DE8715977U1

DE8715977U1 - Gas- und flüssigkeitsdichter Antrieb für ein Absperrorgan

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Publication number: DE8715977U1
Application number: DE8715977U
Authority: DE
Original assignee: Franz Klaus Union Armaturen Pumpen & Co 4630 Bochum De GmbH
Current assignee: Franz Klaus Union Armaturen Pumpen & Co 4630 Bochum De GmbH
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1988-01-21

Description

Patentanwälte 1920., 5 KÄ/Be

Wendel & Kälköff
Fläßkühie 6
Postfach 2448
5810 Witten/Rühr

Anmeiderin: Firma Franz Klaus Union

Armaturen, Pumpen GmbH & Co. 4630 Bochum

Bezeichnung: Gas- Und flüssigkeitsdichter Antrieb

für ein Absperrorgan

Die Erfindung betrifft einen gas- und flüssigkeitsdichten Antrieb für ein Absperrorgan/ mit einer Zentraldrehkupplung, deren Permanentmagnete durch einen feststehenden/ an dem Gehäuse befestigten, eine wellenlose Abdichtung bewirkenden Spalttopf hindurchwirken, und mit einem Ge-" triebe zwischen dem Innenrotor der Kupplung und dem Sperrglied bzw. einer Gewindehülse zur Betätigung des Sperrgliedes mit Hilfe einer Spindel.

Derartige Antriebe werden für Schieber und Ventile in Verbindung mit einer Gewindehülse und einer Spindel und für Kugelhähne eingesetzt, wobei für die vollkommene Abdichtung nach außen hin eine Zentraldrehkupplung unter Verwendung eines sogenannten Spalttopfes eingesetzt wird.

Deren magfletbesetzter Treiber wird manuell oder elektrisch in Drehung versetzt, während der synchron mitlaufende innehrotor direkt öder indirekt den Sperrkörper des Ab= sperrörganes betätigt.

Insbesondere für die öffnung von Schiebern Und Ventilen, aber auch allgemein für die Bewegung von Absperrorgärieri, die längere Zeit in einem Betriebszustand belassen worden sind; sind erhebliche Verstellkrafte erforderlich. Aus diesem Grunde muß die Dimensonierung der Zentraidrehkupplung entsprechend ausfallen. Das ist gleichbedeutend damit, daß ein relativ großes Volumen für die Permanentmagnete eingesetzt werden muß&ldquor; Die heute üblichen Permanentmagnete aus Legierungen mit Kobald und seltenen Erden sind äußerordentlich teuer, so daß die Zentraldrehkupplungen derartiger Absperrorgane die Gesamtkosten eines Absperrorganes stark negativ beeinflussen.

Es ist deshalb schon versucht worden, ein üntersetzüngsgetriebe zu verwenden, das die Drehbewegung des Innenrotors stark untersetzt, so daß das erforderliche Drehmoment, das von der Zentraldrehkupplung zu übertragen ist, relativ gering bleiben kann. Die eingesetzten Getriebe sind Stirnradgetriebe.

Es hat sich gezeigt, daß sich oft in den Zähnen der verwendeten Getriebe Ablagerungen bilden, die nach und nach die Leichtgängigkeit des Laufes beeinträchtigen. Insbesondere in dem Grund zwischen zwei Zahnflanken können sich Ablagerungen anhäufen, die dann später hinderlich sind.

Aus diesem Grunde ist der Einsatz derartiger Getriebe nicht besonders häufig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für ein Absperrorgan der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß trotz Verwendung eines Getriebes dde Leichtgängigkeit auch bei der Gefahr von Ablagerungen und nach längeren Stillstandszexten gewährleistet ist.

Zur Losung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor/ daß das Getriebe aus einem mit dem Innenrotor verbundenen Exzenter, aus einer von dem Exzenter bewegten Kürvenscheibe und aus einer Vielzahl von lim die Kürvenscheibe herum angeordneten, feststehenden Steuervorsprüngen besteht, Und daß zwischen der Kurvenscheibe und dem Sperrglied bzw. der Gewindehülse eine formschlüssige Mitnehmerverbindung vorgesehen ist.

Das von der Erfindung vorgeschlagene Getriebe gestattet ein relativ hohes Untersetzungsverhältnis von beispielsweise 9:1, das darüber hinaus die angenehme Eigenschaft hat, daß das Antriebsteil, also der Exzenter und das Abtriebsteil, also der Schließkörper des Absperrorgans oder eine Gewindehülse, konzentrisch zueinander liegen. Dadurch können rotationssymmetrische Gehäuse eingesetzt werden, die kostengünstig herzustellen sind.

Die Kurvenscheibe weist eine Anzahl von Mulden auf, die ^mit Steuervorsprüngen zusammenwirken, von denen eine um die Zahl 1 vergrößerte Anzahl vorhanden ist. Die Zahl der Mulden bestimmt den Bruchteil einer Umdrehung bei einet Umdrehung des Exzenters. Dabei läuft die Kurvenscheibe zu dem Exzenter gegensinnig um. Wenn also die Kurven-

2'5 scheibe neun Mulden aufweist, sind für eine volle Umdrehung der Kurvenscheibe neun Umdrehungen des Exzenters erforderlich, oder anders ausgedrückt, bei einer Umdrehung des Exzenters hat sich die Kurvenscheiben um 1/9 verdreht, über die Kontur der Kurvenscheibe gleiten die Steuervor-Sprünge annähernd tangential entläng, so daß eine günstige Reinigungswirkung erzielt wird. Falls im konkreten Einzelfall im tiefsten Punkt jeder Mulde die Gefahr der Ansammlung von Ablagerungen besteht, kann an dieser Stelle .gefahrlos die Kurvenscheibe mit einer Tasche versehen werden, da an dieser Stelle der Beitrag zum Vortrieb der Kurvenscheibe verschwindend gering ist und an dieser Stelle so gut wie keine Schwächung der Kurvenscheibe eintritt.

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Es ist besonders zweckmäßig j die Steüervorsprünge als Walzen auszubilden, die in entsprechend geformte Höhlüngöri eingepreßt V/erden können. Wegen, des häufigen Einsatzes der Absperrorijäne in dar chemischen Industrie müssen sämtliche podüktberührten Teile aus rost- und säurebeständigem Werkstoff besteheni Insbesondere die Walzen, die Kurvenscheibe und die teile der Mitnehmerverbindung werden - um ein Fressen an den Berührungsstellen dieser Bauteile zu verhindern - · *·■ mittels geeignetem Verfahren an der Oberfläche verfestigt, wobei die notwendigen Härteunterschiede berücksichtigt werden*

Die Mitnehmerverbindung von der Kurvenscheibe auf das Schlifißorgan bzw. auf die Gewindehülse des Absperrorgans kann in der unterschiedlichsten Weise folgen. Das Spektrum reicht von einer kurzen Kardanwelle mit zwei Gelenken bis zu einfachen Bohrungen in der Kurvenscheibe, die in das Absperrorgan oder die Gewindehülse eingebrachte Mitnehmerzapfen übergreifen. Auch eine Oldham-Kupplung kann an dieser Stelle eingesetzt werden, sofern die Exzentrizität nicht zu hoch ist; ^Es kommt lediglich darauf an, daß die Verdrehung der überlagert exzentrisch bewegten Kurvenscheiben sicher auf das Antriebsglied übertragen wird.

Der Spalttopf wird zur Aufrechterhaltung eines guten Wir" kungsgrades im Bereich der Zentraldrehkupplung möglichst dünnwandig ausgebildet, damit der "Luftspalt" zwischen den Permanentmagnetkr^zen des Treibers und des Innenrotors möglichst klein gewählt werden kann. Das hindert nicht daran, den Anschraubflansch des Spalttopfes kräftig auszubilden, so daß er als Bindeglied zv/ischen dem Gehäuse des Abspexrorgans und dem Gehäuse der Zentraldrehkupplung dienen kann. Außerdem eignet er sich hervorragend zur Aufnahme der Walzen bzw. der SteuervorSprünge, wenn diese direkt in das -^V material eingeformt sind. Vielmehr entsteht dadurch eine sehr kompakte Bauform, bei der der Innenrotor und das Getriebe platzsparend unmittelbar aneinander anschließen. Da die Dicke des Getriebes im wesentlichen durch die Dicke der Kurvenscheibe bestimmt wird und der Flansch des Spalttopfes aus Festigkeitsgründen - er wird mit Hilfe von Schrauben bolzen zwischen zweii* Änseihir'a'üb'-: "'.^: ""^:

flanschen eingespannt - ohnehin forinstabil und damit füllig ausgebildet sein muß, kann das Gebtriebe gemäß der Erfindung annähernd ohne Raumverlust im Vergleich zu vorhandenen Zentraldrehkupplungen ohne Getriebe verwirklicht werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; die Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine Längschnittansicht durch einen Antrieb

gemäß der Erfindung mit einer Zentraldrehkupplung und einem raumsparenden, stark untersetzenden Getriebe und

ÜL5 Figur 2 eine Unteransicht auf die Flanschfläche des

Spalttopfes bei abgenommenem Absperrorgan-Gehäuse &diams;

In der Figur 1 ist ein Antriebsteil eines Absperrorganes wiedergegeben, beispielsweise eines Absperrventiles* Es besteht aus einem Gehäuse 1, auf das mit Hilfe von als strichpunktierte Linien angedeuteten Schraubenbolzen ein Kupplungs gehäuse aufgeschraubt ist. Innerhalb des Kupplungsgehäuses ist ein Treiber drehbar gelagert, der beispielsweise von einem Handrad oder dergleichen (nicht dargestellt) angetrieben wird. Er trägt auf seiner zylindrischen Innenseite Permanentmagnete 4, die in wechselnder Polung in gerader Zahl in plattenförmiger Gestalt angebracht sind. Die Permanentmagnete 4 des Treibers 3 umschließen äußerst eng

go einen Spalttopf 5, der an seiner einen Seite einen Bodsn und an seiner anderen Seite einen Flansch 7 trägt«. Er besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, das darüber hinaus einen hohen elektrischen Widerstand aufweist« Dadurch werden Wirbelstromverluste niedrig gehalten. In der Regel besteht de*¹ Spälifcopf 5 aus Kunststoff ödei? aus · einem körifisiönsbestandigen Stahl. Int Inneren des Spälttöpfes 5 ist ein ebenfalls mit Permanentmagneten 4 besetzter InnettrOtöii Ö chfehbäl? gelagert/ und zwar mit Hilfe eines Führungslageifs 9 > das

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an dem Spalttopfboden 6 befestigt ist und eines weiteren Zapfenlagers 15, das sich in der Stirnseite einer Gewindehülse 11 befindet. Die Gewindehülse 11 ist drehbar innerhalb des Gehäuses 1 gelagert. Deren Verdrehung verstellt mit Hilfe einer nicht dargestellten Spindel das ebenfalls nicht dargestellte Ventil. Zur exakten Führung des oberen Teils der Gewindehülse 11 ist innerhalb des Gehäuses 1 an dieser Stelle ein Radiallager 12 vorgesehen, so daß das Zapfenlager 15 am unteren Ende des Innenrotors 8 über aie Gewindehülse 11 mittelbar innerhalb des Gehäuses 1 konzentrisch gelagert ist.

Zwischen dem Zapfenlager 15 und dem eigentlichen Innenrotor 8 befindet sich ein Exzenter 16, der in eine zentrisch in einer Kurvenscheibe 17 eingebracht Bohrung (vergl. auch Figur 2) spielfrei und gelagert eingreift. Die Kurvenscheibe trägt insgesamt neun Mulden 14, die mit zehn Walzen 18 zusammenwirken. Die Walzen 18 bestehen aus in entsprechende Höhlungen in dem Spalttopfflansch 7 eingepreßten Wälzkörpern,die äquidistant um die Kurvenscheibe 17 herum angeordnet sind und untsr allseitiger Berührung mit der Kurvenscheibe dieser eine Drehbewegung aufzwingen, wenn sie exzentrisch bewegt wird. Die exzentrische Bewegung wird durch den von dem Innenrotor angetriebenen Exzenter 16 bewirkt.

Die gegenüber dem Exzenter 16 verlangsamte Drehbewegung der Kurvenscheibe 17 weist ein um das Untersetzungsverhältnis erhöhtes Drehmoment vermindert um den Wirkungsgrad auf, so daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Untersetzungsverhältnis von 9 : 1 das von der Zentraldrehkupplung zu übertragende Moment zur Verstellung des Ventiles nur etwa ein Siebtel des für die Ventilverstellung aur Verfügung stehenden Momentes betragen muß.

Es liegt ein Wirkungsgrad von etwa 80S; zugrunde.

Die Drehbewegung del? Kurvenscheibe wird mit Hilfe von Bohrungen 19 und. von Mitnehrnerzapfen 20 auf die Gewinde-

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hülse 11 übertragen, wobei die Anzahl der Bohrungen 19 und der Mitnehmerzapfen 20 eine untergeordnete Rolle spielen. Es kommt lediglich darauf an, daß die Bewegung sicher übertragen wird. Wenn, wie dargestellt, Mitnehmerzapfen 20 in der Anzahl der Walzen 18 verwendet werden, ist damit sichergestellt, daß jeweils günstige Eingriffsverhältnisse zwischen jeder Bohrung 19 und jedem Mitnehmerzapfen 20 verwirklicht werden.

Außerhalb der Mitnehmerzapfen 20 befindet sich noch eine Einstellmutter 21 auf der Gewindehülse 11, mit deren Hilfe das Axialspiel der Gewindehülse 11 einstellbar ist. Es ist deutlich zu erkennen, daß unterhalb der Einstellmutter 21 ein Lagerring angeordnet ist, so daß an di.eser Stelle nicht nur die Spieleinstellung erfolgt, sondern auch die axiale Lagerung der Gewindehülse 11 in der einen Richtung. Nach der Einstellung des Lagerspiels wird die Einstellmutter 21 gegenüber der Gewindehülse 11 gesichert, beispielsweise durch eine Madenschraube, durch Verstemmen oder in sonstiger Weise.

Es wurde eingangs schon erwähnt, daß sich im Antriebsteil, der von der in dem Ventil geführten Flüssigkeit benetzt wird, Ablagerungen bilden können, die im Dauerbetrieb die Funktion eines Betriebes beeinträchtigen können. Es kann deshalb vorteilhaft sein, in jeder Mulde 14 eine Tasche 22 (Figur 2) anzubringen, in der sich Ablagerungen ansammeln bzw. über die Ablagerungen abtransportiert werden können. Dieser Bereich der Kurvenscheibe trägt ohnehin nur wenig zur Drehbewegung der Kurvenscheibe 17 bei, so daß auf die konturgerechte Ausbildung an dieser Stelle verzichtet werden kann. Von den Walzen 18 auf der Kurvenscheibe 17 abgeschabte Ablagerungen finden innerhalb der Tasche 22 Platz Und können gegebenenfalls seitlieh aug·= treten, falls im Dauerbetrieb eine besonders starke Anhäufung eintritt*

Claims

Patentanwälte 1920.5 &Kgr;&Agr;/Be Wenzel & Kalkoff Flaßkuhle 6 Postfach 2448 Witten/Ruhr Schutzansprüche

1. Gas- und flüssigkeitsdichter Antrieb für ein Absperrorgan, mit einer Zentraldrehkupplung, deren Permanentmagnete durch einen feststehenden, an dem Gehäuse

befestigten, eine wellenlose Abdichtung bewirkenden
Spalttopf hindurchwirken, und mit einem Getriebe
zwischen dem Innenrotor der Kupplung und dem Sperrglied bzv:. einer Gewindehülse zur Betätigung des Sperrgliedes mit Hilfe einer Spindel, dadurch g e k e &eegr; n-

20' zeichnet, daß das Getriebe aus einem mit dem
Innenrotor (8) verbundenen Exzenter (16), aus einer
von dem Exzenter (16) bewegten Kurvenscheibe (17) und aus einer Vielzahl von um die Kurvenscheiben (17) herum angeordneten, feststehenden Steuervorsprüngen besteht, und daß zwischen der Kurvenscheibe (17) und dem Sperrglied bzw. der Gewindehülse (11) eine formschlüssige
Mitnehmerverbindung vorgesehen ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorsprünge aus feststehenden oder drehbar gelagerten Walzen (18) bestehen.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerverbindüng aus

Bohrungen (19) in der Kurvenscheibe (17) Und aus Mitnehmerzäpfen (20) besteht, die in dem Sperrglied bzw.
der- Gewindehülse (11) fest verankert sind.

4, Antrieb nach Anspruch 1 oder 2 und nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Mitnehmerzapfen (20) der der Steuervorsprünge bzw. der Walzen (18) entspricht.

5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zehn Steuervorsprünge bzw. Walzen (18) und neun Mulden in der Kurvenscheibe (17) vorgesehen sind»

6. Antrieb nach eiüem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorsprünge in dem Flansch (7> des Spalttopfes (5) eingeformt bzw. die Walzen (18) in dem Flansch (7) des Spalttopfes (5) gehalten oder gelagert sind.

7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß in jedem tiefsten Punkt der Kurvenscheibe (17) eine Tasche (22) zur Aufnähme und/oder Abführung von Ablagerungen vorgesehen ist.

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