DE9406760U1

DE9406760U1 - Kompakte Antriebseinheit für Armaturen, insbesondere im Schiffbau

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Publication number: DE9406760U1
Application number: DE19949406760
Authority: DE
Original assignee: Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 1994-04-22
Filing date: 1994-04-22
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2004-04-23

Description

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• · · · ·	Paul Pleiger Maschinenfabrik GmbH	• · • · ·
40/Pr
KOMPAKTE ANTRIEBSEINHEIT FÜR ARMATUREN,
IM SCHIFFBAU
INSBESONDERE

Die Erfindung betrifft eine kompakte Antriebseinheit für den Antrieb von Armaturen, insbesondere im Schiffbau, wie Klappen, Kugelhähne, Ventile und dgl..

Auf Schiffen werden Schwenktriebe von Klappen, Stellmotore für Ventile und dgl. hydraulisch betätigte Armaturen von einer zentralen Versorgungsquelle aus mit Druckmittel versorgt, wobei von Steuerschränken zu den einzelnen Armaturen, die sich in einer erheblichen Entfernung vom Steuerschrank befinden können. Rohrleitungen für das Druckmittel führen. Diese Druckmittelleitungen haben verschiedene nachteilige Auswirkungen, wie Kompressibilität des Druckmittels bei langen Leitungen, es können hydraulisch eingespannte Armaturen bei Belastung öffnen, es treten Leckagemöglichkeiten unter Deck und auf Deck auf, es gibt Probleme mit Umweltverschmutzung, es ist aufwendiges Spülen der gesamten Rohrleitungssysteme vor der Inbetriebnahme und nach Reperaturen nötig, und es treten Drosselverluste durch die verschiedenen, erforderlichen Steuerelemente und Leitungsanschlüsse auf. Vorallem spielt die Sicherheitsrelevanz des gesamten Systems eine wesentliche Rolle.

Im Schiffbau werden teilweise ca. 80 bis 140 Armaturen von einer zentralen Versorgungsstation mit hydraulischem Druckmittel gespeist. Kommt die zentrale Hauptdruckleitung zu Schaden, so ist ein Druckaufbau nicht mehr gegeben und die gesamte Anlage ist außer Funktion.

Jedoch wird aus Gründen der Zuverlässigkeit der Schwenk- und

Stellmotore und der Berücksichtigttftg·· der·· honen aiaitsetenden Stoßkräfte und -momente nach wie vor die zentrale Druckmittelversorgung für die verschiedenen Armaturen verwendet, da Versuche mit dezentral angeordneten Elektromotoren als Antriebsmittel, die über ein mechanisches Getriebe die Armatur antreiben, zeigten, daß diese Antriebe Belastungen nicht standhielten, insbesondere wegen der im Betrieb solcher Armaturen auftretenden Stoßkräfte. Für diese Antriebssysteme hat sich deshalb die Hydraulik durchgesetzt und behauptet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der Vorteile der hydraulischen Systeme, die sich seit Jahrzehriten bewährt haben, eine Vereinfachung dieser Systeme zu erreichen und insbesondere die Sicherheitsrelevanz dieser Systeme zu erhöhen, bei gleichzeitiger Kostenreduzierung und verbesserter Umweltverträglichkeit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß eine kompakte Antriebseinheit für den Antrieb von Armaturen mit einem unmittelbar auf der Armatur befestigbaren Gehäuse vorgesehen wird, das einen Elektromotor, eine von diesem angetriebene Pumpe, Steuerelemente, wie Rückschlag- und Druckbegrenzungsventile und eine Reservoir für das hydraulische Druckmittel umschließt,'wobei das Gehäuse hydraulisch gekapselt und mit einer Öffnung zum Einführen der Elektroleitung versehen ist.

In dem Gehäuse sind sämtliche Elemente zur Betätigung der Armatur integriert, wobei jede Antriebseinheit eine Mini-Versorgungsquelle für das Druckmittel aufweist und jegliche Rohrleitungen zwischen Armatur und Steuerschrank entfallen. Auf diese Weise werden die einzelnen Armatux~en dezentral mit Druckmittel versorgt, während die Ansteuerung nach wie vor zentral von einem Steuerpult aus erfolgt, jedoch über elektrische Leitungen anstelle der bisher gebräuchlichen Hydraulikrohrleitungen. Durch diese dezentrale Druckmittelversorgung ergeben sich wesentliche Vorteile gegenüber der bisher üblichen Bauweise hin-

sichtlich Sicherheit des System3»"»BH.eargieeinepar«ng,I Installations- und Wartungskosten sowie Umweltbelastung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen und in der weiteren Beschreibung angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer Seitenansicht eine an einer Armatur angebaute Antriebseinheit,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Antriebseinheit von Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht der Ausführungsform von Fig. 1 teilweise im Schnitt,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform in Seitenansichten, und Fig. 5 ein schematisches Schaltbild der hydraulischen Schaltung der Antriebseinheit.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Schwenktrieb mit einem nicht dargestellten Kolben mit Zahnleiste bezeichnet, der über ein in dem Schwenktrieb 1 gelagertes Ritzel eine Welle 2 antreibt, die mit einer nicht dargestellten Klappe oder dgl. verbunden wird. Der Aufbau des Schwenktriebs 1 ist ansich bekannt.

Auf der Welle 2 ist eine-teilweise im Schnitt wiedergegebene Einrichtung 3 zum Ermitteln der Endstellungen des Kolbens angebracht. Diese Einrichtung 3 ist in einem gesonderten Gehäuse angeordnet. Ferner sind an dem Zylinder des Schwenktriebs 1 zwei Kupplungen 5, 5' zum Anschließen eines hydraulischen Notaggregats vorgesehen, damit bei einem Ausfall der Antriebseinheit der Kolben des Schwenktriebs durch das von dem Notaggregat bzw. einer Handpumpe gelieferte Druckmittel verstellt werden kann. Auch dieser Aufbau des Schwenktriebs ist ansich bekannt .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Unterseite des Schwenktriebs 1 ein Flansch 6 in Form einer ebenen Flä-

ehe angeschraubt, an dem mittels"^#S'cfhr^auben dss Genäufee 17 der Antriebseinheit 7 befestigt ist.

Fig. 2 und 3 zeigen die Antriebseinheit 7 von Fig. 1 teilweise im Schnitt, wobei die Antriebseinheit an dem Gehäuse des Schwenktriebs 1 angeflanscht ist.

Dieses bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel langgestreckte Gehäuse 17 umfaßt einen GJehäuseabschnitt 8, in dem ein Elektromotor 29 zum Antreiben einer in dem Gehäuseabschnitt 9 angeordneten Pumpe 35 vorgesehen ist, die mit dem Elektromotor fest verschraubt ist. Ferner enthält der Gehäuseabschnitt 9 auch hydraulische Schaltelemente bzw. Ventile sowie ein kleines Druckmittelreservoir, wie dies in dem schematischen Schaltbild der Fig. 5 bei 31 wiedergegeben ist. In die Pumpe 35 sind die in Fig. 5 dargestellten entsperrbaren Rückschlagventile 46, 46' integriert.

Die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen Schwenktrieb und Antriebseinheit 7 sind durch den Flanschabschnitt 6 geführt. Dadurch bildet die Antriebseinheit 7 mit Armatur bzw. Schwenktrieb 1 eine hydraulische Einheit. ·

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dem Gehäuseabschnitt 9 ein Öleinfüllstutzen 4 angebracht. Die beiden Gehäuseabschnitte 8 und 9 sind stirnseitig jeweils mit einem Deckel 18 bzw. 18' dicht verschraubt. Ferner ist auf die Antriebseinheit 7 ein Schaltkasten 20 aufgegossen, der mit einem Deckel 21 dicht verschraubt ist.

Am Schaltkasten 20 befinden sich Kabelverschraubungen 25, 26 für die Energieversorgung des Elektromotors und für ein separates Signalkabel. Beide Kabel.werden im Schaltkasten 20 an einer Klemmleiste 30 angeschlossen.

Die am Schwenktrieb angebrachte Einrichtung 3 für die Endstellungsanzeige ist über ein abgedichtetes Rohrstück 27 mit dem

Schaltkasten 20 verbunden, wobei*'rtlCnt dargestellte elektrische Leitungen von der Einrichtung 3 zu der Klemmleiste 30 im Schaltkasten 20 führen.

Ein weiteres Gehäuseteil 10 der Antriebseinheit 7 enthält Druckschalter 23, 23' zur Drehmomentabsicherung des Schwenktriebes 1, sowie Sicherheitsventile 42, 42' zum Schutz gegen Überdruck durch Erwärmung.

Die nicht dargestellten elektrischen Leitungen der Druckschalter 23, 23' sowie des Elektromotors 29 werden an der Klemmleiste 30 im Schaltkasten 20 angeschlossen.

Mit 39 und 40 sind durch gestrichelte Linien Druckmittelkanäle zwischen der Pumpe 35 und dem Schwenktrieb 1 dargestellt, die die hydraulische Verbindung zwischen Antriebseinheit 7 und Schwenktrieb 1 herstellen.

Fig. 5 zeigt schematisch die hydraulische Schaltung der Antriebseinheit 7 mit angeschlossener Armatur in Form eines Schwenktriebes 1, der eine schematisch dargestellte Klappe 38 beaufschlagt, die in einer Rohrleitung angeordnet ist. Von den gegenüberliegenden Seiten des Schwenktriebes 1 führt jeweils eine Druckmittelleitung 39 bzw. 40 zur Antriebseinheit 7. An die Anschlüsse 5 und 5' kann eine Handpumpe angeschlossen werden, um den Schwenktrieb 1 verstellen zu können, wenn beispielsweise bei Stromausfall die Antriebseinheit 7 nicht betriebsfähig sein sollte. Bei 41 ist die Trennebene zwischen Armatur 1 und Antriebseinheit 7 angedeutet.

Im Bereich der Antriebseinheit 7 ist an die Druckmittelleitungen bzw. -kanäle 39 und 40 jeweils ein Druckbegrenzungsventil 42 bzw. 42' angeschlossen, das als Sicherheitseinrichtung bei Temperaturerhöhung, Ausdehnung des Druckmittels und dgl. dient. Von den beiden Druckbegrenzungsventilen 42, 42' führt jeweils ein Leitungsabschnitt zu einer gemeinsamen Leitung 43, die zum Reservoir 31 führt.

In den beiden Druckmittelleitungen 39 und 40 ist ferner jeweils ein Druckschalter 23 bzw. 23' angeordnet wie er in Fig. 2 wiedergegeben ist. Zwischen den beiden zur Armatur 1 führenden Druckmittelleitungen 39 und 40 ist die Pumpe 35 angeordnet, die von dem Elektromotor 29 angetrieben wird. In Förderrichtung des Druckmittels ist hinter der Pumpe 35 zwischen den beiden Leitungen 39 und 40 eine einstellbare Drossel 45 angeordnet, mittels der eine stufenlose Einstellung und damit eine individuelle Anpassung der Antriebseinheit 7 an die verschiedenen Nenngrößen in Bezug auf Schwenk- oder Hubzeiten möglich ist. Durch Einstellen dieser in beiden Strömungsrichtungen wirksamen Drossel 45 ist es auch möglich, von dem Förderstrom der Pumpe einen Teilstrom auf die Saugseite der Pumpe zurückzuleiten, beispielsweise um die Fahrgeschwindigkeit der Armatur einzustellen. Ferner ist in den beiden Leitungen 39 und jeweils ein entsperrbares Rückschlagventil 46 bzw. 46' angeordnet. Diese entsperrbaren Rückschlagventile halten die Armatur in der vorgewählten Position und öffnen nur dann, wenn der Druck in der Gegenleitung 39 bzw. 40 aufgebaut wird, wie durch sich kreuzende, gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Verstellung des Schwenktriebs nach links und rechts erfolgt durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 29.

Bei 47 ist ein Hahn bzw. ein Ventil in einer Verbindungsleitung zwischen den Leitungen 39 und 40 angeordnet, der mit der zum Reservoir 31 führenden Leitung 43 verbunden ist und für einen eventuellen Handbetrieb vorgesehen ist. Der Handgriff 24 dieses Hahnes 47 ist in Fig. 3 wiedergegeben. Mittels des Hahnes 47 können die Leitungen 39 und 40 geöffnet und mit dem Reservoir 31 verbunden werden, wenn z.B. die Welle 2 (Fig. 3) durch Ansetzen eines Vierkantschlüssels von Hand verdreht werden soll.

Von den beiden Seiten der Pumpe 35 führt jeweils eine Leitung zum Reservoir 31, wobei in jeder Leitung ein Druckbegrenzungsventil 48 bzw. 48' angeordnet ist. Diese Druckbegrenzungsven

tile 48, 48' schützen die Antriebseinheit* vcjr Üb^efdiuck und sie dienen gleichzeitig zur Hubkraftbegrenzung des Antriebs, weil sie auf einen entsprechenden Druck eingestellt werden können, mit dem die Pumpe 35 die Armatur beaufschlagt. Da die Druckbegrenzungsventile 48 und 48' unterschiedlich eingestellt werden können, ist es auch möglich, daß die Pumpe in der einen Drehrichtung einen höheren Druck aufbaut als in der anderen Richtung.

Mit 49 sind gegeneinander geschaltete Rückschlagventile bezeichnet, über die die Pumpe 35 je nach Drehrichtung Druckmittel aus dem Reservoir 31 über die Ansaugleitung 50 ansaugt.

Anstelle der Drehrichtungsumkehr des Elektromotors 29 für die Umsteuerung der Druckmittelbeaufschlagung auf den beiden Seiten der Armatur 1 ist es auch möglich, einen nur in einer Richtung drehenden Elektromotor vorzusehen, wobei der Pumpe ein elektrisch umschaltbares Steuerventil nachgeschaltet ist, mittels dem der von der Pumpe 35 gelieferte Druck auf die eine oder andere Druckmittelleitung 39 bzw. 40 umgesteuert werden kann.

Wenn anstelle der dargestellten beidseitig mit Druckmittel beaufschlagten Armatur 1 eine Armatur vorgesehen wird, die nur einseitig mit Druckmittel beaufschlagt wird und in der Gegenrichtung von einer Feder beaufschlagt ist, so ist eine Umschaltung der Drehrichtung des Elektromotors nicht erforderlich. In einem solchen Fall wird ein Steuerventil zwischen Armatur 1 und Pumpe 35 geschaltet, durch das bei Stromausfall die Druckmittelleitung so umgeschaltet wird, daß die Armatur durch Federkraft sofort schließt.

Fig. 4 zeigt die Kombinationsmöglichkeit der kompakten Antriebseinheit 7 mit einer anderen Armatur 16. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 7 seitlich an ein etwa zylindrisches Bauteil 16 angeflanscht, in dem ein nicht dargestellter Kolben zum Verstellen eines nicht wiedergegebe-

nen Ventils oder dgl. angeordnet· »ie*??· De*i-*Lä»gsa<2lise;der etwa zylindrischen Antriebseinheit 7 liegt parallel zu der Armatur 16.

In Fig. 5 ist zum stufenlosen Einstellen der Schwenk- bzw. Hubzeit der Armatur eine in beiden Strömungsrichtungen wirksame, einstellbare Drossel 45 vorgesehen. Anstelle dieser Drossel können auch parallel geschaltete Hähne zwischen den beiden Druckmittelleitungen 39 und 40 vorgesehen werden, wobei mittels des einen Hahnes die Druckmittelleitung 40 mit dem Reservoir 31 verbindbar ist, während mittels des anderen Hahnes die Druckmittelleitung 39 mit dem Reservoir 31 verbindbar ist. Auf diese Weise kann die Schwenk- bzw. Hubzeit in der einen Richtung anders eingestellt werden als in der Gegenrichtung, indem die beiden Hähne unterschiedlich weit geöffnet werden, so daß aus der jeweiligen Druckleitung eine unterschiedliche Teilmenge in das Reservoir abgezweigt wird.

Diese in Fig. 5 nicht dargestellten, parallel geschalteten Hähne können auch anstelle des Hahnes 47 vorgesehen werden, wobei zum mechanischen Verstellen der Armatur 1 beide Hähne geöffnet werden, damit die beiden Druckmittelleitungen 39 und 40 mit dem Reservoir 31 verbunden sind, um die mechanische Verstellung der Armatur zu ermöglichen.

Claims

1. Kompakte Antriebseinheit für den dezentralen Antrieb von Armaturen, insbesondere im Schiffbau, wie Klappen, Ventile und dgl., mit einem unmittelbar auf der Armatur

(1) zu befestigenden Gehäuse der Antriebseinheit (7), das einen Elektromotor (29), eine von diesem angetriebene Pumpe (35) und hydraulische Schaltelemente wie Rückschlag- und Druckbegrenzungsventile (42, 46, 48) sowie ein Reservoir (31) für das hydraulische Druckmittel umschließt, wobei das Gehäuse hydraulisch gekapselt und mit einer Öffnung zum Einführen einer elektrischen Versorgungsleitung versehen ist.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Reservoir (31) und Pumpe (35) ein Druckbegrenzungsventil (48) im Gehäuse der Antriebseinheit (7) angeordnet ist, wobei das Druckbegrenzungsventil (48) zur Einstellung der an der Armatur (1) angreifenden Druckkräfte dient.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der:Pumpe (35) jeweils ein Druckbe-

grenzungsventil (48) angeordnet ist.

4. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den von der Pumpe (35) zur Armatur (1) führenden Druckmittelleitungen (39, 40) ein Ventil (47) angeordnet ist, das diese Druckmittelleitungen mit dem Reservoir (31) verbinden kann.

5. Antriebseinheit nach den Vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß!am Reservoir (31) eine Handpumpe anschließbar ist, die zur Notbetätigung der Armatur (1) mit dieser verbindbar,ist.

6. Antriebseinheit nach den vorhergehenden *Anspf-üchen, dadurch gekennzeichnet, daß-durch Drehrichtungsumkehr des Elektromotors (29) die Umsteuerung der Armatur (1) erfolgt.

7. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichbleibender Drehrichtung des Elektromotors (29) ein elektrisch umschaltbares Steuerventil zwischen Pumpe (35) und Armatur (1) angeordnet ist, mittels dem die zur Armatur führenden Druckmittelleitungen (39, 40) als Vor- bzw. Rücklaufleitungen umschaltbar sind.

8. Antriebseinheit nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen zylindrische Gehäuse (17) der Antriebseinheit (7) seitlich mit einem Flansch zur Verbindung mit der Armatur (1, 16) versehen ist und um etwa 90° versetzt zu dem Flansch ein Gehäuseteil mit der Antriebseinheit fest verbunden ist, das einen Schaltkasten (20) aufnimmt.

9. Antriebseinheit nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (17), der Antriebseinheit (7) und der Armatur ein Gehäuseteil (10) vorgesehen ist, in dem Druckschalter (23) angeordnet sind.

10. Antriebseinheit nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) der Antriebseinheit (7) mit dem Anschlußflansch etwa eine T-Form bildet, und der etwa rechteckige Schaltkasten (20) in Richtung des Flansches mit dem Gehäuse (17) fest verbunden ist.

11. Antriebseinheit nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckmittelleitungen (39,40) zwischen Pumpe (35) und Armatur (1) eine

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einstellbare Drossel (45) ah*geor\Snefis-e, die in beiden Strömungsrichtungen wirksam ist.

12. Antriebseinheit nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckmittelleitungen (39,40), zwischen Pumpe (35) und Armatur (1) parallel geschaltete Hähne angeordnet sind, von denen der eine die eine Druckmittelleitung mit dem Reservoir und der andere die andere Druckmittelleitung mit dem Reservoir verbinden kann, wobei durch teilweises Öffnen dieser Hähne die Hubbzw. Schwenkzeit der Armatur (1) einstellbar ist.