DE3720359C1

DE3720359C1 - Fully sealed drive of a shut-off device

Info

Publication number: DE3720359C1
Application number: DE19873720359
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl-Ing Klaus
Original assignee: KLAUS UNION ARMATUREN
Current assignee: KLAUS UNION ARMATUREN
Priority date: 1987-06-19
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1988-05-19

Abstract

The invention relates to a shut-off device for gases or liquids, in which device the rotary motion required for adjustment is transmitted from outside into a fully enclosed housing with the aid of a permanent-magnet-type clutch, thereby avoiding the need for moving seals or bellows. A permanent-magnet-type clutch having a stepped split cup is proposed for particularly high pressures.

Description

Die Erfindung betrifft einen absolut abgedichteten Antrieb eines Absperrorgans für Gase oder Flüssigkeiten, mit einer Betätigungsspindel, die mit einer innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagerten, antreibbaren Mutter zusammenwirkt, die direkt mit einem Innenrotor verbunden ist, der auf seiner äußeren Zylinderfläche Permanentmagnete mit wechseln der Polung trägt, wobei den Innenrotor ein an dem Gehäuse befestigter, glockenförmiger Spalttopf umgibt, den ein zylindrischer, in dem Gehäuse gelagerter Treiber über greift, der auf seiner zylindrischen Innenfläche mit Permanentmagneten in der gleichen Anzahl, jedoch mit ent gegengesetzter Polung wie der Innenrotor besetzt ist.The invention relates to an absolutely sealed drive a shut-off device for gases or liquids, with an actuating spindle with one within a Housing rotatably mounted, drivable nut cooperates, which is directly connected to an inner rotor that is on change its outer cylindrical surface with permanent magnets of polarity, with the inner rotor on the housing fortified, bell-shaped can surrounds the one cylindrical driver mounted in the housing via engages with on its cylindrical inner surface Permanent magnets in the same number, but with ent opposite polarity as the inner rotor is occupied.

Ein Antrieb dieser Gattung ist z. B. aus der US-Patent schrift 43 82 578 bekannt. Der Treiber wird quasi führungs los außen auf den Spalttopf aufgesetzt, wobei seine Lage durch die magnetischen Kräfte gesichert wird. Im übrigen wird mit Hilfe von Dichtungen oder Packungen dafür ge sorgt, daß das durch das Absperrorgan fließende Medium nicht in den Bereich des Antriebs gelangt. Allerdings ist ein Übergreifen des Mediums in diesen Bereich unschäd lich, da der Spalttopf soweit mit Stopfen bzw. mit Hilfe abgedichteter Spindeln verschlossen ist, daß ein unmittel barer Austritt des Mediums nicht zu befürchten ist. A drive of this type is such. B. from the US patent publication 43 82 578 known. The driver becomes a leader loosely placed on the outside of the containment can, its location is secured by the magnetic forces. Furthermore is used for this with the help of seals or packings ensures that the medium flowing through the shut-off device does not get into the area of the drive. Indeed spreading of the medium into this area is harmless Lich, since the containment can with stopper or with help sealed spindles is locked that an immediate There is no fear of the medium escaping.

In jedem Fall setzt sich mit der Zeit bei geöffnetem Absperrorgan der in dem Absperrorgan vorherrschende Druck bis in diesem Bereich fort, was insbesondere für Gase und Flüssigkeiten zutrifft, die unter einem hohen System druck stehen. Dabei kann der Spalttopf so stark verformt werden, und zwar in Form einer bauchigen Aufweitung, daß der Treiber infolge dieser Durchmesservergrößerung festgeklemmt wird.In any case, with time open with open Shut-off device the pressure prevailing in the shut-off device continued in this area, especially for gases and applies to liquids that are under a high system to stand pressure. This can deform the can so severely in the form of a bulbous widening, that the driver due to this increase in diameter is clamped.

Zur Aufrechterhaltung eines guten Wirkungsgrades der Magnetkupplung ist nämlich die Einhaltung geringer Ab stände der Permanentmagnete an dem Innenrotor und an dem Außenrotor erforderlich, und diesbezüglich werden nur geringe Sicherheitsabstände eingehalten. Für hohe Systemdrücke ist der bekannte Antrieb daher nicht ver wendbar.To maintain good efficiency Magnetic coupling is namely compliance with low Ab stands of the permanent magnets on the inner rotor and the outer rotor required, and in this regard only minimal safety distances maintained. For high System pressure is therefore not the known drive reversible.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb der eingangs genannten Art so abzuändern, daß unter Vermei dung einer Wellendichtung herkömmlicher Art eine absolute Dichtheit trotz häufiger Betätigung auch bei sehr hohen Systemdrücken gewährleistet ist.It is therefore an object of the invention to drive the change the type mentioned so that under avoidance an absolute seal Tightness despite frequent actuation even at very high levels System pressure is guaranteed.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der Spalttopf stufenförmig mit mindestens zwei zylindrischen Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers ausgebildet ist.To achieve this object, the invention proposes that the containment can is stepped with at least two cylindrical sections of different diameters is trained.

Der erfindungsgemäße Antrieb ist besonders vorteilhaft für Tellerventile oder Schieber geeignet. Dabei ist unerheblich, ob der Treiber mit einen Handrad, einem Elektromotor oder einem Umschaltgetriebe verbunden ist, mit dessen Hilfe wahlweise ein Handrad oder ein Elektro motor als Antriebsquelle eingesetzt werden kann. In jedem Fall arbeitet die Kraftübertragung mit Hilfe der durch den Spalttopf hindurchwirkenden Permanentmagnete verschleiß- und ermüdungsfrei. Deshalb entsteht durch häufige Benutzung auch keine Gefahr einer drohenden Leckage, vorausgesetzt, daß die beteiligte Lagerung und dergleichen in Ordnung sind.The drive according to the invention is particularly advantageous suitable for poppet valves or sliders. It is irrelevant whether the driver with a handwheel, a Electric motor or a gearbox is connected with its help either a handwheel or an electric motor can be used as a drive source. In any case the power transmission works with the help of the Permanent magnets acting through the containment can and fatigue-free. Therefore, it arises from frequent use also no risk of impending leakage, provided that the storage involved and the like is fine are.

Der erfindungsgemäße Antrieb verkraftet extrem hohe System drücke, da der stufenförmige Spalttopf besonders formstabil ist. Die Stufe zwischen den beiden zylindrischen Abschnitten bildet in jedem Fall eine Verstärkung nach Art eines Faßreifens, die die Formstabilität und damit die Unempfindlichkeit gegenüber einer Druckverformung stark anhebt. Diese Wirkung kann durch aufgeschobene oder integrierte Ringe im Bereich der Stufe noch verstärkt werden. In den zylindrischen Abschnitten, die relativ kurz gewählt werden können - an praktischen Beispielen genügt eine axiale Länge von z. B. 1,2 cm - steht genügend Raum zur Verfügung, um Permanentmagnete in ausreichender Zahl und Stärke unterzu bringen und so die erforderliche Drehkraft zur Verstellung des Sperrgliedes herbeigeführt wird. Gegebenenfalls werden mehrere Kränze von sich gegenüberliegenden Permanentmagneten in mehreren zylin drischen Abschnitten eingesetzt.The drive according to the invention can handle extremely high system press because the stepped can is particularly dimensionally stable is. The step between the two cylindrical sections forms a reinforcement like a barrel tire in any case, which the dimensional stability and thus the insensitivity against a compression set. This effect can be pushed on or integrated rings in the area the level will be reinforced. In the cylindrical Sections that can be chosen relatively short - in practical examples, an axial length of e.g. B. 1.2 cm - enough space is available to Permanent magnets in sufficient number and strength bring and so the required torque is brought about for the adjustment of the locking member. If necessary, several wreaths of themselves opposite permanent magnets in several cylin used sections.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; die einzige Figur der Zeichnung zeigtBelow is an embodiment of the invention, that is shown in the drawing, explained in more detail; the only figure of the drawing shows

eine Querschnittsansicht eines Antriebes für ein Absperrorgan der Erfindung in Verbindung mit einem Absperrschieber, dessen herkömmliche Bestandteile kleiner gezeichnet sind als die Bestandteile des erfindungsgemäßen Antriebs. a cross-sectional view of a drive for a Shut-off device of the invention in connection with a Gate valve, its conventional components are drawn smaller than the components of the drive according to the invention.

In der Figur ist ein Absperrschieber wiedergegeben, der beispielsweise zum Öffnen und Schließen einer Rohrleitung eingesetzt wird. Innerhalb eines mit Anschlußflanschen versehenen Gehäuses 1 befindet sich eine keilartige Dicht platte 2, die mit Hilfe einer Spindel 3 aus dem Rohrbereich des Gehäuses 1 herausgezogen oder, wie dargestellt, zur Absperrung in diesem Bereich eingesenkt werden kann. Zur Aufnahme der Dichtplatte 2 in geöffnetem Zustand des Absperrorgans ist das Gehäuse 1 mit einer Haube 4 versehen, an die sich noch ein Aufsatz 8 anschließt. In üblicher Weise wirkt die Spindel 3 über einen Plattenhalter 5 und eine Kugel 6 auf die Dichtplatte 2.In the figure, a gate valve is shown, which is used for example for opening and closing a pipe. Within a housing 1 provided with connecting flanges there is a wedge-like sealing plate 2 which can be pulled out of the tubular area of the housing 1 with the aid of a spindle 3 or, as shown, can be sunk in this area to shut off. To accommodate the sealing plate 2 when the shut-off element is open, the housing 1 is provided with a hood 4 , to which an attachment 8 is also connected. In the usual way, the spindle 3 acts on the sealing plate 2 via a plate holder 5 and a ball 6 .

Innerhalb des Aufsatzes 8 ist eine Gewindebuchse 7 drehbar gelagert und in axialer Richtung gesichert. An ihrem unteren Ende ist sie mutternartig ausgebildet, wobei der Mutternbereich das obere Ende der Spindel 3 umschließt. Durch Verdrehen der Gewindehülse 7 kommt es zu einer Axial bewegung der Spindel 3, die für die Verstellung des Ab sperrorgans ausgenutzt wird.Within the attachment 8 , a threaded bushing 7 is rotatably mounted and secured in the axial direction. At its lower end it is designed like a nut, the nut area enclosing the upper end of the spindle 3 . By turning the threaded sleeve 7 , there is an axial movement of the spindle 3 , which is used for the adjustment of the blocking member.

Am oberen Ende der Gewindehülse 7 ist ein Innenrotor 13 befestigt, der auf seiner Außenseite zwei Kränze von Permanentmagneten 20 trägt. Der Innenrotor 13 wird von einem Spalttopf 21 glockenförmig abgedeckt, wobei ein Bund der offenen Seite des Spalttopfes 21 gleich zeitig als Dichtung zwischen der Verlängerung 8 und einem Kupplungsgehäuse 9 Verwendung findet.At the upper end of the threaded sleeve 7 , an inner rotor 13 is attached, which carries two rings of permanent magnets 20 on its outside. The inner rotor 13 is covered in a bell-shaped manner by a containment shell 21 , a collar of the open side of the containment shell 21 being used simultaneously as a seal between the extension 8 and a clutch housing 9 .

Das Kupplungsgehäuse 9 schließt einen hohlzylindrischen Treiber 10 ein, der mit Hilfe einer Welle 11 drehbar in dem Kupplungsgehäuse 9 gelagert ist. Auf der zylindrischen Innenfläche des Treibers 10 befinden sich Permanentmagnete 20 derselben Anzahl und mit entgegengesetzter Polung im Ver gleich zu den Permanentmagneten an dem Innenrotor 13. Auf diese Weise wird eine berührungsfreie Kupplung gebildet, so daß eine Drehbewegung des Treibers 10 sich auf den Innenrotor 13 überträgt.The clutch housing 9 includes a hollow cylindrical driver 10 which is rotatably mounted in the clutch housing 9 with the aid of a shaft 11 . On the cylindrical inner surface of the driver 10 there are permanent magnets 20 of the same number and with opposite polarity in comparison to the permanent magnets on the inner rotor 13 . In this way, a non-contact coupling is formed, so that a rotational movement of the driver 10 is transmitted to the inner rotor 13 .

Die Welle 11 kann mit Hilfe eines Handrades bewegt werden, so daß zu herkömmlichen Schiebern derselben Bauart rein äußerlich kaum Unterschiede bestehen. Statt des Handrades kann auch ein Umschaltgetriebe eingesetzt werden, das die Möglichkeit eröffnet, die Gewindehülse 8 über die genannten Bauteile entweder mit Hilfe eines Handrades oder mit Hilfe eines Elektro motors zu verfahren, wobei übliche Anzeigemittel in Form eines Zeigers oder dergleichen im Zusammenhang mit dem Getriebe eingesetzt werden können, um die Stellung der Dichtplatte 2 gegenüber dem Gehäuse 1 nach außen hin sichtbar zu machen.The shaft 11 can be moved with the aid of a handwheel, so that there are hardly any external differences to conventional sliders of the same type. Instead of the handwheel, a changeover gear can also be used, which opens up the possibility of moving the threaded sleeve 8 over the above-mentioned components either with the aid of a handwheel or with the aid of an electric motor, with conventional display means in the form of a pointer or the like in connection with the gearbox can be used to make the position of the sealing plate 2 relative to the housing 1 visible to the outside.

Die Permanentmagnete 20 an dem Innenrotor 13 und an dem Treiber 10 werden in jedem Fall so gewählt, daß die in der Regel höhere Kraft zum Öffnen des Absperrorgans gegenüber der Schließkraft von der durch die Permanentmagnete 20 gebildeten Kupplung aufgebracht wird. Es stehen besonders wirkungsvolle Permanentmagnete, beispielsweise aus Legierungen von Kobalt und seltenen Erden zur Verfügung, die eine wirtschaftliche Auslegung ermöglichen.The permanent magnets 20 on the inner rotor 13 and on the driver 10 are in any case chosen so that the generally higher force for opening the shut-off member than the closing force is applied by the coupling formed by the permanent magnets 20 . There are particularly effective permanent magnets, for example made of alloys of cobalt and rare earths, which enable an economical design.

Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist wegen der besonders hohen Systemdrücke der Spalttopf 21 stufig ausgebildet, wobei in der linken Bildhälfte eine relativ steile Stufe mit einem aufgeschobenen Ring 24 und in der rechten Bildhälfte ein integrierter Ring 23 wiedergegeben ist; beide Ringe kommen selbstverständlich nicht zur selben Zeit inner halb derselben Ebene zur Anwendung, sondern sind im vor liegenden Fall lediglich zur Demonstration der Gestaltungs möglichkeit wiedergegeben worden. Zu beiden Seiten der Stufe sind sowohl auf dem Innenrotor 13 als auch in dem Treiber 10 Permanentmagnete 20 angeordnet, so daß insge samt zwei als Kupplung wirkende Magnetkranzeinheiten vor handen sind. Es ist deutlich zu erkennen, daß durch die Stufe die Montiermöglichkeit erhalten bleibt, da der Innenrotor ohne Schwierigkeit in den abgestuften Spalt topf 21 eingeschoben und der Treiber 13 über den Spalttopf 21 gestülpt werden kann.In the embodiment shown in the figure, the containment shell 21 is formed in stages due to the particularly high system pressures, a relatively steep step with a ring 24 being pushed on being shown in the left half of the figure and an integrated ring 23 in the right half of the figure; Both rings are of course not used at the same time within the same level, but have only been shown in the present case to demonstrate the design options. Permanent magnets 20 are arranged on both sides of the stage both on the inner rotor 13 and in the driver 10 , so that a total of two magnetic ring units acting as a clutch are present. It can be clearly seen that the mounting option is retained by the step, since the inner rotor can be inserted into the graduated gap pot 21 without difficulty and the driver 13 can be placed over the containment shell 21 .

Zur Führung der Gewindebuchse 7 ist an dem Spalttopf boden 22 noch ein Zapfen angebracht, der ein Führungs lager bildet.To guide the threaded bushing 7 a pin is still attached to the can bottom 22 , which forms a guide bearing.

Claims

1. Absolutely sealed drive of a shut-off device for gases or liquids, with an actuating spindle which interacts with a drivable nut which can be rotated within a housing and which is connected directly to an inner rotor which carries permanent magnets with alternating polarity on its outer cylindrical surface, wherein the inner rotor is surrounded by a fixed to the housing, bell-shaped gap pot, which a cylindrical housing in the Ge-bearing driver overlaps Walking on its cylindrical inner surface with permanent magnets in the same number, however, is occupied with the opposite polarity as the inner rotor, characterized denotes in that the gap pot (21) cut out stepwise with at least two cylindrical From different diameter is formed.

2. Drive according to claim 1, characterized in that in the area of each stage between the cylindrical sections of the containment shell ( 21 ) carries a radial web, an integrated ring ( 23 ) or an attached ring ( 24 ).

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that the inner rotor ( 13 ) and the driver ( 10 ) are also stepped and axially adjacent cylindrical step surfaces each carry permanent magnets ( 20 ), so that the same distances from the opposite Permanent magnets ( 20 ) on the inner rotor ( 13 ) and on the driver ( 10 ) are present.