DE4101075A1 - Spindeltrieb fuer membranventile o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spindeltrieb für die Betätigung von verstellbaren Gliedern, insbesondere in Membranventilen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Membranventilen ist vor allem bei Rohrleitungen mit hohem Rohrleitungsdruck eine hohe Schließkraft erforderlich, um die Absperrmembran in den Strömungsquerschnitt des Ventilgehäuses vorzudrücken und gegen eine Dichtfläche des Gehäuses anzupressen. Die Absperrmembran soll aber auch von der Dichtfläche weit abhebbar sein, um in der Öffnungsstellung des Membranventils einen möglichst großen Durchströmungsquerschnitt freizugeben. Dadurch ergab sich bei den bisher gebräuchlichen Membranventilkonstruktionen, daß kein schnelles Verstellen des Ventils von der Öffnungsstellung in die Schließstellung auf die Erzielbarkeit eines hohen Anpreßdruckes zum Schließen des Ventils mit einem Stellgewinde mit kleiner Steigung ausgebildet wird, oder daß zum Schließen des Ventils mit dem erforderlichen hohen Anpreßdruck das Handrad des Ventils von der Bedienungsperson mit großem Kraftaufwand gedreht werden muß, wenn die Gewindespindel zur Ermöglichung eines schnellen Schließens des Ventils ein Stellgewinde mit großer Steigung hat.

Diesen Nachteil der bekannten Membranventile vermeidet die erfindungsgemäße Ausbildung eines Spindeltriebes mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Der erfindungsgemäße Spindeltrieb wird anhand der Zeichnung an dem Beispiel eines Membranventils näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den die Gewindespindel enthaltenden Teil des Membranventils im axialen Schnitt in der Öffnungsstellung des Ventils;

Fig. 2 den in der Fig. 1 dargestellten Teil des Ventils in der teilweise geschlossenen oder auch teilweise geöffneten Ventilstellung;

Fig. 3 den in der Fig. 1 dargestellten Teil des Ventils in der geschlossenen Ventilstellung.

Das Gehäuse des Membranventils, in das eine in den Durchströmungsquerschnitt des Ventilgehäuses hineindrückbare und gegen eine Dichtfläche des Ventilgehäuses anpreßbare Absperrmembran eingespannt ist, besitzt zur Aufnahme einer die Absperrmembran betätigenden drehbaren Gewindespindel einen Spindelstutzen 1. In dem Spindelstutzen 1 ist eine hülsenförmige Nabe 2 drehbar gelagert. Auf die Nabe 2 ist ein Betätigungshandrad 3 aufgesteckt, das durch ineinandergreifende axiale Rippen und Nuten drehfest mit der Nabe 2 verbunden ist und durch eine mit der Nabe 2 verschraubte Kappe 4 in axialer Richtung an der Nabe 2 festgehalten ist. Das Betätigungshandrad 3 liegt an dem Spindelstutzen 1 an und sichert dadurch die Nabe 2 gegen axiale Verschiebung im Spindelstutzen 1. In der Nabe 2 ist eine zweiteilige Gewindespindel 5 angeordnet, die aus einer Spindelhülse 6 und einem Spindelkern 7 besteht. Auf der Außenseite besitzt die Spindelhülse 6 ein Gewinde 8 mit großer Steigung, mit dem die Spindelhülse 6 in ein entsprechendes Innengewinde der Nabe 2 eingreift. Auf der Innenseite besitzt die Spindelhülse 6 ein Gewinde 9 mit kleiner Steigung, in das ein entsprechendes Außengewinde des Spindelkerns 7 eingreift. Der Spindelkern 7 ist durch einen Bolzen 10 mit der Absperrmembran verbunden und ist durch diese Verbindung gegenüber des Ventilgehäuses unverdrehbar festgehalten. In der Öffnungsstellung des Ventils (Fig. 1), in der die zurückgezogene Spindelhülse 6 mit ihrem rückwärtigen Ende an der als Begrenzungsanschlag dienenden Kappe 4 anliegt, liegt der Spindelkern 7 in seiner zurückgezogenen Endstellung mit einer beim dargestellten Ausführungsbeispiel von einer radial nach außen vorspringenden Anschlagschulter gebildeten Anschlagfläche 11 an einer beim Ausführungsbeispiel von der Stirnfläche der Spindelhülse 6 gebildeten Gegenfläche 12 an, und zwar unter Erzeugung eines Reibmomentes. Dieses Reibmoment ist größer als die Reibung, die in dem mit großer Steigung ausgebildeten Gewinde 8 bei einer Relativverdrehung der Nabe 2 gegenüber der Spindelhülse 6 auftritt. Infolgedessen wird beim Schließen des Ventils durch Drehen des Handrades 3 zunächst die Spindelhülse 6 von dem Spindelkern 7 gegen Verdrehen festgehalten und die Spindelhülse 6 von der sich drehenden Nabe 2 axial verschoben, wobei das mit der großen Steigung ausgebildete Stellgewinde 8 eine schnelle Schließbewegung bewirkt. In der aus der Nabe 2 herausgeschobenen Endstellung der Spindelhülse 6 (Fig. 2) greift eine beim dargestellten Ausführungsbeispiel kegelig ausgebildete gewindelose Außenfläche 13 der Spindelhülse 6 in eine entsprechend kegelig ausgebildete gewindelose Innenfläche 14 der Nabe 2 ein. Die ineinandergreifenden kegeligen Wirkflächen 13 und 14 erzeugen ein Reibmoment, welches die Spindelhülse 6 in Drehrichtung mit der Nabe 2 kuppelt und welches das Reibmoment zwischen den aneinanderliegenden Flächen 11 und 12 überwindet. Dadurch wird bei weiterem Drehen des Handrades 3 die Spindelhülse 6 zusammen mit der Nabe 2 verdreht und tritt das mit kleiner Steigung ausgebildete Stellgewinde 9 in Funktion, so daß jetzt der mit der Absperrmembran verbundene Spindelkern 7 aus der Spindelhülse 6 herausgeschoben wird (Fig. 3) und in der letzten Phase des Schließens des Membranventils die Handradbetätigungskraft durch das mit der kleinen Steigung wirksam werdende Stellgewinde 9 so übersetzt wird, daß die Absperrmembran mit hohem Schließdruck gegen die Dichtfläche des Ventilgehäuses angepreßt werden kann. Im Stellgewinde 9 beim Herausschrauben des Spindelkerns 7 aus der Spindelhülse 6 auftretende Reibungskräfte, die die Spindelhülse 6 gegenüber der Nabe 2 zu verdrehen trachten würden, haben letztlich zur Wirkung, daß die Wirkflächen 13 und 14 noch fester axial ineinandergedrückt werden und gerade auch durch die kegelige Ausbildung dieser beiden Wirkflächen die drehmomentübertragende Reibschlußverbindung und Klemmkraft zwischen Nabe 2 und Spindelhülse 6 sehr stark zunimmt. Beim Öffnen des Membranventils läuft der Kraftfluß rückwärts und wird zunächst durch Drehen der Nabe 2 zusammen mit der Spindelhülse 6 der Spindelkern 7 zurückgezogen, bis seine Anschlagschulter 11 gegen die Stirnfläche 12 der Spindelhülse 6 anschlägt. Danach muß durch Drehen des Handrades 3 das Reibmoment zwischen den kegeligen Wirkflächen 13 und 14 überwunden werden, damit das Stellgewinde 8 mit der großen Steigung in Funktion kommt und durch Drehen der Nabe 2 sich die Spindelhülse 6 mit rascher Öffnungsbewegung in die zurückgezogene Endstellung verstellt.

Der erfindungsgemäße Spindeltrieb eignet sich gleichermaßen vorteilhaft auch zum Betätigen anderer Armaturen sowie auch für Spannvorrichtungen oder dergl., bei denen es erwünscht ist, eine Verstellbewegung mit wenigen Umdrehungen der Gewindespindel schnell ausführen zu können und in der letzten Phase bei geringen Drehmomenten für den Antrieb der Gewindespindel mit einer hohen Stellkraft vornehmen zu können.

Claims (3)

1. Spindeltrieb für die Betätigung von verstellbaren Gliedern, insbesondere in Membranventilen, mit einer Gewindespindel, die in einem Gewinde eines Spindelgehäuses drehbar und dadurch längsverstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Spindelgehäuse (1) eine mit einer Antriebseinrichtung (3) verbundene hülsenförmige Nabe (2) drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert ist und in der Nabe eine aus einer Spindelhülse (6) und einem Spindelkern (7) bestehende Gewindespindel (5) angeordnet ist, deren Spindelkern gegenüber dem Spindelgehäuse unverdrehbar ist, daß ferner die Spindelhülse (6) durch ein Außengewinde (8) mit großer Steigung mit der Nabe (2) und durch ein Innengewinde (9) mit kleiner Steigung mit dem Spindelkern (7) in Eingriff steht, daß ferner der Spindelkern (7) in seiner in die Spindelhülse (6) zurückgezogenen Endstellung mit einer Anschlagfläche (11) unter Erzeugung eines Reibmomentes an einer Gegenfläche (12) der Spindelhülse (6) anliegt, und daß die Spindelhülse (6) durch Verdrehen der Nabe (2) in eine aus der Nabe herausgeschobene Endstellung verstellbar ist, in der eine gewindelose Außenfläche (13) der Spindelhülse (6) gegen eine gewindelose Innenfläche (14) der Nabe (2) unter Erzeugung eines die Spindelhülse mit der Nabe in Drehrichtung kuppelnden Reibmomentes anschlägt.

2. Spindeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelhülse (6) in der vorgeschobenen Endstellung mit einer kegeligen Außenfläche (13) in eine kegelige Innenfläche (14) der Nabe (2) eingreift.

3. Spindeltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelkern (7) in der zurückgezogenen Endstellung mit einer radial nach außen vorspringenden Anschlagschulter (11) gegen die Stirnfläche (12) der Spindelhülse (6) anschlägt.