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Technischer
Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Steller des Typs mit einer Hubvorrichtung (Zylinder), welcher
einen ersten und zweiten Kolben besitzt, die mit einer Steuerachse
zusammenarbeiten, zum Beispiel zur Drehbewegungsmitnahme einer Welle
einer Armatureneinrichtung mit Teildrehung.
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Stand der Technik
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Bekannt sind zum Beispiel aus Dokument EP-A-0
299 406 Steller vom Typ mit einfach wirkendem Zylinder mit Federn,
um im Fall, dass die Versorgung der Arbeitskammer endet, in eine
bevorzugte Position zurückzukehren.
Die in den unter dem Versorgungsdruck zusammengedrückten Federn
gespeicherte Energie muss ausreichen, um diese Bewegung der Kolben
auszuführen
und die Steuerachse in Drehung mitzunehmen.
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Gewöhnlich drücken die Federn auf der einen
Seite gegen die Kolben und auf der anderen Seite gegen Verschlüsse oder
ein anderes festes Teil. Wenn Dämpfer
vorgesehen sind, sind diese in derselben Weise angeordnet. In der
bevorzugten Position befinden sich die Kolben in ihrer am stärksten angenäherten Position
zueinander. Zwischen den Kolben befindet sich die Arbeitskammer.
Die Versorgung der Arbeitskammer mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit
spreizt die Kolben gegen die Kraft der Federn und presst diese dabei
zusammen. Im Fall des Abbruchs der Hauptversorgung, die zu einem
Druckabfall in der Arbeitskammer führt, drückt die in den Federn gespeicherte
Energie die Kolben in Richtung der bevorzugten Position zurück.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Kompression
der Federn zwischen den Kolben und den Verschlüssen der feststehenden Hubvorrichtung
stattfindet, hat diese Anordnung einen relativ großen Platzbedarf.
Um die Verschlüsse
am Gehäuse
der Hubvorrichtung zu befestigen, muss man sehr lange Schrauben
verwenden. Außerdem
wird nur ein Teil der Energie wiedergewonnen, da die Federn auf
der einen Seite gegen ein feststehendes Teil und auf der anderen
Seite gegen ein bewegliches Teil drücken.
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Das Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der
Konstruktion eines Stellers vom Typ mit Hubvorrichtung (Zylinder).
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Darlegung der
Erfindung
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Der Steller des Typs mit Hubvorrichtung
(Zylinder) gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Energiespeicherpatronen und/oder
die Dämpfelemente
zwischen den Kolben angeordnet sind, wobei sie an der einen Seite
auf den ersten Kolben und an der gegenüber liegenden Seite auf den
zweiten Kolben einwirken.
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Die Anordnung der Patronen und/oder Dämpfer im
normalerweise toten Raum erlaubt es, den Platzbedarf zu optimieren.
Gleichzeitig verwendet man die Energie der Patronen in Aktion und
Reaktion, da die Patronen in Anlage mit zwei beweglichen Teilen
stehen.
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Die Realisierung eines Dämpfsystems
in einer doppelt wirkenden Hubvorrichtung (Zylinder) mit Dämpfelementen
zwischen den Kolben hat den gleichen Vorteil eines geringen Platzbedarfs.
Die Realisierung eines einfach wirkenden Stellers mit zwischen den
Kolben angeordneten Patronen und Dämpfern vereint den Sicherheitsaspekt
und den Dämpferaspekt
in einem einzigen System.
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Die Verwendung von Spiralfedern,
die mit einem wegbegrenzenden Element zusammenarbeiten, erlaubt
es, die Federpatronen vorzufertigen. Dank dieser Federpatronen wird
die Montage des Stellers vereinfacht und man kommt, indem man Federn
mit geeigneter Federkonstante verwendet, zu einer Vielzahl gewünschter
Distanzierungskräfte,
wobei matt trotz allem die Abmessungen beibehält. Gleichzeitig verringert
das Element im Inneren die Knickbeanspruchung der Federn. Das Element
im Inneren weist zwei als Stange fungierende und zum Teil in einer zentralen
Struktur geführte
Elemente auf.
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Um die Knickbeanspruchung noch stärker zu verringern,
ist die zentrale Struktur mit einem Bund ausgestattet und die Spreizfedern
sind in zwei auf jeder Seite des Bundes angeordnete Pakete aufgeteilt.
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In einer bevorzugten Ausführungsart
fungiert das Element gleichzeitig als Dämpfer, um die Sicherheits-
und Dämpfungsfunktion
zu kombinieren.
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Präsentation
der unterschiedlichen Figuren
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Die beigefügten Zeichnungen illustrieren
die Erfindung:
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1 zeigt
im Axialschnitt entlang der Schnittlinie BB aus 2 einen einfach wirkenden Steller.
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2 zeigt
im Schnitt entlang der Schnittlinie AA aus 1 den Steller.
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3a, 3b zeigen im Axialschnitt
einen zweifach wirkenden Steller mit Dämpfern.
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4 zeigt
den Schnitt einer ersten Spreizfeder und eines die Spreizung begrenzenden
Elements.
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5a–5d zeigen den Schnitt einer zweiten Spreizfeder
und eines die Spreizung begrenzenden Elements und verschiedene Phasen
der Montage.
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Ausführungsbeispiele
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In Bezug auf 1 der Zeichnungen, findet man einen Drehsteller
für Teildrehungen 1 vom
Typ mit einem Gehäuse
eines einfach wirkenden Zylinders 2 mit zwei Gehäuseverschlüssen 3, 4 und
zwei Kolben 5, 6. Zwischen den Verschlüssen 3,4 und
den Kolben 5, 6 befinden sich die Arbeitskammern 7, 8, die
dazu bestimmt sind, mit einem Drucksystem verbunden zu werden, um
die Kolben 5, 6 unter Einwirkung einer unter Druck
stehenden Flüssigkeit
in der Arbeitskammer 7, 8 zu verschieben. Während sich die
Kolben 5, 6 gleichzeitig verschieben, wird eine Steuerachse 9 mit
einer Verzahnung 10 durch vorspringende Teile 11, 12 der
Kolben 5, 6 in einer Drehbewegung mitgenommen.
Die vorspringenden Teile 11, 12 verfügen gleichermaßen über eine
Verzahnung 13, 14, die in die Verzahnung 10 der
Achse 9 greifen.
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Um die Kolben 5, 6 im
Fall eines Druckabfalls der Flüssigkeit
aus einer vorgerückten
Position in Richtung der Steuerachse 9 zu spreizen, sind
Spreizfedern 15, 16, beispielsweise Energiespeicherpatronen,
zwischen den Kolben 5, 6 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel
sind die Spreizfedern am Rand der Kolben 5, 6 angeordnet
und teilweise in den vorspringenden Teilen 11, 12 gelagert.
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Um die endgültige Position der gespreizten Kolben 5, 6 zu
regulieren, sind einstellbare Anschläge 17, 18 entweder
in den Verschlüssen 3, 4 oder
in den Kolben 5, 6 vorgesehen. Die Anordnung in
den Kolben 5, 6 hat den Vorteil, dass die Länge der
Vorrichtung verringert ist, für
den Fall, dass der Schutz der Anschläge sinnvoll ist. Diese Anschläge 17, 18 sind
von außen
erreichbar und können
je nach Bedarf eingestellt werden.
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Entlang der Zentralachse der Spreizfedern 15, 16 befinden
sich Elemente 19, die die Spreizung der Spreizfedern 15, 16 außerhalb
des Stellers vor dem Einbau begrenzen. Diese Elemente 19 können gleichermaßen als
Dämpfer
fungieren (3a, 3b).
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Entlang der Schnittlinie AA von 1 ist in 2 die Position der Spreizfedern 15, 16 in
den vorspringenden Teilen 11, 12 dargestellt.
Um die innere Oberfläche 20 des
Zylindergehäuses 2 vor
einem möglichen
auf den Kontakt mit den Kolben 5, 6 zurückzuführenden
Verschleiß zu
schützen,
sind zwischen der inneren Oberfläche 20 und
den vorspringenden Teilen 11, 12 Gleitelemente 21, 22 angebracht.
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Anschlüsse für die unter Druck stehende Flüssigkeit 23 verbinden
die Arbeitskammern mit dem Drucksystem. Der Steller ist auf einem
Teildrehhahn 24 angebracht, um die Vierteldrehung einer nicht
dargestellten Absperrvorrichtung durch die Steuerachse 9 und
die Drehhahnachse 25 zu steuern.
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In 3a, 3b ist ein Steller vom Typ
mit einem zweifach wirkenden Zylinder (Hubvorrichtung) dargestellt.
Man erkennt die gleichen Teile wie in den vorhergegangenen Figuren
mit Ausnahme von den Spreizfedern. Deren Funktion wird durch eine
weitere Arbeitskammer 27 ersetzt.
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Zwischen den Kolben 5, 6 kann
man als Dämpfer 26 fungierende
Elemente 19 anordnen. Die Dämpfer 26 sind an die
Kolben 5, 6 mit bekannten Mitteln angebracht.
Um die Kolben 5, 6 zu spreizen, erhöht man den
Druck in der Arbeitskammer 27 über den Druck in den Arbeitskammern 7, 8.
Die Endposition wird durch Endanschläge 17, 18 eingestellt,
die in den Kolben 5, 6 angeordnet sind.
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Um die Kolben 5, 6 anzunähern, vermindert man
den Druck in der Arbeitskammer 27 durch die Öffnung 28 und
erhöht
den Druck in den Arbeitskammern 7, 8 durch die Öffnung 29.
Man findet die Position wieder in 3b,
wo die Arbeitskammern 7, 8 sich vergrößert haben
und die Dämpfer 26 zusammengedrückt sind.
Die Dämpfer
können
hydraulisch oder von anderer Art sein.
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Um einen einfach wirkenden Steller
zu realisieren, kann man zu einer ähnlichen Anordnung gelangen,
indem man an Stelle der Dämpfer 26 Gasfedern
verwendet. Die Kammer 27 wird durch die Öffnung 28 geleert.
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In den 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsarten
der Spreizfedern 15, 16 und der eine Patrone bildenden
Elemente 19 dargestellt.
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Die 4 zeigt
ein aus zwei Gehäusen 31, 33 zusammengesetztes
Element. Die Gehäuse 31, 33 sind
mittels einer Clipsverbindung um ein zentrales Element 32 herum
verbunden, welches die Spreizfedern 34, 35 in
zwei Pakete teilt.
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Eine weitere Ausführung des Elements 19 ist in
den 5a–5d dargestellt. Die 5a zeigt eine Patrone in
der geöffneten
Phase. Ein erster Bügelstift 50 ist
mit seinem geschlossenen Ende 50 um eine als Führung 51 bezeichnete
zentrale Struktur herum angeordnet. Ein zweiter, senkrecht zum ersten
ausgerichteter Stift 52 ist in der anderen Richtung derart
um dieselbe Führung 51 angeordnet,
dass sich die beiden Stifte 50, 52 mit ihrem geschlossenen
Ende in die Führung 51 einhängen und
sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die Stifte 50, 52 überlappen
in der zentralen Struktur 51. Die Führung 51 besitzt einen
zentralen Bereich 51a, von dem zwei Zungen 51b ausgehen,
die den Stift 52 einschließen, und zwei weitere Zungen 51c,
die den Stift 50 einschließen und von denen nur eine
abgebildet ist.
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Der zentrale Bereich 51a und
die Zungen 51b, 51c führen die Stifte 50, 52 und
gleichzeitig die um das Element 19 herum angeordneten Spreizfedern 53, 54.
Die Spreizfedern 53, 54 drücken gegen Scheiben 55, 56,
die an den freien Enden der Stifte 50, 52 befestigt
sind. Nach dem Einbau in die gespreizte Position der Kolben gemäß 5b, hat sich die Länge der Patrone verringert
und dadurch eine Vorspannung gebildet, wobei sich die Stifte 50, 52 vom zentralen
Bereich 51a gelöst
haben. In der komprimierten Phase, in der sich die Kolben einander
genähert
haben, berühren
die Enden der Stifte 50, 52 noch nicht die Scheiben 55, 56,
die Windungen der Federn 53, 54 sind noch nicht
zusammengestoßen und
es muss noch ein kleiner Abstand überwunden werden, siehe 5c.
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Dieser Abstand ist notwendig, um
die offenen Enden 50a, 50b der Stifte 50, 52 zu
deformieren, um die Patrone gemäß 5a zu erhalten. Vor der Deformation
des Endes 50a wird dieses durch eine Öffnung der Scheibe 56 geführt. Anschließend wird das
Ende 50a verformt, um die Form des Endes 50b zu
erhalten. Das abgeflachte Ende 50b passt nicht mehr durch
die Öffnungen
der Scheibe 56. Die Scheibe ist befestigt und die Patrone
ist fertiggestellt, siehe 5d.
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Um ein Knicken der Spreizfedern zu
vermeiden, zeigt 6a ein
Element 19 mit zwei Stiften 60, 62, die
einen mittleren Bereich 61a einer mit einem Bund 63 ausgestatteten
Führung 61 umgeben.
Dieser Bund 63 ist zwischen zwei Paketen von Spreizfedern 64,65 derart
angebracht, dass er immer in der Aufnahme der vorspringenden Teile 11, 12 der
Kolben 5, 6 geführt wird. Dies erlaubt eine
geringe Reibung sicherzustellen, die zu einem guten Wirkungsgrad
des Stellers führt.
Um die Stabilität
der Führung 61 zu
erhöhen,
sind die Zungen 61a, 61b mit den Enden durch die
Teile 61d, 61e verbunden.
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Die Struktur der Führung 61 versteht
man besser mit Hilfe der 6b–6d. Man erkennt den Bund 63 um
den mittleren Bereich 61a. Vom Zentrum nach oben von 6b erstrecken sich zwei
Zungen 61b, 61c, die einen Zwischenraum 67 einschließen. Die
Zungen 61b, 61c bedecken nicht die ganze Breite
der Führung,
sondern belassen Schultern 68b, 68c, um den Stift 60 in
einer ersten Ebene zu führen. Am
Ende der Zungen 61b, 61c befindet sich das Teil 61,
welches die Zungen 61a, 61b verbindet und den Zwischenraum 67 abschließt. Der
Stift 60 wird in einer senkrechten Ebene durch die Zunge 69 vom
Zentrum nach unten in 6b geführt. Auch
dort findet man ein Teil 61e, welches die Verbindung mit
der zweiten Zunge 70 gemäß 6c herstellt.
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Die 6c zeigt
die symmetrische Struktur der Führung 61.
Man findet die gleichen Elemente wie in 6b wieder. Die 6d zeigt den Bund 63 und die
Schultern 68a, 68b um den Stift 60 zu
führen.
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Industrieller
Einsatz
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Der erfindungsgemäße Steller ist speziell zur Mitnahme
einer Armatur mit Vierteldrehung geeignet, welche ein Kugelventil
oder ein Drosselklappenventil sein kann.