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Die Erfindung betrifft eine elektrische Betätigungsvorrichtung für
ein Ventil mit drehbarem Verschlußteil mit einem mit dem Verschlußteil drehfest
verbundenen Klinkenrad, einem Sperrstift zum Mitnehmen des Klinkenrades, einem den
Sperrstift tragenden, zwischen zwei Extremstellungen schwenkbaren Hebel, der durch
eine Feder in die eine Extremstellung und durch einen Elektromagneten, bei dessen
Erregung durch einen Versorgungsstromkreis, in die andere Extremstellung gezogen
wird, wobei der Hin- und Hergang des Hebels die Drehung des Klinkenrades um einen
gegebenen Schritt bewirkt und die verschiedenen Arbeitsstellungen des Verschlußteils
durch Drehung desselben in einer bestimmten Richtung um ein Vielfaches des Schritts
erreicht werden und der Versorgungsstromkreis für die Spule des Elektromagneten
ein gemeinsames Teil und eine Anzahl von parallelen, jeweils einen Betätigungsschalter
enthaltenden Teilstromkreisen aufweist.
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Bei einer bekannten elektrischen Betätigungsvorrichtung dieser Art
trägt das Klinkenrad einen Schaltstift, der jeweils in einer von vier Arbeitsstellungen
(die der offenen und geschlossenen Stellung des Ventils entsprechen) ein Relais
öffnet, so daß der Stromkreis unterbrochen wird und das Ventil in dieser Stellung
stehenbleibt, bis durch Betätigung des jeweils entsprechenden von zwei überbrückungsschaltern
der Elektromagnet wieder erregt und durch das Klinkenrad das Ventil in die folgende
Arbeitsstellung (also von der öffnungs- in die Verschlußstellung oder umgekehrt)
verstellt wird. Man kann jedoch bei dieser bekannten Vorrichtung nur zwei Überbrückungsschalter
vorsehen, um jeweils zeitweise das eine oder andere der beiden Relais (oder die
Hälfte der vorgesehenen Relais) zu überbrücken, so daß auch nur zwei verschiedene
Schaltstellungen möglich sind.
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Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine elektrische
Betätigungsvorrichtung für , ein Ventil mit drehbarem Verschlußteil zu schaffen,
welche die unmittelbare Einstellung einer beliebigen Anzahl von Arbeitsstellungen
ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Betätigungsvorrichtung
der eingangs , genannten Art, bei der jeder Teilstromkreis eine sich mit dem Verschlußteil
drehende Anordnung von Schleifkontaktsektoren und daran schleifende feste Kontakte
sowie in Reihe damit den jeweiligen Betätigungsschalter aufweist, wobei jede dieser
Schleifkontaktanordnungen einen der Teilstromkreise unterbricht, sobald das Verschlußteil
eine seiner vorbestimmten Arbeitsstellungen erreicht.
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Durch die Verwendung von feststehenden Elementen, nämlich Schleifkontakten,
an Stelle von Relais sind außerdem bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Betriebssicherheit
größer und der erforderliche Wartungsaufwand geringer als bei der bekannten Vorrichtung.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen
beispielsweise erläutert.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt längs der Ebene I-I von F i g. 2 ein Ventil
mit vier Arbeitsstellungen und seine Betätigungsvorrichtung; F i g. 2 ist ein Schnitt
längs der Ebene II-II von Fig.1; F i g. 2 a ist ein F i g. 2 entsprechender Teilschnitt
und zeigt den Schwinghebel in seiner Extremstellung; F i g. 3 und 4 sind Teilansichten
im Schnitt längs der Linien III-III und IV-IV von F i g.1; F i g. 5 zeigt ein Prinzipschema
der Betätigungsstromkreise und veranschaulicht die Arbeitsweise der Vorrichtung.
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Der in F i g. 1 beispielsweise dargestellte Zweiwegehahn A ist auf
einem aus mehreren Teilen zusammengesetzten Sockel B montiert, der auch die Betätigungsvorrichtung
C trägt. Der Hahn besitzt ein Gehäuse 10 mit einem Zuführungsanschluß
12 und zwei Ausgangsanschlüssen 14 und 14', die dem Zuführungsanschluß
12 diametral gegenüber und in Richtung der Achse des Hahnes gegeneinander
versetzt angeordnet sind.
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Um die Zuleitung 12 mit einem der Ausgänge 14
oder
14' zu verbinden, wird ein Verschlußtei116 gedreht. In diesem sind zwei Kanäle
18 und 18' ausgebildet. Das Verschlußteil wird in üblicher Weise in
Längsrichtung festgehalten und zentriert, beispielsweise mittels eines Lagerringes
20 und einer überwurfmutter 22.
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Die Betätigungsvorrichtung C umfaßt ein Klinkenrad 24, das
mit dem Verschlußteil 16 durch eine Manschette 26 drehfest verbunden
ist. Diese Manschette ist an dem Klinkenrad 24 durch eine Schraube
28 und einen Paßstift 30 verbunden. Sie ist mit dem Verschlußteil
16 durch einen Querstift 32
gekuppelt, der an dem Verschlußteil befestigt
ist und in einen Längsschlitz der Manschette 26 eingreift. Der Querstift
32 kann, über den Umfang der Manschette herausragen, um eine visuelle Kontrolle
der Drehstellung des Verschlußteils zu gestatten.
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Das Klinkenrad 24, das sich zwischen den vom Sockel B getragenen
Flanschen 34 und 36 dreht, wird in der in F i g. 2, 3, 4 und 5 durch die Pfeile
F bezeichneten Drehrichtung durch einen Hebel 38 in Drehung versetzt, der
einen federbelasteten Sperrstift 40 trägt, welcher in die Zähne des Klinkenrades
eingreift. Dieser Hebel 38 tritt durch einen im Sockel B ausgebildeten länglichen
Schlitz 42 und ist in einer entsprechend ausgebildeten Öffnung einer Platte
44 eng geführt, welche auf dem Sockel verschiebbar angeordnet ist. Bei seinen
Bewegungen um die Achse des Klinkenrades 24 erteilt der Hebel somit der Platte
eine Verschiebungsbewegung.
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Der Hebel 38 wird in eine Ruhestellung mittels einer Zugfeder
46 gezogen, die zwischen dem Sockel und der verschiebbaren Platte
44 eingespannt ist. In F i g. 2 ist der Hebel in dieser Ruhestellung dargestellt,
die durch seine Betätigungsvorrichtung bestimmt wird.
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Die Bewegung des Hebels aus dieser Ruhestellung heraus in die in F
i g. 2 a dargestellte Extremstellung wird bewirkt durch eine elektromagnetische
Betätigungsvorrichtung. Diese Vorrichtung umfaßt eine von dem Sockel B getragene
feststehende Magnetspule 48 und einen Tauchanker 50, der am oberen
Ende des Hebels 48 angelenkt ist (F i g. 2).
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Wenn der Hebel 38 und die Platte 44 bei herausgezogenem
Anker 50 ihre Ruhestellung einnehmen, wird durch einen von der verschiebbaren
Platte 44
getragenen regelbaren Anschlag 52 der bewegliche Kontakt 54 eines
Schalters 53 gegen den feststehenden Kontakt 56 gedrückt (F i g. 2).
Wenn
dagegen der Schwinghebel 38 und die verschiebbare Platte 44 in ihrer Extremstellung
(F i g. 2 a) ankommen, wird durch denselben Anschlag 52 der bewegliche Kontakt 54
von dem feststehenden Kontakt 56 abgehoben.
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Der Schalter 53 ist in dem elektrischen Versorgungsstromkreis der
Magnetspule 48 angeordnet, welcher in F i g. 5 schematisch dargestellt ist. Ausgehend
von einer Stromquelle 58 umfaßt der Stromkreis den Schalter 53, die Spule 48 und
zwei gleiche, parallel zueinander angeordnete Teilstromkreise, die beide eine Rückleitung
zur Stromquelle 58 darstellen. Jeder dieser Teilstromkreise setzt sich zusammen
aus einem handbetätigten Schalter und einer Anordnung von Schleifkontakten, mit
denen das Verschlußteil des Hahnes in eine Stellung bewegt werden kann, in welcher
der Zuführungsanschluß 12 in Verbindung mit einem der Ausgänge 14 und 14' steht.
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Der Teilstromkreis, mit dem das Verschlußteil 16 in die die Anschlüsse
12 und 14 verbindende Stellung bewegt werden kann (d. h. die in F i g. 1 gezeigte
Stellung und die Gegenstellung), besteht aus einem handbetätigten Schalter
60, beispielsweise einem Druckschalter, der mit einem von dem aus Isoliermaterial
bestehenden Flansch 34 getragenen Schleifkontakt 62 in Verbindung steht. Ein zweiter
Schleifkontakt 63 (F i g. 1), der neben dem Schleifkontakt 62 auf derselben Mantellinie
des Klinkenrades angeordnet und von dem Schleifkontakt 62 isoliert ist, ist mit
der Stromquelle 58 verbunden (F i g. 5). Am Umfang der Nabe des Rades 24, der den
Schleifkontakten 62 und 63 gegenüberliegt, sind zwei leitende Sektoren 64 und 64'
vorgesehen, die sich über je ein Viertel des Umfangs erstrecken und derart angeordnet
sind, daß die Schleifkontakte 62 und 63 den Kontakt mit dem Sektor 64 oder 64' in
dem Augenblick verlieren, in dem das Verschlußteil16 die die beiden Anschlüsse verbindende
Stellung erreicht.
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Der Teilstromkreis, der dazu bestimmt ist, das Verschlußteil16 in
die Verschlußstellung zu bewegen, in der der Anschluß 12 von den Anschlüssen
14 und 14' getrennt ist, besteht aus einem zweiten handbetätigten
Schalter 66 (F i g. 5), der dem Schalter 60 entspricht und mit einem von dem Flansch
36 getragenen Schleifkontakt 68 verbunden ist. Ein zweiter Schleifkontakt 70 (F
i g. 1) ist neben dem Schleifkontakt 68 auf derselben Mantellinie angeordnet. Dieser
vom Schleifkontakt 68 isolierte Schleifkontakt 70 ist parallel zu dem Schleifkontakt
63 mit der Stromquelle 58 verbunden (F i g. 5).
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Auf dem den Schleifkontakten 68 und 70 gegenüberliegenden Teil des
Umfangs der Nabe des Klinkenrades 24 sind zwei leitende Sektoren 72 und 72' angeordnet,
die sich über je ein Viertel des Umfangs erstrecken und gegenüber den Sektoren 64
und 64' um 90° versetzt sind. Auf diese Weise verlieren die Schleifkontakte 68 und
70 den Kontakt mit dem Sektor 72 oder 72' in dem Augenblick, in dem das Verschlußteil16
eine seiner Verschlußstellungen, d. h. eine gegenüber der in F i g. 1 dargestellten
um 90° gedrehte Stellung, erreicht.
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Die sich aus der vorstehenden Beschreibung bereits ergebende Arbeitsweise
der Vorrichtung wird im folgenden nur summarisch erläutert.
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Wenn beispielsweise der Hahn A aus der in F i g.1 und schematisch
in F i g. 5 gezeigten Stellung in die darauffolgende Verschlußstellung bewegt werden
soll, genügt es, den Schalter 66 zu schließen und geschlossen zu halten. Die Stromquelle
58 schickt dann einen elektrischen Strom in den Stromkreis, der aus dem Schalter
53 (der geschlossen ist, da sich der Hebel 38 in der Ruhestellung befindet), der
Magnetspule 48, dem Schalter 66, den Schleifkontakten 68 und 70 und dem Sektor 72
besteht. Die Magnetspule 48 wird erregt und zieht den Anker 50 aus seiner Ruhestellung
(F i g. 2) in seine Extremstellung (F i g. 2 a). Der Anker 50 nimmt den Hebel 38
und dadurch auch das Klinkenrad 24 mit. Bei der beschriebenen Ausführungsform entspricht
die Verschiebung des Hebels aus der Ruhestellung in die Extremstellung der Drehung
des Klinkenrades 24 um einen Winkelbetrag, der gleich einer Sechzehntel-Umdrehung
ist. Natürlich kann auch ein niedrigerer oder höherer Winkelbetrag vorgesehen sein.
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Sobald die mit der Platte 44 und dem Anschlag 52 gebildete verschiebbare
Einheit ihre Extremstellung erreicht, hebt der Anschlag 52 den beweglichen Kontakt
54 ab und öffnet dadurch den Stromkreis. Die Zugfeder 46 zieht dann die Platte
44 und den Anschlag 52 in ihre Ruhestellung, wobei der in der Öffnung der
Platte eng geführte Hebel mitgenommen wird. Sobald der Anschlag seine Ruhestellung
erreicht, drückt er den beweglichen Kontakt 54 gegen den festen Kontakt 56, wodurch
der Stromkreis geschlossen und ein neuer Arbeitsschritt ausgelöst wird. Das Klinkenrad
wird somit in Schritten von einem Sechzehntel einer Umdrehung weitergedreht. Am
Ende des vierten Arbeitsschrittes verlieren die Schleifkontakte 68 und 70 den Kontakt
mit dem Sektor 72, wodurch der Stromkreis geöffnet wird. Das Verschlußteil bleibt
dann in der Verschlußstellung stehen, auch wenn weiterhin der Schalter 66 geschlossen
gehalten wird.
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Am Ende des letzten Arbeitsschrittes, wenn die Schleifkontakte 68
und 70 den Kontakt mit dem Sektor 72 verlieren, treten die Schleifkontakte 62 und
63 in Kontakt mit dem Sektor 64' und werden dadurch elektrisch miteinander verbunden.
Ein Schließen des Schalters 60 von Hand bewirkt dann eine erneute Drehung des Rades
24 und des Verschlußteils 16, wodurch der Anschluß 12 mit dem Anschluß 14' in Verbindung
gesetzt wird.
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Der dargestellte Hahn besitzt vier Arbeitsstellungen (zwei Öffnungsstellungen
und zwei Verschlußstellungen): Da das Klinkenrad sich um jeweils eine Sechzehntel-Umdrehung
weiterdreht, könnte auch eine größere Anzahl von Arbeitsstellungen vorgesehen sein,
die den Winkelstellungen des Verschlußteils entsprechen, die voneinander um eine
beliebige Anzahl von Sechzehntel-Umdrehungen getrennt sind.