DE3535174A1 - Rueckfuehrmechanismus eines stellantriebes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rückführmecha­ nismus eines Stellantriebes gemäss Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Der Rückführmechanismus eines Stellantriebes zu Ventilen hat die Funktion, die Bewegung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse im Steuerblock zu übertragen. Wenn der auf den Kraftkolben wirkende Hydraulikdruck steigt oder sinkt, vollführt dieser Kraftkolben in einer Richtung eine Hubbewegung, deren Länge eine Informationsgrösse für die auf die Rückführbüchse im Steuerblock wirkende Uebertragungsmechanik bildet, soweit, als die Verschiebung der Rückführbüchse stets eine hydraulische Rückkopplung auslöst, welche wieder das Gleichgewicht beim Kraftkolben erstellt.

Es ist bekannt, die Uebertragung der Hubbewegung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse im Steuerblock durch eine Reihe von Gestängen, Kulissen und Exenterscheiben zu bewerkstelligen.

Die Nachteile solcher Ausführungsarten sind evident, lässt es sich dort nämlich nicht verhindern, dass sich in der Uebertragung der Hubbewegung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse Ungenauigkeiten ergeben, sei es aufgrund unterschiedlicher kinematischer Reibungs­ verluste, oder wegen zunehmender Lagerspiele der Gestänge oder wegen der immanenten Gefahr eines Verklemmens der Uebertragungsmechanik selbst. Somit lässt sich sagen, dass die bis anhin vorgesehenen Konstruktionen nicht zu befriedigen vermögen: Die Uebertragung der Hubbewe­ gung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse ist - was bei solchen Systemen von eminenter Wichtigkeit ist - zeitlich nicht verzögerungsfrei, mechanisch nicht stö­ rungsfrei und hinsichtlich Hublänge nicht informations­ echt. Alle diese Unzulänglichkeiten können Fehler bewirken, die sich auf die Regelbarkeit auswirken können.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Rückführmechanismus der eingangs genannten Art eine sichere und direktere Uebertragung der Hubbewegung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse zu gewährleisten.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Uebertragung der Hubbewegung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse nunmehr direkt, lediglich über einen einpunktgelagerten Hebel geschieht. Damit werden ganz spezifische Uebertragungsfehler und zeitliche Verzö­ gerungen ausgeschaltet.

Vorteilhafte und zweckmässige Weiterbildungen der erfin­ dungsgemässen Aufgabenlösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Die einzige Figur zeigt einen Stellantrieb zu Ventilen mit einem eingebauten Rückführmechanismus, der die Hubbewe­ gung des Kraftkolbens auf die Rückführbüchse überträgt.

Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind fortgelassen. Die Strömungsrichtung des Mediums ist mit Pfeilen bezeichnet.

Zu jeder Ruhelage des aus der Figur ersichtlichen Stellan­ triebes wirkt ein konstanter Steuerdruck auf die Steuer­ fläche 9 des Schiebers 1. Die dort entstehende Kraft ist im Gleichgewicht mit der Federkraft der Steuerfeder 7. Bei dieser Konstellation bewegt sich der Schieber 1 nicht. Der Kraftkolben 4 ist in der Position dargestellt, in der der nicht ersichtliche Kraftflüssigkeitszulauf zu der Kolbenfläche 11 geschlossen bleibt, wobei der über die Kulisse 5 betätigte Hebel 6 die Rückführbüchse 3 längenmässig positioniert. Die Kraftübertragung zwischen Hebel 6 und Rückführbüchse 3 geschieht über einen zu der Mittelachse der Rückführbüchse 3 exentrisch ange­ brachten Bolzen 8. Die Steuerkanten 10 a, 10 b des Schiebers 2 resp. der Rückführbüchse 3 nehmen zueinander jene Position ein, die dem für das Kräftegleichgewicht am Kraftkolben 4 notwendigen Druck entspricht.

Bei einem Oeffnungs- bzw. Schliessvorgang wird der Steuer­ druck 12 um einen Differenzbetrag erhöht bzw. herabge­ setzt. Die Vergrösserung resp. Verkleinerung der hydrauli­ schen Kraft von der Steuerfläche 9 hat zur Folge, dass das Gleichgewicht am Schieber 1 unterbrochen wird. Der Schieber 1 bewegt sich sodann um einen Teilhub, so dass ein neues Gleichgewicht durch die Vergrösserung bzw. Verkleinerung der Kraft aus der Steuerfeder 7 entsteht.

In Oeffnungs- bzw. Schliessrichtung werden die Steuer­ kanten 10 a, 10 b gegen den Hydraulikdruck 13, bzw. gegen dessen Ablauf geöffnet. Der Druck auf die Kolbenfläche 11 steigt bzw. sinkt, wodurch der Gleichgewichtszustand am Kraftkolben 4 unterbrochen ist: Das Tellerfederpaket 14 wird zusammengedrückt bzw. entspannt sich. Durch die daraus entstehende Längenverschiebung des Kraftkolbens 4 nimmt die Rückführbüchse 3 über den Rückführmechanismus 5, 6, 8 resp. durch die Feder 19 eine neue Position ein. Die maximal mögliche Oeffnungsgeschwindigkeit des Kraftkolbens 4 ist durch die Grösse der eingebauten, nicht einstellbaren Blende 15 bestimmt. Die maximal erreichbare Schliessgeschwindigkeit hingegen ist durch die Kraft des eingebauten Tellerfederpaketes 14 gegeben. Die Bewegung des Kraftkolbens 4 ist beendet, sobald die Rückführbüchse 3 den gleichen Hub wie der Schieber 1 vollgeführt hat. Eine neue Gleichgewichtslage stellt sich ein. Der Druck auf die Kolbenfläche 11 entspricht jetzt den neuen Kräfteverhältnissen, d.h., der neuen Tellerfederkraft und der neuen vom Ventilhub bestimmten Dampfkraft an der Ventilspindel 16.

Ein Zuganker 17 stellt die Verbindung zwischen Schieber 1 und Steuerfeder 7 her. Die Federung der Rückführbüchse 3 gegenüber dem Support 20, durch die Feder 19, erlaubt eine definitive Lage der Rückführbuchse 3. Der Rückführ­ mechanismus 5, 6, 8 des Stellantriebes hat sonach die Funktion, die Bewegung des Kraftkolbens 4 nach einem bestimmten Hebelverhältnis auf die Rückführbüchse 3 im Steuerblock zu übertragen.

Die Längenumsetzung des Kolbenhubes ist dabei vom gewähl­ ten Hebelverhältnis des Hebels 6 einerseits und von der Geometrie der Kulisse 5 andererseits bestimmt, wobei das eine Hebelende 6 b die relative Längenverschiebung des Kraftkolbens 4 abtastet und das andere Hebelende 6 c das daraus entstehende Längenergebnis grundsätzlich auf die Rückführbüchse 3 überträgt. Die Uebertragung der Bewegung des Hebels 6 auf die Rückführbüchse 3 kommt dabei mittels eines zu deren Mittelachse exentrisch gelagerten Bolzens 8 direkt zustande. Ein Verkanten lässt sich ausschliessen, indem auf die Führung des Bolzens 8 im Gehäuse des Steuerschiebers 1 besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird. Die Berührungsstellen des Hebels 6 mit der Kulisse 5 und dem Bolzen 8 werden durch mit dem Hebel 6 verbundene Rondellen 6 a übernommen, wodurch auch relativ "scharfe" Aenderungen in der Oeff­ nungscharakteristik unmittelbar und betragsgetreu über­ tragen werden können.

Claims (3)

1. Rückführmechanismus eines Stellantriebes zu Ventilen, bei dem die Bewegung des Kraftkolbens auf die Rückführ­ büchse im Steuerblock übertragen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Uebertragung der Bewegung des Kraftkolbens (4) auf die Rückführbüchse (3) mittels eines einpunktgelagerten Hebels (6) geschieht, wobei das eine Hebelende (6 b) die relative Längenverschie­ bung des Kraftkolbens (4) abtastet und das andere Hebelende (6 c) ebendiese Längenverschiebung nach einem vorgegebenen Hebelverhältnis direkt auf die Rückführbüchse (3) umsetzt.

2. Rückführmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das steuerblockseitige Hebelende (6 c) über einen zu der Mittelachse der Rückführbüchse (3) exentrisch angebrachten Bolzen (8) die Längenver­ schiebung des Kraftkolbens (4) auf die Rückführbüchse (3) umsetzt.

3. Rückführmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Hebelenden (6 b, 6 c) mit drehbaren Rondellen (6 a) bestückt sind.