DE3503598C1

DE3503598C1 - Von einem Stellmotor zu betätigende Absperrarmatur

Info

Publication number: DE3503598C1
Application number: DE19853503598
Authority: DE
Inventors: Karlheinz 8549 Abenberg Feierlein; Reinhard 8501 Eckental Klimpke
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 1985-02-02
Filing date: 1985-02-02
Publication date: 1986-01-23
Also published as: CN1003531B; DD244397A5; CS273170B2; CN86100605A; SU1419530A3; IN163965B; CS70786A2

Description

Bei der erfindungsgemäßen Lösung setzt die allein verwendete Feder die am Anschlag wirkende Steifigkeit der Absperrarmatur in beiden Bewegungsrichtungen der Spindel herab. Die Beschränkung auf ein Federelement verkleinert das für die Schutzeinrichtung benötigte Einbauvolumen und verringert die Bauhöhe der gesamten Absperrarmatur. Da die bei der Umwandlung von kinetischer Energie in Federenergie zu übertragenden Kräfte zu einem großen Teil von der Gewindebuchse aufgenommen und an die Feder weitergegeben werden, bleibt die Belastung der Spindel vergleichsweise gering.
Um den von der Anschlagmutter zwischen den beiden Endpositionen zurückgelegten Weg entscheidend zu verringern, wird vorgeschlagen, daß das Außengewinde der Gewindebuchse und das Innengewinde der darauf aufgeschraubten Anschlagmutter eine wesentlich geringere Steigung besitzen als das Gewinde der Spindel.
Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt die F i g. 1 einen längs der Spindelachse verlaufenden Schnitt durch eine Absperrarmatur gemäß der Erfindung, die F i g. 2 den Bügelkopf der Absperrarmatur der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, die F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie A-B der F i g. 2 und die F i g. 4 eine Ansicht der Anzeigevorrichtung der Absperrarmatur.
Die in der F i g. 1 dargestellte Absperrarmatur besitzt ein Gehäuse 1 mit einem Verschlußdeckel 2, durch den eine mittels einer Stopfbuchse 3 abgedichtete Spindel 4 geführt ist. Am unteren Ende der Spindel 4 ist ein Verschlußstück 5 befestigt, das in der dargestellten Geschlossenstellung an Dichtflächen 6 des Gehäuses 1 anliegt.
Auf das Gehäuse list ein Bügel 7 aufgesetzt, der einen Bügelkopf 8 trägt, in welchem eine Gewindebuchse 9 mittels Axial-Kugellagern 10 drehbar gelagert ist.
Die Gewindebuchse 9 ist an ihrem oberen Ende über eine Paßfeder 11 mit einem nicht dargestellten elektrischen Stellantrieb verbunden, der auf dem Bügelkopf 8 direkt oder über ein Vorgelege aufgebaut ist.
Die über ein linksgängiges Trapezgewinde mit der Gewindebuchse 9 verbundene Spindel 4 wird bei einer Rechtsdrehung der Gewindebuchse 9 nach unten, also in Schließrichtung der Absperrarmatur bewegt. Wie die F i g. 2 zeigt, ist auf den durch die untere Wand 12 des Bügelkopfes 8 ragenden Teil der Gewindebuchse 9 eine Anschlagmutter 13 aufgeschraubt. Hierfür wird ein rechtsgängiges Feingewinde verwendet, so daß die durch einen in einem Schlitz des Bügels 7 geführten Bolzen 14 gegen Verdrehen gesicherte Anschlagmutter 13 bei einer Abwärtsbewegung der Spindel 4 mit einem im Vergleich zur Spindelstrecke kleinen Maß nach oben bewegt wird.
Unter normalen Bedingungen, d. h. bei ungestört arbeitendem Stellantrieb, verbleibt die Anschlagmutter 13 bei geschlossener Absperrarmatur dicht unterhalb der Wand 12, ohne diese zu berühren. Erst bei einem Störfall, bei dem der Stellantrieb nach Beendigung des Schließvorganges nicht abgeschaltet wird, fährt die Anschlagmutter 13 gegen die untere Stirnseite der Wand 12. Diese Stellung ist in der F i g. 2 mit a bezeichnet.
Auf der Oberseite der Wand 12 liegt ein aus drei Tellerfedern bestehendes Federelement 15 auf, auf dem sich wiederum das untere Axial-Kugellager 10 der Gewindebuchse 9 abstützt. Im angesprochenen Störfall wird nun die Gewindebuchse 9 durch den weiter drehenden Stellantrieb in dem Gewinde der jetzt fest anliegenden Anschlagmutter 13 nach unten geschraubt. Die Kraft des bei diesem Vorgang gespannten Federelementes 15 wirkt dieser Bewegung entgegen. Der Stellantrieb wird, abhängig von der Stärke des Federelementes 15 und des zur Verfügung stehenden Federweges, mit einer festlegbaren Verzögerung abgebremst und zum Stillstand gebracht Ein ähnlicher Ablauf ergibt sich bei einem Absteuerversagen in Öffnungsrichtung der Absperrarmatur.
Als Anschlag für eine maximale Bewegung nach oben dient ein an der Spindel 4 angebrachter Rückdichtungsbund 16. Wenn dieser am Verschlußdeckel 2 zur Anlage kommt, wird die Gewindebuchse 9 durch den weiter drehenden Stellantrieb nach unten geschraubt. Auch bei diesem Vorgang wird das Federelement 15 gespannt und der Stellantrieb gebremst und zum Stillstand gebracht.
Während der Öffnungsbewegung der Absperrarmatur wandern die Anschlagmutter 13 und der Bolzen 14 von der Position a in die mit strichpunktierten Linien dargestellte Position b. Da sich diese Bewegung umgekehrt proportional zur Bewegung der Spindel 4 verhält, läßt sie sich für eine Anzeigeeinrichtung nutzen, wie sie in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist. Zu diesem Zweck ist der Bolzen 14 mit einem drehbar auf dem Bügel 7 angeordneten Zeiger 17 verbunden, der sich gegensinnig zum Bolzen 14 bewegt und damit eine optisch richtige Anzeige der Verschlußstückstellung gibt.
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Claims

Patentansprüche: 1. Absperrarmatur, deren steigende, nicht drehende Spindel über eine im Bügelkopf der Absperrarmatur drehbar gelagerte Gewindebuchse von einem Stellantrieb auf- und abwärts bewegbar ist, wobei die Schließbewegung der Spindel durch eine am Bügelkopf zur Anlage gelangende Anschlagmutter begrenzt wird, während die Öffnungsbewegung durch einen an der Spindel vorgesehenen, am Verschiußdeckel des Armaturgehäuses zur Anlage kommenden Rückdichtungsbund begrenzt wird, und wobei die Schließ- und die Öffnungsbewegung jeweils durch ein im Bügelkopf angeordnetes Federelement gedämpft bzw. gebremst werden, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Anschlagmutter (13) drehgesichert auf einen über die untere Wand (12) des Bügelkopfes (8) vorstehenden Teil der Gewindebuchse (9) mit einem zum Gewinde der Spindel (4) gegensinnig verlaufenden Gewinde aufgeschraubt ist, wobei die untere Stirnseite dieser Wand (12) als Anlagefläche für die Anschlagmutter (13) in der Geschlossenstellung der Absperrarmatur dient, während sich auf der oberen Stirnseite dieser Wand (12) das Federelement (15) abstützt, auf dem wiederum die axial verschiebbare Gewindebuchse (9) aufliegt.
2. Absperrarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde der Gewindebuchse (9) und das Innengewinde der darauf aufgeschraubten Anschlagmutter (13) eine wesentlich geringere Steigung aufweisen als das Gewinde der Spindel (4).

Die Erfindung betrifft eine Absperrarmatur, deren steigende, nicht drehende Spindel über eine im Bügelkopf der Absperrarmatur drehbar gelagerte Gewindebuchse von einem Stellantrieb auf- und abwärts bewegbar ist, wobei die Schließbewegung der Spindel durch eine am Bügelkopf zur Anlage gelangende Anschlagmutter begrenzt wird, während die Öffnungsbewegung durch einen an der Spindel vorgesehenen, am Verschlußdeckel des Armaturengehäuses zur Anlage kommenden Rückdichtungsbund begrenzt wird, und wobei die Schließ- und die Öffnungsbewegung jeweils durch ein im Bügelkopf angeordnetes Federelement gedämpft bzw. gebremst werden.

Die zum Öffnen und Schließen der Absperrarmatur, also zum Auf- und Zufahren des Verschlußstückes benötigte Axialkraft wird von einem vorzugsweise elektromotorisch betriebenen Stellantrieb erzeugt. Die über die Gewindebuchse übertragene Drehbewegung des Stellantriebes wird von der steigenden, gegen Verdrehen gesicherten Spindel in eine Axialbewegung umgewandelt.

Die die Spindelbewegung begrenzenden mechanischen Mittel, die Anschlagmutter und der Rückdichtungsbund, kommen bei sicherheitstechnisch wichtigen Armaturen nur bei einem Absteuerversagen des Stellantriebes zum Einsatz. Ein solches Absteuerversagen besteht darin, daß die im Stellantrieb vorhandenen und auf bestimmte Werte eingestellten Weg- und Drehmomentbegrenzungsschalter ausfallen. Aus dem Absteuerversagen und dem Umstand, daß der Stellantrieb nun gegen einen festen Anschlag fährt, ergeben sich aller- dings die Sicherheit der Absperrarmatur gefährdende Folgen: Durch den Ausfall des Drehmomentschalters wirkt nicht nur das maximale Drehmoment des Antriebsmotors auf die belasteten Teile, sondern zusätzlich ein Überhöhungsmoment, das durch das plötzliche Abbremsen des durch die rotierenden Massen des Stellantriebes erzeugten Schwungmomentes hervorgerufen wird. Die Größe des am Anschlag wirksam werdenden Schwungmomentes ist abhängig von der Art des Stellantriebs und der Steifigkeit der Absperrarmatur. Da zumindest die in sicherheitsempfindlichen Bereichen eingesetzten Absperrarmaturen aufgrund der an sie gestellten Auslegungsforderungen eine sehr hohe Steifigkeit besitzen, kann das bei einem Absteuerversagen erfolgende Fahren gegen einen Anschlag zu einer Überbeanspruchung und sogar zur Zerstörung der Absperrarmatur und des Stellantriebes führen.

Zur Beseitigung dieser negativen Folgen sah man sich zu einer Herabsetzung der Armaturensteifigkeit durch den Einbau von Federelementen in Richtung der jeweils wirkenden Kraft gezwungen. Sollte diese Maßnahme für beide Endstellungen der Spindeln wirksam werden, so wurden bisher auch zwei Federelemente, also jeweils eins für einen Anschlag, im Bügelkopf der Absperrarmatur vorgesehen. Durch die EP-A- 01 23 021 ist eine Ausführung bekannt, bei der am Anschlag die durch den Stellantrieb aufgebrachte kinetische Energie nicht nur durch Spannen von Tellerfederpaketen in Federenergie, sondern durch den zusätzlichen Einbau eines Reibungsgliedes auch in Reibungsenergie umgewandelt wird. Die Anschlagmutter dieser Ausführung befindet sich oberhalb einer bei dieser Konstruktion notwendigen, auf die Gewindebuchse aufgesetzten Übergangsbuchse, was eine stärkere Dimensionierung der durch zusätzliche Zugkräfte belasteten Spindel erforderlich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absperrarmatur der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Schutzeinrichtung gegen Absteuerversagen mit einer geringeren Anzahl von Elementen auskommt, also eines geringeren Aufwandes bedarf und bei kleinerem Einbauvolumen und geringerer Bauhöhe zu verwirklichen ist, und die im übrigen keine zusätzlichen, durch Reibung, Druck oder Zug verursachten Kräfte auf die Spindel ausübt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschlagmutter drehgesichert auf einen über die untere Wand des Bügelkopfes vorstehenden Teil der Gewindebuchse mit einem zum Gewinde der Spindel gegensinnig verlaufenden Gewinde aufgeschraubt ist, wobei die untere Stirnseite dieser Wand als Anlagefläche für die Anschlagmutter in der Geschlossenstellung der Absperrarmatur dient, während sich auf der oberen Stirnseite dieser Wand das Federelement abstützt, auf dem wiederum die axial verschiebbare Gewindebuchse aufliegt.