-
Die Erfindung betrifft ein Schaltgerät für ein Sicherheitsabsperrventil,
wobei das Gerät
eine drehbare Welle aufweist, an der der Schließkörper des Ventils angeordnet
ist, wobei die Welle unter der Kraft einer Drehfeder steht, wobei
das Schaltgerät
eine Vorrichtung zum Arretieren der Welle in Öffnungsposition der Welle aufweist,
wobei die Vorrichtung zum Arretieren eine mit der Welle verbundene
Arretierscheibe mit einer Ausklinkung aufweist, wobei eine axial
bewegliche Schaltklinke vorgesehen ist, die in Eingriff mit der
Ausklinkung der Arretierscheibe bringbar ist, wobei die Schaltklinke
im Zustand der Arretierung mit ihrem Klinkenfuß vollständig an einer Stirnfläche der
Ausklinkung der Arretierscheibe anliegt, wobei die Schaltklinke
um ihre Längsachse
drehbeweglich ist.
-
Derartige Schaltgeräte für Sicherheitsabsperrventile,
sind hinreichend bekannt. Hierbei sind verschiedene Rastmechanismen
bekannt, die auf der Basis von Klinkenhebeln arbeiten, oder mit
Kugel- oder Walzenelementen versehen sind. Nachteilig bei den bekannten
Schaltgeräten
ist allerdings, dass mit diesen bekannten Schaltgeräten eine
sichere Verriegelung über
die gesamte Lebensdauer eines solchen Schaltgerätes nicht immer zu gewährleisten ist.
-
Aus der
DE 31 26 214 C2 ist ein
Schaltgerät der
eingangs genannten Art bekannt. Nachteilig hierbei sind die relativ
hohen Auslösekräfte.
-
Die der Erfindung zu Grunde liegende
Aufgabe besteht somit darin, eine über die Lebensdauer des Gerätes sichere
Verriegelung bei geringstmöglichen
Auslösekräften bereitzustellen.
-
Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Schaltgerät für Sicherheitsabsperrventile,
das dieser Prämisse
genügt,
dadurch aus, dass der Klinkenfuß an seiner
der Stirnfläche
benachbarten Seitenfläche eine
Kontur besitzt, die ebenso wie die Stirnfläche ausgebildet ist. Durch
die vollflächige
Anlage des Klinkenfußes
an der Stirnfläche
der Ausklinkung der Arretierscheibe besteht zwischen den beiden
Bauteilen eine relativ geringe Flächenpressung, die durch die
Drehfeder erzeugt wird. Das heißt,
dass durch die geringe Flächenpressung
auch der Verschleiß an den
beiden Bauteilen vermindert wird. Dadurch, dass die Schaltklinke
um ihre Längsachse
drehbeweglich ist, wird erreicht, dass tatsächlich nach jedem Auslösevorgang
bei jeder erneuten Arretierung der Klinkenfuß vollflächig an der Stirnfläche der
Ausklinkung anliegt.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausführungsformen
sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
So ist im Einzelnen vorgesehen, dass
die Schaltklinke einen Antriebskolben aufweist. Dieser Antriebskolben
dient schlussendlich der Betätigung der
Schaltklinke insofern, als unter dem Antriebskolben ein Raum vorhanden
ist, der mit Druck beaufschlagt werden kann, um den Antriebskolben
in Auslöserichtung
zu verschieben, mithin, da die Schaltklinke mit dem Antriebskolben
verbunden ist, die Drehbewegung der Welle durch die Drehfeder freizugeben.
Der Antriebskolben selbst steht nach einem weiteren Merkmal der
Erfindung unter der Last einer Feder; das heißt, dass durch diese Feder
schlussendlich die Schaltklinke den Schließkörper in der Offenstellung verriegelt.
-
Des Weiteren ist nach einem besonderen Merkmal
der Erfindung vorgesehen, dass der Klinkenfuß eine Schaltkante aufweist,
wobei die Schaltkante abgerundet ist. Insbesondere in Verbindung mit
einer abgerundeten Schaltkante im Bereich der Stirnfläche der
Ausklinkung der Arretierscheibe wird erreicht, dass dann, wenn der
Klinkenfuß mit
seiner abgerundeten Schaltkante in den Bereich der abgerundeten
Schaltkante der Stirnfläche
der Ausklinkung gelangt, keine Selbsthemmung mehr vorhanden ist, und
dass es zu einer automatischen Auslösung kommt. Um diese Bewegung
zur Auslösung
der Schaltklinke zu erleichtern, ist vorgesehen, dass die Schaltklinke
in dem Antriebskolben in Auslöserichtung
der Schaltklinke axial beweglich in dem Antriebskolben gelagert
ist. Das heißt,
dass sich die Schaltklinke bei der Selbstauslösung unabhängig von der Position des Antriebskolbens
bewegen kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass über der Schaltklinke
eine Feder vorgesehen ist, mit der die Kraft zur Selbstauslösung eingestellt
werden kann. Diese Feder sitzt in einem Raum oberhalb der Schaltklinke,
wobei der Raum derart bemessen ist, dass die Schaltklinke in diesen
Raum bei der Selbstauslösung einlaufen
kann.
-
Vorteilhaft entspricht hierbei der
Radius der Abrundung der jeweiligen Schaltkante in etwa einem Drittel
des Auslösehubes
der Schaltklinke. Hieraus wird deutlich, dass eine Selbstauslösung nach Überschreitung
eines bestimmten Auslösehubes
erfolgt. Wesentlich ist auch, dass durch die abgerundeten Schaltkanten
ein dauerhafter Schutz der Schaltkanten vor Verformungen und Beschädigungen
erreicht wird, was sicher stellt, dass das Gerät über lange Zeit funktionssicher
arbeiten kann.
-
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist
vorgesehen, dass die Schaltklinke in ihrer Drehbewegung eingeschränkt ist.
Das bedeutet, dass zur flächigen
Anlage des Klinkenfußes
an der Stirnfläche der
Ausklinkung der Arretierscheibe die Schaltklinke ein gewisses Spiel
in Drehrichtung aufweist, um tatsächlich eine vollflächige Anlage
des Klinkenfußes an
der Stirnfläche
der Ausklinkung zu gewährleisten, das
heißt,
es soll sicher gestellt sein, dass sich die Schaltfläche mit
der Anlagefläche
am Klinkenfuß zur Stirnfläche der
Ausklinkung ausrichten kann.
-
Nach einer besonderen Ausführungsform
ist der Klinkenfuß durch
eine drehbar an der Schaltklinke gelagerte Walze gebildet. Durch
die Anordnung der Walze an der Schaltklinke als Klinkenfuß wird erreicht,
dass eine sichere Verriegelung bei geringstmöglichen Auslösekräften erzielbar
ist. Eine Verminderung der Auslösekräfte kann
auch dadurch erzielt werden, dass die Stirnfläche der Ausklinkung für die Anlage
durch die als Klinkenfuß ausgebildete
Walze schräg
verlaufend ausgebildet ist. Aber auch durch eine korrespondierend
zu der Schräge
der Stirnfläche
ausgebildete Schräge
des nicht als Walze ausgebildeten Klinkenfußes wird eine Verminderung
der Auslösekräfte erreicht.
Im Einzelnen ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Fuß der Schaltklinke
- wie bereits ausgeführt
- eine korrespondierend zu der Schräge der Stirnfläche ausgebildete Schräge aufweist,
wobei der Winkel α der
Schräge maximal
75 % des Reibungswinkels μ dem
an der Stirnfläche
der Ausklinkung anliegenden Material der Schaltklinke einerseits
und dem Material der Stirnfläche
der Ausklinkung andererseits beträgt. Das heißt, dass der Winkel α abhängig ist
von dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Fuß der Schaltklinke einerseits
und der Stirnfläche
der Ausklinkung andererseits. Allerdings muss der Winkel α so klein
ausgebildet sein, dass zwischen beiden Bauteilen immer noch eine
Selbsthemmung gegeben ist, um eine Selbstauslösung vom Grundzustand der Verriegelung
her zu vermeiden. Insbesondere durch die Wahl der Materialien, zum
Beispiel Kunststoffen mit sehr geringen Reibungskoeffizienten, können die
Auslösekräfte in Verbindung
mit der konischen Ausbildung der beiden Anlageflächen optimal eingestellt werden.
-
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend
beispielhaft näher
erläutert.
-
1 zeigt
das Schaltgerät
mit angedeutetem Sicherheitsventil in einer Seitenansicht im Schnitt;
-
2 zeigt
die Schaltklinke in einer Ansicht gemäß der Linie II-II im Schnitt;
-
3 zeigt
einen Schnitt gemäß der Linie III-III
aus 1;
-
4 zeigt
schematisch die Abrundung der Schaltkante sowohl des Fußes der
Schaltklinke, als auch der Stirnfläche der Ausklinkung der Arretierscheibe;
-
5 zeigt
die Darstellung gemäß 4, wobei die Anlageflächen zwischen
Klinkenfuß einerseits
und der Stirnfläche
der Ausklinkung andererseits unter einem Winkel α konisch verlaufend ausgebildet
sind;
-
6 zeigt
die Ausbildung des Klinkenfußes der
Schaltklinke als Walze.
-
Das Schaltgerät 1 für das Sicherheitsabsperrventil
zeigt in dem Gehäuse 4 eine
Welle 2, wobei mit der Welle 2 ein insgesamt mit
3 bezeichneter Schließkörper des
Ventils drehfest verbunden ist. Die Welle 2 selbst steht
unter der Kraft einer Dreh- oder Spiralfeder 9, die in
der Zeichnung nicht dargestellt ist. Diese Spiralfeder 9 bewirkt,
dass nach Auslösen der
Arretiervorrichtung der Schließkörper den
Durchlass des Sicherheitsabsperrventils abschließt.
-
Wesentlich für das Verständnis der Erfindung ist nunmehr
die Vorrichtung zum Arretieren der Welle 2 in Offenstellung.
Die Vorrichtung zum Arretieren der Welle 2 in Offenstellung
umfasst im Einzelnen eine Arretierscheibe 5, die ebenfalls
drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Diese Arretierscheibe 5 besitzt
eine kreisbogenförmige
Ausklinkung 7 mit zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen 8.
-
Die Vorrichtung zum Arretieren der
Welle in Offenstellung umfasst darüber hinaus die mit 10 bezeichnete
Schaltklinke. Die Schaltklinke 10 zeigt den Klinkenfuß 11,
der an der Stirnfläche 8 der
Ausklinkung 7 der Arretierscheibe 5, wie in 3 dargestellt, anliegt.
Der Klinkenfuß 11 besitzt
an seiner der Stirnfläche 8 benachbarten
Seitenfläche
eine Kontur, die ebenso wie die Stirnfläche 8 ausgebildet
ist, so dass ein vollflächiges
Anliegen des Klinkenfußes
an der Stirnfläche
gewährleistet
ist. Im vorliegenden Fall ist sowohl der Klinkenfuß, als auch
die Stirnfläche
eben ausgebildet.
-
Die Schaltklinke 10 ist
in dem Antriebskolben 12 verdrehbar gelagert. Zur Einschränkung der
Drehbewegung ist ein Stift 13 in dem Gehäuse 4 vorgesehen.
Durch den Stift 13 wird sicher gestellt, dass der Klinkenfuß, mithin
die Schaltklinke 10, zwar eine gewisse Drehbewegung ausüben kann,
eben um sich ausrichten zu können
und sich vollflächig
an die Stirnfläche 8 der
Ausklinkung 7 anzulegen, jedoch wird durch den Stift 13 verhindert,
dass die Schaltklinke beispielsweise eine Drehung um 90 ° oder 180 ° ausführt, um
dann mit einem Bereich des Klinkenfußes in den Bereich der Stirnfläche zu gelangen,
mit dem eine vollflächige
Anlage nicht mehr gewährleistet
ist.
-
Unterhalb des Antriebskolbens 12 befindet sich
ein Raum 14. Dieser Raum 14 kann mit Druck beaufschlagt
werden. In dem Gehäuse 4 stützt sich der
Antriebskolben 12 darüber
hinaus durch die Feder 15 ab. Die Feder 15 bewirkt
das Einlaufen des Klinkenfußes
in die Ausklinkung 7. Oberhalb der Schaltklinke 10 befindet
sich des Weiteren ebenfalls ein Raum 16, wobei die Schaltklinke
von oben durch eine weitere Druckfeder 17 beaufschlagt
wird. Das bedeutet, dass bei ansteigendem Druck in dem Raum 14 die
Schaltklinke 10 durch den Antriebskolben in Richtung des
Pfeiles 30 verschoben wird, wobei schlussendlich durch
den Klinkenfuß 11 die
Ausklinkung 7 der Arretierscheibe 5 freigegeben
wird. Eine Verriegelung der Schaltklinke 10 erfolgt ebenfalls
durch die Feder 17, die unmittelbar von oben auf die Schaltklinke
einwirkt.
-
Die 4, 5 und 6 stellen jeweils einen Ausschnitt des
Bereiches zwischen der Stirnfläche 8 der Ausklinkung 7 und
dem Klinkenfuß 11 der
Schaltklinke 10 dar. So ist aus 4 erkennbar, dass sowohl der Klinkenfuß im Bereich
seiner Schaltkante 11a einen Radius aufweist, als auch
die Schaltkante 8a der Stirnfläche der Ausklinkung 7 eine
abgerundete Kante als Schaltkante aufweist.
-
Wesentlich ist nun, dass der Radius
sowohl des Klinkenfußes,
als auch der Stirnfläche
etwa 1/3 des Gesamthubes h entspricht. Wenn bei der Auslösebewegung
die beiden Radien zueinander eine Position einnehmen, die keine
Selbsthemmung mehr bedingt, dann kommt es zu einer automatischen
Auslösung.
Hierbei kann dann die Schaltklinke 10 unabhängig von
der Position des Antriebskolbens 13 in den Raum 16 gegen
die Kraft der Feder 17 einlaufen. Die Feder 17 ist
hierbei naturgemäß relativ
schwach ausgebildet, da durch die Kraft der Feder 15 der
Antriebskolben in seiner Position gehalten wird, wodurch auch die
Schaltklinke 10 in der Verriegelungsstellung verharrt.
-
Bei der Ausführungsform gemäß 5 ist vorgesehen, dass zusätzlich zu
den Radien 8a, 11a an den Schaltkanten des Klinkenfußes einerseits
und der Stirnfläche
der Ausklinkung 7 andererseits die beiden aneinander liegenden
Flächen
des Klinkenfußes
einerseits und der Stirnfläche
andererseits jeweils mit einer Schräge unter einem Winkel α versehen
sind. Die geringstmöglichen
Auslösekräfte werden
zum einen durch die zuvor beschriebene flächige Zuordnung der beiden
Flächen
sowohl des Klinkenfußes 11 als
auch der Stirnfläche 8 erreicht.
Eine weitere Reduzierung der Auslösekräfte ist allerdings durch die
oben beschriebene konische Ausbildung der beiden Anlageflächen möglich, wobei
der Winkel α der
aneinanderliegenden schrägen
Flächen
so klein ausgebildet sein muss, dass zwischen den beiden Bauteilen
immer Selbsthemmung gegeben ist. Das heißt, es muss sicher gestellt
sein, dass ein zu flacher Winkel nicht zu einer ungewünschten
Auslösung
führt.
Durch eine entsprechende Auswahl der Materialien der beiden Anlageflächen kann
auch der Reibungskoeffizient positiv beeinflusst werden.
-
Gemäß 6 ist vorgesehen, dass der Klinkenfuß 11 als
drehbare Walze 21 ausgebildet ist. Hierbei kann durchaus
auch vorgesehen sein, dass die Stirnfläche 8 ganz ähnlich wie
in 5 einen Winkel α zur Vertikalen
bildet. Bereits durch die Anordnung der Walze, die ebenfalls vollflächig, das
heißt, mit
ihrer gesamten Scheitellänge
an der Stirnseite anliegt, und auch durch die schräge Ausbildung
der Stirnfläche
der Ausklinkung 7 kann eine Verminderung der Auslösekraft
erreicht werden. Auch hier ist wiederum vorgesehen, dass die Schaltkante 8a (4) mit einem Radius versehen
ist, um die Möglichkeit
der Selbstauslösung
zu eröffnen.
-
Die Funktionsweise der Vorrichtung
ist nun derart, dass bei Druck in dem Raum 14 der Antriebskolben 12 zusammen
mit der Schaltklinke 10 in Richtung des Pfeiles 30 verschoben
wird. Dies entgegen der Kraft der Feder 15. Hierbei gelangt
der Klinkenfuß 11 außer Eingriff
mit der Stirnfläche 8 der
Ausklinkung 7. Aufgrund der Kraft der Drehfeder 9 verdreht sich
die Arretierscheibe in Richtung des Pfeiles 40. Hierbei
geht der Schließkörper 3 in
Schließstellung.