DE212019000439U1 - Power block for actuating a valve closure - Google Patents
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Abstract
Stellsystem zum Betätigen eines Betätigungselementes (13) eines Bauteils (3, 20), wie z.B. eines zu schließenden und zu öffnenden Ventils, mittels eines Zylinders (22) mit einem Kolben (26), der sich in einer Kammer (27) des Zylinders unter Einwirkung eines Fluids bewegen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit ist und das Stellsystem (2) darüber hinaus folgendes umfasst:
- eine Hydraulikpumpe (17) zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit,
- einen Elektromotor (18) zum Antreiben der Hydraulikpumpe und
- mindestens eine Leitung (30, 40) für die Hydraulikflüssigkeit, welche die Hydraulikpumpe mit der Zylinderkammer verbindet.
Actuating system for actuating an actuating element (13) of a component (3, 20), such as a valve to be closed and opened, by means of a cylinder (22) with a piston (26) which is located in a chamber (27) of the cylinder Can move action of a fluid, characterized in that the fluid is a hydraulic fluid and the actuating system (2) also comprises the following:
- a hydraulic pump (17) for pumping the hydraulic fluid,
- An electric motor (18) for driving the hydraulic pump and
- At least one line (30, 40) for the hydraulic fluid, which connects the hydraulic pump to the cylinder chamber.
Description
Fachgebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft ein Stellsystem zum Betätigen eines Betätigungselementes eines Bauteils, wie z.B. des Schließglieds eines zu schließenden und zu öffnenden Ventils, mittels eines Zylinders mit einem Kolben, der sich in einer Kammer des Zylinders unter der Einwirkung eines Fluids bewegen kann.The invention relates to an actuating system for actuating an actuating element of a component, such as the closing element of a valve to be closed and opened, by means of a cylinder with a piston which can move in a chamber of the cylinder under the action of a fluid.
Ebenfalls betroffen ist eine Baugruppe, die folgendes umfasst:
- - das Stellsystem,
- - ein Ventil, das ein Schließglied umfasst, und
- - eine bewegliche Welle (rotierend oder translatorisch beweglich), mit welcher das Schließglied (auch Schieber genannt) verbunden ist.
- - the positioning system,
- - A valve comprising a closing member, and
- - a movable shaft (rotating or translationally movable), with which the closing element (also called slide) is connected.
Stand der TechnikState of the art
Das Stellsystem, das Gegenstand der Erfindung ist, kann anstelle von bekannten pneumatischen oder hydraulischen Zylindern eingesetzt werden. Charakteristischerweise gibt es die folgenden Möglichkeiten, einen Ventilstellantrieb zu betreiben:
- 1) pneumatische Mittel: Eine Druckluftquelle versorgt einen oder mehrere Zylinder, die über einen Mechanismus die Öffnungs- oder Schließbewegung des Ventils gewährleisten. Die Nachteile sind der Platzbedarf und die Risiken im Zusammenhang mit unter Druck stehenden Behältern;
- 2) hydraulische Mittel: Es werden eine externe, zentral gesteuerte Stromversorgung oder ein unabhängiges hydraulisches System, das mit elektrischer Energie betrieben wird, verwendet. Ein Nachteil eines unabhängigen hydraulischen Systems besteht darin, dass es keine kompakten Systeme gibt. Sie sind relativ komplex und sehr kostenintensiv;
- 3) elektrische Mittel: Ein Motor sorgt für die Drehung des Schließglieds des Ventils mittels eines mehr oder weniger großen Rädergetriebes. Die Nachteilen sind unter anderem Folgende: Diese Lösung ist nur bei niedrigen Leistungen interessant, die Lösung ist langsam und nicht reversibel, d.h. sie kann nicht für Ventile mit Sicherheitsfunktionen verwendet werden;
- 4) viele Ventile mit translatorisch beweglichen Wellen haben eine ungenaue und/oder schwer einstellbare Regelung.
- 1) Pneumatic means: A source of compressed air supplies one or more cylinders which, via a mechanism, ensure the opening or closing movement of the valve. The disadvantages are the space requirements and the risks associated with pressurized containers;
- 2) hydraulic means: an external, centrally controlled power supply or an independent hydraulic system that is powered by electrical energy is used. A disadvantage of an independent hydraulic system is that there are no compact systems. They are relatively complex and very expensive;
- 3) electrical means: a motor turns the closing element of the valve by means of a more or less large gear train. The disadvantages are, among others, the following: This solution is only of interest at low powers, the solution is slow and irreversible, ie it cannot be used for valves with safety functions;
- 4) Many valves with translationally movable shafts have an imprecise and / or difficult to adjust control.
Beschreibung und Zusammenfassung der ErfindungDescription and Summary of the Invention
Um eine Lösung für zumindest einige der oben genannten Nachteile zu finden, wird vorgeschlagen:
- - dass die Flüssigkeit in der Kammer des Zylinders hydraulisch ist, und
- - dass das vorgenannte Stellsystem ferner folgendes umfasst:
- -- eine Hydraulikpumpe zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit,
- - einem Elektromotor zum Anteiben der Hydraulikpumpe,
- -- mindestens eine Leitung für die Hydraulikflüssigkeit, welche die Hydraulikpumpe mit der Kammer des Zylinders verbindet.
- - that the liquid in the chamber of the cylinder is hydraulic, and
- - That the aforementioned positioning system also includes the following:
- - a hydraulic pump for pumping the hydraulic fluid,
- - an electric motor to drive the hydraulic pump,
- - At least one line for the hydraulic fluid, which connects the hydraulic pump with the chamber of the cylinder.
Aus Gründen der Effizienz und Kompaktheit wird außerdem vorgeschlagen, dass das Stellsystem darüber hinaus ein Gehäuse umfasst, das Folgendes enthält:
- - die Kammer des Zylinders,
- - die Hydraulikflüssigkeit,
- - die Hydraulikpumpe, die zum Pumpen im Gehäuse geeignet ist,
- - den Elektromotor, der so angepasst, ist, dass er sich für den Betrieb eingetaucht in die Hydraulikflüssigkeit des Gehäuses eignet, und
- - die (mindestens eine) Leitung für die Hydraulikflüssigkeit.
- - the chamber of the cylinder,
- - the hydraulic fluid,
- - the hydraulic pump, which is suitable for pumping in the housing,
- the electric motor adapted to operate immersed in the hydraulic fluid of the housing, and
- - the (at least one) line for the hydraulic fluid.
Zur Steigerung der Effizienz und Leistung des Stellsystems wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Stellsystem, vorzugsweise im Gehäuse, einen Verteilerblock zur Steuerung der Hydraulikflüssigkeitszufuhr zur Zylinderkammer umfasst.To increase the efficiency and performance of the actuating system, it is further proposed that the actuating system, preferably in the housing, include a distributor block for controlling the hydraulic fluid supply to the cylinder chamber.
Weiter wird zur Steigerung der Effizienz und Kompaktheit vorgeschlagen, dass dieser Verteilerblock zwischen der Hydraulikpumpe und dem Elektromotor angeordnet wird und eine Antriebswelle des Elektromotors durch ihn hindurchführt.Furthermore, in order to increase efficiency and compactness, it is proposed that this distributor block be arranged between the hydraulic pump and the electric motor and that a drive shaft of the electric motor passes through it.
Zur Sicherheit wird darüber hinaus vorgeschlagen:
- - dass ein Antriebswellenende des Elektromotors aus dem Gehäuse herausragt und so geformt ist, dass es mit einem Aufsatz einer Bohrmaschine oder eines Schraubers angetrieben werden kann, und/oder
- - dass das Stellsystem so beschaffen ist, dass:
- --der Zylinder einfachwirkend ist,
- -- das Stellsystem ferner einen Hydraulikspeicher umfasst, der zur Sicherheit mit einem Teil der Zylinderkammer hydraulisch verbunden ist, damit die darin enthaltene Hydraulikflüssigkeit auf einer Seite des Kolbens wirken kann.
- - That a drive shaft end of the electric motor protrudes from the housing and is shaped so that it can be driven with an attachment of a drill or a screwdriver, and / or
- - that the positioning system is designed so that:
- - the cylinder is single-acting,
- the actuating system further comprises a hydraulic accumulator which is hydraulically connected to part of the cylinder chamber for safety, so that the hydraulic fluid contained therein can act on one side of the piston.
Vorzugsweise umfasst das Stellsystem zum gleichen Zweck darüber hinaus ein Vorsteuerventil, das am Ausgang des Hydraulikspeichers wirkt, um die Hydraulikflüssigkeit, die es an den Teil der Zylinderkammer abgeben kann, zu steuern. Um das Schließglied des Ventils effizient und kompakt zu betätigen, wird außerdem vorgeschlagen, dass der Kolben außerhalb der Kammer des Zylinders und des Gehäuses eine mechanische Verbindung mit einem Zahnstangenträger aufweist, der in eingreifende Verbindung mit einem mit dem Ventil verbundenen rotierenden Zahnrad gebracht wird, wobei dieser Träger dann das oben genannte Betätigungselementbildet.For the same purpose, the actuating system preferably also comprises a pilot valve which acts at the output of the hydraulic accumulator in order to control the hydraulic fluid which it can deliver to the part of the cylinder chamber. In order to operate the closing member of the valve efficiently and compactly, it is also proposed that the piston outside the chamber of the cylinder and the housing has a mechanical connection with a rack carrier which is brought into meshing connection with a rotating gear connected to the valve, wherein this carrier then forms the above-mentioned actuating element.
Alternativ kann die mechanische Verbindung des Kolbens außerhalb von Zylinderkammer und Gehäuse nicht mit einem Zahnstangenträger, sondern mit einer translatorisch beweglichen Welle als Betätigungselementhergestellt werden.Alternatively, the mechanical connection of the piston outside of the cylinder chamber and housing can not be established with a rack carrier, but with a translationally movable shaft as the actuating element.
Dies funktioniert bei einem Ventil mit linear bewegtem Schließglied, wie oben erwähnt. Zu einen vergleichbaren Zweck wird außerdem vorgeschlagen, dass der Kolben außerhalb von Zylinderkammer und Gehäuse eine Stange aufweist, die durch eine Wand des Gehäuses führt, welche in Kontakt mit der Hydraulikflüssigkeit steht und an welcher die Zylinderkammer angrenzt.This works in the case of a valve with a linearly moved closing member, as mentioned above. For a comparable purpose, it is also proposed that the piston have a rod outside of the cylinder chamber and housing, which rod passes through a wall of the housing which is in contact with the hydraulic fluid and to which the cylinder chamber is adjacent.
Zur Begünstigung der Herstellung, Wartung und Kompaktheit kann das Gehäuse des Stellsystems insbesondere Folgendes umfassen:
- - einen rohrförmigen Körper, der mit den unteren, die Enden verschließenden Seitenwänden im Gehäuse ein Speichervolumen für die Hydraulikflüssigkeit abgrenzt
- - und durch das Speichervolumen der Hydraulikflüssigkeit verlaufende Zugstangen zum Halten der unteren Seitenwände relativ zum rohrförmigen Körper.
- - A tubular body which, with the lower, the ends closing side walls in the housing, delimits a storage volume for the hydraulic fluid
- and tie rods extending through the storage volume of the hydraulic fluid for holding the lower side walls relative to the tubular body.
Bezüglich der vorgenannten Baugruppe mit dem Stellsystem, dem Schieberventil und der Welle, mit welcher dieser Schieber verbunden ist, wird vorgeschlagen, dass sie außerdem folgendes umfasst:
- - eine Steuereinheit, die an einer Verkleidung befestigt ist, welche ein Volumen mit Zahnstange, deren Träger und dem rotierenden Zahnrad schließt, wenn sich die Welle dreht, oder eine an einem Ventilkörper befestigte Steuereinheit, wenn die Welle translatorisch beweglich ist, und
- - eine elektrische Verbindung zwischen der Steuereinheit einerseits und der Hydraulikpumpe und dem Elektromotor andererseits.
- a control unit attached to a casing which closes a volume with the rack, its carrier and the rotating gearwheel when the shaft rotates, or a control unit attached to a valve body when the shaft is translationally movable, and
- - An electrical connection between the control unit on the one hand and the hydraulic pump and the electric motor on the other hand.
Damit wird das Ziel der Kompaktheit verfolgt.The aim of compactness is thus pursued.
FigurenlisteFigure list
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich daher, wie in den
- - ein nachstehend näher beschriebenes Leistungsteil
2 in einer mit der Erfindung kompatiblen Ausführungsform - -
ein Ventil 20 mit einem Verschluss 3 , - -
eine rotierende Welle 13 , mit derein rotierendes Zahnrad 11 verbunden ist und die von diesem in Drehung versetzt wird.
- - a power unit described in more detail below
2 in an embodiment compatible with the invention - - a valve
20th with aclasp 3 , - - a rotating shaft
13th with which arotating gear 11 is connected and which is set in rotation by this.
In dieser Ausführungsform wird das Ventil
Das abgebildete Ritzel
Bei einer entsprechenden Lösung befinden sich die Zähne
Die Zahnstange
Das Ritzel
Die Drehwelle
In der axialen Verlängerung (Achse
Beachten Sie, dass sich die Stange(n)
- - einem am Gehäuse
23 (einem der beiden Teile23a ,23b ) befestigten Steuerkasten14 , der somit ein Volumen24 (das die Zahnstange 9 ,ihren Träger 15 und das Ritzel 11 enthält, - - und eine elektrische Verbindung
12 zwischen :- --
einem Steuerkasten 14 einerseits, und - --
das Aggregat 2 , insbesondere eine Hydraulikpumpe17 und einen Elektromotor18 , die diesesAggregat 2 enthält.
- --
- - one on the case
23 (one of the twoparts 23a ,23b ) attached control box14th , which is thus a volume24 (rack 9 , their carrier15th and thepinion 11 contains, - - and an electrical connection
12th between :- - a control box
14th on the one hand, and - - the
aggregate 2 , especially a hydraulic pump17th and an electric motor18th who have thisaggregate 2 contains.
- - a control box
Die
Wir sehen also einen solchen Kraftblock
Das Leistungsteil
- -
eine Hydraulikpumpe 17 , die Hydraulikflüssigkeit fördert, - -
der Elektromotor 18 , der dieHydraulikpumpe 17 antreibt, und, - -
mindestens eine Leitung 30 oder40 für die Hydraulikflüssigkeit, diedie Hydraulikpumpe 17 mit dem Zylinderraum 27 verbindet.
- - a hydraulic pump
17th that pumps hydraulic fluid, - - the electric motor
18th holding the hydraulic pump17th drives, and, - - at least one line
30th or40 for the hydraulic fluid that the hydraulic pump17th with thecylinder space 27 connects.
Zweckmäßigerweise umfasst das Leistungsteil
- -
den Zylinderraum 27 , - - die
Hydraulikpumpe 17 , die somit zum Pumpen derim Gehäuse 31 enthaltenen Hydraulikflüssigkeit geeignet ist - -
den Elektromotor 18 , der damit für den Tauchbetrieb in dieser Hydraulikflüssigkeit geeignet ist, sowie - - die
Leitung 30 oder 40 .
- - the
cylinder space 27 , - - the hydraulic pump
17th which is thus used to pump the in thehousing 31 hydraulic fluid contained is suitable - - the electric motor
18th , which is therefore suitable for diving operation in this hydraulic fluid, as well as - - The administration
30th or40 .
Um auf den Träger
Im Gehäuse befindet sich ein Verteilerblock
Falls vorhanden, wird ein solcher Verteilerblock
Der Verteilerblock
Um die Betätigung des Ventilverschlusses
Ebenfalls insbesondere aus Sicherheitsgründen, wenn der Zylinder
So kann die im Hydraulikspeicher
Vorteilhafterweise kann ein mit dem Auslass
Wenn der Heber
Um den Rahmen des Leistungsblocks herzustellen, kann es zweckmäßigerweise bevorzugt sein, dass das Gehäuse
- - einem rohrförmigen Körper
37 , der zusammenmit unteren Seitenwänden 39 ,41 oder Flanschen, die seine axial gegenüberliegenden Enden verschließen, innerhalb des Gehäuses31 ein Volumen V zur Speicherung der Hydraulikflüssigkeit definiert, - - und, durch dieses Volumen V hindurchgehend, axiale Zugstangen
43 zumHalten der Seitenwände 39 ,41 relativ zum Körper 37 .
- - a
tubular body 37 that along withlower sidewalls 39 ,41 or flanges closing its axially opposite ends within thehousing 31 defines a volume V for storing the hydraulic fluid, - - and, passing through this volume V,
axial tie rods 43 to hold theside walls 39 ,41 relative to thebody 37 .
Muttern sorgen für die Absperrung und Abdichtung über Dichtungen von der Außenseite des Gehäuses
Die Hydraulikflüssigkeit kann Öl sein. Im Rahmen des Leistungsteils stehen über die Füll- und Entleerungsanschlüsse
Der Boden
Die Hydraulikflüssigkeit kann auf der Stangenseite
Die kompakte Baugruppe, die axial gestaffelt den Elektromotor
Der Elektromotor
Der Schaltkasten
Von innen überträgt eine Welle die Bewegung der Stange(n)
An diesen Schaltkasten
Mit dem Block 5/ 2 kann erreicht werden, dass außerhalb des oben genannten Rahmens keine mechanischen Elemente sichtbar sind.With the
In der in
Zu den Vorteilen der Erfindung zählen unter anderem:
- a) kompakter Aufbau: der Leistungsteil ist frei von externen Elementen (Rohre, Relaisgetriebe, Zugstangen, ...etc),
- b) Multifunktion: Das Leistungsteil ist vielseitig einsetzbar. Er kann in doppeltwirkender, einfachwirkender Funktion mit einer Rückholfederbox oder einem Hydrospeicher...etc. eingesetzt werden,
- c) integrierte Handbetätigung: Das Netzteil kann bei Bedarf manuell bedient werden,
- d) wartungs- und einstellungsfrei: das Aggregat ist werkseitig auf den erforderlichen Hydraulikdruck entsprechend den an dem zu betätigenden Ventil
3 anliegenden Drehmomenten eingestellt. Diese Einstellung liegt knapp unter dem, was für den Betrieb des Ventils erforderlich ist, da sie das Ventil und insbesondere dieAbtriebswelle 13 vor Überlastung schützt. - e) Lange Lebensdauer: Ein hydraulisches System hat eine lange Lebensdauer. Die Komponenten sind in die Hydraulikflüssigkeit eingetaucht. Sie sind keinen äußeren mechanischen oder chemischen Angriffen ausgesetzt, was sie zu einem äußerst zuverlässigen Produkt macht.
- f) Schaltkasten: Der elektrische Schaltkasten ermöglicht die Integration der Steuerung des Elektromotors
18 und ggf. zweier Endschalter mit Kontakt. - g) Schutz des Elektromotors
18 : Er ist gegen Spannungsausfall, Phasenausfall, Überstrom und im Falle eines anormalen Temperaturanstiegs geschützt; - h) Stromversorgung (
12,55,59): Standard 200V /400V Dreiphasen-Netzteil. Es sind einzelne AC- oder DC-Versionen möglich,Kabel - i) geringer Energieverbrauch: ein elliptisches
Ritzel 11 optimiert die aufdas Ventil 3 wirkenden Drehmomente knapp unterhalb des erforderlichen Drehmoments; und der sehr hohe Wirkungsgrad der elektrohydraulischen Baugruppe bedeutet, dass der Gesamtenergieverbrauch minimiert wird.
- a) compact design: the power section is free of external elements (pipes, relay gears, tie rods, ... etc),
- b) Multifunction: The power unit can be used in many ways. It can be used in a double-acting, single-acting function with a return spring box or a hydraulic accumulator ... etc. be used,
- c) integrated manual operation: the power pack can be operated manually if required,
- d) maintenance and adjustment-free: the unit is factory-set to the required hydraulic pressure according to the valve to be operated
3 applied torques are set. This setting is just below what is required for the valve to operate as it affects the valve and especially the output shaft13th protects against overload. - e) Long service life: A hydraulic system has a long service life. The components are immersed in the hydraulic fluid. They are not exposed to any external mechanical or chemical attack, which makes them an extremely reliable product.
- f) Control box: The electrical control box enables the integration of the control of the electric motor
18th and, if necessary, two limit switches with contact. - g) Protection of the electric motor
18th : It is protected against power failure, phase failure, overcurrent and in case of abnormal temperature rise; - h) Power supply (
12,55,59): Standard 200V / 400V three-phase power supply. Individual AC or DC versions are possible,cable - i) low energy consumption: an
elliptical pinion 11 optimizes the on thevalve 3 acting torques just below the required torque; and the very high efficiency of the electro-hydraulic assembly means that the total energy consumption is minimized.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |