DE3927396A1 - Pneumatischer oder hydraulischer drehantrieb fuer einen absperrhahn, insbesondere kugel-absperrhahn - Google Patents
Pneumatischer oder hydraulischer drehantrieb fuer einen absperrhahn, insbesondere kugel-absperrhahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen pneumatischen oder hydraulischen
Drehantrieb, insbesondere für einen Absperrhahn wie einen
Kugel-Absperrhahn, bestehend aus einem zur Drehachse des Ab
sperrkükens koaxialen Kraftzylinder, dessen Kolbenhub über
ein Schraubgetriebe in die Drehbewegung eines mit dem Ab
sperrküken drehschlüssig verbundenen Abtriebgliedes überführ
bar ist. Dabei kann der Kraftzylinder doppeltwirkend oder
auch einfachwirkend mit Rückstellung durch Federkraft ausge
bildet sein.
Bei einem bekannten solchen Drehantrieb zur pneumatischen Be
tätigung von Kugelhähnen, Luftklappen und Verriegelungen von
Anlagentüren (DE-OS 33 08 109) besteht das Schraubgetriebe
aus einem in einer hohlen Kolbenstange angeordneten Steilge
winde, in das ein entsprechendes Außengewinde auf dem drehba
ren, aber axial unverschieblichen wellenförmigen Abtriebs
glied eingreift. Die Herstellung eines solchen Schraubenge
triebes ist aufwendig, und es besteht die Gefahr der Ver
schmutzung und Blockierung mit fortschreitender Einsatzdauer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
durch Ausbildung eines Drehantriebs der eingangs genannten
Art dahingehend zu vermeiden, daß die Herstellung wesentlich
vereinfacht und damit verbilligt wird und zugleich weit
gehende Unempfindlichkeit gegenüber Verschmutzungen besteht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Kraftzylinder eine zentrale Kolbenstange mit einem diametra
len Querbolzen aufweist, welcher Paare von Langlöchern in
zwei gegen Axialverschiebung gehaltenen konzentrischen
Steuerhülsen durchragt, von denen die äußere gegen Drehung
gehalten ist und die innere das Abtriebsglied bildet, wobei
die Langlöcher in der einen Steuerhülse gerade ausgebildet
sind, während die Langlöcher in der anderen Steuerhülse
schraubenförmig um deren Achse verlaufen.
Nach einem ersten Merkmal zur vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist die äußere Steuerhülse drehschlüssig mit dem
Gehäuse des Absperrhahns gekuppelt, wodurch das auf die
Steuerhülse ausgeübte Reaktionsmoment unmittelbar auf das Ge
häuse des Absperrhahns übertragen wird.
Ein anderes Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sieht vor,
daß die schraubenförmig verlaufenden Langlöcher in der äuße
ren Steuerhülse angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, daß
diese Langlöcher auf einem größeren Radius zu liegen kommen,
was die Fertigung erleichtert. Außerdem hat dieses Merkmal
zur Folge, daß der Kolben mit dem Hub auch eine Drehbewegung
ausführt.
Noch ein anderes Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sieht
vor, daß die äußere Steuerhülse am kraftzylinderseitigen Ende
einen nach einwärts gerichteten Flansch aufweist, der einen
axialen Anschlag für die innere Steuerhülse bildet.
Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung ist der
Drehantrieb mit einer Spannvorrichtung zum Festspannen an
einem Absperrhahn versehen. Dies erleichtert die Befestigung
des Drehantriebes und gibt zugleich die Möglichkeit, den
Drehantrieb zu Wartungszwecken auf einfache Weise zu lösen
und erneut zu befestigen.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann der Kraftzylinder doppelt
wirkend oder auch einfachwirkend mit Rückstellung durch Fe
derkraft ausgebildet sein. Im Falle eines doppeltwirkenden
Kraftzylinders hat nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal
der Erfindung der Kraftzylinder außer der zentralen Kolben
stange eine die Steuerhülsen umschließende hohle Kolben
stange, welche die eine Endwand des Kraftzylinders dichtend
und verschieblich durchragt.
Ist hingegen ein einfachwirkender Kraftzylinder verwendet,
der durch Federkraft rückstellbar ist, zeichnet sich eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung aus durch eine die
Steuerhülsen umschließende Schraubendruckfeder, die von einer
Bohrung in der einen Endwand des Kraftzylinders aufgenommen
und zwischen einem festen Endanschlag in der Bohrung und dem
Kolben mit Vorspannung eingesetzt ist. Dabei ist zweckmäßig
an dem einen Ende der Schraubendruckfeder ein Axiallager an
geordnet und zusammen mit der Schraubendruckfeder verspannt,
um eine ungehinderte Relativdrehung der Federenden bei der
axialen Längenänderung der Schraubenfeder sowie ggf. die oben
erwähnte Drehung des Kolbens zu gestatten.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kugel-Absperr
hahns mit einem daran angebrachten Dreh
antrieb gemäß der Erfindung, der einen
doppeltwirkenden Kraftzylinder enthält,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Drehantrieb
nach Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 und 4 die beiden Steuerhülsen des Drehantriebs
in perspektivischer Darstellung und
Fig. 5 einen Längsschnitt ähnlich Fig. 2 mit
einem einfachwirkenden Kraftzylinder, der
durch Federkraft zurückgestellt wird, und
Fig. 6 einen Teil der Fig. 2 mit zwei verschie
denen Ausführungen von Anzeigevorrichtun
gen für die Kolben- bzw. Ventilstellung.
In Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein herkömmliches Kugel-Absperr
ventil bezeichnet, das in der Hauptsache aus einem metalli
schen Gehäuse 12 mit Rohranschlüssen 14, 16 an den Enden so
wie einen nicht gezeigten kugeligen Absperrküken im Inneren
besteht, welches durch Drehen einer an einem Vierkant 18 en
denden Welle um 90° zwischen einer Durchlaßstellung und einer
Absperrstellung umstellbar ist.
Zum Drehen des Absperrkükens dient ein in seiner Gesamtheit
mit 20 bezeichneter Drehantrieb, der im Beispielsfall als
pneumatischer Antrieb ausgebildet ist. Er kann jedoch im Rah
men der Erfindung auch ein hydraulischer Antrieb sein, was im
wesentlichen eine Frage der Größe seiner Teile und ihrer Ab
dichtung ist.
Der Drehantrieb 20 weist ein Gußgehäuse 22 auf, das mit
Schrauben 24 und einem Joch 26 am Gehäuse 12 des Kugel-Ab
sperrventils 10 festgeklemmt ist. Das Gehäuse 22 bildet die
eine Stirnwand eines doppeltwirkenden pneumatischen Kraftzy
linders, dessen als Hülse 28 ausgebildete Mantelwand mit
ihren Endkanten in Ringnuten des Gehäuses 22 bzw. eines die
andere Stirnwand bildenden Deckels 30 dichtend eingreift und
zwischen dem Gehäuse 22 und dem Deckel 30 durch Schrauben 32
verspannt ist. In der Hülse 28 ist ein Kolben 34 zwischen den
Stirnwänden des Kraftzylinders verschieblich und dichtend
aufgenommen und trennt eine obere Arbeitskammer 36 von einer
unteren Arbeitskammer 38, die über (nicht gezeigte) steuer
bare Druckluftanschlüsse wechselweise mit Druckluft gefüllt
oder entlüftet werden können, um den Kolben 34 zu senken bzw.
zu heben.
Das Gehäuse 22 enthält ferner eine zur Hülse 28 koaxiale
Durchgangsbohrung 40, in der mit Abstand zum unteren Ende ein
Ringbund 42 ausgebildet ist. Der Ringbund 42 bildet einen An
schlag für eine von unten in das Gehäuse 22 eingesetzte und
darin auf geeignete Weise drehbar und unverschieblich gehal
tene Steuerhülse 44, in die ein Ansatz 46 des Absperrhahnge
häuses 12 mit einer Stopfbuchsenmutter 48 zur Abdichtung der
Betätigungswelle des Absperrhahns 10 ragt. Ein radialer
Schlitz 50 am unteren, verdickten Ende der Steuerhülse 44
nimmt einen nasenförmigen Vorsprung 52 am Absperrhahngehäuse
22 auf und schafft eine zusätzliche Verdrehungssicherung für
die Steuerhülse 44 gegenüber dem Gehäuse 12 des Absperrhahns
10.
Die Steuerhülse 44 nimmt mit engem Spiel eine zweite Steuer
hülse 54 auf und hält diese mit einem einwärts gerichteten
Ringkragen 56 am oberen Ende gegenüber Aufwärtsbewegungen in
Stellung. Das untere Ende der inneren Steuerhülse 54 ist mas
siv ausgebildet und enthält ein Vierkantloch 58 zur dreh
schlüssigen Aufnahme des Vierkants 18 am Kugel-Absperrhahn
10. Die Stopfbuchsenmutter 48 hält die Steuerhülse 54 nach
unten in Stellung, wobei ein gewisses Spiel der inneren
Steuerhülse 54 in axialer Richtung unschädlich ist.
Der Kolben 34 enthält eine zentrale Bohrung, in die eine
hohle, erste Kolbenstange 60 und eine zentrale, zweite Kol
benstange 62 eingesetzt und mit einer Gewindemutter 84 sowie
einer Unterleg- und Dichtungsscheibe 66 befestigt sind. Die
hohle, erste Kolbenstange 60 ragt verschieblich und drehbar
in den oberen Teil der Durchgangsbohrung 40 außerhalb der
äußeren Steuerhülse 44 und ist in der Durchgangsbohrung 40
durch eine Dichtmanschette 68 und einen Seegering 70
abgedichtet. Die zentrale zweite Kolbenstange 62 erstreckt
sich frei verschieblich in das Innere der inneren Steuerhülse
54 und trägt am unteren Ende einen Querbolzen 72, dessen
herausragende Enden sich durch jeweils zwei Langlöcher 74
bzw. 76 in den Steuerhülsen 44, 54 erstrecken. Die Langlöcher
76 in der inneren Steuerhülse 54 sind, wie Fig. 4 zeigt, ge
rade ausgebildet und verlaufen achsparallel, während die
Langlöcher 74 in der äußeren Steuerhülse 44, wie Fig. 3
zeigt, schraubenförmig um die Hülsenachse verlaufen.
Die Wirkungsweise des vorgeschriebenen Drehantriebs ist fol
gende:
Es sei angenommen, daß in der in Fig. 2 gezeigten Stellung,
in der sich der Kolben 34 in seiner unteren Endstellung be
findet, der Kugel-Absperrhahn geschlossen ist. Soll nun der
Kugel-Absperrhahn geöffnet werden, wird die obere Arbeitskam
mer 36 des Drehantriebs 20 entlüftet und die untere Arbeits
kammer 38 an eine Druckluftquelle angeschlossen mit der
Folge, daß auf die Unterseite des Kolbens 34 eine nach auf
wärts wirkende Antriebskraft ausgeübt wird. Diese Kraft wird
über die innere Kolbenstange 62 auf den Querbolzen 72 über
tragen und bewirkt, daß bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens
34 die innere Kolbenstange 62 mit dem Kolben 34 und der äuße
ren Kolbenstange zugleich eine Drehbewegung ausführt. Diese
Drehbewegung wird über den Querbolzen 72 auch auf die innere
Steuerhülse 54 übertragen und bewirkt die Drehung des Ab
sperrkükens über den Vierkant 18.
Soll das Kugel-Absperrventil 10 wieder geschlossen werden,
werden die untere Arbeitskammer 38 entlüftet und die obere
Arbeitskammer 36 an Druckluft angeschlossen, woraufhin sich
der Kolben nach abwärts bewegt und in umgekehrter Weise, wie
zuvor beschrieben, den Absperrhahn schließt.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Drehantriebs unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen
dadurch, daß ein einfachwirkender Kraftzylinder mit Rückstel
lung durch Federkraft verwendet ist. Hierzu bedarf es nur
einiger weniger Änderungen wie folgt:
Anstelle der hohlen, ersten Kolbenstange 60 ist eine Scheibe
80 verwendet, die mit einem kurzen axialen Kragen das ver
jüngte obere Ende der Kolbenstange 62 innerhalb des Kolbens
34 aufnimmt. Weiterhin ist die Bohrung 40 etwas größer gehal
ten und weist keine Ausdrehung am oberen Ende zur Aufnahme
der Dichtung 68 (Fig. 2) auf. Statt dessen ist in die erwei
terte Bohrung 40 eine Schraubendruckfeder 82 mit Vorspannung
eingesetzt, die sich nach unten gegen den Ringbund 42 am un
teren Ende der Bohrung 40 abstützt. Das obere Ende der
Schraubendruckfeder 82 erfaßt den Kolben 34 über ein Axial
drucklager 84, das eine freie relative Drehbewegung der Fe
derenden zueinander beim Zusammendrücken und Entspannen der
Schraubendruckfeder 82 gestattet.
Im Ruhezustand des vorbeschriebenen Drehantriebs drückt die
Schraubendruckfeder 82 den Kolben 34 in seine obere Endstel
lung, in der beispielsweise der Kugel-Absperrhahn geschlossen
ist. Soll dieser geöffnet werden, wird ein Druckfluid in die
Arbeitskammer 36 auf der Oberseite des Kolbens 34 eingeleitet
und drückt diesen nach unten, wodurch die vorgespannte
Schraubendruckfeder 82 weiter zusammengedrückt wird. Soll der
Kugel-Absperrhahn wieder geschlossen werden, wird die Kammer
36 entlüftet, so daß sich die Schraubendruckfeder 82 entspan
nen und den Kolben 34 wieder in die obere Endstellung zurück
führen kann.
Fig. 6 zeigt schließlich einen Teil der Fig. 2 mit zwei ver
schiedenen Vorrichtungen für die Anzeige der Stellung des
Kolbens 34 und damit des Kugel-Absperrhahns oder eines ande
ren Ventils. Die eine Vorrichtung besteht aus einer Stange
86, die eine Verlängerung des Gewindeansatzes der Kolben
stange 62 bildet und den Deckel 30 abgedichtet durchragt. Das
aus dem Kraftzylinder herausragende obere Ende der Stange 86
ist mit Gewinde versehen und trägt zwei gekonterte Muttern
88, 90, aus deren Stellung die Kolben- bzw. Ventilstellung
ersichtlich ist.
Anstelle dieser Anzeigevorrichtung oder auch in Kombination
mit dieser kann noch eine weitere Anzeigevorrichtung verwen
det werden, die aus einem am Kolben 34 mittels der Mutter 64
und der Unterlegscheibe 66 verspannten ringförmigen Perma
nentmagneten 92 und einem mit diesem durch die unmagnetische
Hülse 28 zusammenwirkenden Doppel-Sensor 94 besteht. Der Dop
pelsensor 95 enthält zwei kraftflußempfindliche Schaltkon
takte 96, 98, die - je nach Stellung des Kolbens 34 - wech
selweise betätigt werden. Der Vorteil dieser Anzeigevorrich
tung liegt zum einen in der Möglichkeit der Fernübertragung
und zum anderen in der möglichen Überwachung von Fehlfunktio
nen des Drehantriebs dahingehend, daß Zwischenstellungen, in
denen keiner der Schaltkontakte geschlossen ist, sofort er
kennbar sind.
Claims (8)
1. Pneumatischer oder hydraulischer Drehantrieb, insbesondere
für einen Absperrhahn wie einen Kugel-Absperrhahn, be
stehend aus einem zur Drehachse des Absperrkükens koaxia
len Kraftzylinder, dessen Kolbenhub über ein Schraubge
triebe in die Drehbewegung eines mit dem Absperrküken
drehschlüssig verbundenen Abtriebsgliedes überführbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftzylinder eine zen
trale Kolbenstange (62) mit einem diametralen Querbolzen
(72) aufweist, welcher Paare von Langlöchern (74, 76) in
zwei gegen Axialverschiebung gehaltenen konzentrischen
Steuerhülsen (44, 54) durchragt, von denen die äußere (44)
gegen Drehung gehalten ist und die innere (54) das Ab
triebsglied bildet, wobei die Langlöcher (76) in der einen
Steuerhülse (54) gerade ausgebildet sind, während die
Langlöcher (74) in der anderen Steuerhülse (44) schrauben
förmig um deren Achse verlaufen.
2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die äußere Steuerhülse (44) drehschlüssig mit dem Gehäuse
(12) des Absperrhahns (10) gekuppelt ist.
3. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die schraubenförmig verlaufenden Langlöcher (74)
in der äußeren Steuerhülse (44) angeordnet sind.
4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die äußere Steuerhülse (44) am kraftzy
linderseitigen Ende einen nach einwärts gerichteten
Flansch (56) aufweist, der einen axialen Anschlag für die
innere Steuerhülse (54) bildet.
5. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (20) mit einer
Spannvorrichtung (24, 26) zum Festspannen an einem Ab
sperrhahn (10) versehen ist.
6. Drehantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einem doppeltwirkenden Kraftzylinder, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kraftzylinder außer der zentralen Kol
benstange (62) eine die Steuerhülsen (44, 54) um
schließende hohle Kolbenstange (60) aufweist, welche die
eine Endwand (22) des Kraftzylinders verschieblich und
dichtend durchragt.
7. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem
einfachwirkenden Kraftzylinder, der durch Federkraft rück
stellbar ist, gekennzeichnet durch eine die Steuerhülsen
(44, 54) umschließende Schraubendruckfeder (82), die von
einer Bohrung (40) in der einen Endwand (22) des Kraftzy
linders aufgenommen und zwischen einem festen Endanschlag
(42) in der Bohrung und dem Kolben (34) mit Vorspannung
eingesetzt ist.
8. Drehantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem einen Ende der Schraubendruckfeder (82) ein
Axiallager (84) angeordnet und zusammen mit der Schrauben
druckfeder (82) verspannt ist.
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Family
ID=25884171
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: HAGEMANN, H., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. KEHL, G., DI |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |