DE10259471C1 - Antriebsvorrichtung für eine Armatur - Google Patents

Abstract

Pneumatische Antriebsvorrichtung für eine Armatur, die ein eine Fluidleitung verschließendes Verschlußglied in einem Gehäuse und ein aus dem Gehäuse eine im aus dem Gehäuse herausgeführte mit dem Verschlußglied verbundene Schaltwelle aufweist, wobei der herausgeführte Teil der Schaltwelle mit einem pneumatischen Antrieb gekoppelt ist, mit dem das Verschlußglied von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt verstellt wird, wobei eine Druckluftturbine oder ein Druckluftmotor als Antriebsmotor vorgesehen ist, die über ein Untersetzungsgetriebe mit der Schaltwelle gekoppelt ist, die Schaltwelle oder ein mit der Schaltwelle verbundenes Bauteil mit einem die Drehposition der Schaltwelle erfassenden Geber zusammenwirkt und der Geber mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, welche die Druckluftturbine abschaltet, wenn eine gewünschte Drehstellung der Schaltwelle erreicht ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für eine Armatur nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Verschlußglieder einer Armatur werden ab einer bestimmten Größe der Armatur zumeist mit einer gesonderter Antriebsvorrichtung betätigt. Dies ist unabhängig da­ von, ob die Armatur ein Spindelventil, ein Klappenventil, ein Kugelhahn oder derglei­ chen ist. Es ist zwar möglich, über Handräder und ein entsprechendes Getriebe die Verschlußglieder zu betätigen, auch wenn sie von größerer Bauart sind, hierfür ist je­ doch eine erhebliche Kraft aufzuwenden. Außerdem erfordert dies eine gewisse Zeit.

Armaturen, die längere Zeit nicht betätigt worden sind, und sich entweder in der Schließ- oder Offenstellung befinden, erfordern ein erhebliches Losbrechmoment, das ein Mehrfaches des Drehmomentes ist, das für die übliche Betätigung aufgewendet werden muß. Daher ist der Antrieb für die Schaltwelle des Verschlußgliedes für die eventuell erforderlich werdenden Losbrechmomente auszulegen.

Es ist bekannt, für die beschriebenen Armaturen einen pneumatischen Antrieb vorzu­ sehen. Der pneumatische Antrieb weist einen pneumatischen Verstellzylinder auf, der mit einer Zahnstange zusammenwirkt, die mit einem Ritzel kämmt, das auf der Schaltwelle der Armatur sitzt. Nachteilig bei einem derartigen Antrieb ist, daß er nor­ malerweise nur für eine 90°-Umdrehung eingesetzt werden kann und nicht dafür, das Verschlußglied in Zwischenstellungen zu positionieren. Üblicherweise ist bei her­ kömmlichen Kugelhähnen und Klappenventilen lediglich eine 90°-Verstellung der Schaltwelle notwendig, um von der Schließstellung in die Offenstellung und umge­ kehrt zu verstellen. Ein Spindelventil, bei dem die Schaltwelle ein Vielfaches um die eigene Achse gedreht werden muß, kann mit einem derartigen Antrieb nicht betätigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Antriebsvorrichtung für eine Armatur zu schaffen, die für Mehrfachumdrehungen der Schaltwelle eingesetzt werden kann und auch bei langen Stillstandszeiten keine Beeinträchtigung der Funk­ tion erleidet, ohne daß der Antrieb für eine hohe Leistung ausgelegt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der Erfindung ist eine Druckluftturbine oder ein -motor als Antriebsmotor vor­ gesehen. Eine Druckluftturbine ist an sich bekannt und wird für verschiedenen Antriebszwecke eingesetzt, insbesondere für solche, bei denen die hohen Drehzahlen für den Antriebszweck gewünscht sind, beispielsweise bei chirurgischen oder dentalen Anwendungen, aber auch bei Schraubwerkzeugen. Druckluftturbinen bekannter Bau­ art haben oft eine Drehzahl von 1.000 bis 10.000 Umdrehungen/Minute und mehr. Das Drehmoment derartiger Druckluftturbinen ist relativ klein. Da erfindungsgemäß die Druckluftturbine oder der -motor über ein Untersetzungsgetriebe mit der Schalt­ welle gekoppelt ist, kann gleichwohl ein ausreichend hohes Drehmoment an der Schaltwelle erzeugt werden.

Vorteilhaft bei einer Druckluftturbine oder einem -motor ist, daß die Schaltwelle um beliebig viele Umdrehungen verstellt werden kann, was z. B. bei Spindelventilen erforderlich ist. Bei längeren Stillstandszeiten gibt es keine Beeinträchtigung der Funktion. Bei herkömmlichen pneumatischen Antrieben kommt es zur Verformung der Dichtungen. Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung läßt sich äußert kompakt ausbilden und leicht an dem Armaturengehäuse anbringen. Besonders vorteilhaft ist aber die exakte Positioniermöglichkeit der Schaltwelle in jeder gewünschten Stellung. Hierfür ist lediglich erforderlich, die Drehposition der Schaltwelle bzw. eines mit der Schaltwelle verbundenen Bauteils mit Hilfe eines Gebers zu erfassen. Dieser steht in Verbindung mit einer Steuervorrichtung für die Versorgung der Turbine oder des - motors mit Druckluft. Wird eine gewünschte Drehstellung der Schaltwelle erreicht, wird der Druckluftmotor abgeschaltet.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Druckluftturbine oder der -motor über zwei Pneumatikventile mit einer Druckluftquelle so verbunden, daß je nach ge­ öffnetem Pneumatikventil eine Drehrichtung für die Druckluftturbine oder den motor vorgegeben ist. Die Pneumatikventile werden von Elektromagneten betätigt, die ihrer­ seits über Schalter an eine Spannungsquelle anschließbar sind. Je nach dem, welcher Schalter von der Schaltwelle bzw. dem mit der Schaltwelle verbundenen Bauteil betätigt wird, wird das entsprechende Pneumatikventil geöffnet, um die Druckluft­ turbine oder den -motor in einer Drehrichtung anzutreiben.

Die Schaltwelle oder das mit der Schaltwelle verbundene Bauteil kann als Nockenab­ schnitt ausgebildet sein, mit dem Taster von Mikroschaltern zusammenwirken, um die Drehstellung der Schaltwelle zu erfassen.

Das zwischen Druckluftturbine und Schaltwelle angeordnete Getriebe kann ein Stirn­ rad-, Planeten-, Schneckengetriebe oder dergleichen sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung nä­ her erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zur erfindungsgemäßen Betätigung einer Armatur.

In der Figur ist bei 10 eine Armatur angedeutet. Sie kann ein Kugelhahn sein, ein Klappenventil, ein Spindelventil oder dergleichen. Das Gehäuse und auch das Ver­ schlußglied bzw. das Ventilglied sind nicht dargestellt. Die Schaltwelle zur Betätigung des Verschlußgliedes ist bei 12 angedeutet. Mit der Schaltwelle 12 ist ein Nockenab­ schnitt 14 verbunden, der nach oben aus dem nicht gezeigten Gehäuse der Armatur heraussteht.

Ein Getriebegehäuse 16 ist auf dem Gehäuse der Armatur angebracht und enthält ein Stirnradgetriebe 18, das ein auf der Schaltwelle 12 sitzendes Stirnrad 20 aufweist. Ein Ritzel 22 des Getriebes 18 sitzt auf der Antriebswelle einer Druckluftturbine 24 oder eines -motors, die auf dem Getriebegehäuse 16 angebracht ist.

Die Druckluftturbine 24 erzeugt üblicherweise mehrere tausend Umdrehungen/Mi­ nute. Zur Drehung der Schaltwelle 12 ist jedoch unter Umständen nur ein Drehwinkel von 90° erforderlich. Daher wird durch das Getriebe 18 eine große Untersetzung be­ werkstelligt.

Die Druckluftturbine 24 ist über zwei Pneumatikventile 26, 28 mit einer Druckluft­ quelle P in Verbindung. Je nach dem, welches der beiden Pneumatikventile 26, 28 ge­ öffnet wird, stellt sich ein Links- oder Rechtslauf der Druckluftturbine 24 ein. Die Betätigung der Pneumatikventile 26, 28 erfolgt mit Hilfe von Elektromagneten 30 bzw. 32, die über Mikroschalter 34, 36 an einer nicht gezeigten Spannungsquelle an­ geschlossen sind. Die Mikroschalter 34, 36 weisen Taster 38, 40 auf, die mit dem Nockenabschnitt 14 zusammenwirken. Dieser hat, wie bei 42 bzw. 44 angedeutet, Nocken. Die Nocken bewirken eine Verstellung der Schalter 34, 36 in die Schließ­ stellung. Bei Schließen eines der Schalter 34, 36 wird der entsprechende Elektro­ magnet 30, 32 betätigt, der seinerseits das Pneumatikventil 26 bzw. 28 betätigt. Ein Öffnen der Schalter führt zu einem Abschalten der Elektromagneten und damit zum Stillstand der Druckluftturbine 24.

Wie erkennbar, sind Elektromagnet 30 und Pneumatikventil 26 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Es handelt sich hierbei um handelsübliche Baueinheiten.

Der Nockenabschnitt 14 kann auch so ausgeführt sein, daß er in Zusammenwirkung mit entsprechenden Schaltern bzw. Schalttastern eine Erfassung der unterschiedlich­ sten Drehstellungen der Schaltwelle 12 ermöglicht, falls gewünscht ist, die Schalt­ welle in bestimmte Drehpositionen zu fahren. Es versteht sich, daß auch andere Geber verwendet werden können, um die Drehstellung der Schaltwelle zu erfassen, insbe­ sondere auch kontaktlose Geber, die auf induktivem oder optischem Wege arbeiten. Allerdings ist erforderlich, daß sie rauhen Betriebsbedingungen gewachsen sind.

Claims (4)

1. Pneumatische Antriebsvorrichtung für eine Armatur, die ein eine Fluidleitung ver­ schließendes Verschlußglied in einem Gehäuse und ein aus dem Gehäuse eine im aus dem Gehäuse herausgeführte mit dem Verschlußglied verbundene Schaltwelle aufweist, wobei der herausgeführte Teil der Schaltwelle mit einem pneumatischen Antrieb gekoppelt ist, mit dem das Verschlußglied von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckluftturbine (24) oder ein Druckluftmotor als Antriebsmotor vorgesehen ist, die über ein Untersetzungsgetriebe (18) mit der Schaltwelle (12) gekoppelt ist, die Schaltwelle oder ein mit der Schaltwelle verbundenes Bauteil (14) mit einem die Drehposition der Schaltwelle (12) erfassenden Geber zusammenwirkt und der Geber mit einer Steuervorrichtung verbunden ist, welche die Druckluftturbine (24) abschaltet, wenn eine gewünschte Drehstellung der Schaltwelle (12) erreicht ist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ luftturbine (24) oder der Druckluftmotor über zwei Pneumatikventile (26, 28) an eine Druckluftquelle so anschließbar sind, daß bei einem geöffneten Pneumatik­ ventil die Druckluftturbine jeweils in einer Drehrichtung dreht und die Pneumatik­ ventile (26, 28) von Elektromagneten (30, 32) betätigbar sind, die ihrerseits über Schalter (34, 36) an eine Spannungsquelle anschließbar sind und die Schalter (34, 36) mit einem Schaltabschnitt der Schaltquelle (12) bzw. des Bauteils zusammen­ wirken.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltab­ schnitt (14) als Nockenabschnitt ausgebildet ist, mit dem Taster (38, 40) der Schalter (34, 35) zusammenwirken.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftturbine (24) oder der Druckluftmotor eine Nenndrehzahl von mindestens 1.000 Umdrehungen/Minute aufweist.