DE3126646A1

DE3126646A1 - Automatische ventilbetaetigungsvorichtung mit doppelbetrieb

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Publication number: DE3126646A1
Application number: DE19813126646
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ANCHOR DARLING IND
Current assignee: ANCHOR DARLING IND
Priority date: 1980-07-28
Filing date: 1981-07-07
Publication date: 1982-05-06
Also published as: GB2081844A; IT8148407A0; AU7348681A; US4346728A; ES504313A0; IT1142426B; ES8205300A1; JPS5740184A; FR2487475A1

Description

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Dr. Dieter Weber Klaus Seiffert

Dipl-Chem. Dr. Dieter Weber · Dipl.-Pb.ye. Klaus Soiffert Postfach 6143 . Θ200 Wiesbaden

Deutsches Patentamt
Zweibrückenstr. 12
8000 München 2

Paten tan w alte

D-6200 Wiesbaden 1

Guetav-Freytag-Straße 28 Telefon 06121/372720 Telegrammadresse ·. WiUpatent Telex: 4-186247

POBtscfaenki I-Vanlcfurt/Malii Ο7β3-β02 Battle: Dresdner Bank ÄG. Wiesbaden, Konto-Nr. 276807 (BLZ εΐΟβΟΟβΟ)

2. Juli 1981 Sf/Wh

Anchor/Darling Industries, One

Belmont Avenue, BaIa Cynwyd,

Pennsylvania 19004, USA

Automatische Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetrieb

Priorität: Serial No. 172 560

vom 28. Juli 1980 in USA

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Automatische Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetrieb

Die Erfindung betrifft allgemein Ventilbetätigungsvorrichtungen und bezieht sich insbesondere auf eine Ventilbetätigungsvorrichtung, die automatisch sowohl für eine Dreh- als auch für eine axiale Translationsbewegung eines Ventilstößels sorgt.

In vielen Anwendungsgebieten ist es erwünscht, die Möglichkeit zu haben, den Ventilstößel eines Ventils auf zwei Arten, nämlich axial und drehend, zu bewegen. Beispielsweise ist es bei einigen industriellen Anwendungen erwünscht, beim Schließen des Ventils zuerst den Ventilstößel axial derart zu bewegen, daß die Ventilscheibe ir.it dem Ventilsitz in Berührung kommt, und den Ventilstößel dann so zu drehen, daß die Ventilscheibe eine mahlende oder schleifende Bewegung gegen den Sitz ausführt, um etwa durch Ablagerung aufgebautes Material zu entfernen, welchen sonst ein vollständiges Schließen des Ventils verhindern könnte«

Ein solches bekanntes Ventil ist in der US-PS 2 996 075 (Deimer et al) beschrieben. Diese Patentschrift beschreibt ein Ventil, welches ohne Drehung des Ventilstößels dadurch geöffnet oder geschlossen werden kann, daß man eine mit Gewinde versehene Jochbüchse dreht, welche den Ventilstößel umgibt und mit diesem in Eingriff steht. Die Dre-

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hung der Jochbüchse wird durch geeignete Zahnräder erreicht, die mit der Jochbüchse verkeilt sind, wobei entweder ein angetriebenes oder ein Handschraubwerkzeug verwendet wird. Die Drehung der Jochbüchse veranlaßt eine axiale (aufwärts oder abwärts) Bewegung des Ventilstößels, wodurch der Ventilsitz mit der Ventilscheibe in Eingriff oder außer Eingriff gelangt. Wenn der Ventilsitz abgeschliffen oder geglättet werden soll, wird' die Ventilscheibe in Eingriff mit dem Sitz abgesenkt, und eine Gegenmutter wird so festgezogen, daß die Jochbüchse und der Ventilstößel miteinander verklinkt oder gesperrt sind und als eine Einheit drehen. Die dann folgende Drehung eines geeigenten Handgriffes auf der Jochbüchse (wie oben beschrieben) dreht den Ventilstößel (ohne Axialbewegung), um die Ventilscheibe gegen den Ventilsitz schleifend, glättend bzw. radierend zu bewegen.

Zwar wird nach der oben genannten US-Patentschrift bei einigen Anwendungen wirksam gearbeitet, bei vielen Gebieten wird der bekannte Aufbau aber deshalb ungeeignet, weil eine übermäßig große körperliche Anstrengung erforderlich ist, um das Schleifen und richtige Aufdensitzbringen des Ventils zu erreichen. Außerdem wird bei dem Aufbau einer Vorrichtung nach der US-Patentschrift die Automation der Schleiffunktion komplex und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist die Überwindung dieser Nachteile der bekannten Konstruktion und Schaffung einer automatischen Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetriebsart,

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welche sowohl für die Dreh- als auch axiale Bewegung eines Ventilstößels sorgt.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit kurzen Worten erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetriebsart zur Steuerung des Betriebes eines Ventiles mit einem Ventilstößel, der mindestens teilweise mit Gewinde versehen ist, um sowohl eine Drehbewegung als auch eine axiale Bewegung des Ventilstößels vorzusehen. Die Vorrichtung weist einen ersten Motor auf, der während der ersten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung aktiviert bzw. eingeschaltet ist. Eine erste Planetenantriebsanordnung koppelt betrieblich den ersten Antriebsmotor an den Ventilstößel. Ein zweiter Antriebsmotor, der während der zweiten Betriebsart der Betätigungsvorrichtung eingeschaltet wird, ist betrieblich mit der ersten Planetenantriebsanordnung und an eine zweite Planetenantriebsanordnung gekoppelt. Die zweite Planetenantriebsanordnung tritt mit dem Ventilstößel in Gewindeeingriff. Während der ersten Betriebsart wird der Ventilstößel von der ersten Planetenantriebsanordnung derart angetrieben, daß diese sich relativ zur zweiten Antriebsanordnung dreht, wodurch der Ventilstößel in einer axialen Richtung bewegt wird. Während der zweiten Betriebsart werden beide Planetenantriebsanordnungen angetrieben, um sich als Einheit zu drehen, wodurch der Ventilstößel ohne Axialbewegung gedreht wird. Steuereinrichtungen sind für das Betätigen bzw. Einschalten und Abschalten der zwei Motoren vorgesehen.

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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Teilschnitt der Vorrichtung der Fig. 1 entlang der Linie 2-2,

Fig. 3 einen Teilschnitt der Vorrichtung entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig. 4 eine schematische Ansicht des Steuerteils der Vorrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetrieb gezeigt. Die Betätigungsvorrichtung 10 wird nachfolgend so beschrieben, als würde sie in Verbindung mit einem Mehrwindungsventil 12 an sich bekannter Art verwendet. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung auf diese Anwendungsart nicht begrenzt ist, sondern auch bei anderen Ventilarten eingesetzt werden kann, z.B. bei einem Viertelwindungsventil, welches sowohl eine Anhebe- wie auch eine Drehbewegung erfordert.

In dem Ventilkörper 14 ist ein ringförmiger Ventilsitz 22 neben dem Inneren der Einlaßöffnung 16 angeordnet. Der Ventilsitz 22 ist mit einer nach einwärts verjüngt zulaufenden Sitzoberfläche 24 versehen, die für den Eingriff mit einem Ventilelement oder einer Scheibe 26 angeordnet ist. Sowohl die Sitzoberfläche 24 als auch die Scheibe 26

sind vorzugsweise aus einem geeignten harten Material hergestellt. Die Scheibe 26 ist am unteren Ende eines Ventilstößels 28 durch geeignete Einrichtungen 25 angebracht, z.B. die Halteplatte und Zapfen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Nach Fig. 1 befindet sich das Ventil 12 in seiner offenen Stellung, wodurch ein Fließmittel oder irgendein anderes geeignetes Medium durch die Einlaßöffnung 16 in den Ventilkörper 14 eintreten und durch die Auslaßöffnung 18 aus dem Ventil herausströmen kann. Das Schließen des Ventils 12 erfolgt durch eine axiale Vorbewegung der Scheibe 26, bis die Scheibe mit der Ventilsitzoberfläche 24 in festen Eingriff kommt, wodurch die Strömung durch die Einlaßöffnung 16 blockiert bzw. abgesperrt wird. Die axiale Bewegung der Scheibe 26 und somit das öffnen und Schließen des Ventiles 12 erfolgt durch den Ventilstößel 28.

Der Ventilstößel 28 erstreckt sich durch einen Jochabschnitt 30 nach oben zur Ventilbetätigungsvorrichtung 10. Die Ventilbetätigungsvorrichtung besteht aus einem Paar von im wesentlichen identischen, von Motoren angetriebenen Planetenantriebsanordnungen 40 und 42, die unter Verwendung eines gemeinsamen Ringzahnrades Rücken an Rücken bzw. Steg verbunden angeordnet sind. Die erste oder obere Plantenantriebsanordnung 40 bewirkt, steuert und reguliert die Drehbewegung oder Drehübertragung des Ventilstößels und weist ein erstes Sonnenrad oder Sonnenzahnrad 40, eine erste Planetenantrdebseinrichtung 46 und das gemeinsame Innenringzahnrad 48 auf. Bei der hier gezeigten Aus-

führungsform weist die Planetenantriebseinrichtung 46 vier Planetenzahnräder 50 auf, deren jedes drehbar von einer Welle 52 gelagert ist. Jede Welle 52 ist fest an einem Ringflanschteil 54 eines ersten Planetenantriebsdrehkreuzes bzw. —zwischenfutters 56 angebracht. Wie man am besten in Fig. 3 sieht, tritt das Zwischenfutter 56 mittels eines Paares von Haltefedern 58 mit dem Ventilstößel 28 in Antriebseingriff, wobei die Haltefedern 58 aus nachfolgend noch klarzustellenden Gründen in der Außenoberfläche des Ventilstößels 28 mit einem Paar von vertikalen Federwegen oder Schlitzen 60 in Gleiteingriff treten.

Um die Drehung des Ventilstößels zu bewirken, ist das erste Sonnenzahnrad 44 zur Drehung auf der Nabe des Zwischenfutters 56 angebracht und steht betrieblich z.B. durch geeignet bemessene Stifte 62 mit einem konzentrischen starken Getriebekettenrad 64 in Verbindung, um sich mit diesem zu drehen. Dieses stärkste Rad 64 in einer Getriebekette steht seinerseits antriebsmäßig mit dem Abtrieb 66 eines ersten Umkehrantriebsmotors 68 in Eingriff. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist der Antriebsmotor 68 ein Elektromotor. Es versteht sich jedoch, daß die Verwendung eines Elektromotors bei dieser Ausführungsform nicht zur Beschränkung der Erfindung gemeint ist, sondern auch andere Motorarten verwendet werden können, z.B. ein Hydraulikmotor.

Die erste Planetenantriebsanordnung arbeitet in bekannter Weise derart, daß sie betrieblich die Antriebskräfte der

drei separaten Antriebe in Wechselbeziehung bringt. Wenn also einer ihrer drei Antriebe (Sonnenzahnrad 44, Planetenantriebseinrichtung 46 oder Ringzahnrad 48) stationär gehalten wird, werden die verbleibenden zwei Antriebe für die Drehung betrieblich miteinander verbunden. Auf diese Weise wird, wie nachfolgend noch beschrieben wird, das Drehmoment aus einem der drei Antriebe, z.B. dem Sonnenzahnrad 44, auf einen zweiten Antrieb übertragen, z.B. die Planetenantriebseinrichtung 46, wenn der dritte Antrieb, z.B. das Ringzahnrad 48, stationär gehalten wird.

Die zweite oder untere Planetenantriebsanordnung 42 weist ein zweites Sonnenzahnrad 70 auf, welches mit dem gemeinsamen Ringzahnrad 48 über vier Planetenzahnräder zusammenwirkt, deren jedes drehbar durch eine Welle 76 gelagert ist. Jede Welle 76 ist fest an einem Ringflanschteil 78 eines zweiten Planetenantriebszwischenfutter 80 angebracht. Die innere Fläche des zweiten Zwischenfutters 80 weist geeignete Gewinde 82 auf, die mit einem komplementären Gewinde 84 auf dem oberen Teil des Ventilstößels 28 in Eingriff treten, wodurch das zweite Zwischenfutter 80 als Stößelmutter wirkt.

Das zweite Sonnenzahnrad 70 ist zur Drehung auf der Nabe des zweiten Zwischenfutters 80 angeordnet und ist aus Zwecken, die nachfolgend klar werden, fest am oberen Ende des VentilJoches 30 angebracht.

Die zweite Gruppe von Planetenzahnrädern 74 steht zwischen dem zweiten Sonnenzahnrad 70 und dem Ringzahnrad

in Eingriff. Das Ringzahnrad 48 wird durch ein Paar oberer und unterer Ringstützplatten 86 bzw. 88 gelagert, die an der oberen und unteren Oberfläche des Ringzahnrades 48 durch eine Mehrzahl von Schrauben oder Bolzen 90 in geeigneter Weise angebracht sind. Die Lagerplatten 86 und 88 umfassen das erste und das zweite Sonnenzahnrad 44 bzw. und halten die Wellen 52 und 76 gegen eine axiale Verschiebung fest.

Einrichtungen sind vorgesehen zur Betätigung der zweiten Planetenantriebsanordnung, um die axiale Vorbewegung des Ventilstößels zu steuern. Zu diesem Zweck weist gemäß Fig. 2 die radial äußere Fläche des Ringzahnrades 48 ein einstückig ausgebildetes Schneckenrad 92 auf, welches mit einer Schnecke 94 mit eingängigem Gewinde in Eingriff tritt, welche auf einer Welle 96 angebracht ist, die in geeigneter Weise über einen Abtrieb 95 mit der Ausgangswelle 97 eines zweiten Motors 98 verbunden ist. Wie bei dem ersten Motor soll die Darstellung des zweiten Motors 98 als Elektromotor nicht eine Beschränkung der Erfindung auf einen solchen Motor bedeuten, weil auch andere Motorarten verwendet werden können, z.B. ein Hydraulikmotor.

Die zweite Planetenantriebsanordnung arbeitet in herkömmlicher Weise, wie kurz oben in Verbindung mit der ersten Planetenantriebsanordnung beschrieben worden ist, um eine Steuerung oder Regulierung der Axialbewegung des Ventilstößels zu bewirken. Somit steuert die zweite

Antriebseinrichtung die axiale Bewegung des Ventilstößels. Beispielsweise bewegt die zweite Antriebseinrichtung bei der ersten Betriebsart sich nicht, wodurch sich der Ventilstößel axial bewegen kann. In der zweiten Betriebsart verhindert die Bewegung der zweiten Antriebseinrichtung, daß sich der Ventilstößel axial bewegt. In der zweiten Planetenantriebsanordnung ist das zweite Sonnenzahnrad 70 jedoch der stationäre Antrieb, wobei das Drehmoment von dem zweiten Motor 98 über das Ringzahnrad 48 zu der zweiten Planetenantriebseinrichtung 72 übertragen wird.

Ein unteres ringförmiges Halteteil 100 ist in geeigneter Weise, beispielsweise mittels eines oder mehrerer Stifte 102, am unteren Ende der radialen Außenseite des zweiten Zwischenfutters 80 angebracht. Das Halteteil 100 steht gegen eine Ringschulter 104 im oberen Teil des Ventiljoches 30 in Eingriff, um die Aufwärtsbewegung relativ zum Ventiljoch 30 sowohl des zweiten Zwischenfutters 80 als auch der übrigen Teile der zweiten Planetenantriebsanordnung 42 zu verhindern. Ein ähnliches ringförmiges oberes Halteteil 106 ist in geeigneter Weise an der radial äußeren Seite des ersten Zwischenfutter 56 angebracht, um die Aufwärtsbewegung der ersten Planetenantriebsanordnung 40 zu verhindern. Die Kombination der zwei Halteteile 100 und 106 und die Komination der zwei Lagerplatten 86 und 88 undSdes Ringzahnrades 48 wirken somit in der Weise zusammen, daß sie die zwei Planetenantriebsanordnungen 40 und 42 zusammen und in richtiger Stellung bezüglich des Ventiljoches 30 halten.

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Die oben beschriebenen Planetenantriebsanordnungen 40 und 42 und die zwei Motoren 68 und 98 wirken zur Schaffung einer Betätigungsvorrichtung 10 mit zweifacher Betriebsart bzw. mit Doppelbetrieb zusammen. Der Betrieb in der ersten Betriebsart wird dadurch erreicht, daß der erste Motor 68 eingeschaltet wird, wodurch der Abtrieb 66 das starke Getriebekettenrad 64 und das angebrachte erste Sonnenzahnrad 44 in Drehung treibt. Der zweite Motor 98 bleibt abgeschaltet, wodurch das Halteringzahnrad 48 über das Schneckenrad 92 und die Schnecke 94 stationär gehalten wird. Da das Ringzahnrad 48 stationär bleibt, veranlaßt die Drehung des ersten Sonnenzahnrades 48, daß sich sowohl die erste Gruppe von Planetenzahnrädern 50 als auch das Zwischenfutter 56 um das erste Sonnenzahnrad 44 drehen.

Die Drehung des ersten Zwischenfutters (oder Drehkreuzes, spider) 56, welches gemäß der vorstehenden Beschreibung am Ventilstößel 28 verkeilt ist, ruft die Drehung des Ventilstößels 28 hervor. Da das Ringzahnrad 48 stationär bleibt, dreht sich das zweite Planetenantriebszwischenfutter 80 nicht und wirkt deshalb wie eine stationäre Stößelmutter, so daß die Drehung des Stößels 28 in eine axiale oder lineare Bewegung des Stößels umgewandelt wird.

Die Richtung der axialen Bewegung des Ventilstößels 28 hängt von der Drehrichtung des Stößels ab. Wenn die Drehung des Stößels im Uhrzeigersinn erfolgt, erfolgt die Axialbewegung des Stößels nach unten in Richtung zum Schließen des Ventils. Wenn die Drehung des Stößels im Ge-

genuhrzeigersinn erfolgt, ist die Axialbewegung des Stößels aufwärts gerichtet in Öffnungsrichtung des Ventils. Die Drehrichtung des Stößels wird durch die Drehrichtung des ersten Antriebsmotors 68 bestimmt. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform führt die Gegenuhrzeigerdrehung der Ausgangswelle des ersten Antriebsmotors 68 über das oben beschriebene Getriebe zur Uhrzeigerrichtungsdrehung des Ventilstößels 28. Die Uhrzeigerdrehung der Ausgangswelle des ersten Motors 68 führt zur Gegenuhrzeigerdrehung des Ventilstößels 28. Es versteht sich jedoch, daß eine andere Motoranordnung oder das Hinzufügen geeigneter Hilfsgetriebe zu einem anderen Verhältnis zwischen den Drehrichtungen des Motors und des Ventilstößels führen würde.

Während der zweiten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung 10 wird der zweite Motor 98 betätigt, wodurch das Ringzahnrad 48 mittels der Schnecken 94 und des Schneckenrades 92 zur Drehung angetrieben wird. Der erste Motor 68 bleibt abgeschaltet, wodurch der Abgang 66, das starke Getriebekettenrad 64 und das erste Sonnenzahnrad 44 stationär gehalten werden. Da das erste Sonnenzahnrad 44 stationär bleibt, veranlaßt die Drehung des Ringszahnrades 48 die Drehung der ersten Gruppe von Planetenzahnrädern 50 um das erste Sonnenzahnrad 44, wodurch das erste Antriebszwischenfutter 56 und der Ventilstößel 28 gedreht werden. Die Drehung des Ringzahnrades 48 ruft auch die Drehung der zweiten Gruppe von Planetenzahnrädern 74 um das stationäre zweite Sonnenzahnrad 70 herum hervor,

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wodurch die Drehung des zweiten Antriebszwischenfutters (Stößelmutter) hervorgerufen wird.

Die entsprechenden Bestandteile auf beiden Planetenantriebsanordnungen 40 und 42 haben denselben Durchmesser. Beispielsweise haben die Planetenzahnräder 50 der ersten Planetenantriebsanordnung 40 denselben Durchmesser wie die Planetenzahnräder 74 der zweiten Planetenantriebsanordnung 42. Da während der zweiten Betriebsart der Betätigungsvorrichtung beide Planetenantriebsanordnungen 40 und 42 mit derselben Geschwindigkeit (Drehzahl) von dem Ringzahnrad 48 angetrieben werden, drehen sich die Antriebszwischenfutter 56 und 80 wie eine Einheit. Die einheitliche Drehung der zwei Antriebszwischenfutter 56 und 80 bedeutet letztlich, daß sowohl der Ventilstößel 28 als auch die Stößelmutter einheitlich drehen, wodurch eine Drehung des Ventilstößels ohne irgendeine axiale Bewegung hervorgerufen wird. Die Drehrichtung des Stößels und der Stößelmutter wird durch die Drehrichtung des zweiten Antriebsmotors 98 bestimmt.

Die oben beschriebene Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetrieb 10 ist besonder nützlich bei der Steuerung vieler unterschiedlicher Ventile in einem weiten Anwendungsbereich für Ventile. Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform ist aber nur eine solche Anwendung, bei welcher die Ventilbetätigungsvorrichtung 10 mit zweifacher Betriebsart für den Zweck eingesetzt wird, eine Polier- oder Schleiftätigkeit zwischen der Ventilscheibe 26

und dem Ventilsitz 22 zwecks Abräumung von Hindernissen oder Verstopfungen zu erzeugen, die sonst einen guten und festen Sitz oder ein Schließen des Ventiles 12 verhindern könnten.

Um das gewünschte Ventilschleifen zu erzeugen, wird die Betätigungsvorrichtung 10 zu Anfang in der ersten Betriebsart betrieben, wobei der erste Antriebsmotor 68 in der Gegenuhrzeigerrichtung so arbeitet, daß der Ventilstößel 28 und die Ventilscheibe 26 sich in der Ventilschließrichtung (nach unten) bewegen. Wenn sich die Ventilscheibe 26 dreht und axial in festem Eingriff mit dem Ventilsitz 24 verschoben wird, ist der erste Antriebsmotor 6 8 abgeschaltet, und der zweite Antriebsmotor 98 arbeitet, wodurch die Betätigungsvorrichtung 10 in der zweiten Betriebsart arbeitet. Die Drehung der Ventilscheibe 26 gegen die Oberfläche des Ventilsitzes 24 ohne eine axiale Verschiebung schafft die gewünschte Polier- oder Schleiftätigkeit, um Hindernisse oder Verstopfungen vom Ventilsitz wegzubringen. Nach dem Polieren bzw. Schleifen des Ventilsitzes arbeitet die Betätigungsvorrichtung wieder in der ersten Betriebsart, wobei sie die Ventilscheibe 26 axial nach unten gegen die saubere Oberfläche des Ventilsitzes 24 treibt und eine dichte Abdichtung vorsieht.

Verschiedene Einrichtungen können verwendet werden, um den Betrieb der Betätigungsvorrichtung 10 in jeder der zwei Betriebsarten zu steuern. Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, weist die in den Figuren dargestellte Ausführungsform zusätzliche Abfühl- und Steuerbestandteile

für die automatische Steuerung der Betriebsart in der Betätigungsvorrichtung 10 auf, um das gewünschte Schleifen nach dem Schließen des Ventils 12 vorzusehen. Es versteht sich jedoch, daß die Abfühl- und Steuerbestandteile, die nachfolgend beschrieben werden, nur ein Beispiel bedeuten, bei welchem die oben beschriebene Betätigungsvorrichtung gesteuert werden kann, und nicht die Erfindung beschränkt.

Nach Fig. 2 weist die Schneckenwelle 96 eine Drehmomentenabfühleinrichtung 108 auf, die aus einer einstückig damit ausgebildeten radialen Zahnstange 110 besteht. Die radiale Zahnstange 110 steht mit einem Drehmomentenaufnahmezahnrad 112 in Eingriff, welches seinerseits betrieblich mittels einer Aufnahmezahnradwelle 114 mit einem Schalter 115 in einer Steuereinrichtung 116 gekoppelt ist (siehe Fig. 4). Weitere Einzelheiten des Schalters 115 kann man der am 17. Oktober 1978 in den Vereinigten Staaten von Amerika eingereichten anhängigen US-Patentanmeldung Serial No. 952 119 entnehmen, und insbesondere dort den Fig. 14 bis 16.

Die Welle 96 ist drehbar in einem Lagergehäuse 118 für eine begrenzte Axialbewegung angebracht, welche durch Scheibenfedern 120 an jedem Ende (in Fig. 2 ist nur ein Ende gezeichnet) eingedämmt oder begrenzt ist. Die Scheibenfedern 120 haben bestimmte Größe, so daß die axiale Bewegung der Welle 96 verhindert wird, bis ein bestimmtes Drehmoment auf die Schnecke 94 gebracht ist, beispielsweise 1810 kg (4000 Pfund). Wenn das vorbestimmte Drehmoment überschritten ist, bewegt sich "die Welle 96 axial und

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dreht dadurch das Drehmoitientenaufnahmezahnrad 112 und die Drehmomentenzahnradwelle 114.

Gemäß Fig. 4 fühlt in der Steuereinrichtung 116 der Schalter 115, der betrieblich auf die Drehung der Aufnahmezahnradwelle 114 anspricht, die Drehbewegung der Aufnahmezahnradwelle 114 ab und antwortet durch Abschalten des ersten Antriebsmotors 68 und Einschalten des zweiten Antriebsmotors 98. Eine Zeitgebereinrichtung, beispielsweise ein Zeitverzögerungsrelais 122, arbeitet mit der Drehmomentenabf ühleinrichtung 108 derart zusammen, daß der zweite Antriebsmotor 98 eine bestimmte Zeit lang eingeschaltet bleibt. Während der vorbestimmten Zeit, die von der Zeitgeber- bzw. Zeiteinstelleinrichtung 122 vorgesehen wird, schaltet die Steuereinrichtung den ersten Antriebsmotor wieder ein, beispielsweise mittels des Hauptmotorrelais 124, um das vorbestimmte Polier- oder Schleifdrehmoment immer dann zu halten, wenn die Drehmomentenabfühleinrichtung 108 anzeigt, daß das Schneckendrehmoment unter das vorbestimmte Drehmoment abgefallen ist. Wenn das vorbestimmte Drehmoment erreicht ist, schaltet die Steuereinrichtung den ersten Antriebsmotor wieder ab.

Nachdem die vorbestimmte, durch die Zeitgebereinrichtung 122 eingestellte Zeit abgelaufen ist, schaltet die Zeitgebereinrichtung 122 den zweiten Antriebsmotor 98 ab und schaltet den ersten Antriebsmotor 68 zum Schließen des Ven^ teils wieder ein. Der erste Motor wird abgeschaltet, wenn das erforderliche Scheibensitzdrehmoment entwickelt ist.

Durch das öffnen des Ventils wird die Steuereinrichtung wieder zurückgesetzt, um die oben beschriebene Polier- oder Schleiftätigkeit das nächste Mal wieder vorzusehen, wenn das Ventil geschlossen wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung kann man sehen, daß erfindungsgemäß eine Ventilbetätigungsvorrichtung mit doppelter Betriebsart vorgesehen ist, die vollständig automatisch ist und doch in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfach bleibt. Der Fachmann erkennt, daß bezüglich der vorstehenden Ausführungsform Änderungen vorgenommen werden können, ohne daß man den allgemeinen Erfindungsgedanken verlassen muß. Beispielsweise könnte die Getriebeanordnung so modifiziert werden, daß das erste Antriebszwischenfutter 56 als Stößelmutter dienen würde und das zweite Antriebszwischenfutter 80 den Ventilstößel 28 zur Drehung treiben würde. In ähnlicher Weise könnte die Steuereinrichtung 116 so modifiziert werden, daß sie die Motoren gleichlaufend in gegengesetzten Richtungen antreibt, um eine axiale Verschiebung der Welle zu bewirken, ohne eine Drehbewegung mitzuteilen, und zwar durch Pestliegen der Bewegung des verkeilten Zwischenfutters 56 während des Antriebes des Stößelmutterzwischenfutters 80. Es versteht sich deshalb, daß die Erfindung nicht auf die beschriebene spezielle Ausführungsform beschränkt ist.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Ventilbetätigungsvorrichtung mit Doppelbetrieb für die automatische Steuerung des Betriebes eines Ventiles mit einem Ventilstößel, von dem mindestens ein Teil mit Gewinde versehen ist, und mit einem Ventiljoch, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster umkehrbarer Antriebsmotor während einer ersten Betriebsart der Betätigungsvorrichtung betätigbar, ist, eine erste Planetenantriebsanordnung mit einem ersten Sonnenrad versehen ist, welches mit dem ersten Antriebsmotor betrieblich gekoppelt ist, eine erste Planetenantriebseinrichtung zur Drehung des Ventilstößels in Gleiteingriff mit diesem gekoppelt ist und mindestens ein erstes Planetenrad aufweist, welches mit dem ersten Sonnenrad und einem Ringzahnrad in Eingriff tritt, welches mit dem ersten Planetenzahnrad in Eingriff tritt, daß ein zweiter Motorantrieb betrieblich mit dem Ringzahnrad gekoppelt ist und während einer zweiten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung betätigbar ist, und daß eine zweite Planetenantriebsanordnung ein zweites Sonnenrad aufweist, welches fest am Ventiljoch angebracht ist, und eine zweite Planetenantriebseinrichtung mit dem mit Gewinde versehenen Ventilstößelteil in Eingriff bringbar ist und mindestens ein zweites Planeterizahnrad aufweist, welches mit dem zweiten Sonnenrad und dem Ringzahnrad in Eingriff tritt, wobei während der ersten Betriebsart die zweite

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Planetenantriebsanordnung und das Ringzahnrad durch den abgestellten zweiten Motor feststehen, die erste Planetenantriebseinrichtung den Ventilstößel relativ zu der zweiten Planetenantriebseinrichtung dreht, wodurch der Ventilstößel axial bewegt wird, und während der zweiten Betriebsart das erste Sonnenrad durch den feststehenden ersten Motor feststeht und beide Planetenantriebseinrichtungen als Einheit drehen, wodurch der Ventilstößel ohne Axialbewegung gedreht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Antriebsmotor, der während einer ersten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung aktivierbar ist, eine erste Planetenantriebsanordnung, die mit dem ersten Antriebsmotor und dem Ventilstößel betrieblich gekoppelt ist, einen zweiten Antriebsmotor, der während einer zweiten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung betätigbar ist und mit der ersten Planetenantriebsanordnung betrieblich gekoppelt ist, sowie eine zweite Planetenantriebsanordnung, die mit dem zweiten Antriebsmotor betrieblich gekoppelt ist und mit dem mit Gewinde versehenen Teil des Ventilstößels in Eingriff bringbar ist, wobei während der ersten Betriebsart die erste Planetenantriebsanordnung relativ zur zweiten Planetenantriebsanordnung derart gedreht wird, daß der Ventilstößel axial bewegt wird, und während der zweiten Betriebsart die Planetenantriebsanordnungen in Drehung derart angetrieben gebracht werden, daß der Ventilstößel ohne Axialbewegung dreht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen ersten während einer ersten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung betätigbaren Antriebsmotor, eine erste Planetenantriebsanordnung, die mit dem ersten Antriebsmotor und dem Ventilstößel betrieblich gekoppelt ist, durch einen zweiten Antriebsmotor, der während einer zweiten Betriebsart der Ventilbetätigungsvorrichtung betätigbar und betrieblich mit der ersten Planetenantriebsanordnung gekoppelt ist, und durch eine zweite Planetenantriebsanordnung, die mit dem zweiten Antriebsmotor und dem Ventilstößel betrieblich gekoppelt ist, wobei während der ersten Betriebsart der Ventilstößel durch die erste Planetenantriebsanordnung derart angetrieben wird, daß er sich axial bewegt, und während der zweiten Betriebsart die zwei Planetenantriebsanordnungen in Rotation derart gebracht werden, daß sie den Ventilstößel ohne Axialbewegung drehen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentenabfühleinrichtung für das Abfühlen desjenigen Drehmomentes vorgesehen ist, welches durch den Ventilstößel während der ersten Betriebsart entwickelt wird, und eine Steuereinrichtung aufweist zum Betreiben der Betätigungsvorrichtung in der zweiten Betriebsart durch Abschalten des ersten Motors und Einschalten des zweiten Motors, wenn das abgefühlte Drehmoment eine bestimmte Drehmomentgrenze überschreitet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitgebereinrichtung vorgesehen ist, die mit der Dreh-

momentenabfühleinrichtung derart zusammenwirkt, daß die Betätigungsvorrichtung eine bestimmte Zeit lang in der zweiten Betriebsart erhalten wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung periodisch den ersten Motor immer dann wieder einschaltet, wenn das Ventilstößeldrehmoment während der bestimmten Zeit unter die bestimmte Drehmomentgrenze abfällt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ferner eine Ventilscheibe aufweist, die fest am Ventilstößel angebracht ist, und einen Ventilsitz aufweist, wobei das Ventilstößeldrehmoment dasjenige Reaktionsdrehmoment ist, welches auf das Schließen des Ventiles hin durch Eingriff der Ventilscheibe mit dem Ventilsitz entwickelt wird, wobei die zweite Betriebsart den Ventilsitz abschleift bzw. glättet, um auf diesem angesammelte Hindernisse bzw. Verstopfungen zu entfernen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinrichtung den zweiten Motor abschaltet und den ersten Motor einschaltet, nachdem die erste bestimmte Zeitdauer verstrichen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motor einen mit seiner Welle verbundenen Abtrieb aufweist und die erste Planetenantrxebsanordnung ein betrieblich mit dem ersten Sonnenrad bzw. Sonnenzahnrad verbundenes starkes Getriebekettenrad aufweist, wel-

ches mit dem ersten Motorabtrieb derart ein Eingriff bringbar ist, daß die erste Planetenantriebsanordnung während der ersten Betriebsart angetrieben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Motor eine mit seiner Welle verbundene Schnecke aufweist und das Ringzahnrad ein Schneckenrad aufweist, wobei die Schnecke des zweiten Motors mit dem Schneckenrad derart in Eingriff bringbar ist, daß das Ringszahnrad während der zweiten Betriebsart antreibbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Planetenantriebseinrichtungen vier Planetenzahnräder aufweist.