EP0150042A2 - Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen Einrichtungen - Google Patents

Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen Einrichtungen Download PDF

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EP0150042A2
EP0150042A2 EP85100395A EP85100395A EP0150042A2 EP 0150042 A2 EP0150042 A2 EP 0150042A2 EP 85100395 A EP85100395 A EP 85100395A EP 85100395 A EP85100395 A EP 85100395A EP 0150042 A2 EP0150042 A2 EP 0150042A2
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EP
European Patent Office
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piston
spring
working cylinder
reset rod
actuating member
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EP85100395A
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EP0150042B1 (de
EP0150042A3 (en
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Erich Engelter
Klaus Meffle
Oswald Veit
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BASF SE
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BASF SE
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/065—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type

Definitions

  • the present invention relates to a device for driving open-loop or closed-loop control devices with a piston movably arranged in a working cylinder, the piston surfaces of which can be acted upon pneumatically or hydraulically on both sides, and in which the piston can also be actuated by a reset rod that can be inserted into the working cylinder from the outside.
  • diaphragm or piston drives are preferred for control and regulation.
  • these drives are provided with a spring return or connected to a pressurized buffer volume ("air" spring).
  • air pressurized buffer volume
  • the spring In the case of actuators with spring return, the spring must also be moved with every stroke or rotary movement.
  • the reset rod is connected to a membrane which separates a space with a feed for a pneumatic or hydraulic medium from a second space with a ventilation opening in which one or more springs are arranged to hold the membrane under tension.
  • a double-acting piston drive 1 is used according to the invention in a working chamber 3 with an attached or integrated spring return unit; in the case of the double-acting piston drive, the housing cover in which the spring would sit is provided with a bushing 11 including bearing 12 and seal 13 for a reset rod 4.
  • the reset rod 4 is firmly connected to a unit consisting of a membrane 5, spring (spring assembly) 10 and spring plate 14.
  • the membrane 5 separates a space 6 with a feed 7 for a pneumatic or hydraulic medium from a second space 8 with a ventilation or ventilation opening 9, in which the spring (s) 10 are arranged.
  • the double-acting piston 1 can thus be moved into all desired positions by the control medium acting on the piston surfaces 2 and a control or regulating unit 16 with the feeds 7, 17, 18.
  • the reset rod 4 is moved into the working chamber 15 by the spring (s) 10.
  • the piston 1 is pressed into the safety position and held by the reset rod 4 and the spring (s) 10.
  • the stroke of the spring (s) 10 and the diaphragm 5 must be coordinated with the stroke of the piston 1. This results in a restriction of the stroke when using the membrane 5.
  • the size of the spring force must either be adapted to the force of the piston 1 or the desired restoring force.
  • the membrane area is chosen so large that the control medium holds the reset rod 4 outside the adjustment range of the piston 1 at the existing pressure.

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Abstract

Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- oder regelungstechnischen Einrichtungen mit einem in einem Arbeitszylinder (3) beweglich angeordneten Kolben (1), dessen Kolbenflächen (2) beidseitig pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbar sind, und bei der der Kolben (1) durch eine von außen in den Arbeitszylinder (3) einführbare Rückstellstange (4) zusätzlich betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellstange (4) mit einer Membrane (5) verbunden ist, die einen Raum (6) mit einer Zuführung (7) für ein pneumatisches oder hydraulisches Medium von einem zweiten Raum (8) mit einer Ent- bzw. Belüftungsöffnung (9) trennt, in dem eine oder mehrere Federn (10) angeordnet sind, die die Membrane (5) unter Vorspannung halten.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- oder regelungstechnischen Einrichtungen mit einem in einem Arbeitszylinder beweglich angeordneten Kolben, dessen Kolbenflächen beidseitig pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbar sind, und bei der der Kolben durch eine von außen in den Arbeitszylinder einführbare Rückstellstange zusätzlich betätigbar ist.
  • Zum Steuern und Regeln werden in der chemischen Industrie bevorzugt Membran- oder Kolbenantriebe eingesetzt.
  • Um beim Ausfall der Hilfsenergie die Sicherheitsstellung anfahren und halten zu können, sind diese Antriebe mit einer Federrückstellung versehen oder mit einem unter Druck stehenden Puffervolumen verbunden ("Luft"-Feder). Bei den Antrieben mit Federrückstellung muß bei jeder Hub- bzw. Drehbewegung die Feder mit bewegt werden.
  • Bei der "Luft"-Feder muß der Druck im Puffervolumen ständig vorhanden sein. Um dies sicherzustellen ist eine automatische Uberwachung erforderlich.
  • Es war daher die Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb zu entwickeln, der die hohe Sicherheitsanforderung der chemischen Verfahrenstechnik zuverlässig und kostengünstig erfüllt, und bei dem die aus sicherheitstechnischen Gründen eingebaute Feder nur im Störungsfall wirksam wird.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rückstellstange mit einer Membrane verbunden ist, die einen Raum mit einer Zuführung für ein pneumatisches oder hydraulisches Medium von einem zweiten Raum mit einer Ent- bzw. Belüftungsöffnung trennt, in dem eine oder mehrere Federn angeordnet sind, die die Membrane unter Vorspannung halten.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt in unterschiedlichen Funktionsweisen:
    • 1. Im Normalbetrieb - bei vorhandenem Steuermedium - arbeitet der Antrieb ohne Federrückstellung als doppelt-wirkender Antrieb: Spr/P
      • - somit liefert dieser Antrieb ein wesentlich höheres Drehmoment als ein Antrieb mit Federrückstellung bei vergleichbarem Kolbendurchmesser;
      • - das abgegebene Drehmoment ist konstant und belastet die Armaturenspindel weniger;
      • - bei vergleichbaren Drehmomenten hat der neue Antrieb ein geringeres Gewicht;
      • - der Luftverbrauch ist ebenfalls geringer;
      • - das Drehmoment ist sehr leicht durch den Steuerdruck veränderbar.
    • 2. Bei Ausfall der Hilfsenergie oder bei einer defekten Membrane arbeitet der Antrieb einfach wirkend - also mit Federrückstellung.
      Nur in diesen Fällen wird die Kompensation der Federkraft aufgehoben.
      • - Somit werden die Federn nur ganz selten betätigt;
      • - durch die geringe Wechselbeanspruchung der Feder(n) wird ihre Lebensdauer vergrößert;
      • - die Verfügbarkeit des Antriebes ist sehr groß, da die Abdichtung durch eine Membrane außerordentlich zuverlässig ist.
      • - Auch nach einer längeren Verweilzeit in der Endstellung mit komprimierten Federn ist kein Blockieren der Rückstellstange zu befürchten, da die Membrane ohne Reibungsverluste bewegt wird.
  • Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert: Anstelle eines Kolbenantriebes m?t rederrückstellung wird erfindungsgemäß ein doppelt wirkender Kolbenantrieb 1 in einer Arbeitskammer 3 mit einer angebauten bzw. integrierten Federrückstelleinheit verwendet; dabei wird beim doppelt-wirkenden Kolbenantrieb der Gehäusedeckel, in dem die Feder sitzen würde, mit einer Durchführung 11 einschließlich Lager 12 und Abdichtung 13 für eine Rückstellstange 4 versehen.
  • Die Rückstellstange 4 ist fest mit einer Einheit, bestehend aus einer Membrane 5, Feder (Federpaket) 10 und Federteller 14 verbunden. Durch die Membrane 5 wird ein Raum 6 mit einer Zuführung 7 für ein pneumatisches oder hydraulisches Medium von einem zweiten Raum 8 mit einer Ent- bzw. Belüftungsöffnung 9 abgetrennt, in dem die Feder(n) 10 angeordnet sind.
  • Bei ausreichend hohem Druck des Steuermediums (Gas oder Flüssigkeit) wird (werden) über die Membrane 5 die Feder(n) 10 zusammengedrückt und somit die Rückstellstange 4 am Ende der Arbeitskammer 15 festgehalten.
  • Damit kann der doppelt-wirkende Kolben 1 durch das auf die Kolbenflächen 2 einwirkende Steuermedium.und eine Steuer- oder Regeleinheit 16 mit den Zuführungen 7, 17, 18 in alle gewünschten Positionen gefahren werden.
  • Beim Ausfall des Steuermediums wird die Rückstellstange 4 von der (den) Feder(n) 10 in die Arbeitskammer 15 bewegt. Der Kolben 1 wird dabei in die Sicherheitsstellung gedrückt und über die Rückstellstange 4 und die Feder(n) 10 festgehalten.
  • Der Hub der Feder(n) 10 und der Membrane 5 muß mit dem Hub des Kolbens 1 abgestimmt sein. Damit ergibt sich eine Einschränkung des Hubs beim Einsatz der Membrane 5.
  • Die Größe der Federkraft muß entweder der Kraft des Kolbens 1 oder der gewünschten Rückstellkraft angepaßt sein. Die Membranfläche wird so groß gewählt, daß beim vorhandenen Druck das Steuermedium die Rückstellstange 4 außerhalb des Stellbereiches des Kolbens 1 festhält.

Claims (1)

  1. Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- oder regelungstechnischen Einrichtungen mit einem in einem Arbeitszylinder (3) beweglich angeordneten Kolben (1), dessen Kolbenflächen (2) beidseitig pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbar sind, und bei der der Kolben (1) durch eine von außen in den Arbeitszylinder (3) einführbare Rückstellstange (4) zusätzlich betätigbar ist, dadurch qekennzeichnet, daß die Rückstellstange (4) mit einer Membrane (5) verbunden ist, die einen Raum (6) mit einer Zuführung (7) für ein pneumatisches oder hydraulisches Medium von einem zweiten Raum (8) mit einer Ent- bzw. Belüftungsöffnung (9) trennt, in dem eine oder mehrere Federn (10) angeordnet sind, die die Membrane (5) unter Vorspannung halten.
EP85100395A 1984-01-24 1985-01-16 Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen Einrichtungen Expired EP0150042B1 (de)

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EP0150042B1 EP0150042B1 (de) 1986-12-30

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JPS6121406A (ja) 1986-01-30

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