan nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Drehventil (V) mit einer Kurbel (14*), die mit der Kurbel (14) des Verstellorgans (A) verbunden ist, einen Drehantrieb (83) mit einer Kurbel (83·), die mit der Kurbel (14) des Verstellorgans (A) verbunden ist, ein Pilotventil (74) mit zwei Schaltstellungen, wobei das Pilotventil (74) einen Druckdurchlaß (P-I) für eine Pumpe (P), einen Auslaß (P-2) für den Durchlaß (16) der Hülse (10) und eine Auslaßöffnung hat, und in der einen Schaltstellung der Druckdurchlaß (P-I) mit dem Auslaß (P-2) und in der anderen Schaltstellung die Auslaßöffnung (P-2) mit der Ablaßöffnung (P-3) verbunden ist, einen Drehantrieb (83) mit einem beweglichen Arbeitskolben (86), einer Kurbel (83·) und zwei Durchlässen (P-8, P-9), ein Steuerventil (82) mit zwei Schaltstellungen und einem Druckeinlaß (P-4), einem Auslaß (P-7) sowie zwei Arbeitsdurchlässen (P-5, P-6), die mit den Durchlässen (P-8, P-9) des Drehantriebes (83) verbunden sind, wobei der Auslaß (P-2) des Pilotventils (74) mit dem Druckeinlaß (P-4) des Steuerventils (82) zu verbinden sind und wobei in der einen Schaltstellung des Steuerventils (82) der eine Arbeitsdurchlaß (P-5) mit dem Druckeinlaß (P-4) und der andere Arbeitsdurchlaß (P-6) mit dem Auslaß (P-7) sowie in einer zweiten Schaltstellung der eine Arbeitsdurchlaß (P-5) mit dem Auslaß (P-7) und der andere Arbeitsdurchlaß (P-6) mit dem Druckeinlaß (P-⁴) zu verbinden sind«

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