DE962843C

DE962843C - Steuervorrichtung fuer gleichzeitige Dreh- und Hubbewegungen, insbesondere fuer Ventile oder Schieber

Info

Publication number: DE962843C
Application number: DEB31170A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Heinrich Friedenreich; Dipl-Ing Heinrich Weber
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-05-27
Filing date: 1954-05-27
Publication date: 1957-04-25

Description

Die Steuerung von Ventilen, insbesondere; zur Entspannung oder Reduzierung bei sehr hohem Vordruck und großen Druckdifferenzen vor und hinter dem Ventil, wird: heute noch von. Hand ausgeführt, wenn es sich diarutn handelt, dfe Stellung des Ventils laufend einem bestimmten Betriebszustand anzupassen:, wobei die Ventilspindel um größere oder auch nur sehr kleine Hübe verstellt werden, muß. Elektrische Steuereinrichtungen scheiden, in solchen. Fällen oft aus oder würden zu umfangreichen, sehr teuren Anlagen führen, und macheni außerdem bei. den bei hohen. Drücken erforderlichen großen Verstellkräften immer die Zwischenschaltung von Getrieben erforderlich. Es sind Ventile bekannt, deren Spindeln über hydraulische Rota,tion.sservo<moto<re angetrieben werden. Wenn hierbei ein großes Drehmoment auf die Ventilspindel zu. übertragen ist, so< wird im allgemeinen ein Untersetzungsgetriebe zwischen Rotationsmotor und Ventilspindel eingeschaltet. Die Ein- ao leitung und Beendigung der Ven.tilbewegung erfolgt¹ dabei über Schieber oder Ventile in der Leitung des hydraulischen Steuermittels. Diese Betätigungsorgane sind im allgemeinen gesondert angeordnet und mit der Ventilspindel durch ein Gestänge verbunden. Derartige Antriebe: haben den Nachteil, daß die zusätzlichen Getriebe und Gelenke mechanisches Spiel aufweisen, das die Genauigkeit der Steuerung beeinträchtigt und in Regelanlagen zu unerwünschten, Pendielungen, führt. Es sind auch

schon, direkte Kupplungen des Rotationsmotors mit der Ventilspindel vorgeschlagen worden. In diesem Fall ist bei den. bekannten Ausführungen ein Kupplungsglied eingeschaltet, das die Axialbewegung der Ventilspindel aufnimmt und nur die Drehbewegung zwischen Motorwelle und Spindel überträgt; auch, solche Kupplungsglieder haben störendes radiales Spiel.

Zur Übertragung großer Drehmomente sind die ίο bekannten, Ausführungen wenig geeignet, insbesondere dann nicht, wenn die Forderung auf eine sehr genaue Einstellbarkeit des Ventils in jeder Stellung noch hinzutritt. Die Erfindung stellt nun einen Antrieb dar, bei dem ein störendes Spiel weitgehend vermieden ist; in den zugehörigen hochbelasteten Teilen tritt überhaupt kein Spiel auf. Der Rotationsmotor ist starr mit der Ventilspindel gekuppelt und macht die Axialbewegung dieser Spindel mit. Die Steuerbüchse zur Einleitung und Beendigung des Ventilhubes ist an den Rotationsmotor fest angebaut; die Steuerhülse wifd mit geringem Kraftaufwand durch Drehen eines Handrades beispielsweise über ein. spielfreies Gewinde verschoben. Diese Verschiebung kann anstatt von Hand auch durch eine fernbetätigte oder automatisch gesteuerte Verstelleinrichtung, z. B. einen Elektromotor, erfolgen. Für den Fall, daß eine zusätzliche Verstellmöglichkeit des Ventils von Hand notwendig ist, wird die Achse des Rotationsmotors bis zum Heraustreten eines Stummels axial verschoben und mit einem Handrad verseben,. Auf diese einfache Weise ist eine Handbetätigung des Ventils ohne jedes mechanische Zwischenglied bei starrer Verbindung zwischen Handrad, und Ventilspindel möglich. Eine Steuereinrichtung, wie nachfolgend näher beschrieben, weist darüber hinaus den Vorteil auf, daß das Steuermedium vollkommen ger trennt von dem das Ventil oder den Schieber durchs strömenden Betriebsmedium geführt wird, so· daß keine Vermischung untereinander möglich ist.

Eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für gleichzeitige Dreh- und Hubbewegungen für Ventile und Schieber, die wegen ihres Einsatzes bei hohen, Drücken, große Verstellkräfte erfordern, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die anzutreibende Welle oder Spindel mit der Welle des hydraulischen, beschränkt oder unbesςhränkt drehbaren Rotationsmotors in Umfangsrichtung derart gekuppelt ist, daß während der Hubbewegung die Welle des Rotationsmotors axial verschoben wird, wobei das Gehäuse desselben, ohne Drehung diese axiale Verschiebung mit ausführt, und daß an dem Gehäuse des Rotationsmotors auf der der Abtriebsseite entgegengesetzten Seite eine Regelschieber-Steuervorrichtung bekannter Bauart so eingebaut ist, daß ein Teil mit dem Motorgehäuse fest verbunden, ist, während, der andere Teil durch Drehung eines fest gelagerten Steuerhandrades oder einer entsprechenden Vorrichtung axial verschoben wird.

Diese Steuervorrichtung kann mit jedem beliebigen zum Drehen eingerichteten Ventil oder Schieber zusammengebaut werden, ohne daß an dem Ventil Veränderungen vorgenommen werden müssen. Dabei werden alle von dem das Ventil durchströmenden Medium auf die Ventilspindel ausgeübten Kräfte unmittelbar auf das Ventilgehäuse übertragen, so daß die Steuervorrichtung und deir hydraulische Motor entlastet sind.

Besitzt das Ventil eine während der Hubbewegung axial verschiebbare Spindel, dann wird mit dieser ein hydraulischer Rotationsmotor starr gekuppelt, dessen, Gehäuse ebenfalls die Hubbewegung mit ausführt, jedoch ohne sich zu drehen.. Diese Drehung kann z. B. dadurch verhindert werden, daß mit dem Gehäuse ein. Steg fest verbunden wird., an. dessen Enden Rollen befestigt sind, die entlang einer Gleitschiene geführt werden. Auf der dem Ventil entgegengesetzten Seite des hydraulischen Rotationsmotors ist die Regelschieber-Steuervorrichtung angebracht, deren, einer Teil, z. B. der Zylinder, fest mit dem Motorgehäuse verbunden ist, während der andere Teil, z. B. der Kolben, durch ein, fest gelagertes Steuerhandrad verstellt werden kamm. Wird dieser Kolben durch Drehung des Steuerhandrades axial verschoben, dann, gibt er die Schlitze zum Zutritt des hydraulischen Steuermediums in, den. Rotationsmotor frei, die Motorwelle dreht sich und verstellt das Ventil. Dabei wandern. Ventilspindel, Motorwelle, Motor- _go gehäuse und Zylinder axial in derselben Richtung wie vorher der Kolben der Regelschieber-Steuervorrichtung, soi daß die Hubbewegung zum Stillstand kommt, wenn diese Teile sich um denselben Betrag axial verschoben haben-, um den vorher der Kolben axial verschoben wurde. Läuft die Nabe des Steuerhandrades, das den Kolben, verstellt, auf einem festen Lagerbock in. einem Gewinde von derselben Steigung, wie sie das Gewinde der Ventilspindel hat, dann ist der Winkel, um den das Steuerhandrad gedreht wird, gleich dem Winkel, um den. sich. dann, die Ventilspindel und die Motorweile drehen, werden. Stehen die Steigungen dieser Gewinde in einem anderen, insbesondere ganzzahligen Verhältnis zueinander, dann ist der Drehwinkel der Ventilspindel entsprechend kleiner oder größer. Zur Kontrolle kann auf der Welle des hydraulischen, Rototionsmotors, ein Zeiger angebracht werden, dessen Stellung mit der des Steuerhandrades verglichen wird. n₀

Wird die Welle des hydraulischen Rotationsmotors durchgehend ausgeführt, so kann der Zeiger auf der dem Ventil entgegengesetzten Seite des Rotationsmotors auf der Motorwelle angebracht werden. Besonders übersichtlich wird, dann die Sichtbarmachung der Drehbewegung, wenn Motorwelle und Steuerhandrad konzentrisch angeordnet sind und auch das Steuerhandrad eine Markierung erhält. Zeiger und Markierung stehen, sich dann, bei gleichen Gewindesteigungeni vor dem Drehen¹ des Steuerhandrades, sowie nach Beendigung der Hubbewegung einander gegenüber, und ein Versagen der Steuerung ist dann eingetreten, wenn der Zeiger nicht mehr der Markierung auf dem Steuerhandrad folgt. Setzt man auf die durchgehende Motorwelle an Stelle des Zeigers ein Handrad zur

Bedienung des Ventils, das dann auch den Zeiger tragen, kann, so kann man bei Versagen der Steuerung das Ventil von Hand bedienen. Dabei erfolgt der Kraftantrieb an der durch die Motorwelle verlängerten Ventilspindel selbst, ohne daß ein Getriebe oder eine Hebelübersetzung· dazwischengeschaltet ist oder zusätzliche große Massen bewegt werden- müssen.

Durch ein in der Zuführungs- und Abfluß leitung ίο des Steuermediums der Regelschieber-Steuervoirrichtung angebrachtes Schialtorgan, einen sogenannten Notschalter, kann in- einem solchen Fall die Zuflußleitung abgesperrt und die Zuflußseite mit der Abflußseite der Steuervorrichtung kurzgeschlossen, werden, so* daß das Ventil von Hand bedient werden kann, ohne daß dabei durch das hydraulische Steuermedium Kräfte auf die Ventilspindel ausgeübt werden. Der Notschalter wird, am besten in der Nähe des Steuer- und Ventilbedie-, nungshandrades angeordnet und. kann, auch mit der Regelschieber-Steuervorrichtung zusammengebaut werden.

Um zu verhindern, daß der von. dem Steuerhandrad: axial bewegte Kolben der Regelschieber-Steuervorrichtung, der bsi. durchgehender Motorwelle hohl ist, während der Drehung der Welle von dieser durch Reibungskräfte mitgenommen wird und. dabei das- Steuerhandrad verstellt, kann man den Kolben: gegen Verdrehen: sichern-, z. B. durch Führung in. einem Längskeil.

Wird die oben beschriebene Steuervorrichtung mit einem Ventil oder Schieber zusammengebaut, dessen Spindel sich während der Hubbewegung nicht axial verschiebt, dann muß einerseits dieVencilspindel mit der Welle des hydraulischen Rotationsmotors durch eine axial bewegliche Kupplung verbunden, werden, andererseits müssen die Motorwelle und. das Motorgehäuse während der Drehung der Motorwelle axial verschoben werden, was z. B. durch Aufschneiden, eines Gewindes auf die Motorwelle erreicht wird, das in einer feststehenden Gewindebuchse läuft.

Zusätzlich zum Steuerhandrad oder an. dessen Stelle können, auch beliebige andere Vorrichtungen zur Verstellung der Regelschieber-Steuervorrichtung angeordnet werden. Auch der Einbau einer automatischem Steuerung ist möglich.

Der Vorteil, den die Erfindung bringt, liegt in erster Linie in der wesentlich, leichteren Bedienung handgesteuerter Ventile, die seither unter oft hohem Kräfteaufwand laufend verstellt werden mußten,. Dabei nahmen die bei großen. Drehmomenten, erforderlichen Handräder oft unhandliche Ausmaße an, Der Kraftaufwand wird auf ein Mindestmaß herabgesetzt, da nur noch das Steuerhandrad zu bedienen ist, während das Ventil dem gegebenen Befehl sofort zu folgen, vermag. Der Bedienungsmann kann Kräfte sparen, und seine Aufmerksamkeit ganz dem Ablauf des zu steueirnden Vorgangs widmen. Wie bei der unmittelbaren Handbedienung kann die Stellung und Verstellung der Ventilspindel laufend durch den, Drehwinkel dp«? Handrades genau geprüft werden, und im Falle des Versagens des hydraulischen Antriebes kann jederzeit die Ventilspindel unmittelbar von Hand angetrieben werden.. Weiterhin bildet die Erfindung die Grundlage für die Einführung einer automatischen Steuerung in allen Fällen, in denen bisher die Handbedienung aus Mangel an sehr genau einstellbaren, Ventilantrieben oder aus Sicherheitsgründen beibehalten, wurde, die einen jederzeit möglichen Eingriff von Hand erfordern.. Die Steuervorrichtung kann außer zum Drehen von Ventilen, oder Schiebern zur Betätigung jeder beliebigen Vorrichtung, z. B. zur Einstellung dies Walzenspaltes an Walzwerken oder an Werkzeugmaschinen u. dgl., verwendet werden, die durch Einleitung eines Drehmomentes zu verstellen ist, auch bei sehr hohen Verstellkräften.

Zur Erläuterung der Steuervorrichtung dienen die Abb. 1 und 2. In. Abb. 1 ist 1 das zu steuernde Ventil mit der Ventilspindel 2, die in, der mit dem Ventilgehäuse fest verbundenen Gewindebüchse 3 läuft. Die Wellen des hydraulischen Rotationsmotors 5 ist mit der Ventilspindel 2 durch die Kupplung 6 verbunden. Auf der anderen Seite des hydraulischen Rotationsmotors ist der Zylinder 7 der Regelschtteber-Steiuervorrichtung angebaut, in dem sich der Kolben 8 bewegt. Dieser wird durch das Steuerhandrad 9 axial' verschoben, das mit Gewinde in dem festen Lager 10 läuft. Durch den Keil 11 wird der Kolben 8 axial geführt und an einer Drehung gehindert. Das Gehäuse des hydraulischen Roitationsmotors 5 ist mit dem Steg 12 fest verbunden, der mittels. Rollen 13 entlang der Gleitschiene 14 geführt ist und somit eine Drehung des Rotationsmotorgehäus s 5 verhindert.

Abb'. 2 zeigt die Anordnung der Steuervorrichtung bei durchgehender Welle 4 des hydraulischen Roitationsmotors 5. Die Teile 6 bis 14 sind, dieselben wie in. Abb. 1. Teil 15 stellt das auf der durchgehenden Welle sitzendfei Handrad zur Bedienung des Ventils, dar.

Der Weg des hydraulischen Steuermediums ist in dem beiden Abb. 1 und. 2 durch die Buchstaben A bis E gekennzeichnet: A — Zulauf des unter Druck stehenden Steuermediums zur Regelschiebeir-Steuervorrichtung, B = Zulauf des unter Druck stehenden Mediums zum hydraulischen Rotationsmotor5 zum Schließen des Ventils. 1 odteir Rück- n₀ lauf des drucklosen Steuermediums aus dem Rotationsmotor 5 beim Öffnen des Ventils 1, C = Zulauf des unter Druck stehenden, Mediums zum hydraulischen Rotationsmotor 5 zum Öffnen, des Ventils 1 oder Rücklauf des drucklosen Steuermediums aus n₅ dem. Ro'tationsmotor 5 beim Schließen des Ventils, D und E = RückLaufleiitungen des drucklosen Steuermediums aus der Regelschieber-Stestvorrichtung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Steuervorrichtung für gleichzeitige Dreihund Hubbewegungen, insbesondere für Ventile oder Schieber, vorzugsweise für große Verstellkräfte, für beliebige, auch sehr hohe Drücke,

in Verbindung mit einem hydraulischen Rotations-motor, zur genauen. Einstellung beliebiger, auch sehr kleiner Verstell wege, dadurch, gekennzeichnet, daß die anzutreibende Welle oder Spindel (2) mit der Welle (4) des hydraulischen, beschränkt oder unbeschränkt drehbaren Rotations-motors (5) in Umfangsrichtung derart gekuppelt ist, daß während der Hubbewegung die Welle (4) des Rotationsmotors

(5) axial verschoben wird, wobei das Gehäuse desselben ohne Drehung diese axiale Verschiebung mit ausführt, und daß an dem Gehäuse des Rotationsmotors auf der der Abtriebsseite entgegengesetzteni Seite eine Regelschieber-Steuervorrichtung (7, 8) bekannter Bauart so eingebaut ist, daß ein, Teil (7) mit dem Motorgehäuse (5) fest verbunden, ist, während der andere Teil (8) durch Drehung eines fest gelagerten Steuerhandrades (9) oder einer entsprechenden Vorrichtung axial verschoben wird.
2. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4) des hydraulischen Rotationsmotors (5) eine An-Zeigevorrichtung für die Drehung trägt.
3. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nabe (10; des Steuerhandrades (9) und in dessen Lager ein Gewinde eingeschnitten ist, dessen Steigung der axialen Verschiebung eines Teiles

(8) der Regelschieber-Steuervorrichtung (7, 8) entspricht und das in der Weise ausgeführt ist, daß die axiale Verschiebung des genannten Teiles der Regelschieber-Steuervorrichtung

(7. 8) gleich der axialen Verschiebung der anr zutreibenden Welle oder Spindel (2) ist oder zu dieser vorzugsweise im Verhältnis ganzer Zahlen steht.
4. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch, gekennzeichnet, daß die Welle

(4) des hydraulischen Rotationsmotors (5) beiderseits durchgehend, ist und auf der der Abtriebeseite entgegengesetzten Seite eine Anzeigevorrichtung für die Drehung trägt.
5. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (4; des hydraulischen Rotationsmotors (5; und das Steuerhandrad. (9) konzentrisch, angeordnet sind und auch auf dem Steuerhandrad (9) eine Markierung angebracht ist.
6. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehende Welle (4) des hydraulischen Rotationsmo'tors (5) auf der der 'Abtriebsseite entgegengesetzten. Seite ein Handrad (15) zur Bedienung der anzutreibenden Welle oder Spindel

(2) von. Hand, mit oder ohne Anzeigevorrichtung für die Drehung trägt, und daß ein besonderes Schaltorgan, vorhanden ist zum Absperren der Zuführungsleitung des Steuermediums zur Regelschieber-Steuervorrichtung (7, 8) und zum Kurzschließen der Zu- und Abflußseite dieser Vorrichtung.
7. Steuervorrichtung gemäß Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das besondere Schaltorgan mit der Regelschieber-Steuervorrichtung (7_t 8) zusammengebaut ist.
8. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 7, dadurch, gekennzeichnet, daß der durch Drehen des Steuerhandrades (9) axial bewegte Teil (8) des Steuerschiebers (7. 8) gegen Drehung gesichert ist, insbesondere durch Führung in einem Längskeil (11).
9. Steuervorrichtung gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Steuerhandrad (9) oder an. dessen Stelle eine andere Vorrichtung zur Verstellung des einen Teiles der Regelschieber-Steuervorrichtung (7, 8) angeordnet ist, insbesondere eine automatische Steuerung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 158 297, 717 197, 722363, 884895.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 706/226 10.56 (609 865 4.57)