DE29519838U1

DE29519838U1 - Stellantrieb für eine Auf-Zu-Regulierung eines Ventils

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Publication number: DE29519838U1
Application number: DE29519838U
Authority: DE
Original assignee: Ostaco AG
Current assignee: Ostaco AG
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2005-12-15

Description

Stellantrieb für eine Auf-Zu-Regulierung eines Ventils

Die Neuerung betrifft einen Stellantrieb für eine Auf-Zu-Regulierung eines Ventils für ein Strömungsmedium, mit einem federbelasteten Ventilschliesskörper, einem temperaturabhängigen, durch ein elektrisches Heizelement beheizbaren Dehnkörper, der einerends an einem Gehäuse abgestützt ist, und mit einem zwischen Ventilschliesskörper und dem anderen Ende des Dehnkörpers liegendem,federbelasteten Druckelement, wobei die Federn für den Ventilschliesskörper und das Druckelement anderenends am Gehäuse abgestützt sind und die Federkraft der Druckelement-Feder grosser ist als die Federkraft der Ventilschliesskörper-Feder und die Druckelement-Feder das Druckelement an den Dehnkörper andrückt.

Ein solcher Stellantrieb ist durch die DE-Patentschriften 16 00 713 und 31 40 442 bekannt.

Aus diesen Dokumenten gehen die allgemein geltenden, gewünschten Eigenschaften des Stellantriebs hervor, wie z.B. Umkehr der Bewegungsrichtung des Ventilschliesskörpers beim Beheizen des Dehnkörpers, weiterhin möglichst wenig Einzelteile des Stellantriebes und seine möglichst geringe Bauhöhe. Der zu schaffende Stellantrieb soll den vorerwähnten Bedingungen noch besser genügen.

Daneben wird aber noch bezweckt, dass mit ein und demselben Aufbau des Stellantriebs durch einfaches Umstellen der Bauteile die Bewegungsrichtung des Ventilschliesskörpers beim Arbeiten des Heizelementes umkehrbar ist. Es müssen dadurch also nicht mehr verschiedene Ausbildungen des Stellantriebes vorgesehen werden, wie bei den bekannten Stellantrieben. Es wird also nur noch eine Ausbildung des Stellantriebs hergestellt und ausgeliefert; und erst an der Baustelle kann der Stellantrieb in der einen oder anderen Arbeitsweise umgestellt werden, also in die Stellungen "Ventil stromlos geschlossen" oder "Ventil stromlos geöffnet". Je nach Verwendungszweck kann diejenige

Feu/dp 46 016 a

27.11.1995

Stellung genommen werden, bei der pro Zeiteinheit der grösste Anteil stromlos ist. Das ergibt eine möglichst geringe Einschaltdauer des elektrischen Heizelementes. Hierdurch ergibt sich ein möglichst niedriger Energieverbrauch und weiterhin wird die Lebensdauer des Stellantriebs erhöht. Weiterhin kann die jeweilige Stellung des Stellantriebes nach der Eigensicherheit gewählt werden, d.h. beim Versagen eines Bauteils des Stellantriebes befindet sich das Ventil in einer solchen Stellung, bei der der Schaden am geringsten ist. Diese vorerwähnte Ueberlegung, welche Stellung der Stellantrieb haben soll, wird z.B. getroffen, wenn in einem Fall der Stellantrieb für eine Heizungsanlage und in einem anderen Fall für eine Kühlanlage verwendet werden soll.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Neuerung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Stellantrieb in seiner Stellung "Ventil stromlos geschlossen",

Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Figur 1,

Figur 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in Figur 1,

Figur 4 eine gleiche Darstellung des Stellantriebes wie in Figur 1, aber in seiner Stellung "Ventil stromlos geöffnet", und

Figur 5 eine gleiche Darstellung wie in Figur 3, bei geringerer Breite des Gehäuses.

Der Stellantrieb nach Figur 1 hat ein mehrteiliges Gehäuse 1-6, wobei der Gehäuseteil 5 Teil eines Leitungsabschnittes ist, in dem ein gasförmiges oder flüssiges Strömungsmedium durch einen Ventilsitz 7 strömen kann. Ein Ventil 8 hat weiterhin einen Ventilschliesskörper 9 mit einem Schaft 10. Der Schaft 10 ist mehrteilig ausgebildet und besteht aus Abschnitten 11, 12 und 13. Zwischen den beiden starren Abschnitten 11 und 13 liegt ein federelastischer Abschnitt 12. Beim gezeigten

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Beispiel ist der federelastische Abschnitt als Druckfeder ausgebildet. Am Schaftabschnitt 13 ist eine Scheibe 14 befestigt, an der sich eine Ventilschliesskörper-Feder abstützt. Letzter ist mit ihrem anderen Ende am Gehäuse abgestützt. Die Bewegungsrichtung des Ventilschliesskörpers. 9 ist in Figur 4 mit einem Doppelpfeil A angegeben. Die Federkraft der Druckfeder 12 ist grosser als die der Druckfeder 15. Der Schaft 10 des Ventilschliesskörpers 9 durchragt eine Durchbrechung 16 des Gehäuseteils 2, zur

&iacgr;&ogr; optischen Anzeige des geöffneten oder geschlossenen Ventils 8. Der Schaft 10 hat beim gezeigten Beispiel eine Anschlagschulter 17, die gemäss Figur 1 am Gehäuseteil 6 abgestützt werden kann. Der Schaft 10 ragt auch noch durch die Gehäuseabschnitte 4 und 6. Das freie Ende 18 des Schaftes 10 ragt bei geöffnetem Ventil gemäss Figur 4 über den Gehäuseteil 2 hinaus und bei geschlossenem Ventil nach Figur 1 überragt das Ende 18 den Gehäuseteil 2 nicht. Das Ende 18 kann z.B. eine auffällige Farbe haben, so dass optisch die offene Stellung des Ventils angezeigt wird. Der Schaftabschnitt 13 ist gegen die Kraft der Feder 12 ins Innere des Schaftabschnittes 11 verschiebbar. Der Schaftabschnitt 11 ist mit einer Durchbrechung 19 versehen, die bei einer ersten Ausfuhrungsform kreisrund und bei einer zweiten Ausführungsform z.B. rechteckig sein kann.

Der Stellantrieb hat einen Dehnkörper 21, der durch ein elektrisches Heizelement 22 beheizbar ist. Hierfür dient ein elektrisches Kabel 23. Der Stellantrieb hat weiterhin ein grosses L-förmiges Druckelement 24 sowie eine Druckelement-Feder 25. Die Gehäuseteile 2 und 6 nehmen einen Käfig 2 6 auf, der bei der erwähnten ersten Ausführungsform eine kreisförmige äussere Mantelfläche hat, so dass der Käfig 2 6 innerhalb einer kreisförmigen Innenwandung 27 des Gehäuses zwischen der Stellung nach Figur 1 und der Stellung nach Figur 4 drehbar ist. Der Käfig 26 hat eine Durchbrechung 28. Der Käfig 26 hat eine Schienenführung 29 und 30, entlang der das Druckelement

24 geradlinig verschiebbar geführt ist, und zwar ebenfalls in Richtung des Doppelpfeils A (Figur 4). Der Dehnkörper 21 mit Heizelement 22 ist ebenfalls im Käfig 26 gelagert. Der Käfig 2 6 ist somit im Gehäuse 1-6 um die Drehachse 20 drehbar gelagert, wobei die Drehachse 20 rechtwinklig zum Schaft 10 des Ventilkörpers 9 liegt. Das Zentrum der Kreisbahn 27 ist also die Drehachse 20. In den Figuren 1 und 4 ist der Käfig 26 mit seinen darin montierten Bauteilen 21, 22, 24 und 25 in zwei um 180° verdrehte Stellungen dargestellt. Die Druckelement-Feder

25 ist mit ihrem einen Ende am Druckelement 24 und mit ihrem anderen Ende am Käfig 26 abgestützt. Beim Beispiel ist diese Feder 25 als Zugfeder ausgebildet und drückt somit das Druckelement 24 immer gegen den Dehnkörper Das Druckelement 24 hat einen kreisförmigen Ansatz 31 mit dem Zentrum 32. Das Zentrum 32 liegt nicht in der Drehachse 20 der Kreisbahn 27, sondern exzentrisch dazu versetzt. In der gedrehten Stellung des Käfigs 26 mit Druckelement 24 nach Figur 1 liegt das Zentrum 32 unterhalb der Drehachse 20, und in der gedrehten Stellung des Käfigs 2 6 mit Druckelement 24 in die Stellung nach Figur 4 liegt das Zentrum 32 oberhalb der Drehachse 20. Zwischen der Drehachse 20 und dem Zentrum 32 liegt also die Exzentrizität B.

Die um 18 0° gedrehte Stellung des Käfigs 26 mit seinen darin montierten Bauteilen 21, 22, 24 und 25 von der Stellung nach Figur 1 in die Stellung nach Figur 4 kann auf zweierlei Art erfolgen. Bei der erwähnten ersten Ausführungsform werden diese vorerwähnten Bauteile um die Drehachse 20 der Kreisbahn 27 gedreht, wobei das Gehäuse einen vertikalen Querschnitt nach Figur 3 aufweist. Anstelle dieser Drehbewegung kann der Käfig 26 mit seinen darin montierten Bauteilen aber auch schubladenartig ausgebildet sein und wird nach Entfernung des Gehäuseteils 1 schubladenartig aus dem Gehäuse herausgezogen, um 180° gedreht und dann wieder schubladenartig in das Gehäuse eingeschoben, so dass dann also anstelle der

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Kreisbahn 27 rechteckige Einschubflächen 27' vorhanden sind (Figur 5). Bei dieser Ausbildung wird also eine geringere Gehäusebreite erreicht.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Ventils 8 könnte anstelle der Druckfeder 12 der Schaft 10 selbst aus einem elastisch stauchbaren Material bestehen, so dass dann also der Schaft in seiner Länge begrenzt zusammendrückbar ist.

Soll der Stellantrieb so verwendet werden, dass bei seiner Ruhestellung (stromlos) das Ventil 8 geschlossen ist wird die Stellung des Käfigs 26 mit seinen darin montierten Bauteilen 21, 22, 24 und 25 in die Stellung nach Figur 1 innerhalb des Gehäuses 1-6 gedreht. Soll nunmehr das Ventil 8 geöffnet werden, so beheizt der eingschaltete Strom den Heizkörper 22. Der Dehnkörper 21 dehnt sich aus und das Druckelement wird gegen die Kraft der Feder 25 entlang der Schlittenführung 29, 30 in Figur : 1 nach oben bewegt (deshalb ist die Durchbrechung 28 im Käfig 26 vorhanden), und über den Ansatz 31 wird der Schaft 10 des Ventilschliesskörpers 9 in Richtung des Pfeiles A in Figur 1 nach oben bewegt und das Ventil 8 wird geöffnet. Soll das Ventil in Figur 1 geschlossen werden, wird die Stromzufuhr abgestellt, der Dehnkörper 21 zieht sich zurück und die Zugfeder 25 drückt das Druckelement 24 mit Schaft 10 und Ventilschliesskörper 9 gegen die Kraft der Feder 15 nach unten und schliesst das Ventil. Die Federkraft der Feder 25 ist grosser als die der Feder 15.

Soll der Stellantrieb so montiert werden, dass in seiner Ruhestellung (stromlos) das Ventil 8 geöffnet ist, wird der Käfig 26 mit seinen darin montierten Bauteilen in die Stellung nach Figur 4 gedreht (Figur 3) oder umgesteckt (Figur 5), wobei durch die Exzentrizität B der Schaft 10 mit Ventilschliesskörper 9 um den Weg C in Figur 4 nach obe*n bewegt wurden. Der Weg C entspricht dem zweifachen Wert der Exzentrizität B. Um diesen Weg C ist also auch das obere Ende 18 des Schaftes aus dem Ge-

häuse getreten und zeigt die Offenstellung des Ventils an. Auch der Anschlag 17 des Schaftes 10 ist um den Weg C vom Gehäuseteil 6 abgehoben worden. Soll nunmehr das Ventil bei der Stellung nach Figur 4 geschlossen werden, wird der Strom eingeschaltet und der Heizkörper heizt den Dehnkörper 21 und dieser drückt gegen die Kraft der Feder 25 das Druckelement 24 mit Schaft 10 und Ventilschliesskörper 9 nach unten. Sitzt der Ventilschliesskörper 9 am Ventilsitz 7 an, ist das Ventil geschlossen. Zur Vermeidung von Doppelfixierung arbeitet nunmehr der federelastische Abschnitt 12, so dass eine weitere Ausdehnung des Dehnkörpers 21 und damit ein weiteres Nachuntenbewegen des Druckelementes 24 durch Zusammendrückung des federelastischen Abschnittes 12 aufgenommen wird, Bei der erläuterten Ausführungsform des Stellantriebs, bei der der ganze Schaft 10 aus einem elastisch stauchbaren Material besteht, braucht es weder die Feder 12 noch die Feder 15.

Claims

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Schutzansprüche

1. Stellantrieb für eine Auf-Zu-Regulierung eines Ventils (8) für ein Strömungsmedium, mit einem federbelasteten Ventilschliesskörper (9), einem temperaturabhängigen, durch ein elektrisches Heizelement (22) beheizbaren Dehnkörper (21), der einerends an einem Gehäuse (1-6) abgestützt ist, und mit einem zwischen Ventilschliesskörper (9) und dem anderen Ende des Dehnkörpers

(21) liegendem, federbelasteten Druckelement (24), wobei die Federn (15 bzw. 25) für den Ventilschliesskörper (9) und das Druckelement (24) anderenends am Gehäuse (1-6) abgestützt sind und die Federkraft der Druckelement-Feder (25) grosser ist als die Federkraft der Ventilschliesskörper-Feder (15), und die Druckelement-Feder (25) das Druckelement (24) an den Dehnkörper (21) andrückt, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (24) gegenüber dem Ventilschliesskörper (9) in dessen Bewegungsrichtung (A) in unterschiedliche Stellungen (Fig. 1, Fig.

4) einstellbar ist und dass der Ventilschliesskörper (9) in seiner Bewegungsrichtung (A) zumindest einen federelastischen Abschnitt (12) aufweist, dessen Federkraft grosser ist als die der Ventilschliesskörper-Feder (15).

2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der federelastische Abschnitt (12) des Ventilschliesskörpers (9) eine Druckfeder ist, die zwischen zwei starren Abschnitten (11,13) des Schaftes (10) des Ventilschliesskörpers (9) liegt.

3. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, dass der federelastische Abschnitt des Ventilschliesskörpers (9) ein elastisch stauchbarer Schaftabschnitt des Ventilschliesskörpers ist.

4. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch-gekennzeichnet, dass das Druckelement (24) mit einem Exzenter *(31) im Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) gelagert ist.

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5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (24) drehbar im Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) gelagert ist, wobei die Drehachse (20) rechtwinklig zum Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) liegt (Fig. 3).

6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (24) in zwei um 180° zueinander versetzten Stellungen (Fig. 1, Fig. 4) formschlüssig in den Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) einsetzbar ist, und zwar bezüglich einer Achse (20), die rechtwinklig zum Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) liegt (Fig. 5).

7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) eine Druchbrechung (16) des Gehäuses (1-6) durchragt, zur optischen Anzeige des geöffneten oder geschlossenen Ventils (8).

8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (24) mittels einer Schienenführung (29, 30) in einem am Gehäuse (1-6) abgestützten Käfig (26) geradlinig (A) verschiebbar geführt ist, und dass auch der Dehnkörper (21) mit Heizelement (22) im Käfig (26) gelagert sind.

9. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (26) im Gehäuse (1-6) um eine Drehachse (20) drehbar ist, die rechtwinklig zum Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) liegt.

10. Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (26) in zwei um 180° zueinander versetzten Stellungen formschlüssig in das Gehäuse (1-6) einsetzbar ist, und zwar bezüglich einer Achse (20), die rechtwinklig zum Schaft (10) des Ventilschliesskörpers (9) liegt.