EP0150042B1 - Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen Einrichtungen - Google Patents

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EP0150042B1
EP0150042B1 EP85100395A EP85100395A EP0150042B1 EP 0150042 B1 EP0150042 B1 EP 0150042B1 EP 85100395 A EP85100395 A EP 85100395A EP 85100395 A EP85100395 A EP 85100395A EP 0150042 B1 EP0150042 B1 EP 0150042B1
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EP
European Patent Office
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piston
actuating member
spring
reset rod
pneumatic
Prior art date
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EP85100395A
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English (en)
French (fr)
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EP0150042A2 (de
EP0150042A3 (en
Inventor
Erich Engelter
Klaus Meffle
Oswald Veit
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Publication of EP0150042A3 publication Critical patent/EP0150042A3/de
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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.
  • the return rod is connected to an actuator which separates a space with a supply for a pneumatic or hydraulic medium from a second space with a ventilation or opening, in which one or more springs are arranged which hold the actuator under tension.
  • diaphragm or piston drives are preferred for control and regulation.
  • these drives are equipped with a spring return or with 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 actuator consists of a membrane connected to a spring plate and in that a stop is provided to limit the spring preload.
  • 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 a bearing 12 and a 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.
  • a stop 4a is provided to limit the spring preload.
  • 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).
  • the piston 1 is pressed into the safety position and held by the reset rod 4 and the spring (s) 10.
  • 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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  • Hydraulic Motors (AREA)

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, wobei die Rückstellstange mit einem Stellorgan verbunden ist, das 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 das Stellorgan unter Vorspannung halten.
  • 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 t-Feder muß der Druck im Puffervolumen ständig vorhanden sein. Um dies sicherzustellen ist eine automatische Überwachung erforderlich.
  • Aus der EP-A-77 596 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der ein Deckel 10 auf der einen Seite des Antriebes 1 mit einer Luftführung 15, 18 angebracht ist, und auf deren anderer Seite ein Rücksetzglied 22, 24 befestigt ist, bei dem mittels eines Kolbens 22 Federn 23 vorgespannt werden. Dabei werden die Federn-23 vom Kolben 22 so gespannt, daß die Windungen gegeneinander anliegen, was sicherheitstechnisch bedenklich sein könnte, da die Federn 23 mit der größtmöglichen Vorspannung belastet werden.
  • Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antrieb zu entwickeln, bei dem die vorstehend geschilderten Bedenken vermieden werden, und die hohen sicherheitstechnischen Anforderungen der chemischen Verfahrenstechnik zuverlässig und kostengünstig erfüllt werden, z. B. im Brandfall.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellorgan aus einer mit einem Federteller verbundenen Membrane besteht, und daß ein Anschlag zur Begrenzung der Federvorspannung vorgesehen ist.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im Unterschied zu Vorrichtungen des Standes der Technik darin, daß :
    • - Die Verfügbarkeit des Antriebes sehr groß ist, da die Abdichtung durch eine Membrane außerordentlich zuverlässig ist.
    • - Auch nach einer längeren Verweilzeit in der Endstellung mit komprimierten Federn ist kein Blockieren der Rückstelltange zu befürchten, da die Membrane ohne Reibungsverluste bewegt wird.
    • - Die Sicherheit des Antriebes ist auch bei hohen Temperatureinflüssen (z. B. Bjand) gegeben, da die Membrane im Brandfall platzt, was zur Einnahme der Sicherheitsstellung führt. Bei Federspeicheranordnungen mit Kolben kann dagegen schon ein geringes Verziehen des Zylinders durch Wärmeeinwirkung zum Blockieren führen.
    • - Die Federvorspannung ist über einen Anschlag begrenzt, was für die Sicherheit und Verfügbarkeit sehr wichtig ist.
    • - Bei gegenläufigen Kolben, die auf ein Ritzel arbeiten, können die Querkräfte durch beidseitig angebrachten Rückstell-Einheiten kompensiert werden.
  • Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert ;
  • Anstelle eines Kolbenantriebes mit Federrückstellung wird erfindungsgemäß ein doppelt wirkender Kolbenantrieb 1 in einer Arbeitskammer 3 mit einer angebauten bzw. integrierten Federrückstelleinheit verwendet ; dabei wird beim doppeltwirkenden 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. Zur Begrenzung der Federvorspannung ist ein Anschlag 4a vorgesehen.
  • Bei ausreichend hohem Druck des Steuermediums (Gas oder Flüssigkeit) wird (werden) über die Membrane 5 die Feder(n) 10 zusammengedrückt, bis der Anschlag 4a am Gehäuse anliegt. Die Rückstellstange 4 wird 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) 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) 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 angepäßt 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 regeltechnischen 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, wobei die Rückstellstange (4) mit einem Stellorgan (5) verbunden ist, das 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 das Stellorgan (5) unter Vorspannung halten, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan aus einer mit einem Federteller (14) verbundenen Membrane (5) besteht, und daß ein Anschlag (4a) zur Begrenzung der Federvorspannung vorgesehen ist.
EP85100395A 1984-01-24 1985-01-16 Vorrichtung zum Antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen Einrichtungen Expired EP0150042B1 (de)

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DE3402263 1984-01-24
DE19843402263 DE3402263A1 (de) 1984-01-24 1984-01-24 Vorrichtung zum antreiben von steuerungs- und regelungstechnischen einrichtungen

Publications (3)

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EP0150042A2 EP0150042A2 (de) 1985-07-31
EP0150042A3 EP0150042A3 (en) 1985-08-14
EP0150042B1 true EP0150042B1 (de) 1986-12-30

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ATE24581T1 (de) 1987-01-15
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