WO2019072728A1 - Electrohydraulic system having an adjustment apparatus for a valve - Google Patents

Electrohydraulic system having an adjustment apparatus for a valve Download PDF

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WO2019072728A1
WO2019072728A1 PCT/EP2018/077247 EP2018077247W WO2019072728A1 WO 2019072728 A1 WO2019072728 A1 WO 2019072728A1 EP 2018077247 W EP2018077247 W EP 2018077247W WO 2019072728 A1 WO2019072728 A1 WO 2019072728A1
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valve
adjusting device
hydraulic
drive
spring
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PCT/EP2018/077247
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Alexandre ORTH
Gottfried Hendrix
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an electrohydraulic system with an adjusting device for a valve, with a drive device, with an adjusting device and with a pretensioning device, wherein the energy stored in the pretensioning device can be transmitted to the actuating device in the event of a fault, so that a rotary movement of the actuating device is used.
  • Such electro-hydraulic systems with process valves can be used in a variety of industrial applications, eg. B. under water (offshore oil and gas) and also over water (on shore oil and gas).
  • Such types of electrohydraulic systems are used, above all, to move an element underwater in water depths of up to several thousand meters in connection with the extraction of oil and natural gas, with mining, scientific investigations or infrastructure projects. So are z. B. in oil or natural gas production facilities at sea at great depths process valves with which the flow of the medium to be pumped can be controlled or shut off.
  • the adjusting device is designed with an actuator for actuating a valve by means of an actuator.
  • This actuator is associated with an emergency operating device, via which the actuator can be reset in a disturbance substantially independently of the actuation of the actuator.
  • This emergency operating device has an energy store whose stored energy can be released for re-dividing.
  • the emergency operating device has a piston which is acted upon on the one hand by the energy store and on the other hand by a pressure in a pressure chamber, which can be connected via a switching valve to a tank or the like in order to release the energy stored in the energy store.
  • the piston is like this designed, that it displaces the actuator in a release of the pressure chamber in the return direction.
  • the linear displacement of the piston in an emergency is transformed by a linearly displaceable driver in a likewise linear movement of the actuator (console), via which the valve is closed.
  • the linear displacement device is neither intended nor suitable. In particular, it disturbs that with the linear movement an immediate transmission of torque to the valve is not possible.
  • an object of the present invention to provide an electro-hydraulic system with an adjusting device, which alleviates or even avoids the disadvantages mentioned.
  • a compact design namely a small space and an increased life should be realized in a structurally simple manner.
  • an effective adjustment of the actuator is to be made possible in a simple way.
  • An electrohydraulic system with an adjusting device for a valve, with a drive device, with an adjusting device and a pretensioning device contributes to this, wherein the energy stored in the pretensioning device can be transmitted to the setting device in the event of a fault, so that a rotational movement of the adjusting device is used Adjustment of the valve leads.
  • the electrohydraulic system presented here comprises an encapsulated emergency drive with a hydraulic energy store. Via a mechanical spindle or a hydraulic motor, the energy stored in a spring is converted into a rotary motion. In both cases, the spring is held taut by a hydraulic cylinder, which is shut off via a valve. When opening the valve, the cylinder is pushed by the spring and the energy is released. The rotational movement leads to immediate in case of failure Adjustment and thus for the rapid closure of a rotary actuated valve. The triggering of the adjusting device is fast and failsafe.
  • an emergency safety module for rotary axles in particular process valves, is provided without using electric batteries.
  • the module is interchangeable with water and allows actuation of the valve by an external actuator or robot.
  • a rotatably actuatable actuator is preferred, which can be replaced with a standard interface (eg by an ROV).
  • a fault locking and locking mechanism for rotary actuators is realized using a spring system and a hydraulic control (without electric batteries) that is provided by an external actuator or underwater robot or vehicle (eg, ROVs and AUVs). can be exchanged and operated.
  • the fail safe mechanism for rotary actuated valves does not use batteries, but uses springs with reliable hydraulic control that can also be exchanged underwater, which have a spindle drive or a hydraulic motor and can also contain a complete drive system (ie not only safety functions, but also normal company work).
  • the adjusting device presented here implements a failure safety device with a spring system, the safety control system being integrated in a hydraulic control, i. H.
  • An electric drive device is decoupled and a required torque and a rotational movement are provided to bring a process valve in a secured (closed) position and to hold in this position.
  • the emergency safety module for rotary operated process valves provides a high level of safety and reliability for a long service life (eg 25 years). It can be used as an independent module, either to supplement existing electrical actuators or as a single actuator.
  • the module can easily be exchanged under water; the operation of an external tool or actuator can be disabled by an electro-hydraulic control system (no block).
  • the actuator for the adjustment device may be a Remote Operated Vehicle (ROV) or an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) or robot.
  • ROV Remote Operated Vehicle
  • AUV Autonomous Underwater Vehicle
  • the adjusting device is adapted to drive the valve rotatively, for. B. a process valve [?].
  • the valves may preferably be shut-off valves for blocking and opening a pipe.
  • valve elements are further preferably used hydraulically via hydraulic motor or mechanically adjustable via threaded spindle cone seat elements.
  • the closing force generated by the counter-pressure causes an elastic deformation of the seat element. With sufficient closing force a leakage-free tightness is guaranteed.
  • a valve cone is pressed by a movement spindle to a housing seat.
  • the threaded nut can lie in the housing.
  • the drive of the movement spindle is preferably via an actuator which performs a rotational movement.
  • the movement spindle with the valve cone is linearly displaced during opening and closing of the valve, while the threaded nut remains stationary.
  • ball elements with a through bore, which are mounted in a seal and, when rotated by 90 °, release or shut off the opening.
  • the ball element and the actuator are stationary. Further preferred are rotary valves are used.
  • the biasing means comprises a spring element, for. B. helical compression spring, plate spring, coil spring or another resilient element.
  • the biasing means cooperates with a piston defining a liquid-filled pressure chamber, which is adapted to adjust the actuator at a relief of the pressure chamber in the return direction (closing direction) of the valve.
  • the adjusting axis of the adjusting device and the adjusting axis of the valve are arranged coaxially with each other.
  • the adjusting device comprises at least one mechanical threaded spindle and a spindle nut.
  • the adjusting device comprises at least one rotary hydraulic motor.
  • the biasing means comprises at least one spring system with at least one biasing spring, which is biased by at least one hydraulic cylinder with at least one pressure piston and at least one pressure chamber.
  • the pressure chamber is connected to at least one channel with at least one switching valve, at the opening of the hydraulic cylinder is displaceable by the spring system.
  • the drive device for the setting device comprises an electric machine for a rotary drive of an external actuator or robot or a remote-controlled submerged-line washer.
  • a separating clutch is present between the drive device for the adjusting device and the adjusting device.
  • the drive means for the actuator is connected to a hydraulic machine which is connected to the hydraulic cylinder.
  • a freewheel is provided between the drive means for the actuator and the actuator.
  • Fig. La a side view of the adjusting device with the valve open and strained
  • Biasing means 1 with a closed valve and a relaxed biasing device an embodiment with a lid on the cylinder housing and a relaxed biasing spring for a closed valve
  • the embodiment of FIG. 2 with tensioned biasing springs for an open valve an embodiment without a lid and tensioned biasing springs for a open valve
  • FIG. 1a and 1b show the adjusting device 1 with the valve 2 open and the tensioned first pretensioning spring 16.1 (FIG. 1a) and with the valve 2 closed and the first pretensioning spring 16.1 relaxed (FIG. 1b).
  • FIGS. La and lb show the adjusting device 4 for actuating a valve 2, z. B. a process valve via which a flow 6 is adjustable.
  • the adjusting device 4 has a spindle drive with a drive device 3, z. B. a first electric machine 7, which drives a threaded spindle 8, which in turn meshes with a spindle nut 9.
  • the spindle nut 9 is rotatably, but axially adjustable in the direction of arrows A and B guided on the threaded spindle 8, so that upon rotation of the threaded spindle 8 about the longitudinal axis 10 in the direction of arrows C or D, the spindle nut 9 is a linear feed in the direction of the arrows A and B performs.
  • the rotational movement of the threaded spindle 8 is transmitted in the example shown to a ball element 11 of the valve 2 with a through bore 12 which is mounted sealingly in a valve housing 13.
  • a valve passage 14 passes, which is continued at its mouths through tubes 15 and in which a gaseous or liquid medium (volume flow 6) flows.
  • valve housing 13 a cavity is formed in which the ball member 11 is rotatably mounted with the bore 12 (flow opening).
  • the ball element 11 is coaxially attached to the output end 8.2 (see FIG. 2) of the threaded spindle 8.
  • the bore 12 and the valve channel 14 are aligned with each other; the full flow opening is released, so valve 2 is open.
  • the electric machine 7 is arranged at the drive end 8.1 (see FIG. 2) of the threaded spindle 8.
  • the valve 2 In the case in which the valve 2 is opened (opened) and thus a certain volume flow 6 is set, the valve 2 would remain open in the event of a power failure or system-side fault, so that the function of the process fitting can no longer be controlled.
  • an emergency operating device is provided, by means of which the threaded spindle 8 can be returned to a basic position in which the valve 2 is closed (FIG. 1b).
  • the emergency operating device consists essentially of an energy storage, in the present case from the biasing device 5 with a first biasing spring 16.1 (spring accumulator), which is biased by a first piston 17.1.
  • This first piston 17.1 defines with its one end region a first pressure chamber 18.1 with pressurized fluid of a hydraulic cylinder 19 (actuating cylinder). The other end region of the first piston 17.1 projects out of the hydraulic cylinder 19 and is in direct contact with the spindle nut 9 (pressure).
  • the first pressure chamber 18.1 is connected via a first channel 20 with a first electrically operable first switching valve 21 and a second switching valve 22, which are designed as a seat valve. These are biased by a first and a second spring 23 and 24 in their open position and can be adjusted by energizing a first or second solenoid 25 and 26 in their closed position.
  • a first check valve is designated.
  • the adjustment of the valve 2 takes place solely via the spindle drive by controlling the first electric machine 7 (electric spindle motor).
  • the function of the switching valves 21, 22 will be explained below using the example of the first switching valve 21.
  • the first solenoid 25 of the switching valve 21 is energized, so this is adjusted in its leak-free switching position.
  • the spring accumulator of the biasing device 5 is charged, as in the first pressure chamber 18.1 a pressure is applied, which is sufficient to hold the spring accumulator in its biased position.
  • the pressure medium is clamped via the switching valve 21.
  • the spindle drive assumes an undefined position.
  • the first solenoid 25 is de-energized, so that the switching valve 21 is adjusted by the spring 23 in its open position.
  • pressure medium can flow out of the first pressure chamber 18.1 via the open switching valve 21.
  • the pressure in the first pressure chamber 18.1 is reduced.
  • the first piston 17.1 in the direction H is adjusted by the force of the spring accumulator of the biasing device 5 and its movement in the direction I, so that pressure medium from the first pressure chamber 18.1 via the first channel 20, the open switching valves 21, 22 and the second channel 27th is ejected.
  • the first pressure piston 17.1 is connected to the spindle nut 9 of the spindle drive, so that correspondingly executed with no self-locking gear spindle nut 9 is adjusted in the axial direction E, while the threaded spindle 8 is set in a rotational movement in the direction C.
  • the valve 2 is closed.
  • the hydraulic cylinder 19 sucks in oil and the first switching valve 21 and the second switching valve 22 (safety valves) block the return of the first biasing spring 16.1 as long as electric current the coils of the first switching magnet 25 and the second switching magnet 26 is located.
  • the valve 2, z. B. process valve closes on the first biasing spring 16.1 (Fig. Lb) or via the drive of the threaded spindle 8 by the first electric machine 7 (Fig. La) with safety valves.
  • more than one or more threaded spindles 8, hydraulic cylinders 19 (impression cylinders) and / or biasing springs 16 may be used, in particular until the required torque is achieved.
  • Figs. 2 to 5 show embodiments in which the longitudinal axis 10 of the threaded spindle 8, the spindle nut 9 and the cylinder housing 30 are arranged coaxially with each other.
  • the longitudinal axes of the adjusting device 4 (drive shaft 42) of the electric machine 7, the threaded spindle 8, the spindle nut 9) and the drive shaft 56 of the valve 2 are arranged coaxially with each other.
  • the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are each supported at one end on the cylinder housing 30.
  • a first pressure piston 17.1 and a second pressure piston 17.2 present.
  • the threaded spindle 8 has a drive end 8.1 and an output end 8.2.
  • a ROV (not shown) with an electric machine 7 (see Fig. La, lb) be connected (drive from the outside).
  • the threaded spindle 8 can also be driven by a first hydraulic machine 36 (hydraulic pump) in cooperation with a (not shown) hydraulic motor.
  • a valve 2 (see Fig. La, lb) may be connected to the output end 8.2, a valve 2 (see Fig. La, lb) may be connected.
  • the first switching valve 21 is open.
  • a pressure fluid flow 38 flows out of the first pressure chamber 18.1 and the second pressure chamber 18.2.
  • the cylinder housing 30 is in the direction K and thereby also the spindle nut 9 is displaced in the direction L, so that the threaded spindle 8 is rotated about its longitudinal axis 10 in the direction C (see Fig. Lb).
  • the cylinder housing 30 has a first cover 34 on the side of the drive end 8.1 and a second cover 35 on the side of the output end 8.2.
  • a housing 29, 31 is a pressure compensation
  • 32 denotes a first spindle bearing and 33 a second spindle bearing.
  • the first hydraulic machine 36 (hydraulic pump) is driven by an electric motor 37.
  • the hydraulic drive from hydraulic machine 36 (hydraulic pump) and electric motor 37 can be installed as an auxiliary hydraulic drive, except for driving the threaded spindle 8 and / or the valve 2, in order to keep the first pressure piston 17.1 and the second pressure piston 17.2 pressurized (leakage oil loss).
  • the valve 2 is open (see Fig. La) and the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are tensioned (locked).
  • the first switching valve 21 is closed.
  • pressurized fluid has previously been used fed into the first pressure chamber 18.1 and in the second pressure chamber 18.2, whereby the cylinder housing 30 in the direction M and thereby the spindle nut 9 have been moved in the direction N.
  • the valve 2 is open (see Fig. La) and the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are tensioned (locked).
  • the first switching valve 21 is closed.
  • the cylinder housing 30 is open at the top, that is, it has on the side of the drive end 8.1 no lid.
  • the threaded spindle 8 can be rotated without having to re-tension the second pretensioning spring 16.2 and the third pretensioning spring 16.3.
  • Fig. 5 corresponds to the embodiment of Fig. 4.
  • the valve 2 in an intermediate position between open (see Fig. La) and closed (see Fig. Lb).
  • the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are cocked (locked).
  • the first switching valve 21 is closed.
  • a first pressure interspace 39.1 and a second pressure interspace 39.2 are filled with pressurized fluid.
  • the spindle nut 9 is displaced in the direction O, so that the threaded spindle 8 is rotated about its longitudinal axis 10 in the direction C (see FIG. 1b).
  • the adjusting device 1 with a relaxed pretensioning spring 16.4 and the spindle nut 9 are shown in a first position 9 'and the spindle nut 9 is shown in dashed lines in a second position 9 "
  • the biasing spring 16.4 is in pressure contact with the carrier element 40.
  • the directions of displacement of the spindle nut 9 in normal operation are indicated by arrows A and B.
  • the drive of the threaded spindle 8 takes place, for example, by the first electric machine 7 and the rotational movement in directions C and D, whereby the valve 2 is opened ( Figure la) or closed ( Figure lb).
  • the arrow P indicates the direction of displacement of the spindle nut 9 in position 9 ", whereby the biasing spring 16.4, z. B. compression spring, is stretched.
  • the threaded spindle 8 is decoupled from the first pressure piston 17.1 in the direction of opening the valve 2.
  • the pressure piston 17.1 and the spindle nut 9 are freely movable parts.
  • the valve 2 can by the first electric machine 7, z. B. as part of the ROV, or the first switching valve 21 and the second switching valve 22 (safety valves) are locked.
  • Fig. 7 shows the adjusting device according to Fig. Lb, but with an additional separating clutch 41 between the drive means 3 and the threaded spindle 8 (adjusting spindle). There is a separating clutch 41 for the drive shaft 42 of the first electric machine 7. As a result, there is a safety function (closing of the valve 2) even when coupled first electric machine 7 (ROV or drive).
  • a line from the separating clutch 41 to the second channel 27 is designated.
  • the drive axis of the valve 2 is designated.
  • Fig. 8 is an embodiment of the adjusting device 1 with an externally driven by a second electric machine 43 hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump, shown, which drives the hydraulic cylinder 19.
  • the threaded spindle 8 (see FIG. 1b) is used here only for the translation of the linear movement (arrows E and I) into the rotary movement (arrow C).
  • the power transmission from the second electric machine 43 (ROV or drive) is very easy to implement. It can be used a flexible bearing drive shaft.
  • Fig. 9 is an embodiment of the adjusting device 1 with a hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump, and an externally driven first hydraulic motor 44.
  • the internal first hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump is driven by an electric motor 37.
  • the first hydraulic machine 36 can operate either as a full drive or as a "refresh" (mini-drive, redundant function - for opening) .
  • the threaded spindle 8 (FIG. 1b) is replaced by the first hydraulic motor 44 and can therefore also be directly from the external first In this case, a coupling 41 (see Fig. 7) may be present between the first electric machine 7 and the first hydraulic motor 44.
  • the second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1.
  • the first hydraulic motor 44 is driven externally by the first electric machine 7 via the second hydraulic machine 45.
  • the hydraulic output of the second hydraulic machine 45 forms the hydraulic drive for the first hydraulic motor 44 (the transmission ratio is thus very flexible). It is a hydraulic circuit the second hydraulic machine 45 and the first hydraulic motor 44 available.
  • With 46 is a third switching valve
  • with 47 is a fourth switching valve
  • 48 is a second check valve
  • 49 is a third check valve.
  • the second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1.
  • FIG. 11 an embodiment of the adjusting device 1 with a first hydraulic motor 44 and a hydraulic freewheel 50 is shown.
  • the external first electric machine 7 (ROV or drive) can be decoupled by the hydraulic freewheel 50, that is to say in the event of an accident safety the electric machine 7 (ROV or drive) is switched off.
  • the hydraulic freewheel 50 forms a hydraulic circuit of the second hydraulic machine 45 and a second hydraulic motor 51.
  • a fifth switching valve 52 and a sixth switching valve 53 are integrated.
  • the second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1.
  • FIG. 12 an embodiment of the adjusting device 1 with a separating clutch 41 between the external first electric machine 7 (ROV or drive) and the hydraulically driven first hydraulic motor 44 is present.
  • the first electric machine 7 (ROV or drive) can be decoupled by the separating clutch 41, ie in the event of a fault, the first electric machine 7 (ROV or drive) is switched off. Between the separating clutch 41 and the first hydraulic motor 44, a hydraulic circuit of the second hydraulic machine 45 and the second hydraulic motor 51 is present. The separating clutch 41 is connected via a line 54 to the second channel 27. At 55, a flow control valve is designated. The second biasing spring 16.2 acts on the first pressure cylinder 17.1.

Abstract

The invention relates to an electrohydraulic system having an adjustment apparatus (1) for a valve (2), having a drive device (3), an actuating device (4) and a pre-tensioning device (5), wherein, in the event of a malfunction, the energy stored in the pre-tensioning device (5) can be transferred to the actuating device (4) such that a rotational movement of the actuating device (4) occurs which leads to the valve (2) being adjusted.

Description

Elektrohydraulisches System mit einer Versteilvorrichtung für ein Ventil  Electro-hydraulic system with an adjusting device for a valve
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches System mit einer Versteilvorrichtung für ein Ventil, mit einer Antriebseinrichtung, mit einer Stelleinrichtung und mit einer Vorspanneinrichtung, wobei die in der Vorspanneinrichtung gespeicherte Energie im Störfall auf die Stelleinrichtung übertragbar ist, so dass eine rotative Bewegung der Stelleinrichtung einsetzt. The invention relates to an electrohydraulic system with an adjusting device for a valve, with a drive device, with an adjusting device and with a pretensioning device, wherein the energy stored in the pretensioning device can be transmitted to the actuating device in the event of a fault, so that a rotary movement of the actuating device is used.
Solche elektrohydraulischen Systeme mit Prozessventilen können bei einer Vielzahl industrieller Anwendungen zum Einsatz kommen, z. B. unter Wasser (off shore oil and gas) und auch über Wasser (on shore oil and gas). Solche Art elektrohydraulischer Systeme werden vor allem dazu genutzt, um unter Wasser in Wassertiefen bis zu mehreren Tausend Metern im Zusammenhang mit der Förderung von Erdöl und Erdgas, mit Bergbau, naturwissenschaftlichen Erkundigungen oder Infrastrukturprojekten ein Element zu bewegen. So befinden sich z. B. bei Erdöl- oder Erdgasförderanlagen auf See in großen Tiefen Prozessventile, mit denen der Volumenstrom des zu fördernden Mediums geregelt oder abgesperrt werden kann. Such electro-hydraulic systems with process valves can be used in a variety of industrial applications, eg. B. under water (offshore oil and gas) and also over water (on shore oil and gas). Such types of electrohydraulic systems are used, above all, to move an element underwater in water depths of up to several thousand meters in connection with the extraction of oil and natural gas, with mining, scientific investigations or infrastructure projects. So are z. B. in oil or natural gas production facilities at sea at great depths process valves with which the flow of the medium to be pumped can be controlled or shut off.
Bei einer bekannten Vorrichtung ist die Stelleinrichtung mit einem Stellantrieb zur Betätigung eines Ventils mittels eines Stellglieds ausgeführt. Diesem Stellantrieb ist eine Notbetätigungseinrichtung zugeordnet, über die das Stellglied im Wesentlichen unabhängig von der Ansteuerung des Stellantriebs bei einer Störung zurückgestellt werden kann. Diese Notbetätigungseinrichtung hat einen Energiespeicher, dessen gespeicherte Energie zum Rücksteilen freisetzbar ist. Hierbei hat die Notbetätigungseinrichtung einen Kolben, der einerseits vom Energiespeicher und andererseits von einem Druck in einem Druckraum beaufschlagt ist, der über ein Schaltventil mit einem Tank oder dergleichen verbindbar ist, um die im Energiespeicher gespeicherte Energie freizusetzen. Dabei ist der Kolben derart ausgebildet, dass er das Stellglied bei einer Entlastung des Druckraums in Rückstellrichtung verstellt. Die lineare Verschiebung des Kolbens im Notfall wird über einen linear verschiebbaren Mitnehmer in eine ebenfalls lineare Bewegung des Stellglieds (Konsole) verwandelt, über das das Ventil geschlossen wird. Zur Schließung eines rotativ betätigbaren Ventils ist die lineare Verschiebeeinrichtung weder vorgesehen noch geeignet. Insbesondere stört, dass mit der Linearbewegung eine unmittelbare Übertragung eines Drehmoments auf das Ventil nicht möglich ist. In a known device, the adjusting device is designed with an actuator for actuating a valve by means of an actuator. This actuator is associated with an emergency operating device, via which the actuator can be reset in a disturbance substantially independently of the actuation of the actuator. This emergency operating device has an energy store whose stored energy can be released for re-dividing. In this case, the emergency operating device has a piston which is acted upon on the one hand by the energy store and on the other hand by a pressure in a pressure chamber, which can be connected via a switching valve to a tank or the like in order to release the energy stored in the energy store. The piston is like this designed, that it displaces the actuator in a release of the pressure chamber in the return direction. The linear displacement of the piston in an emergency is transformed by a linearly displaceable driver in a likewise linear movement of the actuator (console), via which the valve is closed. To close a rotatably actuated valve, the linear displacement device is neither intended nor suitable. In particular, it disturbs that with the linear movement an immediate transmission of torque to the valve is not possible.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrohydraulisches System mit einer Versteilvorrichtung zu schaffen, das die genannten Nachteile lindert oder sogar vermeidet. Insbesondere soll auf konstruktiv einfache Weise eine kompakte Bauweise, namentlich ein kleiner Bauraum und eine gesteigerte Lebensdauer, verwirklicht werden. Außerdem soll eine effektive Verstellung des Stellantriebs auf einfache Art ermöglicht werden. On this basis, it is an object of the present invention to provide an electro-hydraulic system with an adjusting device, which alleviates or even avoids the disadvantages mentioned. In particular, a compact design, namely a small space and an increased life should be realized in a structurally simple manner. In addition, an effective adjustment of the actuator is to be made possible in a simple way.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Anordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anführen, die mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen kombinierbar sind. These objects are achieved with an arrangement according to independent claim 1. Further embodiments of the invention are specified in the dependent claims. It should be noted that the description, in particular in conjunction with the figures, further details and developments of the invention, which can be combined with the features of the claims.
Hierzu trägt ein elektrohydraulisches System mit einer Versteilvorrichtung für ein Ventil, mit einer Antriebseinrichtung, mit einer Stelleinrichtung und einer Vorspanneinrichtung bei, wobei die in der Vorspanneinrichtung gespeicherte Energie im Störfall auf die Stelleinrichtung übertragbar ist, so dass eine rotative Bewegung der Stelleinrichtung einsetzt, die zur Verstellung des Ventils führt. An electrohydraulic system with an adjusting device for a valve, with a drive device, with an adjusting device and a pretensioning device contributes to this, wherein the energy stored in the pretensioning device can be transmitted to the setting device in the event of a fault, so that a rotational movement of the adjusting device is used Adjustment of the valve leads.
Das hier vorgestellte elektrohydraulische System umfasst einen gekapselten Notantrieb mit einem hydraulischen Energiespeicher. Über eine mechanische Spindel oder über einen Hydromotor wird die in einer Feder gespeicherte Energie in eine Drehbewegung umgesetzt. In beiden Fällen wird die Feder durch einen hydraulischen Zylinder gespannt gehalten, der über ein Ventil abgesperrt ist. Beim Öffnen des Ventils wird der Zylinder von der Feder geschoben und die Energie freigesetzt. Die Drehbewegung führt im Störfall zur unmittelbaren Verstellung und damit zur schnellen Schließung eines rotativ betätigten Ventils. Das Auslösen der Stelleinrichtung erfolgt schnell und ausfallsicher. The electrohydraulic system presented here comprises an encapsulated emergency drive with a hydraulic energy store. Via a mechanical spindle or a hydraulic motor, the energy stored in a spring is converted into a rotary motion. In both cases, the spring is held taut by a hydraulic cylinder, which is shut off via a valve. When opening the valve, the cylinder is pushed by the spring and the energy is released. The rotational movement leads to immediate in case of failure Adjustment and thus for the rapid closure of a rotary actuated valve. The triggering of the adjusting device is fast and failsafe.
Mit der vorliegenden Vorrichtung ist ein Notfall-Sicherheits-Modul für rotative Achsen, insbesondere Prozessventile, geschaffen, ohne elektrische Batterien zu verwenden. Das Modul ist unter Wasser austauschbar und ermöglicht eine Betätigung des Ventils durch einen externen Aktuator oder Roboter. With the present device, an emergency safety module for rotary axles, in particular process valves, is provided without using electric batteries. The module is interchangeable with water and allows actuation of the valve by an external actuator or robot.
Für vielfache Anwendungen unter Wasser und auch über Wasser (on shore oil and gas) wird ein rotativ betätigbarer Aktuator bevorzugt, der mit einer Standardschnittstelle (z. B. durch ein ROV) ausgewechselt werden kann. Mit dem hier vorgestellten elektrohydraulischen System wird ein Störfallsicherungs- und Schließmechanismus für rotative Aktoren realisiert unter Verwendung eines Federsystems und einer hydraulischen Regelung (ohne elektrische Batterien), das durch einen externen Aktuator oder Unterwasser-Roboter oder Fahrzeug (z. B. ROVs und AUVs) ausgetauscht und betrieben werden kann. For multiple applications under water and also on water (onshore oil and gas), a rotatably actuatable actuator is preferred, which can be replaced with a standard interface (eg by an ROV). With the electrohydraulic system presented herein, a fault locking and locking mechanism for rotary actuators is realized using a spring system and a hydraulic control (without electric batteries) that is provided by an external actuator or underwater robot or vehicle (eg, ROVs and AUVs). can be exchanged and operated.
Der Störfallsicherungsmechanismus für rotativ betätigbare Ventile verwendet keine Batterien, sondern gebraucht Federn mit einer zuverlässigen hydraulischen Regelung, die auch unter Wasser ausgetauscht werden können, die einen Spindelantrieb oder einen Hydromotor aufweisen und auch ein komplettes Antriebssystem enthalten kann (d. h. nicht nur Sicherungsfunktionen, sondern auch die normalen betrieblichen Arbeiten). The fail safe mechanism for rotary actuated valves does not use batteries, but uses springs with reliable hydraulic control that can also be exchanged underwater, which have a spindle drive or a hydraulic motor and can also contain a complete drive system (ie not only safety functions, but also normal company work).
Die hier vorgestellte Versteilvorrichtung verwirklicht eine Störfallsicherung mit einem Federsystem, wobei das Sicherheitsregelsystem in eine hydraulische Regelung integriert ist, d. h. eine elektrische Antriebseinrichtung wird entkoppelt und ein erforderliches Drehmoment und eine Drehbewegung werden bereitgestellt, um ein Prozessventil in eine gesicherte (geschlossene) Position zu bringen und in dieser Position zu halten. The adjusting device presented here implements a failure safety device with a spring system, the safety control system being integrated in a hydraulic control, i. H. An electric drive device is decoupled and a required torque and a rotational movement are provided to bring a process valve in a secured (closed) position and to hold in this position.
Das Notfall-Sicherheits-Modul für rotativ betriebene Prozessventile ermöglicht ein hohes Sicherheits- und Zuverlässigkeitsniveau für eine lange Betriebsdauer (z. B. 25 Jahre). Es kann als unabhängiges Modul verwendet werden, sowohl zur Ergänzung existierender elektrischer Aktoren oder als Einzelaktor. Das Modul kann auf einfache Art unter Wasser ausgetauscht werden; der Betrieb eines externen Werkzeugs oder Aktuators kann durch ein elektrohydraulisches Regelsystem deaktiviert werden (kein Block). Die Antriebsvorrichtung für die Versteilvorrichtung kann ein Remote Operated Vehicle (ROV) oder ein Autonomous Underwater Vehicle (AUV) oder Roboter sein. Als Stelleinrichtung kommen vorzugsweise eine Gewindespindel oder ein Hydromotor mit rotativem Abtrieb in Betracht. Bevorzugt ist die Stelleinrichtung dazu eingerichtet, das Ventil rotativ anzutreiben, z. B. ein Prozessventil [?]. The emergency safety module for rotary operated process valves provides a high level of safety and reliability for a long service life (eg 25 years). It can be used as an independent module, either to supplement existing electrical actuators or as a single actuator. The module can easily be exchanged under water; the operation of an external tool or actuator can be disabled by an electro-hydraulic control system (no block). The actuator for the adjustment device may be a Remote Operated Vehicle (ROV) or an Autonomous Underwater Vehicle (AUV) or robot. When adjusting preferably come a threaded spindle or a hydraulic motor with rotary output into consideration. Preferably, the adjusting device is adapted to drive the valve rotatively, for. B. a process valve [?].
Die Ventile können vorzugsweise Absperrventile für das Sperren und Öffnen einer Leitung sein. Als Ventilelemente werden weiterhin vorzugsweise hydraulisch über Hydromotor oder mechanisch über Gewindespindel verstellbare Kegelsitzelemente verwendet. Die durch den Gegendruck erzeugte Schließkraft bewirkt eine elastische Verformung am Sitzelement. Bei ausreichender Schließkraft ist eine leckagefreie Dichtheit gewährleistet. Hierbei wird ein Ventilkegel durch eine Bewegungsspindel auf einen Gehäusesitz gepresst. Die Gewindemutter kann im Gehäuse liegen. Der Antrieb der Bewegungsspindel erfolgt vorzugsweise über einen Stellantrieb, der eine Drehbewegung ausführt. Die Bewegungsspindel mit dem Ventilkegel wird beim Öffnen und Schließen des Ventils linear verschoben, während die Gewindemutter ortsfest bleibt. Es können auch Kugelelemente mit durchgehender Bohrung verwendet werden, die in einer Dichtung gelagert sind und bei Drehung um 90° die Öffnung freigeben bzw. absperren. Das Kugelelement und der Stellantrieb sind hierbei ortsfest. Weiterhin bevorzugt kommen Drehschieberventile zur Anwendung. The valves may preferably be shut-off valves for blocking and opening a pipe. As valve elements are further preferably used hydraulically via hydraulic motor or mechanically adjustable via threaded spindle cone seat elements. The closing force generated by the counter-pressure causes an elastic deformation of the seat element. With sufficient closing force a leakage-free tightness is guaranteed. In this case, a valve cone is pressed by a movement spindle to a housing seat. The threaded nut can lie in the housing. The drive of the movement spindle is preferably via an actuator which performs a rotational movement. The movement spindle with the valve cone is linearly displaced during opening and closing of the valve, while the threaded nut remains stationary. It is also possible to use ball elements with a through bore, which are mounted in a seal and, when rotated by 90 °, release or shut off the opening. The ball element and the actuator are stationary. Further preferred are rotary valves are used.
Die Vorspanneinrichtung umfasst ein Federelement, z. B. Schraubendruckfeder, Tellerfeder, Spiralfeder oder ein anderes federndes Element. Die Vorspanneinrichtung wirkt mit einem Kolben zusammen, der einen flüssigkeitsgefüllten Druckraum begrenzt, der dazu eingerichtet ist, die Stelleinrichtung bei einer Entlastung des Druckraums in Rückstellrichtung (Schließrichtung) des Ventils zu verstellen. The biasing means comprises a spring element, for. B. helical compression spring, plate spring, coil spring or another resilient element. The biasing means cooperates with a piston defining a liquid-filled pressure chamber, which is adapted to adjust the actuator at a relief of the pressure chamber in the return direction (closing direction) of the valve.
Vorzugsweise sind die Stellachse der Stelleinrichtung und die Stellachse des Ventils koaxial zueinander angeordnet. Preferably, the adjusting axis of the adjusting device and the adjusting axis of the valve are arranged coaxially with each other.
Bevorzugt umfasst die Stelleinrichtung mindestens eine mechanische Gewindespindel und eine Spindelmutter. Preferably, the adjusting device comprises at least one mechanical threaded spindle and a spindle nut.
Mit Vorteil umfasst die Stelleinrichtung mindestens einen rotatorischen Hydromotor. Zweckmäßig umfasst die Vorspanneinrichtung mindestens ein Federsystem mit mindestens einer Vorspannfeder, das durch mindestens einen Hydrozylinder mit mindestens einem Druckkolben und mindestens einem Druckraum vorgespannt ist. Vorzugsweise ist der Druckraum an mindestens einen Kanal mit mindestens einem Schaltventil angeschlossen, bei dessen Öffnung der Hydrozylinder durch das Federsystem verschiebbar ist. Advantageously, the adjusting device comprises at least one rotary hydraulic motor. Suitably, the biasing means comprises at least one spring system with at least one biasing spring, which is biased by at least one hydraulic cylinder with at least one pressure piston and at least one pressure chamber. Preferably, the pressure chamber is connected to at least one channel with at least one switching valve, at the opening of the hydraulic cylinder is displaceable by the spring system.
Bevorzugt umfasst die Antriebseinrichtung für die Stelleinrichtung eine Elektromaschine für einen Drehantrieb eines externen Aktors oder Roboters oder eines ferngesteuerten U nte rwasse rf a h rze u gs . Preferably, the drive device for the setting device comprises an electric machine for a rotary drive of an external actuator or robot or a remote-controlled submerged-line washer.
Mit Vorteil ist zwischen der Antriebseinrichtung für die Stelleinrichtung und der Stelleinrichtung eine Trennkupplung vorhanden. Advantageously, a separating clutch is present between the drive device for the adjusting device and the adjusting device.
Zweckmäßig ist die Antriebseinrichtung für die Stelleinrichtung mit einer Hydromaschine verbunden, die an den Hydrozylinder angeschlossen ist. Suitably, the drive means for the actuator is connected to a hydraulic machine which is connected to the hydraulic cylinder.
Vorzugsweise ist zwischen der Antriebseinrichtung für die Stelleinrichtung und der Stelleinrichtung ein Freilauf vorhanden. Preferably, a freewheel is provided between the drive means for the actuator and the actuator.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Darstellungen sind schematisch und nicht zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen vorgesehen. Die mit Bezug auf einzelne Details einer Figur angeführten Erläuterungen sind extrahierbar und mit Sachverhalten aus anderen Figuren oder der vorstehenden Beschreibung frei kombinierbar, es sei denn, dass sich für einen Fachmann zwingend etwas anderes ergibt bzw. eine solche Kombination hier explizit untersagt wird. Es zeigen schematisch: The invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to figures. The same components are identified by the same reference numerals. The illustrations are schematic and not intended to illustrate size relationships. The explanations given with reference to individual details of a figure are extractable and freely combinable with facts from other figures or the above description, unless it is absolutely necessary for a person skilled in the art or such a combination is explicitly prohibited here. They show schematically:
Fig. la: eine Seitenansicht der Versteilvorrichtung mit geöffnetem Ventil und gespannter Fig. La: a side view of the adjusting device with the valve open and strained
Vorspanneinrichtung, die Versteilvorrichtung gemäß Fig. 1 mit geschlossenem Ventil und entspannter Vorspanneinrichtung, eine Ausführungsform mit Deckel am Zylindergehäuse und entspannter Vorspannfeder für ein geschlossenes Ventil, die Ausführungsform gemäß Fig. 2 mit gespannten Vorspannfedern für ein geöffnetes Ventil, eine Ausführungsform ohne Deckel und gespannten Vorspannfedern für ein geöffnetes Ventil, die Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit gespannten Vorspannfedern für eine Ventilposition zwischen geöffnet und geschlossen, die Versteilvorrichtung mit entspannter Vorspannfeder und Spindelmutter in zwei Positionen sowie zusätzlich mit gestrichelt dargestellt verschobener Spindelmutter, die Versteilvorrichtung gemäß Fig. lb, jedoch zusätzlich mit einer Trennkupplung zwischen Antriebseinrichtung und Gewindespindel, eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung mit extern angetriebener Hydropumpe und Gewindespindel, eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung mit Hydropumpe und angetriebenem Hydromotor, eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung mit hydraulisch angetriebenem Hydromotor und extern angetriebener Hydropumpe, eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung mit Hydromotor und hydraulischem Freilauf und Fig. 12: eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung mit einer Trennkupplung zwischen Antriebseinrichtung und Hydromotor. Biasing means 1 with a closed valve and a relaxed biasing device, an embodiment with a lid on the cylinder housing and a relaxed biasing spring for a closed valve, the embodiment of FIG. 2 with tensioned biasing springs for an open valve, an embodiment without a lid and tensioned biasing springs for a open valve, the embodiment of FIG. 4 with tensioned biasing springs for a valve position between open and closed, the adjusting device with relaxed biasing spring and spindle nut in two positions and additionally shown with dashed lines shifted spindle nut, the adjusting device of FIG. Lb, but in addition with a separating clutch between the drive device and threaded spindle, an embodiment of the adjusting device with externally driven hydraulic pump and threaded spindle, an embodiment of the adjusting device with hydraulic pump and anget grated hydraulic motor, an embodiment of the adjusting device with hydraulically driven hydraulic motor and externally driven hydraulic pump, an embodiment of the adjusting device with hydraulic motor and hydraulic freewheel and 12 shows an embodiment of the adjusting device with a separating clutch between the drive device and the hydraulic motor.
Die Fig. la und lb zeigen die Versteilvorrichtung 1 mit geöffnetem Ventil 2 und gespannter erster Vorspannfeder 16.1 (Fig. la) und mit geschlossenem Ventil 2 und entspannter erster Vorspannfeder 16.1 (Fig. lb). 1a and 1b show the adjusting device 1 with the valve 2 open and the tensioned first pretensioning spring 16.1 (FIG. 1a) and with the valve 2 closed and the first pretensioning spring 16.1 relaxed (FIG. 1b).
Dargestellt ist die Versteilvorrichtung 1 für ein Ventil 2 mit einer Antriebseinrichtung 3, mit einer Stelleinrichtung 4 und mit einer Vorspanneinrichtung 5. Shown is the adjustment device 1 for a valve 2 with a drive device 3, with an adjusting device 4 and with a biasing device fifth
Die Funktionsschaubilder nach den Fig. la und lb zeigen die Stelleinrichtung 4 zur Betätigung eines Ventils 2, z. B. eines Prozessventils, über das ein Volumenstrom 6 einstellbar ist. Die Stelleinrichtung 4 hat einen Spindeltrieb mit einer Antriebseinrichtung 3, z. B. einer ersten Elektromaschine 7, die eine Gewindespindel 8 antreibt, die ihrerseits mit einer Spindelmutter 9 kämmt. Die Spindelmutter 9 ist drehfest, jedoch axial verstellbar in Richtung der Pfeile A und B auf der Gewindespindel 8 geführt, so dass bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 8 um die Längsachse 10 in Richtung der Pfeile C oder D die Spindelmutter 9 einen Linearvorschub in Richtung der Pfeile A bzw. B durchführt. Die Drehbewegung der Gewindespindel 8 wird im dargestellten Beispiel auf ein Kugelelement 11 des Ventils 2 mit einer durchgehenden Bohrung 12 übertragen, das in einem Ventilgehäuse 13 abdichtend gelagert ist. Durch das Ventilgehäuse 13 fährt ein Ventilkanal 14 hindurch, der an seinen Mündungen durch Rohre 15 fortgeführt wird und in dem ein gasförmiges oder flüssiges Medium (Volumenstrom 6) fließt. In dem Ventilgehäuse 13 ist ein Hohlraum ausgebildet, in dem das Kugelelement 11 mit der Bohrung 12 (Durchflussöffnung) drehbar gelagert ist. Das Kugelelement 11 ist koaxial am Abtriebsende 8.2 (siehe Fig. 2) der Gewindespindel 8 angebracht. In dem Zustand nach der Fig. la fluchten die Bohrung 12 und der Ventilkanal 14 miteinander; die volle Durchflussöffnung ist freigegeben, das Ventil 2 ist also geöffnet. Bei Drehung des Kugelelements 11 in Richtung des Pfeils C (siehe Fig. lb) oder D um 90° überdecken das Kugelelement 11 und der Ventilkanal 14 einander, die Durchtrittsöffnung ist versperrt, das Ventil 2 ist geschlossen. Die Elektromaschine 7 ist am Antriebsende 8.1 (siehe Fig. 2) der Gewindespindel 8 angeordnet. Durch Ansteuerung der Elektromaschine 7 im Normalbetrieb kann - über die Drehbewegung der Antriebswelle 42 (siehe Fig. 7) der Elektromaschine 7 in Richtung der Pfeile E und F, der Drehbewegung der Gewindespindel 8 in Richtung der Pfeile C und D und der Drehbewegung der Antriebsachse 56 (siehe Fig. 7) des Ventils 2 in Richtung der Pfeile R und S - das Kugelelement 11 des Ventils 2 in Abhängigkeit von der Drehbewegung der Gewindespindel 8 in Richtung der Pfeile C bzw. B verstellt werden. The function diagrams of FIGS. La and lb show the adjusting device 4 for actuating a valve 2, z. B. a process valve via which a flow 6 is adjustable. The adjusting device 4 has a spindle drive with a drive device 3, z. B. a first electric machine 7, which drives a threaded spindle 8, which in turn meshes with a spindle nut 9. The spindle nut 9 is rotatably, but axially adjustable in the direction of arrows A and B guided on the threaded spindle 8, so that upon rotation of the threaded spindle 8 about the longitudinal axis 10 in the direction of arrows C or D, the spindle nut 9 is a linear feed in the direction of the arrows A and B performs. The rotational movement of the threaded spindle 8 is transmitted in the example shown to a ball element 11 of the valve 2 with a through bore 12 which is mounted sealingly in a valve housing 13. Through the valve housing 13, a valve passage 14 passes, which is continued at its mouths through tubes 15 and in which a gaseous or liquid medium (volume flow 6) flows. In the valve housing 13, a cavity is formed in which the ball member 11 is rotatably mounted with the bore 12 (flow opening). The ball element 11 is coaxially attached to the output end 8.2 (see FIG. 2) of the threaded spindle 8. In the state of FIG. 1a, the bore 12 and the valve channel 14 are aligned with each other; the full flow opening is released, so valve 2 is open. Upon rotation of the ball member 11 in the direction of arrow C (see Fig. Lb) or D by 90 ° cover the ball member 11 and the valve channel 14 each other, the passage is blocked, the valve 2 is closed. The electric machine 7 is arranged at the drive end 8.1 (see FIG. 2) of the threaded spindle 8. By controlling the electric machine 7 in normal operation can - via the rotational movement of the drive shaft 42 (see Fig. 7) of the electric machine 7 in the direction of arrows E and F, the rotational movement of the threaded spindle 8 in the direction of arrows C and D and the rotational movement of the drive shaft 56th (see Fig. 7) of the valve 2 in the direction of arrows R and S - the ball member 11 of the valve 2 in response to the rotational movement of the threaded spindle 8 in the direction of arrows C and B are adjusted.
In dem Fall, in dem das Ventil 2 aufgesteuert (geöffnet) ist und somit ein gewisser Volumenstrom 6 eingestellt ist, würde bei einem Stromausfall oder anlageseitigem Störfall das Ventil 2 offenbleiben, so dass die Funktion der Prozessarmatur nicht mehr kontrollierbar ist. Für einen derartigen Störfall ist eine Notbetätigungseinrichtung vorgesehen, durch die die Gewindespindel 8 in eine Grundposition zurückgestellt werden kann, in der das Ventil 2 geschlossen ist (Fig. lb). Bei der in den Fig. la und lb dargestellten Lösung erfolgt diese Rückstellung mechanisch, wobei zur Notfallfunktion keinerlei Bauelemente elektrisch betätigt werden müssen. Die Notbetätigungseinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Energiespeicher, im vorliegenden Fall aus der Vorspanneinrichtung 5 mit einer ersten Vorspannfeder 16.1 (Federspeicher), die über einen ersten Kolben 17.1 vorgespannt ist. Dieser erste Kolben 17.1 begrenzt mit seinem einen Endbereich einen ersten Druckraum 18.1 mit Druckfluid eines Hydrozylinders 19 (Betätigungszylinder). Der andere Endbereich des ersten Kolbens 17.1 ragt aus dem Hydrozylinder 19 heraus und steht mit der Spindelmutter 9 unmittelbar in Verbindung (Andruck). In the case in which the valve 2 is opened (opened) and thus a certain volume flow 6 is set, the valve 2 would remain open in the event of a power failure or system-side fault, so that the function of the process fitting can no longer be controlled. For such a fault an emergency operating device is provided, by means of which the threaded spindle 8 can be returned to a basic position in which the valve 2 is closed (FIG. 1b). In the solution shown in Figs. La and lb this provision is done mechanically, with the emergency function no components must be electrically operated. The emergency operating device consists essentially of an energy storage, in the present case from the biasing device 5 with a first biasing spring 16.1 (spring accumulator), which is biased by a first piston 17.1. This first piston 17.1 defines with its one end region a first pressure chamber 18.1 with pressurized fluid of a hydraulic cylinder 19 (actuating cylinder). The other end region of the first piston 17.1 projects out of the hydraulic cylinder 19 and is in direct contact with the spindle nut 9 (pressure).
Der erste Druckraum 18.1 ist über einen ersten Kanal 20 mit einem jeweils elektrisch betätigbaren ersten Schaltventil 21 und einem zweiten Schaltventil 22 verbunden, die als Sitzventil ausgeführt sind. Diese sind über eine erste bzw. eine zweite Feder 23 bzw. 24 in ihre Öffnungsposition vorgespannt und lassen sich durch Bestromen eines ersten bzw. zweiten Schaltmagneten 25 bzw. 26 in ihrer Schließstellung verstellen. Mit 28 ist ein erstes Rückschlagventil bezeichnet. The first pressure chamber 18.1 is connected via a first channel 20 with a first electrically operable first switching valve 21 and a second switching valve 22, which are designed as a seat valve. These are biased by a first and a second spring 23 and 24 in their open position and can be adjusted by energizing a first or second solenoid 25 and 26 in their closed position. At 28, a first check valve is designated.
Im regulären Betrieb gemäß Fig. la erfolgt die Verstellung des Ventils 2 allein über den Spindeltrieb durch Ansteuerung der ersten Elektromaschine 7 (elektrischer Spindelmotor). Im Folgenden wird die Funktion der Schaltventile 21, 22 am Beispiel des ersten Schaltventils 21 erläutert. Dabei ist der erste Schaltmagnet 25 des Schaltventils 21 bestromt, so dass dieses in seine leckagefreie Schaltstellung verstellt ist. Der Federspeicher der Vorspanneinrichtung 5 ist aufgeladen, da im ersten Druckraum 18.1 ein Druck anliegt, der ausreicht, um den Federspeicher in seiner vorgespannten Position zu halten. Das Druckmittel ist dabei über das Schaltventil 21 eingespannt. In the regular operation according to FIG. 1 a, the adjustment of the valve 2 takes place solely via the spindle drive by controlling the first electric machine 7 (electric spindle motor). The function of the switching valves 21, 22 will be explained below using the example of the first switching valve 21. In this case, the first solenoid 25 of the switching valve 21 is energized, so this is adjusted in its leak-free switching position. The spring accumulator of the biasing device 5 is charged, as in the first pressure chamber 18.1 a pressure is applied, which is sufficient to hold the spring accumulator in its biased position. The pressure medium is clamped via the switching valve 21.
Bei einem Stromausfall oder Störfall entsprechend Fig. lb nimmt der Spindeltrieb eine Undefinierte Lage ein. Bei einem derartigen Notfall wird deshalb der erste Schaltmagnet 25 stromlos geschaltet, so dass das Schaltventil 21 über die Feder 23 in seine Öffnungsstellung verstellt wird. Dadurch kann Druckmittel aus dem ersten Druckraum 18.1 über das geöffnete Schaltventil 21 abströmen. Dadurch wird der Druck im ersten Druckraum 18.1 abgebaut. Dabei wird der erste Kolben 17.1 in Richtung H durch die Kraft des Federspeichers der Vorspanneinrichtung 5 sowie dessen Bewegung in Richtung I verstellt, so dass Druckmittel aus dem ersten Druckraum 18.1 über den ersten Kanal 20, die geöffneten Schaltventile 21, 22 und den zweiten Kanal 27 ausgeschoben wird. Der erste Druckkolben 17.1 ist mit der Spindelmutter 9 des Spindeltriebs verbunden, so dass entsprechend die mit keinem selbsthemmenden Getriebe ausgeführte Spindelmutter 9 in Axialrichtung E verstellt wird und dabei die Gewindespindel 8 in eine Drehbewegung in Richtung C versetzt wird. Durch Drehbewegung der Gewindespindel 8 wird das Ventil 2 geschlossen. Wie in Fig. la gezeigt, dreht die erste Elektromaschine 7, z. B. Bestandteil eines ROV, die Gewindespindel 8 in beide Drehrichtungen C bzw. D. Der Hydrozylinder 19 saugt Öl an und das erste Schaltventil 21 und das zweite Schaltventil 22 (Sicherheitsventile) blockieren die Rückkehr der ersten Vorspannfeder 16.1 so lange, wie elektrischer Strom an den Spulen des ersten Schaltmagneten 25 und des zweiten Schaltmagneten 26 liegt. In the event of a power failure or malfunction according to FIG. 1b, the spindle drive assumes an undefined position. In such an emergency, therefore, the first solenoid 25 is de-energized, so that the switching valve 21 is adjusted by the spring 23 in its open position. As a result, pressure medium can flow out of the first pressure chamber 18.1 via the open switching valve 21. As a result, the pressure in the first pressure chamber 18.1 is reduced. In this case, the first piston 17.1 in the direction H is adjusted by the force of the spring accumulator of the biasing device 5 and its movement in the direction I, so that pressure medium from the first pressure chamber 18.1 via the first channel 20, the open switching valves 21, 22 and the second channel 27th is ejected. The first pressure piston 17.1 is connected to the spindle nut 9 of the spindle drive, so that correspondingly executed with no self-locking gear spindle nut 9 is adjusted in the axial direction E, while the threaded spindle 8 is set in a rotational movement in the direction C. By rotary movement of the threaded spindle 8, the valve 2 is closed. As shown in Fig. La, the first electric machine 7, z. B. The hydraulic cylinder 19 sucks in oil and the first switching valve 21 and the second switching valve 22 (safety valves) block the return of the first biasing spring 16.1 as long as electric current the coils of the first switching magnet 25 and the second switching magnet 26 is located.
Das Ventil 2, z. B. Prozessventil, schließt über die erste Vorspannfeder 16.1 (Fig. lb) oder über den Antrieb der Gewindespindel 8 durch die erste Elektromaschine 7 (Fig. la) mit Sicherheitsventilen. In allen Ausführungsformen können mehr als eine bzw. mehrere Gewindespindeln 8, Hydrozylinder 19 (Druckzylinder) und/oder Vorspannfedern 16 angewendet werden, insbesondere bis das erforderliche Drehmoment erreicht wird. Die Fig. 2 bis 5 zeigen Ausführungsformen, bei denen die Längsachse 10 der Gewindespindel 8, der Spindelmutter 9 und das Zylindergehäuses 30 koaxial zueinander angeordnet sind. Ebenso sind bevorzugt die Längsachsen der Stelleinrichtung 4 (Antriebswelle 42) der Elektromaschine 7, der Gewindespindel 8, der Spindelmutter 9) und der Antriebsachse 56 des Ventils 2 koaxial zueinander angeordnet. Die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 stützen sich jeweils mit einem Ende am Zylindergehäuse 30 ab. Es sind jeweils ein erster Druckkolben 17.1 und ein zweiter Druckkolben 17.2 vorhanden. Nach Fig. 2 weist die Gewindespindel 8 ein Antriebsende 8.1 und ein Abtriebsende 8.2 auf. An das Antriebsende 8.1 kann ein (nicht dargestelltes) ROV mit einer Elektromaschine 7 (siehe Fig. la, lb) angeschlossen sein (Antrieb von außen). Die Gewindespindel 8 kann auch durch eine erste Hydromaschine 36 (Hydraulikpumpe) in Zusammenarbeit mit einem (nicht dargestellten) Hydromotor angetrieben werden. An das Abtriebsende 8.2 kann ein Ventil 2 (siehe Fig. la, lb) angeschlossen sein. In der dargestellten Position nach Fig. 2 ist das Ventil 2, z. B. Prozessventil, geschlossen (vgl. Fig. lb) und die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 sind entspannt (nicht gesperrt). Das erste Schaltventil 21 ist geöffnet. Es fließt ein Druckfluidstrom 38 aus dem ersten Druckraum 18.1 und dem zweiten Druckraum 18.2 ab. Das Zylindergehäuse 30 ist in Richtung K und dadurch ist ebenso die Spindelmutter 9 in Richtung L verschoben, so dass die Gewindespindel 8 um ihre Längsachse 10 in Richtung C (siehe Fig. lb) gedreht ist. Das Zylindergehäuse 30 weist auf Seiten des Antriebsendes 8.1 einen ersten Deckel 34 und auf Seiten des Abtriebendes 8.2 einen zweiten Deckel 35 auf. Mit 29 ist ein Gehäuse, mit 31 eine Druckkompensation, mit 32 ein erstes Spindellager und mit 33 ein zweites Spindellager bezeichnet. Die erste Hydromaschine 36 (Hydraulikpumpe) ist durch einen Elektromotor 37 angetrieben. Der Hydroantrieb aus Hydromaschine 36 (Hydraulikpumpe) und Elektromotor 37 kann - außer zum Antrieb der Gewindespindel 8 und/oder des Ventils 2 - als Hilfs-Hydroantrieb eingebaut werden, um den ersten Druckkolben 17.1 und den zweiten Druckkolben 17.2 auf Druck zu halten (Leckölverlust). The valve 2, z. B. process valve, closes on the first biasing spring 16.1 (Fig. Lb) or via the drive of the threaded spindle 8 by the first electric machine 7 (Fig. La) with safety valves. In all embodiments, more than one or more threaded spindles 8, hydraulic cylinders 19 (impression cylinders) and / or biasing springs 16 may be used, in particular until the required torque is achieved. Figs. 2 to 5 show embodiments in which the longitudinal axis 10 of the threaded spindle 8, the spindle nut 9 and the cylinder housing 30 are arranged coaxially with each other. Likewise, preferably, the longitudinal axes of the adjusting device 4 (drive shaft 42) of the electric machine 7, the threaded spindle 8, the spindle nut 9) and the drive shaft 56 of the valve 2 are arranged coaxially with each other. The second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are each supported at one end on the cylinder housing 30. There are in each case a first pressure piston 17.1 and a second pressure piston 17.2 present. According to FIG. 2, the threaded spindle 8 has a drive end 8.1 and an output end 8.2. At the drive end 8.1, a ROV (not shown) with an electric machine 7 (see Fig. La, lb) be connected (drive from the outside). The threaded spindle 8 can also be driven by a first hydraulic machine 36 (hydraulic pump) in cooperation with a (not shown) hydraulic motor. To the output end 8.2, a valve 2 (see Fig. La, lb) may be connected. In the illustrated position of FIG. 2, the valve 2, z. B. process valve, closed (see Fig. Lb) and the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are relaxed (not locked). The first switching valve 21 is open. A pressure fluid flow 38 flows out of the first pressure chamber 18.1 and the second pressure chamber 18.2. The cylinder housing 30 is in the direction K and thereby also the spindle nut 9 is displaced in the direction L, so that the threaded spindle 8 is rotated about its longitudinal axis 10 in the direction C (see Fig. Lb). The cylinder housing 30 has a first cover 34 on the side of the drive end 8.1 and a second cover 35 on the side of the output end 8.2. With a housing 29, 31 is a pressure compensation, 32 denotes a first spindle bearing and 33 a second spindle bearing. The first hydraulic machine 36 (hydraulic pump) is driven by an electric motor 37. The hydraulic drive from hydraulic machine 36 (hydraulic pump) and electric motor 37 can be installed as an auxiliary hydraulic drive, except for driving the threaded spindle 8 and / or the valve 2, in order to keep the first pressure piston 17.1 and the second pressure piston 17.2 pressurized (leakage oil loss). ,
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform entspricht der Ausführungsform nach Fig. 2. Jedoch ist in der dargestellten Position das Ventil 2 geöffnet (vgl. Fig. la) und die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 sind gespannt (gesperrt). Das erste Schaltventil 21 ist geschlossen. In einem (nicht dargestellten) Schritt wurde zuvor Druckfluid in den ersten Druckraum 18.1 und in den zweiten Druckraum 18.2 eingespeist, wodurch das Zylindergehäuse 30 in Richtung M und dadurch die Spindelmutter 9 in Richtung N verschoben wurden. In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist das Ventil 2 geöffnet (vgl. Fig. la) und die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 sind gespannt (gesperrt). Das erste Schaltventil 21 ist geschlossen. Das Zylindergehäuse 30 ist oben offen, d. h. es weist auf Seiten des Antriebsendes 8.1 keinen Deckel auf. Die Gewindespindel 8 kann gedreht werden, ohne die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 neu spannen zu müssen. However, in the illustrated position, the valve 2 is open (see Fig. La) and the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are tensioned (locked). The first switching valve 21 is closed. In a step (not shown), pressurized fluid has previously been used fed into the first pressure chamber 18.1 and in the second pressure chamber 18.2, whereby the cylinder housing 30 in the direction M and thereby the spindle nut 9 have been moved in the direction N. In the embodiment shown in Fig. 4, the valve 2 is open (see Fig. La) and the second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are tensioned (locked). The first switching valve 21 is closed. The cylinder housing 30 is open at the top, that is, it has on the side of the drive end 8.1 no lid. The threaded spindle 8 can be rotated without having to re-tension the second pretensioning spring 16.2 and the third pretensioning spring 16.3.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausbildung entspricht der Ausführungsform nach Fig. 4. Jedoch ist in der dargestellten Position das Ventil 2 in einer Zwischenposition zwischen geöffnet (vgl. Fig. la) und geschlossen (vgl. Fig. lb). Die zweite Vorspannfeder 16.2 und die dritte Vorspannfeder 16.3 sind gespannt (gesperrt). Das erste Schaltventil 21 ist geschlossen. Ein erster Druckzwischenraum 39.1 und ein zweiter Druckzwischenraum 39.2 sind mit Druckfluid gefüllt. Dadurch ist die Spindelmutter 9 in Richtung O verschoben, so dass die Gewindespindel 8 um ihre Längsachse 10 in Richtung C (siehe Fig. lb) gedreht ist. In Fig. 6 sind die Versteilvorrichtung 1 mit entspannter Vorspannfeder 16.4 und die Spindelmutter 9 in einer ersten Position 9' und gestrichelt die Spindelmutter 9 in einer zweiten Position 9" dargestellt. Ein Mitnahmeelement 40 ist mit einer Stirnfläche mit der Spindelmutter 9 und mit einer Stirnfläche des ersten Druckkolbens 17.1 verbunden. Die Vorspannfeder 16.4 steht mit dem Mitnahmeelement 40 in Andruckkontakt. Mit den Pfeilen A und B sind die Richtungen der Verschiebung der Spindelmutter 9 im Normalbetrieb bezeichnet. Hierbei erfolgen der Antrieb der Gewindespindel 8 z. B. durch die erste Elektromaschine 7 und die Drehbewegung in Richtungen C und D, wodurch das Ventil 2 geöffnet (Fig. la) oder geschlossen (Fig. lb) wird. Mit dem Pfeil P ist die Richtung der Verschiebung der Spindelmutter 9 in Position 9" bezeichnet, wodurch die Vorspannfeder 16.4, z. B. Druckfeder, gespannt wird. Die Gewindespindel 8 wird vom ersten Druckkolben 17.1 in Richtung Öffnen des Ventils 2 entkoppelt. Der Druckkolben 17.1 und die Spindelmutter 9 sind frei bewegliche Teile. Das Ventil 2 kann durch die erste Elektromaschine 7, z. B. als Bestandteil des ROV, geöffnet werden oder das erste Schaltventil 21 und das zweite Schaltventil 22 (Sicherheitsventile) verriegelt werden. Fig. 7 zeigt die Versteilvorrichtung gemäß Fig. lb, jedoch mit einer zusätzlichen Trennkupplung 41 zwischen der Antriebseinrichtung 3 und der Gewindespindel 8 (Stellspindel). Es ist eine Trennkupplung 41 für die Antriebswelle 42 der ersten Elektromaschine 7 vorhanden. Hierdurch besteht eine Sicherheitsfunktion (Schließen des Ventils 2) auch bei angekoppelter erster Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb). Ein Vorteil besteht darin, dass die erste Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) die Sicherheitsfunktion nicht mehr blockieren/hindern kann. Mit 54 ist eine Leitung von der Trennkupplung 41 zum zweiten Kanal 27 bezeichnet. Mit 56 ist die Antriebsachse des Ventils 2 bezeichnet. In Fig. 8 ist eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung 1 mit einer extern durch eine zweite Elektromaschine 43 angetriebene Hydromaschine 36, z. B. Hydropumpe, dargestellt, die den Hydrozylinder 19 ansteuert. Die Gewindespindel 8 (siehe Fig. lb) wird hierbei nur für die Übersetzung der linearen Bewegung (Pfeile E und I) in die rotative Bewegung (Pfeil C) verwendet. Ein Vorteil besteht darin, dass die Kraftübersetzung von der zweiten Elektromaschine 43 (ROV bzw. Antrieb) sehr einfach zu realisieren ist. Es kann eine flexible Lager-Antriebswelle eingesetzt werden. The embodiment shown in Fig. 5 corresponds to the embodiment of Fig. 4. However, in the illustrated position, the valve 2 is in an intermediate position between open (see Fig. La) and closed (see Fig. Lb). The second biasing spring 16.2 and the third biasing spring 16.3 are cocked (locked). The first switching valve 21 is closed. A first pressure interspace 39.1 and a second pressure interspace 39.2 are filled with pressurized fluid. As a result, the spindle nut 9 is displaced in the direction O, so that the threaded spindle 8 is rotated about its longitudinal axis 10 in the direction C (see FIG. 1b). 6, the adjusting device 1 with a relaxed pretensioning spring 16.4 and the spindle nut 9 are shown in a first position 9 'and the spindle nut 9 is shown in dashed lines in a second position 9 " The biasing spring 16.4 is in pressure contact with the carrier element 40. The directions of displacement of the spindle nut 9 in normal operation are indicated by arrows A and B. The drive of the threaded spindle 8 takes place, for example, by the first electric machine 7 and the rotational movement in directions C and D, whereby the valve 2 is opened (Figure la) or closed (Figure lb)., The arrow P indicates the direction of displacement of the spindle nut 9 in position 9 ", whereby the biasing spring 16.4, z. B. compression spring, is stretched. The threaded spindle 8 is decoupled from the first pressure piston 17.1 in the direction of opening the valve 2. The pressure piston 17.1 and the spindle nut 9 are freely movable parts. The valve 2 can by the first electric machine 7, z. B. as part of the ROV, or the first switching valve 21 and the second switching valve 22 (safety valves) are locked. Fig. 7 shows the adjusting device according to Fig. Lb, but with an additional separating clutch 41 between the drive means 3 and the threaded spindle 8 (adjusting spindle). There is a separating clutch 41 for the drive shaft 42 of the first electric machine 7. As a result, there is a safety function (closing of the valve 2) even when coupled first electric machine 7 (ROV or drive). One advantage is that the first electric machine 7 (ROV or drive) can no longer block / prevent the safety function. At 54, a line from the separating clutch 41 to the second channel 27 is designated. 56, the drive axis of the valve 2 is designated. In Fig. 8 is an embodiment of the adjusting device 1 with an externally driven by a second electric machine 43 hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump, shown, which drives the hydraulic cylinder 19. The threaded spindle 8 (see FIG. 1b) is used here only for the translation of the linear movement (arrows E and I) into the rotary movement (arrow C). One advantage is that the power transmission from the second electric machine 43 (ROV or drive) is very easy to implement. It can be used a flexible bearing drive shaft.
Entsprechend Fig. 9 ist eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung 1 mit einer Hydromaschine 36, z. B. Hydropumpe, und einem extern angetriebenen ersten Hydromotor 44 dargestellt. Die interne erste Hydromaschine 36, z. B. Hydropumpe, ist mit einem Elektromotor 37 angetrieben. Die erste Hydromaschine 36 kann sowohl als Vollantrieb oder als „Refresh" (Mini-Antrieb, redundante Funktion - zum Öffnen) arbeiten. Die Gewindespindel 8 (Fig. lb) ist durch den ersten Hydromotor 44 ersetzt und kann somit auch direkt von der externen ersten Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) angetrieben werden. Hierbei kann zwischen der ersten Elektromaschine 7 und dem ersten Hydromotor 44 eine Kupplung 41 (siehe Fig. 7) vorhanden sein. Die zweite Vorspannfeder 16.2 beaufschlagt den ersten Druckkolben 17.1. According to Fig. 9 is an embodiment of the adjusting device 1 with a hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump, and an externally driven first hydraulic motor 44. The internal first hydraulic machine 36, z. B. hydraulic pump is driven by an electric motor 37. The first hydraulic machine 36 can operate either as a full drive or as a "refresh" (mini-drive, redundant function - for opening) .The threaded spindle 8 (FIG. 1b) is replaced by the first hydraulic motor 44 and can therefore also be directly from the external first In this case, a coupling 41 (see Fig. 7) may be present between the first electric machine 7 and the first hydraulic motor 44. The second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1.
Gemäß Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung 1 mit einem hydraulisch angetriebenen ersten Hydromotor 44 und extern angetriebenen zweiten Hydromaschine 45, z. B. Hydropumpe, gezeigt. Der erste Hydromotor 44 wird - über die zweite Hydromaschine 45 - extern durch die erste Elektromaschine 7 angetrieben. Der hydraulische Abtrieb der zweiten Hydromaschine 45 bildet den hydraulischen Antrieb für den ersten Hydromotor 44 (das Übersetzungsverhältnis ist damit sehr flexibel). Es ist ein hydraulischer Kreislauf aus der zweiten Hydromaschine 45 und dem ersten Hydromotor 44 vorhanden. Mit 46 ist ein drittes Schaltventil, mit 47 ist ein viertes Schaltventil, mit 48 ist ein zweites Rückschlagventil und mit 49 ist ein drittes Rückschlagventil bezeichnet. Die zweite Vorspannfeder 16.2 beaufschlagt den ersten Druckkolben 17.1. 10, an embodiment of the adjusting device 1 with a hydraulically driven first hydraulic motor 44 and externally driven second hydraulic machine 45, z. B. hydraulic pump shown. The first hydraulic motor 44 is driven externally by the first electric machine 7 via the second hydraulic machine 45. The hydraulic output of the second hydraulic machine 45 forms the hydraulic drive for the first hydraulic motor 44 (the transmission ratio is thus very flexible). It is a hydraulic circuit the second hydraulic machine 45 and the first hydraulic motor 44 available. With 46 is a third switching valve, with 47 is a fourth switching valve, with 48 is a second check valve and 49 is a third check valve. The second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1.
Nach Fig. 11 ist eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung 1 mit einem ersten Hydromotor 44 und einem hydraulischen Freilauf 50 gezeigt. Hierbei kann die externe erste Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) durch den hydraulischen Freilauf 50 entkoppelt werden, d. h. bei einer Störfallsicherung ist die Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) ausgeschaltet. Der hydraulische Freilauf 50 bildet einen hydraulischen Kreislauf aus der zweiten Hydromaschine 45 und einem zweiten Hydromotor 51. In den hydraulischen Kreislauf 50 sind ein fünftes Schaltventil 52 und ein sechstes Schaltventil 53 integriert. Die zweite Vorspannfeder 16.2 beaufschlagt den ersten Druckkolben 17.1. Entsprechend Fig. 12 ist eine Ausführungsform der Versteilvorrichtung 1 mit einer Trennkupplung 41 zwischen der externen ersten Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) und dem hydraulisch angetriebenen ersten Hydraulikmotor 44 vorhanden. Die erste Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) kann durch die Trennkupplung 41 entkoppelt werden, d. h. bei einer Störung ist die erste Elektromaschine 7 (ROV bzw. Antrieb) ausgeschaltet. Zwischen der Trennkupplung 41 und dem ersten Hydraulikmotor 44 ist ein hydraulischer Kreislauf aus der zweiten Hydromaschine 45 und dem zweiten Hydromotor 51 vorhanden. Die Trennkupplung 41 ist über eine Leitung 54 mit dem zweiten Kanal 27 verbunden. Mit 55 ist ein Stromventil bezeichnet. Die zweite Vorspannfeder 16.2 beaufschlagt den ersten Druckzylinder 17.1. According to Fig. 11, an embodiment of the adjusting device 1 with a first hydraulic motor 44 and a hydraulic freewheel 50 is shown. In this case, the external first electric machine 7 (ROV or drive) can be decoupled by the hydraulic freewheel 50, that is to say in the event of an accident safety the electric machine 7 (ROV or drive) is switched off. The hydraulic freewheel 50 forms a hydraulic circuit of the second hydraulic machine 45 and a second hydraulic motor 51. In the hydraulic circuit 50, a fifth switching valve 52 and a sixth switching valve 53 are integrated. The second biasing spring 16.2 acts on the first pressure piston 17.1. According to FIG. 12, an embodiment of the adjusting device 1 with a separating clutch 41 between the external first electric machine 7 (ROV or drive) and the hydraulically driven first hydraulic motor 44 is present. The first electric machine 7 (ROV or drive) can be decoupled by the separating clutch 41, ie in the event of a fault, the first electric machine 7 (ROV or drive) is switched off. Between the separating clutch 41 and the first hydraulic motor 44, a hydraulic circuit of the second hydraulic machine 45 and the second hydraulic motor 51 is present. The separating clutch 41 is connected via a line 54 to the second channel 27. At 55, a flow control valve is designated. The second biasing spring 16.2 acts on the first pressure cylinder 17.1.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Versteilvorrichtung1 adjustment device
2 Ventil 2 valve
3 Antriebseinrichtung 3 drive device
4 Stelleinrichtung4 adjusting device
5 Vorspanneinrichtung5 pretensioner
6 Volumenstrom6 volume flow
7 erste Elektromaschine7 first electric machine
8 Gewindespindel8 threaded spindle
8.1 Antriebsende 8.1 drive end
8.2 Abtriebsende  8.2 Output end
9 Spindelmutter 9 spindle nut
9' erste Position9 'first position
9" zweite Position9 "second position
10 Längsachse 10 longitudinal axis
11 Kugelelement 11 ball element
12 Bohrung 12 hole
13 Ventilgehäuse 13 valve housing
14 Ventilkanal 14 valve channel
15 Rohr  15 pipe
16.1 erste Vorspannfeder 16.1 first preload spring
16.2 zweite Vorspannfeder16.2 second preload spring
16.3 dritte Vorspannfeder16.3 third preload spring
16.4 vierte Vorspannfeder16.4 fourth preload spring
17.1 erster Druckkolben17.1 first pressure piston
17.2 zweiter Druckkolben17.2 second pressure piston
18.1 erster Druckraum18.1 first pressure room
18.2 zweiter Druckraum18.2 second pressure chamber
19 Hydrozylinder19 hydraulic cylinders
20 erster Kanal 20 first channel
21 erstes Schaltventil 21 first switching valve
22 zweites Schaltventil22 second switching valve
23 erste Feder 24 zweite Feder23 first spring 24 second spring
25 erster Schaltmagnet25 first solenoid
26 zweiter Schaltmagnet26 second solenoid
27 zweiter Kanal 27 second channel
28 erstes Rückschlagventil 28 first check valve
29 Gehäuse 29 housing
30 Zylindergehäuse  30 cylinder housing
31 Druckkompensation 31 pressure compensation
32 erstes Spindellager32 first spindle bearing
33 zweites Spindellager33 second spindle bearing
34 erster Deckel 34 first lid
35 zweiter Deckel  35 second lid
36 erste Hydromaschine 36 first hydraulic machine
37 Elektromotor 37 electric motor
38 Druckfluidstrom  38 pressure fluid flow
39.1 erster Druckzwischenraum 39.1 first pressure gap
39.2 zweiter Druckzwischenraum39.2 second pressure gap
40 Mitnahmeelement 40 entrainment element
41 Trennkupplung  41 separating clutch
42 Antriebswelle  42 drive shaft
43 zweite Elektromaschine 43 second electric machine
44 erster Hydromotor44 first hydraulic motor
45 zweite Hydromaschine45 second hydraulic machine
46 drittes Schaltventil46 third switching valve
47 viertes Schaltventil47 fourth switching valve
48 zweites Rückschlagventil48 second check valve
49 drittes Rückschlagventil49 third check valve
50 hydraulischer Freilauf50 hydraulic freewheel
51 zweiter Hydromotor51 second hydraulic motor
52 fünftes Schaltventil52 fifth switching valve
53 sechstes Schaltventil53 sixth switching valve
54 Leitung 54 line
55 Stromventil  55 flow valve
56 Antriebsachse  56 drive axle

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrohydraulisches System mit einer Versteilvorrichtung (1) für ein Ventil (2), mit einer Antriebseinrichtung (3), mit einer Stelleinrichtung (4) und mit einer Vorspanneinrichtung (5), wobei die in der Vorspanneinrichtung (5) gespeicherte Energie im Störfall auf die Stelleinrichtung (4) übertragbar ist, so dass eine rotative Bewegung der Stelleinrichtung (4) einsetzt, die zur Verstellung des Ventils (2) führt. 1. Electrohydraulic system with an adjusting device (1) for a valve (2), with a drive device (3), with an adjusting device (4) and with a biasing means (5), wherein the in the biasing means (5) stored energy in case of failure on the adjusting device (4) is transferable, so that a rotational movement of the adjusting device (4) begins, which leads to the adjustment of the valve (2).
2. Elektrohydraulisches System nach Patentanspruch 1, wobei die Stellachse der Stelleinrichtung (4) und die Stellachse des Ventils (2) koaxial zueinander angeordnet sind. 2. Electrohydraulic system according to claim 1, wherein the adjusting axis of the adjusting device (4) and the adjusting axis of the valve (2) are arranged coaxially with each other.
3. Elektrohydraulisches System nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Stelleinrichtung (4) mindestens eine mechanische Gewindespindel (8) und mindestens eine Spindelmutter (9) umfasst. 3. Electro-hydraulic system according to claim 1 or 2, wherein the adjusting device (4) comprises at least one mechanical threaded spindle (8) and at least one spindle nut (9).
4. Elektrohydraulisches System nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Stelleinrichtung (4) mindestens einen rotierbaren Hydromotor (44) umfasst. 4. Electrohydraulic system according to claim 1 or 2, wherein the adjusting device (4) comprises at least one rotatable hydraulic motor (44).
5. Elektrohydraulisches System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Vorspanneinrichtung (5) mindestens ein Federsystem mit mindestens einer Vorspannfeder (16.1, 16.2) umfasst, das durch mindestens einen Hydrozylinder (19) mit mindestens einem Druckkolben (17.1, 17.2) mit mindestens einem Druckraum (18.1, 18.2) vorgespannt ist. 5. Electrohydraulic system according to one of the preceding claims, wherein the biasing means (5) comprises at least one spring system with at least one biasing spring (16.1, 16.2) by at least one hydraulic cylinder (19) with at least one pressure piston (17.1, 17.2) with at least one Pressure chamber (18.1, 18.2) is biased.
6. Elektrohydraulisches System nach Patentanspruch 5, wobei der Druckraum (18.1, 18.2) an mindestens einen Kanal (20, 27) mit mindestens einem Schaltventil (21, 22) angeschlossen ist, bei dessen Öffnung der Druckkolben (17.1, 17.2) des Hydrozylinders (19) durch das Federsystem verschiebbar ist. 6. Electrohydraulic system according to claim 5, wherein the pressure chamber (18.1, 18.2) to at least one channel (20, 27) with at least one switching valve (21, 22) is connected, at the opening of the pressure piston (17.1, 17.2) of the hydraulic cylinder ( 19) is displaceable by the spring system.
7. Elektrohydraulisches System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (3) für die Stelleinrichtung (4) eine Elektromaschine (7) für einen Drehantrieb eines externen Aktors oder Roboters oder eines ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugs umfasst. 7. Electrohydraulic system according to one of the preceding claims, wherein the drive means (3) for the adjusting device (4) comprises an electric machine (7) for a rotary drive of an external actuator or robot or a remote-controlled underwater vehicle.
8. Elektrohydraulisches System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zwischen der Antriebseinrichtung (3) für die Stelleinrichtung (4) und der Stelleinrichtung (4) eine Trennkupplung (41) vorgesehen ist. 8. Electrohydraulic system according to one of the preceding claims, wherein between the drive means (3) for the adjusting device (4) and the adjusting device (4) is provided a separating clutch (41).
9. Elektrohydraulisches System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (3) für die Stelleinrichtung (4) mit einer Hydromaschine (45) verbunden ist, die an einen Hydrozylinder (19) angeschlossen ist. 9. Electrohydraulic system according to one of the preceding claims, wherein the drive means (3) for the adjusting device (4) with a hydraulic machine (45) is connected, which is connected to a hydraulic cylinder (19).
10. Elektrohydraulisches System nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei zwischen der Antriebseinrichtung (3) für die Stelleinrichtung (4) und der Stelleinrichtung (4) ein Freilauf (50) vorgesehen ist. 10. Electrohydraulic system according to one of the preceding claims, wherein between the drive means (3) for the adjusting device (4) and the adjusting device (4) a freewheel (50) is provided.
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