DE3225719C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überlastschutz für Armaturen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Als Element zur Betätigung der Armatur kann ein Handhebel, ein Handgetriebe oder ein elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenes Organ dienen.

Bei Armaturen gibt es, unterschieden durch die Nennweite, eine enge Staffelung in den Baugrößen. Bei Zugrundelegung gleicher Beaufschlagungskriterien sind für jede Nennweite andere Betätigungskräfte erforderlich, da mit steigender Nennweite auch die vom Druck des Durchflußmediums beaufschlagte Fläche größer wird.

Bei Schwenkarmaturen, wie Hähnen und Absperrklappen bieten sich zunächst drei verschiedene Wege an, die einzelnen Armaturengrößen einer Baureihe mit den erforderlichen Betätigungsorganen zu kombinieren:

Die erste Möglichkeit besteht darin, so viele verschiedene Antriebselemente zu verwenden, wie Nennweiten vorhanden sind. Zweitens ergibt sich die Möglichkeit, bestimmte Antriebskräfte vorzugeben, entsprechende Antriebselemente zu bauen und die Einzelteile der verschiedenen Nennweiten den auftretenden Kräften anzupassen.

Oder man baut, drittens, die Armatur entsprechend den spezifischen Gegebenheiten und legt die verschiedenen Antriebe einer Baureihe in einer technisch-wirtschaftlichen Stufung aus.

Der erste Weg ist schwerlich gangbar, da es zu viele und zu eng gestufte Nennweiten gibt. Die Fertigung der Antriebe müßte unwirtschaftlich werden, zumal ja mehrere Antriebsarten möglich sind. Der zweite Weg ist da gangbar, wo die vorgegebenen Abmessungen der Armaturen eine Über­ dimensionierung zulassen. Überdimensionierung bedeutet aber verschenktes Material. Im Extremfall kann sogar technischer Unsinn dabei herauskommen, wenn nämlich in eine Armatur kleiner Nennweite eine Welle mit relativ großem Durchmesser eingesetzt wird, nur weil die auftretenden Kräfte dies erforderlich machen.

Der dritte Weg wird üblicherweise eingeschlagen. Er hat aber einen gravierenden Nachteil. Gleichgültig, wie die Stufung ausfällt, es wird immer Teile innerhalb der Armaturenbaureihe geben, die mit dem Betätigungselement zusammenpassen, und solche, die von diesem überbeansprucht werden können. Wenn nämlich z. B. eine sinnvolle Rasterung der Antriebe einer Baureihe bei einem Abgangsmoment von 100 Nm beginnt, für die Betätigung der kleinesten Armatur aber lediglich 10 Nm erforderlich sind, muß logischerweise mit Überbeanspruchungen gerechnet werden. Bei Zwischengrößen muß man sich immer nach oben orientieren, da die Armatur ja mit kleinerem Antriebs­ moment nicht betätigbar wäre.

Werden die Armaturen von Hand betätigt, so ist es Gefühls­ sache, sie nicht zu überlasten. Wie sich in der Praxis gezeigt hat, wird aber bei Schwergängigkeit von Armaturen oftmals eine Verlängerung zur Hilfe genommen. Dies kann zur Zerstörung der Armatur führen. Aber nicht nur bei Handarmaturen wird gegen die in der Bedienungsanleitung angegebene Vorschrift für maximale Betätigungskräfte verstoßen. Bei Störfällen, beispielsweise in Form eines die Armatur blockierenden, außen aber nicht erkennbaren Fremdkörpers, werden die in die hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antriebe eingebauten Vorkehrungen gegen eine Überlastung oft durch das Bedienungspersonal manipuliert, um die Betätigungskräfte zu erhöhen. Auch dies kann selbstverständlich zur Zerstörung der Armatur führen.

Um der Gefahr der Überlastung zu begegnen, bietet sich ein dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechender Überlastschutz an.

Durch eine in der US-PS 29 64 931 gelehrte Kupplung ist dieser grundsätzlich bekannt.

Die bekannte Kupplung besteht aus zwei Hülsen, welche über eine haifischartige Verzahnung an ihren Stirnseiten form­ schlüssig ineinandergreifen und die durch einen mittig angeordneten Schraubbolzen miteinander verbunden sind. Der Schraubbolzen besitzt in seinem Mittelteil eine als Sollbruchstelle wirkende Verjüngung. Die Verzahnung der Hülsen ist so gestaltet, daß der Überlastschutz nur in einer Drehrichtung zu wirken vermag. Die in der Wirkrichtung des Überlastschutzes verlaufenden Zahnflanken sind so flach gehalten, daß deren Aufgleiten bei einer eintretenden Überlastung möglich wird. Die auf diese Weise erzeugte Axialkraft hat eine Längung des shraubbolzens und schließlich dessen Bruch zur Folge.

Da die Funktion der vorbekannten Kupplung ursächlich mit der beim Aufeinandergleiten der Zahnflanken wirksam werdenden Haftreibung zusammenhängt, ist hier von einer relativ hohen Ansprechschwelle auszugehen. Im übrigen muß wegen der Unsicherheit bei der Bestimmung der im Einsatzfall wirksam werdenden Reibkraft von einer sehr hohen Toleranzbreite des Überlastschutzes ausgegangen werden. Dies vor allem läßt dessen Einsatz im eingangs dargestellten Bereich nicht zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überlastschutz für Armaturen zu schaffen, der ein sicheres Ansprechen innerhalb eines engen Toleranzbereiches gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Im Gegensatz zu der Verzahnung der vorbekannten, oben geschilderten Kupplung greifen die stirnseitigen Verzahnungen des erfindungsgemäßen Überlastschutzes nicht ineinander. Ihre Zwischenräume bzw. Ausnehmungen dienen allein der Aufnahme von Kugeln, die bei auftretender Überlastung auf den Flanken ihrer Ausnehmungen abrollen, um die zum Zerreißen des Zugstabes notwendige Axialkraft zu erzeugen. Da die Rollreibung geringer ist als die Haftreibung, liegt die Ansprechschwelle dieses Teils der Überlastsicherung niedrig. Weil außerdem die Toleranzbreite der so ausgeübten Reibkraft klein ist, läßt sich der Ansprechpunkt des erfindungsgemäßen Überlastschutzes durch die Dimensionierung des Zugstabes relativ genau festlegen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird durch die im Anspruch 2 genannten Merkmale erreicht. Diese bringen es mit sich, daß bei einem Bruch der Welle des Überlastschutzes die Welle der Armatur und damit der Abschlußkörper in seiner Lage fixiert werden. So kann erstens verhindert werden, daß der Abschlußkörper durch die Strömung in die Geschlossen­ stellung bewegt wird, was z. B. bei Absperrklappen der Fall wäre. Zweitens wird, was noch wichtiger ist, die Stellung des Abschlußkörpers außen an der Armatur angezeigt. Dies geschieht dadurch, daß die innerhalb des Überlastschutzes angeordnete Druckfeder nicht nur die beiden Wellenteile sicher voneinander trennt und damit eine beschränkte Mitnahme an den rauhen Bruchstirnflächen verhindert, sondern außerdem den an der Welle angeordneten Stift in eine der im Schlitz vorgesehenen Rasten schiebt.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt die

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Überlastschutz in Schnitt­ darstellung, die

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der in der Fig. 1 dargestellten Linie, die

Fig. 3 eine Einzelheit im Bereich des in Fig. 1 gezeichneten Pfeiles A und die

Fig. 4 eine Einzelheit im Bereich des Pfeiles B der Fig. 2.

In einem Gehäuse (1), das beispielsweise durch Schrauben auf einem Armaturengehäuse zu befestigen ist, sind eine Welle (2) in einem Lager (3) und eine Welle (4) in einem Lager (5) drehbar gelagert. Die oben gelegene Welle (2) ist mit einem Antrieb bzw. einem Betätigungsorgan zu verbinden, während die untere Welle (4) mit einer die Armaturenwelle aufnehmenden Ausnehmung (6) versehen ist.

Am Umfang ihrer einander gegenüberliegenden Stirnseiten sind die Wellen (2) und (4) mit gleichartigen Verzahnungen versehen. Durch einen aus sprödem Material bestehenden Zugstab (7) werden die Wellen (2) und (4) miteinander verbunden. In den einander gegenüberliegenden Zahnzwischen­ räumen sind Kugeln (8) angeordnet.

Die im vorstehenden Absatz beschriebenen Teile werden umgeben von mehreren Tellerfedern (9), die sich einerseits an einem an der Wand des Gehäuses (1) anliegenden Sicherungsring (10) und andererseits an einem Bund der Welle (4) abstützen. Durch einen Sicherungsring (11) wird die Welle (2) gegen den nach unten gerichteten Druck der Tellerfedern (9) in ihrer Lage fixiert.

In der Welle (4) ist ein Stift (12) angeordnet, der durch einen Schlitz (13) in der Wand des Gehäuses (1) nach außen ragt. Der Schlitz (13) umfaßt den gesamten Drehbereich der Welle (4). In seinem unteren Teil besitzt der Schlitz (13) mehrere Rasten (14), die verschiedenen Zwischenstellungen des Abschlußkörpers der Armatur entsprechen.

Die Höhe der Ausnehmung (6) ist so bemessen, daß sich die Welle (4) noch um einen der Höhe des Schlitzes (13) und der Rasten (14) entsprechenden Betrag nach unten bewegen kann.

Bei einem Blockieren der Welle (4) laufen die Kugeln (8) die Zahnschräge der Stirnverzahnung hoch und üben dabei eine Axialkraft auf den Zugstab (7) aus. Diese führt zum Zerreißen des Zugstabes (7) und damit zur Trennung der Wellen (2) und (4). Durch die Tellerfedern (9) wird die Welle (4) nach unten geschoben, wobei der Stift (12) in eine der Rasten (14) gedrückt wird. Hierdurch wird die Armaturenwelle in ihrer momentanen Stellung fixiert, die gegebene Stellung ist an der Position des Stiftes (12) innerhalb des Schlitzes (13) abzulesen.

Claims (2)

1. Überlastschutz für Armaturen, welche mittels einer Welle betätigt werden, wobei ein die Drehung eines Betätigungs­ organs auf die Welle übertragendes mittig angeordnetes Zwischenglied als Zugstab mit Sollbruchstelle ausgebildet ist und zwei Wellen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf das Armaturengehäuse aufsetzbares Gehäuse (1) vorgesehen ist, in welchem die beiden voneinander unabhängig je mit einer stirnseitigen Verzahnung versehenen Wellen (2, 4) gelagert sind und daß in den einander gegenüberliegenden Zwischenräumen der Verzahnungen Kugeln (8) angeordnet sind.

2. Überlastschutz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Verbindungsstelle der beiden Wellen (2, 4) über­ greifende, einerseits an einem am Gehäuse (1) anliegenden Sicherungsring (10) und andererseits an einem auf der Welle (4) vorgesehenen Bund abgestützte, die Wellen (2, 4) bei einem Bruch des Zugstabes (7) voneinander trennende Druckfeder (9) und einen unterhalb dieser Sollbruchstelle an der Welle (4) angeordneten Stift (12), welcher in einen im Gehäuse (1) vorgesehenen, den Drehbereich der Welle (4) umfassenden Schlitz (13) ragt, der auf der der Armatur zugewandten Seite mit mehreren, dem Stift (12) angepaßten Rasten (14) versehen ist.