DE4244573C2 - Pneumatischer Membranstellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Membranstell­ antrieb für Stellglieder nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Bei einem bekannten Membranstellantrieb dieser Art, wie er aus der DE-GM 91 10 959 vorbekannt ist, werden der Luft­ zuführkanal und der Belüftungskanal durch eine Innenboh­ rung der Antriebsstange des Membranantriebes, wie er im übrigen dem allgemeinen Typ entspricht, der in der DE-PS 37 27 008 beschrieben ist, in Verbindung mit Ergänzungs­ bohrungen gebildet. Es ist kompliziert, eine mit einer Innenbohrung sowie entsprechenden Radialbohrungen ver­ sehene Antriebsstange zu verwenden. Die bekannte Aus­ führung ist technisch verhältnismäßig aufwendig und verschleißgefährdet, da die lange Axialbohrung der Antriebsstange sowie die Querbohrungen teuer und die entsprechenden Abdichtungen dynamisch belastet sind. Darüberhinaus ist eine mindestens um den maximalen Hub des Membranantriebes größere Bauhöhe notwendig, da neben den zusätzlichen Dichtungen auch Raum für die Luftzuführung in die bewegte Antriebsstange notwendig ist.

Auch bei der Vorrichtung nach der DE-GM 92 10 096 sind die Luftführungskanäle teilweise in bewegten Teilen des An­ triebes angeordnet. Auf dynamisch beanspruchte Dichtungen kann demzufolge nicht verzichtet werden.

Die DE-PS 32 35 015 betrifft eine pneumatische Stellvor­ richtung, bei der die Membrankammern ebenso wie das Stellglied innerhalb eines Gehäuseblocks untergebracht sind, so daß insoweit besondere Probleme hinsichtlich der Führung der Anordnung der Luftzuführkanäle, wie sie dem gattungsgemäßen Stand der Technik eigen sind, nicht existieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungs­ gemäßen Membranstellantrieb dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln eine gegen Beschädigungen sichere Verbindung der Zu- bzw. Abluft des Stellungsreg­ lers mit den entsprechenden Membrankammern hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzei­ chen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besondere Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß es gelingt, die Schwierigkeiten beim gattungsgemäßen Stand der Technik, wie sie weiter oben beschrieben sind, dadurch zu vermeiden, daß die Luftzuführ- und Belüftungs­ kanäle bzw. -leitungen vollständig in die Wandungen des Membrangehäuses bzw. des das Membrangehäuse mit dem Stell­ ventil oder dergleichen verbindenden Jochs integriert werden, unter zusätzlicher Verwendung eines erfindungs­ spezifischen Anschlußblockes mit einer Anzahl von Verbin­ dungsbohrungen, die ggf. durch einfaches Umsetzen einer mit entsprechenden Bohrungen versehenen Umlenkplatte so geschaltet werden können, daß eine permanente Verbindung zwischen der gewünschten Wirkungsseite des Stellungs­ reglers und der jeweiligen Membrankammer gewährleistet ist.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Mem­ branstellantriebes nach der Erfindung in der Seitenansicht, teilweise geschnitten, senkrecht zur Translationsachse der Ven­ tilstange gesehen;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht in Richtung des Pfeiles III von Fig. 1;

Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel eines Mem­ branstellantriebes nach der Erfindung im axialen Längsschnitt durch die Ventil­ stange; und

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles V von Fig. 4.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, weist ein Membrangehäuse zwei Gehäuseschalen 10, 12 auf, zwischen deren Flanschbereichen eine Membran 14 eingespannt ist. Die Membran 14 unterteilt das Membrangehäuse 10, 12 in eine Druckkammer 16 und in eine Rückstellkammer 18. Die Druckkammer 16 steht über eine Luftzuführleitung (Luftzuführkanal) 20 mit der Zu­ luftseite eines in Fig. 2 erkennbaren Stellungsreglers 22 in Verbindung, der an einem Joch (Verbindungsglied) 24 seitlich angebracht ist, welches zwischen dem Membran­ gehäuse 10, 12 und einem in Fig. 1 und 2 nicht erkenn­ baren Stellventil liegt. Eine Ventilstange 26 durchsetzt das Joch 24 und verbindet die Membran 14 mit dem nicht gezeigten Stellventil.

Zwischen dem Stellungsregler 22 und der Luftzuführleitung 20 liegt wirkungsmäßig ein Anschlußblock 28, der eine Vielzahl von Bohrungen aufweist. Mittels einer um 180° versetzt aufsetzbaren Umlenkplatte 30 sind die einzelnen Bohrungen des Anschlußblockes 28 derart mit der Zu- bzw. Abluftseite des Stellungsreglers 22 verbindbar, daß die Luftzuführleitung 20 einerseits und eine Belüftungsleitung (ein Belüftungskanal) 32 andererseits z. B. die Zuluft­ seite des Stellungsreglers 22 mit der Druckkammer 16 und die Abluftseite des Stellungsreglers 22 mit der Rückstell­ kammer 18 des Membrangehäuses 10, 12 verbindet, wodurch gewährleistet ist, daß einerseits die das Stellsignal definierende Zuluft des Stellungsreglers 22 ständig über die in das Gehäuse in der aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Weise integrierte Luftzuführleitung 20 mit der Druckkammer 16 kommuniziert und andererseits die Abluftseite des Stel­ lungsreglers 22 ständig mit der Rückstellkammer 18, in der typischerweise eine Rückstellfeder vorgesehen sein kann, in Verbindung steht, so daß die Abluft des Stellungsreg­ lers 22 zum korrosionsschützenden dauernden Spülen der Rückstellkammer 18 verwendet wird.

Der Anschlußblock 28 kann beispielsweise vier Bohrungen oder Luftkanäle aufweisen, die durch einfaches Verdrehen der Umlenkplatte 30 um 180° oder durch Öffnen bzw. Ver­ schließen der entsprechenden Luftkanäle mit bekannten Mitteln (Dichtungen, Gummiplatten, Schrauben etc.) für die Anwendungsfälle "Feder öffnet" oder "Feder schließt" umge­ stellt werden können. Die Rückstellkammer 18, die stets mit der Abluft des Stellungsreglers 22 beaufschlagt ist, (über die Belüftungsleitung 32) ist gegen das Eindringen aggressiver Außenluft und damit gegen Korrosion zuver­ lässig geschützt. Die gleiche Anordnung kann auch für federlose (doppelt wirkende) Antriebe verwendet werden. Dabei steuert dann ein doppelt wirkender Stellungsregler einen dem Sollwert und den an der Antriebsstange 26 wirkenden äußeren Kräften entsprechenden Differenzdruck über der Membran 14 aus. Die Luftzuführleitung 20 und die Belüftungsleitung 32 dienen dann der Zuführung der Druck­ luft auf beide Seiten der Membran 14.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbei­ spiel sind die Luftzuführleitungen 20 und die Belüftungs­ leitung 32 vollständig, soweit sie nicht durch den An­ schlußblock 28 definiert sind, in die Wandung des Jochs 24 und den Flanschbereich der Gehäuseschalen 10, 12 inte­ griert. Dadurch, daß die Luftzuführleitung 20 den Ein­ spannbereich der Membran 14 im Flanschbereich der Gehäuse­ schalen 10, 12 durchsetzt, wird auf einfache Weise eine perfekte Abdichtung der Luftzuführleitung 20 nach außen erreicht, wobei sich die stirnseitige Abdichtung, also in der Gehäuseschale 10, durch die konstruktive Ausgestaltung ohne Verwendung weiterer Dichtelemente von selbst ergibt. In der Verwendung des Randbereiches der elastischen Mem­ bran 14 als Dichtung für die Luftzuführleitung 20 bzw., bei entsprechender Schaltung, die Belüftungsleitung 32, ohne Verwendung eines zusätzlichen Dichtelementes, liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, da hierdurch ein wirksamer Schutz gegen Beschädigung gegeben ist.

Das in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eignet sich besonders bei kleineren Membranstellantrieben. Demgegenüber ist das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 besonders für größere Antriebe geeignet, wobei dort zwischen dem Anschlußblock 28 und den Gehäuseschalen 10, 12 ein Teil der Luftzuführleitung 20 durch eine feste Verrohrung vorgesehen ist.

Der Membranstellantrieb nach den beiden Ausführungsbei­ spielen arbeitet im übrigen in der Weise, wie dies aus der DE-PS 37 27 008 bekannt ist, abgesehen von der Art der integrierten, gehäusefesten Luftführung über die Luftzu­ führ- und Belüftungsleitungen 20, 32 und die Verwendung des Anschlußblockes 28 nebst Umlenkplatte 30, so daß insoweit auf die dortige Erläuterung verwiesen werden kann.

Claims (5)

1. Pneumatischer Membranstellantrieb für Stellglieder, insbesondere Stellventile, mit einem Membrangehäuse und einer darin eingespannten Membran, an der ein aus dem Membrangehäuse austretendes, mit der Membran bewegliches Antriebselement, wie Antriebsstange oder dergleichen, für die Betätigung des Stellgliedes befestigt ist und die das Membrangehäuse in eine Druckkammer und in eine Rückstell­ kammer aufteilt, in der ggf. ein die Membran beaufschla­ gendes Rückstellglied in Form einer Federeinrichtung oder dergleichen angeordnet ist, wobei ein pneumatischer Stel­ lungsregler, der die Stellung des Antriebselementes mit einem durch ihn beaufschlagende Zuluft dargestellten Stellsignal vergleicht, der Kammer benachbart an einem zwischen dem Membrangehäuse und dem Stellglied ange­ brachten Verbindungsglied, wie Joch oder dergleichen, angeordnet und zuluftseitig über einen antriebseigenen Luftzuführkanal mit der Druckkammer sowie abluftseitig über einen antriebseigenen Belüftungskanal mit der Rück­ stellkammer verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftzufuhrkanal (20) und der Belüftungskanal (32) vollständig in gegenüber dem Membrangehäuse nicht beweg­ lichen Bauteilen angeordnet sind und zumindest abschnitts­ weise in der Wandung des Verbindungsgliedes (24) und/oder des Membrangehäuses (10, 12) verlaufen; daß ein Teil des Luftzuführkanals (20) und ein Teil des Belüftungskanals (32) durch Verbindungsbohrungen eines Anschlußblocks (28) gebildet sind, der zwischen dem Stellungsregler (22) und dem Membrangehäuse angeordnet ist; und daß die Verbin­ dungsbohrungen des Anschlußblocks (28) durch eine in ver­ schiedene Stellungen umsetzbare Umlenkplatte (30) derart mit dem Membrangehäuse (10, 12) verbindbar sind, daß wahl­ weise die beiden Membrankammern (16, 18) mit der Zu- bzw. der Abluft des Stellungsreglers (22) verbindbar sind.

2. Membranstellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umlenkplatte (30) in zwei winkelmäßig um 180° verdrehten Stellungen anbringbar ist.

3. Membranstellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Luftzuführkanal (20) und der Belüf­ tungskanal (32) vollständig in den Anschlußblock (28), das Verbindungsglied (24) und/oder das Membrangehäuse (10, 12) integriert sind.

4. Membranstellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Luftzuführkanals (20) und/oder des Belüftungskanals (32) durch eine Verrohrung zwischen dem Anschlußblock (28) und dem Membrangehäuse (10, 12) gebildet ist.

5. Membrananstellantrieb nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Membran­ kammern (16, 18) im Bypass durch eine die Membran (14) in deren Einspannbereich durchsetzende Bohrung (20) miteinan­ der kommunizieren, die im Flanschbereich der beiden Gehäu­ seschalen (10, 12) angeordnet ist und bedarfsweise zur Er­ zeugung des Luftzuführ- und des Belüftungskanals mittels des Anschlußblocks (28), ggf. unter Zuhilfenahme von Schließelementen oder dergleichen, mit Zu- bzw. Abluft des Stellungsreglers (22) in Verbindung bringbar ist.