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Betätigungsvorrichtung zur Fernbediehung von Hähnen, Ventilen
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oder dergleichen Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung
für die Fernbedienung von Hähnen, Ventilen o(l.dgl., die dazu bestimmt ist, eine
begrenzte Winkeldrehung einer Ausqangswelle um ihre Achse zu verursachen.
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Eine Betätigungsvorrichtung der genannten Art, die von einem unter
Druck stehenden Fluid wie Druckluft: gespeist wird, kann insbesondere dazu dienen,
das Öffnen und Schlies sen von Hähnen oder Absperrventilen ::u steuern, aber auch
zum Antrieb von Eingangswellen verschiedener G!räte, die mit Hin- und Herbewegungen
arbeiten.
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Es sind Betätigungsvorrichtungen bekannt, die ein Gehäuse aufweisen,
in dem ein zylindrischer lohlraum vorhanden ist, der entlang einem Durchmesser von
einem Ritzel durchquert
wiid, das mit der Ausgangswelle der Betätigungsvorr
ichtuny fest verbunden ist. Zwei auf beiden Seiten des Ritzels einander gegenüber
angeordnete Kolben enthalten jeweils einn Ansatz, der eine Zahnstange trägt, welche
r;it dem Ritzel in Eingriff ist, so daß die beiden Kolben über das Ritzel gezwungen
sind, sich in zueinander entgegengesetzten Richtungen zu bewegen.
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Bei diesen bekannten Betätigungsvorrichtungen wird das unter Druck
stehende Fluid zum Antreiben der Ausgangswelle in der einen oder anderen Drehrichtung
entweder über die beiden Enden des zylindrischen hohlraumes oder aber über desseii
mittleren Teil eingeführt, um die beiden Kolben gegen+ einander oder voneinander
fort zu drücken.
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Diese Betätigungsvorrichtungen arbeiten zwar zufriedenstellend, ih
Aufbau ist jedoch kompliziert und aufwendig. Ihre verstellung muß präzise erfolgen,
damit jeweils der Ansatz eines Kolbens zwischen dem Ritzel und der Zylinderwandung
gut geführt wird.
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Reise Vorrichtungen enthalten ferner notwendigerweise zah+-reiche
Dichtungsvorrichtungen, insbesondere eine die Ausgngsweile umgebende Stopfdichtung,
da das unter Druck stehende Fluid das Ritzel umgeben soll.
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Die bekannten Betätigungsvorrichtungen sind in beiden Richtungen wirksam
und ermöglichen eine Steuerung der Antriebswelle durch den Fluiddruck in beiden
Drehrichtungen, wie vorstehend erwähnt wurde, sie können aber auch nur in einer
Richtung wirksam sein und mit einer Rückführfoder arbeiten. In diesem Falle sind
die Federn zwischen jedem Kolben und dem entsprechenden Boden des zylindrischen
Hohlraumes angeordnet, während das unter Druck stehende Fluid zwischen den Kolbeii
eingeleitet wird. Die bekannten Vorrichtungen mit einseitiger Wirkung seiner ebenfalls
kompliziert und aufwendig, da sie lie Verwendung von zwei Rückholfedern und einer
Stopfdichtunq od.dgl. auf der Ausgangswelle erfordern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beheben und eine Betätigungsvorrichtung
zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und nur eine geringe
Anzahl von Dichtungseinrichtungen benötigt.
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Durch die Erfindung wird eine Betätigungsvorrichtung fflr Hähne, Ventile
od.dgl. geschaffen, die ein Gehäuse enthält, in welchem ein zylindrischer Hohlraum
angeordnet ist, der zwei einander gegenüber angeordnete Kolbenböden und eine Zahnstange
aufnimmt, sowie ein mit einer Augangswelle fest verbundenes Ritzel, das transversal
zu dem Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei dieses Ritzel mit der Zahnstange in Eingriff
ist; es sind Mittel vorgesehen, um ein unter Druck -stehendes Fluid wenigstens dem
einen Ende des Hohlraumes zuzuführen; gemäß der Erfindung ist die Betätigungsvorrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß die zwei kolbenböden durch Verbindungsmittel, welche
die Zahnstanqe tragen, mechanisch fest miteinander verbunden sind.
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Je nachdem, ob die Betätigungskraft auf den einen oder anderen Kolbenboden
ausgeübt wird, dreht sich die leitæelachse in der einen oder anderen Drehrichtung.
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Das zwischen diesen zwei Kolbenböden angeordnete Ritzel ist nicht
in das Steuerfluid eingetaucht, und es ist daher nucrh nicht erforderlich, eine
Stopfbuchse auf seiner Achse vorzusehen.
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Die erfindungsgemäße Betätigunqsvorrichtunq ist besondere kompakt.
Der Hub des einzigen Kolben;, der zwei Kolbenböden aufweist, wird wesentlich verkürzt
in bezug auf bekannte Vorrichtungen, bei denen der Hub der beiden einander entgegenwirkenden
kolben sich jeweils addiert, wodurch Gehäse mit großer Länge benötigt werden.
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Izie mitein<inder fest verbundenen Kolbenböden gewährleisten cregenseiticr
ihre Führung in dem Hohlraum, und zwar auf einsache und wirksame Weise. Das System
aus Kolben und Zahnstange hat an dieser Führung einen Anteil.
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gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung enthalten
die Verbindungsmittel zwei Streben, die zwischen sich eine ijffnung für das Ritzel
frei lassen, wobei die eine dieser Streben eine Zahnstange auf der öffnungsseite
trägt, während ihe Seitenwandung Führungskufen trägt.
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Diese Ausfihrungsform gewährleistet eine ausgezeichnete Steifigkeit
des so gebildeten Doppelkolbens und verleiht der Betätigungsvorrichtung eine besonders
gedrängte Bauform.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Betätigungsvorrichtung
ferner eine zylindrische Hilfskammer in der Verlängerung des Gehäuses, die von dem
Hohlraum des Gehäuses durch eine dichte Wandung getrennt ist, und enthält Ferner
einen in dieser Kammer montierten Hilfskolben. Der Hilfskolben ist mit dem Hauptkolben
fest verbunden, und die Vorrichtung enthält ferner elastische Mittel zur Zurückführung
der aus den beiden Kolben gebildeten Gesamtheit zu dem einen Ende des Hohlraumes
des Gehäuses bzw. der Hilfskammer und Ferner Mittel zur Einspeisung eines unter
Druck stelwonden Fluids zu den Enden des Hohlraums und der Kammer, um eine Antriebswirkung
zu erzeugen, die entgegengesetzt zu derjenigen der elastischen Einrichtungen ist.
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Das Anlaufdrehmoment ausgehend von dem zusammengedrückten Zustand
der elastischen Rückholmittel ist also besonders günstig. Beim Anlaufen und ausgehend
von dem entspannten Zustand der elastischen Rückführmittel unterstützt der flilfskolben,
der mit dem Hauptkolben gekoppelt ist und unter der Wirkung des unter Druck stehenden
Fluids steht,
die zur Drehung der Ausganqswelle der Betätigungsvorrichtung
erforderliche Kraft. Es wird also das Anlaufdrehmoment aus dieser Stellung verbessert,
und dieser Effekt ist umso deutlicher, als die elastischen Rückführmittel, die sich
im entspannten Zustand befinden, nur eine geringe Gegenkraft ausüben.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt in der die Linie I-I enthaltenden Ebene der Fig. 2, wobei
als Ausführungsbeispiel eine in beiden Richtungen wirksame Betätigungsvorrichtung
dargestellt ist; Fig. 2 einen Querschnitt längs der die Linie Ij-II in Fig.1 enthaltenden
Ebene; Fig. 3 einen Längsschnitt längs der die Linie 3 III in Fig. 4 enthaltenden
Ebene, wobei eine in einer Richtuny wirksame Ausführungsform mit Hilfskammer im
Ruhezustand dargestellt ist; Fig. 4 eine Draufsicht auF die Hilfshammer der in Fiq.
3 gezeigten Betätigungsvorrichtung; Fig. 5 einen Teilschnitt längs der d@e Linie
V-V in Fig. 4 onthaltenden Ebene; Fig. 6 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform
der Betätigungsvorrichtung, die in nur einer Richtung wirksam ist und eine Hilfskammer
aufweist; Fig. 7 einen Teil-Längsschnitt einer anderen Ausführungsform einer Betätigungsvorrichtung,
die in nu@ einer ltich-W i w rksam 1;-;
Pig. 8 einen Längsschnitt
einer weiteren, in einer Richtung wirksamen Ausführungsform; Fig. 9 einen Längsschnitt
einer weiteren, in einer Richtung wirksameren Ausführungsform; und Fig. 10 einen
Längs schnitt einer Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung, die in beiden Richtungen
wirksam ist und zwei Irilfskammern aufweist.
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Bei der ir den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform enthält die
doppelt wirksame Betätigungsvorrichtung ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse
1, das in bekannter Weise mit dem Gehäuse eines (nicht dargestellten) zu betätigenden
Hahnes oder Ventils verbunden ist. In dem Gehäuse 1 ist ein zylindrischer Hohlraum
2 angebracht, der an jedem Ende durch einen Boden 4, 5 mittels Schrauben 5 verschlossen
ist, die vorzugsweise in Längsrichtung in der Nähe der Kante des Quaders angeordnet
sind. Eine Ringdichtung 6 ist zwischen dem Gehäuse 1 und jedem Boden 3, 4 angeordnet.
Ein Kolben 7 ist venschiebbar in der Hohlraum 2 eingebaut.
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Gemäß der Erfindung enthält der Kolben 7 zwei einander geqenüber angeordnete
Kolbenböden 8, die jeweils auf ihrem Umfang mii einem Diciitunqsring 9 versehen
sind. Die beiden Kolbenböden 8 sind durch zwei Streben 10, 11 mechanisch miteinander
verbunden. Jede Strebe 10, 11 ist zum einen durch eine zylindrische Oberfläche 12
begrenzt, die eng an die Ltenwandung des Hohlraumes 2 angepaßt ist, ohne jedoch
mit ihr iii Berührung zu sein, und zum anderen durch eine ebene Fläche 13, die der
Seitenwandung des Hohlraumes 3 gegenüberliegt Die zwei Streben 10, 11 sind im wesentlichen
diametral einantler gegenüber in dem Hohlraum 2 angeordnet, und die eigenen Oberflächen
13 sind parallel und einander gegenüber iegend angeordnet.
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Die Streben 10, 11 legen also mit de Kolbenböden 8 eine quer gerichtete
öffnung 14 rechtwinke igen Querschnittsin dem Kolben 7 fest.
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Der Kolben 7 trägt zwei über seinen Umfang verteilte Spitze zu drei
Gleitkufen 15 aus Plastikwerkstoff mit geringer Reibung, die in verjüngte Totbohrungeii
16 des Kolbens 7 eingepreßt sind, wobei diese Bohrungen einen Hals 17 aufweisen,
der enger ist als ihr Boden 18.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform werden die Kufen 15 von
den Streben 10, 11 getragen, wobei jede Strebe eine Kufe 15 an ihrem einen Ende
und zwei In ihrem anderen Ende trägt.
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Die ebene Oberfläche 13 der Strebe 10 Lräqt: eine Zahnstange 19, deren
Zähne quer zu dem Hohlraum ? gerichtet sind. Ein Ritzel 20, das drehbar in Buchsen
21 dies Gehäuses 1 längs einem mittleren Durchmesser des Hohlraums 2 gelagert ist,
ist in die Öffnung 14 eingesetzt und mit der Zahnstange 19 in Eingriff.
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Das Ritzel 20 (Fig. 2) endet auf einer Seite in einem Vierkant 22,
der zum Antrieb der Steuerwelle des zu betätigenden Hahnes versehen ist, während
es auf der anderen Seite einen durchbohrten Zapfen 23 aufweist, der eine Einrichtung
aufnehmen kann, durch welche dem Benutzer der Zustand des Hahnes angezeigt wird.
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Jeder Boden 3, 4 enthält eine öffnung 24 für die Zufuhr von Druckluft
und einen einstellbaren Anschlag 25 mit Schraube und Gegenmutter, der den Hub des
Kolbens 7 auf präzise Weise begrenzt.
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Um jegliche Gefahr zu vermeiden, daß das Ritzel 20 gegen die Kolbenböden
8 anstößt, ist der in der öffnung 11 zwischen
jedem Kolbenboden
8 und dem Ritzel 20 verbleibende Raum größer als der Abstand, der den anderen Kolbenboden
8 von dem Anschlag 25 trennt, der mit diesem anderen Kolbenboden 8 zusammenwirkt.
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Die gezeigte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung, bei welcher
der Hub des Kolbens 7 im wesentlichen einer Vierteldrchung des Ritzels 20 entspricht,
ist insbesondere zur Betätigung von Drehschiebern oder von Kugelhähnen bcstimmt,
bei denen eine Vierteldrehung ausreicht, um von der vollständigen öffnung in die
Schließstellung zu gelangen.
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Die Arbeitswweise der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Betätigungsvorrichtung
wird anschließend erläutert.
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Die. Anschläge 25 werden so eingestellt, daß in einer Endstellung
<les Kolbens 7 tler 1!hn sich genau in der Schließstellung befindet und bei der
anderen Endstellung des Kolbens sich in der optimalen öffnungsstellung befindet.
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tJm <ten Hallen von einem Zustand in den anderen zu brinqoll, wird
Druc]luft über die öffnung 24 eingeleitet, die sich in der Seite befindet, gegen
welche der Kolben 7 anliegt, während die andere öffnung 24 zur Atmosphäre geöffnet
ist.
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Der Kolben 7 wird dann gegen den anderen Anschlag 25 gedrückt.
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Der Hahn kann auch in irgendeine mittlere öffnungsstellung gebracht
werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, indem die Druckluftsufuhr unterbunden wird,
sobald die angestrebte Stellung erreicht ist.
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Die Kufen 15 gewährleisten eine leichte Führung des Kolbens 7 an der
landung des Hohlraumes 2, wodurch sowohl Reibung von Metal auf Metall als auch ein
übermäßiger Verschleiß
der -Dichtungen vermieden wird. Diese Dichtungen
verhindern, daß Druckluft das Ritzel 20 umspült, wodurch die Anordnunq einer Stopfbuchse
auf seiner Welle entfallen kann.
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Insbesondere aufgrund der Tatsache, daß nur ein Kolben mit zwei Kolbenböden
gemäß der Erfindung vorgesehen ist, ist die Betätigungsvorrichtung einfach, kompakt,
robust und zuverlässig.
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Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung,
die nur in einer Richtung wirksam ist, enthält ein Gehäuse 1a, in dem ein Hohlraum
2a angeordnet ist, der einen Kolben 7a aufnimmt, welcher mit dem Ritzel 20 in Eingriff
ist, das dazu bestimmt ist, mit der Steuerwelle des zu betätigenden Hahnes fest
verbunden zu werden.
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An ihrem einen Ende ist der hohlraum 2a durch einen glock(llförmigen
Boden 4a verschlossen, der von einer öffnung 29 durchbrochen ist, wobei das zylindrische
Gehäuse der Glocke eine Feder 30 führt, die zwischen dem Boden 4a und dem entsprechenden
Boden 8a des Kolbens 7a zusammengerückt ist.
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Dieser Kolben weist keinen Dichtungsring am Umfang seines Kolbensbodens
8a auf, ist ansonsten aber ähnlich ausgebildet wie der Kolben 7.
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An dem anderen Ende trägt das Gehäusc 1a ein Hilfsgehäuse 31, in dem
eine zylindrische Hilfskammer 32 angeordnet ist, die koaxial zu dem Hohlraum 2a
ist und von diesem durch eine Wandnung 33 getrennt ist, die gegen das Gehäuse 1a
über einen Dichtungsring 6a angedrückt ist. Am anderen Ende ist die llilfskammer
32 über einen Dichtungsring 34 und einen Boden 35 dicht verschlossen, der in gleicher
Weise wie der Boden 3 mit einem einstellbaren Anschlaq 36 und einer Durchgangsöffnung
37 für Druckluft versehen ist.
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Die Kammer 32 nimmt einen Kolben 38 auf, der auf seinem
Umfang
mit einem Dichtungsring 39 versehen ist und in Richtung des Hohlraumes 2a durch
eine axiale Stange 40 verlängert ist, welche die Wandung 33 durch eine öffnung 41
in letzlerer hindurch durchquert, wobei diese öffnung init einem Dichtungsring 42
versehen ist.
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Der Kolben 38 und die Stange 40 sind in Axialrichtung von einer Leitung
43 durchquert, die auf der Seite des Kolbens 7a in zwei seitliche Austritte 43a
und auf der Seite des Anschlages 36 in eine asymmetrische Aufweitung 43b mündet.
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Die Länge der Stange 40 ist so bemessen, daß die Auslässe 43a selbst
dann in den Hohlraum 2a münden, wenn der Kolben 38 auf dem Anschlag 36 anliegt.
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In der Nähe der Wandung 33 weist das Gehäuse 31 eine Offnung 44 auf,
die den Hohlraum 32 mit der Außenseite der Berät Lgungsvrrichtung verbindet.
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Wie die Fi. 4 und 5 zeigen, sind die Wandung 33, das Gehäuse @1 untl
der Boden 35 gemeinsam mit dem Gehäuse ia durch Schrauben 5a verbunden, die an den
Ecken der Gehäuse ia und 31 in Längsrichtung angeordnet sind.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung,
die in einer Richtung wirksam ist, arbeitet folgendermaßen: Wenn die Öffnung 37
mit der Atmosphäre in Verbindung bleibt, hält der Kolben 7a unter der Wirkung der
entspannten Feder 30 den Kolben 38 gegen den Anschlag 36 an, wie dies in Pig. 3
gezeigt ist.
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Wenn über -iie öffnung 37 Druckluft zugeführt wird, füllt diese Druckluft
den Hohlraum 32 zwischen dem Kolben 38 und
dem Boden 35 und auch
den Hohlraum 2a zwischen der Wandung 33 und dem Kolben 7a, wobei sie über die Leitung
43 gelangt, die aufgrund der Aufweitung 43b und der seitlichen Auslässe 43a weder
durch den Anschlag 36 noch durch den Kolben 7a blockiert wird.
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Die Druckluft stößt den Kolben 7a gegen den Boden 4a und drückt dabei
die Feder 30 zusammen; sie drückt Ferner den Kolben 38 in dieser Richtung, der durch
die Wandung des hohlraumes 32 und durch die öffnung 41 geführt wird. Der Kolben
38 unterstützt durch das Andrücken der Stange 40 gegen den Kolben 7a das Zusammendrücken
der Feder 30, während die unter geringem Druck stehende Luft, die die hohlräume
2a und 32 stromabwärts von den Kolben 7a und 38 au;füllt, durch die öffnungen 29
und 44 abströmt.
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Bei dieser Betätigungsvorrichtung mit einfacher Wirkung wird durch
das Vorhandensein der zwei Kolben 7a und 38 die zusätzliche Kraft aufgebracht, di<'
für das Zusammendrücken der Feder 30 orforderlich ist, wobei aber eine ausreichende
Leistung zur Betätigung des liahnes eriialten bleibt.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der BetAtigunqsvorrichtung
wird vorzugsweise dann angewandt, wenn die rehestellunq (Feder 30 entspannt) der
Schlioßstellung des Ventils bzw. Absperrhahnes entspricht. Es muß nämlich hauptsächlich
die Schließstellung des Verschlußorgaiies fein eingestellt werden, und in der Ruhestellung
ist d(r Kolben ;s8 gegen den einstellbaren Anschlag 36 angelegt.
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Die nun beschriebene Ausführungsvariante der Betätiqungsvorrichtung,
die ebenfalls in einer Richtung wii-ksam ist, ermöglicht es jedoch, als Ruhestellung,
die Öffnungsstellung des Ventils oder Hahnes vorzusehen.
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Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, ist der Boden 4a der zuvor beschriebenen
Ausführungsform durch eine Führung 50 ersetzt lie an dem Gehäuse 1a befestigt und
von einer öffnung 29 durchbrochen ist, über die der Hohlraum 2a mit der Atmosphäre
in Verbindting ist.
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Die Führung 50 gewährleistet die Führung der Feder 30 und endet in
einer Gewindebohrung, in die ein Zapfen 51 eingeschraubt ist, gegen den sich die
Feder 30 abstützt. Der Zapfen 31 kann in die Führung 50 mehr oder weniger eingeschraubt
werden und in der gewählten Stellung durch eine Gegenmutter 52 blockiert werden.
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Der Zapfen 51 wird wiederum von einem Ende zum anderen durch eine
axiale Gewindebohrung durchbrochen, in die ein einstelllearcr Anschlag 53 eingeschraubt
ist, der eine Gewindestange 54 enthält, die im Inneren der Feder 30 angeordnet ist
und aus der Führung 50 in den Hohlraum 2a hinaussteht; eine Gegenmutter. 55 blockiert
diese Stange in der gewählten Stellung in bezug auf den Zapfen 51.
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Diese Ausführungsvariante ermöglicht die Einstellung der Spannung
der Feder 30, indem die Stellung des Zapfens 51 verändert wird. Die Einstellung
erfolgt in Abhängigkeit von dem Druck der verwendeten Druckluft und von dem zur
Bettitiguny des Ventils oder Hahnes erforderlichen Drehmoment.
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Sobald die Einstellung vorgenommen ist, wird der Anschlag 53 eingestellt,
damit das Verschlußelement des Hahnes, sobald der Kolben 7a gegen den Anschlag anliegt,
sich - je nach Anwendungsfall - in der Schließstellung oder in der öffnungsstellung
befindet.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung mit Einfachwirkung,
die in Fig. 7 dargestellt ist, sind mehrere koaxiale Schraubenfedern 60, 61, 62
zwischen dem Kolben
7a und dem Boden 4b angeordnet, wobei dieser
Boden 4b des Gehäuses 1b von einer öffnugn 29b durchbohrt ist. Diese drei Federn
60, 61, 62 haben unterschiedliche Federkonstanten, und um jegliche Gefahr zu vermeiden,
aaß sich die Windungen ineinander verfangen, sind jeweils aneinander angrenzende
Federn mit verschiedenem Wicklungssinn gewunden.
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Die Abstützoberflächen der Federn 60, 61 und 62 auf dem Boden 4b und
auf dem Kolben 7b sind als konzentrische Stufen verwirklicht, wodurch jegliches
Gleiten der Federn 60, 61, 62 auf diesen Oberflächen verhindert wird.
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Ein einstellbarer Anschlag 63 mit Schraube und (;egenmutter enthält
eine Stange 64, die axial innerhalb der Feder 62 angeordnet ist und deren Ende den
Hub des Kolbens 7b präzise begrenzt.
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Bei dieser Ausführungsform der in einer Richtung wirksamen Betätigungsvorrichtung
wird die Rückholkraft des Kolbens 7b eingestellt, indem von den Federn 60, 61, 62
nur eine oder zwei in Bctrieb bleiben oder - wic dargestellt - diese (lrei Federn
gleichzeitig in Betrieb bleiben. Für diese Einstellung wird der Boden 4b entfernt.
Der für diese Einstellung zur Verfügung stehende Bereich umfaßt sieben gestafFelte
Werte und ist somit sehr groß.
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Bei einer anderen, in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform der in einer
Richtung wirksamen Betätigungsvorrichtilng ist das Hauptgehäuse 1c, das den kolben
7a umschließt, an soinem einen Ende durch einen Boden 3c verschlossen, der dem bereits
beschriebenen Boden 3 gleicht.
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Das andere Ende des Gehäuses 1c ist nitt einem Hilfsgehänse 31c verbunden,
dessen Hohlraum 32c vcn dem Hohlraum 2c des Gehäuses 1c durch eine Wandung 33c getrennt
ist, die über
einen Dich(:ungsring 6c dichtend gegen das Gehäuse
31c angelegt ist. dieses Gehäuse ist an seinem anderen Ende durch einen Rand 70
abgeschlossen, der nach innen gerichtet ist.
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t)as Gehäuse 31c schließt einen Kolben 38c ein, der axial von einer
stange 40c verlängert wird, welche die Wandung 33c lurch eine öffnung 41c hindurch
durchquert, die mit einer Ringdichtullg 42c versehen ist. In diesem Kolben 38c ist
eine Schraube 71 in Axialrichtung eingeschraubt, die von dem Kolben 7a abgewandt
ist und auf der eine schalenförmige Hülse 72 verschiebbar gelagert ist, deren Verschiebung
in bezug auf den Kolben 38c durch den einen Anschlag bildenden Kopf dieser Schraube
71 begrenzt ist. Eine Feder 30c ist zwischen dem Kolben 38c und der Hülse 72 angeordnet.
Der; mittlere Teil der Hülse 72 ist an seinem Umfangsteil, der von dem Kolben 38c
weiter entfernt ist und als Abstützung fflr die Feder 30c dient, mit einem zylinderförmigen
Teil verbunden, das bei der Führung der Feder 30c mitwirkt.
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Eine Leitung 73 durchläuft das Gehäuse 1c und einen Teil des Gehäuses
31c in Längsrichtung und mündet zum einen m Ende eines Kragens 74, der das Gehäuse
1c am Boden 3c abschließt, und zum anderen in der Seitenwandung des Hohlraums 32c
in der Nähe der Wandung 33c. Ein Dichtungsring 75 qewährleistet die Dichtigkeit
der Leitung 73 an der Verbindung zwischen den Gehäusen 1c und 31c.
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Die Stange 40c ist ausreichend lang, damit der Kolben 38c, wenn der
Folben 7a gegen den Anschlag 25c anlicgt, die Mündung der I,eitung 73 nicht abdecken
kann.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Betätigungsvorriehtung
arbeitet folgendermaßon; In der (in Fiy. 8 gezeigten) Ruhestellung, die vorzugsweise
der Schlicßstellung des Hahnes, die durch den Anschlag 25c
einstellbar
ist, entspricht, ruht die Stange 40c auf dem Kolben 7a, der sich gegen den Anschlag
25c abstiitzt, während die Hülse 72 auf dem Rand 70 ruht, wobei der Ko)f der Schraube
71 ausreichend entfernt von dem Kolben 38c eingestellt ist, damit dieses Abstützen
möglich ist.
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Wenn über die öffnung 24c des Bodens 3c Druckluft zugeführt wird,
so gelangt diese Druckluft in den Raum zwischen dem Kolben 7a und dem Boden 3c und
üb<r die Leitung 73 in den Raum zwischen dem Kolben 38c und der Wandung 33c;
sie drückt die Kolben 7a und 38c gegen di Hülse 72, wobei die Feder 30c zusammengedrückt
wird. Die Schraube 71 gleitet dann in der Hülse 72 in derselben Richtung und kann
aus der Mitte des Randes 70 austreten.
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Das Vorhandensein der Schraube 71 ist für die Arbeitsweise nicht unbedingt
erforderlich. Ihre Aufgabe besteht darin, die Feder 30c beim Zusammenbau oder Demontieren
der Vorrichtung auf den Kolben 38c in vorgespanntem Zustand zu halten.
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Dieser vorgespannte Zustand ist vorzugsweise so eingestellt, daß ein
minimales Drohmoment für die Betätiqungsvorrichtung gewährleistet ist.
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Diese in einer Richtung wirksame Betätigungsvorrichtung, die scher
kompakt ist, weil die Hilfskammer und Ile Aufnahme für die Feder zusammenfallen,
zeichnet: sich duech besonders leichtes Montieren oder Demontieren aus, und zwar
insbesondere aufgrund des die Schraube 71 und die Hülse 72 enthaltenden Systems.
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Die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform der BetätigungsvOrrichtung
hat zahlreiche Vorzüge, insbesondere wegen ihrer besonderen Kompaktheit.
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Es können jedoch folgende Besonderheiten festgestellt werden:
Ausgehend
von dem zusammengedrückten Zustand der Feder crewährleistet die Betätigungsvorrichtung
an der Steuerwelle des Ventil. bzw. Hahnes ein hohes Anlaufdrehmoment, das der maximalen
Spannung der Feder entspricht; ausgehend von der entspannte1 Stellung der Feder
leifert jedoch die Betätigungsvorrichtung an der Steuerwelle des Ventils bzw. Hahnes
nur ein begrenztes Anlaufmoment, das dem Druck des Speisefluids entspricht, verstärkt
durch die Oberfläche des Kolbens, der die Zahnstange direkt betätigt.
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Es ist jedoch wichtig, daß an der Steuerwelle des Hahnes ein relativ
hohes Anlaufmoment gewährleistet ist, wodurch Stöße und ruckartige Betätigungen
der Vorrichtung vermieden werden, die insbesondere dann auftreten können, wenn der
tiahn über längere Zeit in einer festen Stellung gehalten wird.
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Wenn aber die an einem Hahn montierte Betätigungsvorrichtung einem
System zugeordnet ist, das den diesen Hahn durchlaufenden Durchsatz reguliert oder
nachreguliert, kann der Hilfskolben kurzzeitig von dem Hauptkolben abheben, wenn
dieser nicht imstande ist, die Steuerwelle des Hahnes bei einer Durchsatzkorrektur
schnell genug zu drehen. Daraus kann sich ein unkeordiniertes Verhalten der beiden
Kolben ergeben, des die Ursache Für Unregelmäßigkeiten in den charakteristischen
Regelkurven sein kann.
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Die in Fiq. 9 gezeigte Ausführungsform der Betätigungsvor-Richtung
ermöglicht die Behebung dieser Mängel. In dieser Figur ist das Hauptgehäuse 1c gezeigt,
das den Kolben 107a umschließt und an seinem einen Ende durch einen Boden 3c verschlossen
ist, der einen Einlaß 24c für das unter Druck stehende Fluid und einen einstellbaren
Anschlag 25c aufweist.
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Der Kolben 107a enthält im wesentlichen zwei einander gegenüber angeordnete
kolbenböden 8c , 1 08c , die durch zwei Streben
10c, 11c miteinander
verbunden sind, ( ie transversal zu den Kolbenböden 8c, 108c verlaufen unc zwischen
sich eine rechtwinkelige öffnung 14c bilden. Dic Strebe 10c trägt eine Zahnstange
19c, deren Zähne in der öffnung 14c zu der anderen Strebe Ilc hin vorstehen. Fin
auf der Ausgangswelle der Botätigungsvorrichtung festgeschlossenes Ritzel 20 ist
in der öffnung 14c in Querrichtung montiert und mit der Zahnstange 19c in Eingriff.
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An dem dem Boden 3c gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1c ist ein
Hilfsgehäuse 31c befestigt, das eine Hilfskammer 32c begrenzt, die von dem Hohlraum
2c des Gehäuses 1c durch eine Wandung 33c getrennt wird, die sich über eine Ringdichtung
6c dichtend auf dem Gehäuse 31c abstützt. Dieses Gehäuse ist an seinem anderen Ende
durch einen Rand 70 abgeschlossen, der nach innen gerichtet ist.
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Das Gehäuse 31c umschließt einen Kolben 38c, der in Axialrichtung
durch eine Stange 140c verlängert ist, welche die Wandung 33c durch eine öffnung
41c hindurch durchquert, die mit einer Ringdichtung 42c versehen ist.
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Die Stange 140c endet mit einem Gewindestück 90, dessen Durchmesser
gering ist und der in die öffnung 14c durch eine axiale Bohrung 91 des Kolbenbedens
108c hindurch vorsteht. Eine auf das Gewindestück 90 aufgeschraubte Mutter 92 gewährleistet
die Kopplung der Kolben 107a und 38c, die somit hinsichtlich Translationsbewegungen
fest miteinander verbunden sind. /jegliches Anstoßen zwischen dem Ritzel 20 und
dem Gewündestück 90 zu verhindern, ist der Kolben 107a verlängert, und die Gewindestange
19c ist auf diese Weise zu dem Kolbenboden 8c hin verlegt.
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Eine Leitung 73 ist in den Gehäusen 1c und 31c gebildet, in völlig
analoger Weise wie bei der AusführungsfOrm nach Fiq. 8. Der Kolben 38c ist einem
System aus Schraube 71 und
Hülse 72 zugeordnet, die ebenfalls analog
der Ausführun(sform nach Fig. 8 ausgebildet sind.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung
arbeitet folgendermaßen: Im entspannten Zustand der Feder 30c (der in Fig. 9 gezeigt
ist), vorzugsweise entsprechend der Schließstellung des tjahnes, die durch den Anschlag
25c einstellbar ist, liegt die durch die Kolben 38c und 107a gebildete Einheit auf
dem Anschlag 25c an, während die Hülse 72 auf dem Rand 70 ruht, wobei der Kopf der
Schraube 71 ausreichend entfernt von dem Kolben 38c eingestellt ist, damit dieses
Abstützen möylich ist.
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Wenn über die öffnung 24c des Bodens 3c Druckluft zugeführt wird,
gelangt diese Druckluft in den Raum zwischen dem holben 107a und 3c und über die
Leitung 73 in den Raum zwischen dem Kolben 38c und der Wandung 33c; sie. drückt
die Kolben 107a, 38c gegen die Hülse 72, wobei die Feder 30 zusammengedrückt wird.
Die Schraube 71 gleitet dann in derselben Richtung wie die Hülse 72 und kann dabei
aus der Mitte des Randes 70 herausstehen.
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Zu Beginn dieser Bewegung zicht der Kolben 38c, der beim Beginn des
Hubes zum Zusammendrücken 30c einer übergroßen Kraft ausgesetzt ist, den Kolben
107a mit und gewährleistet am Ritzel 20 ein höheres Drehmoment.
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Wenn ausgehend vom zusammengedrückten Zustand der Feder 30c die öffnung
24c mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht wird, gewährleistet die stark zusammengedrückte
Feder 3Qc .u Beginn ain hohes Drehmoment an dem Ritzel 20.
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Wie Fig. 10 zeigt, enthält eine andere Ausführungsform der in beiden
Richtungen wirksamen Betätigungsvorrichtung ein
Gehäuse 1d, das
einen Kolben 7 einschließt, wobei an jedem Ende desselben ein Hilfsgehäuse 31d b@festigt
ist, das iillii Kolben 38d einschließt, in völlig gleicher Weise wie das Gehäuse
31 und der Kolben 38 (Fig. 3).
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Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, wenn riur Druckluft mit
relativ geringem Druck zur Verfügung steht, und zwar in dem Zeitpunkt, zu dem das
Verschlußelement des zu betätigenden Hahnes gedreht werden soll.
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Wie der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, hat die erfindungsgemäß
Betätigungsvorrichtung einen sehr einfachen Aufbau und verbindet die Vorteilc bekannter
Sysleme mit einer geringen Anzahl von Bestandteilen, wodei eine Vielzahl von Ausführungsformen
den jeweils sehr unierserschiedlichen Anwendungsbedingungen gerecht werden kann.
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So sind gemäß anderen Ausführungsformen die zwe i Kolbenböden durch
nur eine Strebe verbunden, die in bezug auf die Achse des Zylinders versetzt ist
und die Zahnstanstange trägt.
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Bei der in Fig. 9 gezeigten AusführunlTsform kann die Feder 30c auch
zwischen der Wandung 33c und dem Hilfskolben 38@ angeordnet werden, und in diesem
Falle sind die Öffnungen für die Fluidzufuhr unter Druck entsprechend ausgebildet,
um eine wirkung zu verursachen, die derjenigen der Feder entgegengesetzt ist.
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Bei dieser selben Ausführungsform drückt kt der Hilfskolben 38c auf
den Kolben 107a und beginnt gleicllzeitig cla; Zusammendrücken der Feder, während
er den Kolben 107a beim Entspannen der Feder einer Zugwirkung aussetzt.
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L e e r s e i t e