BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG MIT NOTHANDBETÄTIGUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator, insbesondere für dessen Notbetätigung mit einem Gehäuse, das eine Fluidvorratskammer aufweist, die über eine Anschlußstelle an den Aktuator und über eine andere Anschlußstelle an einen hydraulischen Versorgungskreislauf des Aktuators anschließbar ist, wobei innerhalb der Fluidvorratskammer über eine von Hand betätigbare Einstelleinrichtung längsverschiebbar ein Trennkolben geführt ist, der eine Ansteuereinrichtung für eine die Anschlußstellen miteinander verbindende Durchlaßöffnung aufweist.

[0002] Kommt es zu einem Versagen des hydraulisch ansteuerbaren Aktuators meist in Form eines hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinders, beispielsweise durch Stromausfall, läßt sich dieser in der Regel nicht mehr betätigen, was insbesondere in sicherheitstechnisch relevanten Bereichen, wie in Kernkraftwerken oder dergleichen, zu gefährlichen Störungen führen kann. Es ist zwar Stand der Technik, bei dahingehenden Notbetriebssituationen eigenständige Notversorgungssysteme in Gang zu setzen; diese sind jedoch teuer und aufwendig in der Realisierung und liegen in der Regel meist derart weit von der Störstelle entfernt, daß die Notbetätigung durch den Bediener nicht mehr unmittelbar überwacht werden kann.

[0003] So ist durch die DE 33 44 132 C2 eine Betätigungsvorrichtung für einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator bekannt mit einem Gehäuse, das eine Fluidvorratskammer aufweist, die über eine Anschlußstelle an den Aktuator und über eine andere Anschlußstelle an einen Versorgungskreislauf angeschlossen ist, wobei innerhalb der Fluidvorratskammer über eine von Hand betätigbare Einstelleinrichtung in Form eines Pumpenschwengels längsverschiebbar ein Trennkolben geführt ist, der mit einer mechanisch getrennt arbeitenden Ansteuereinrichtung in Form eines Verschiebekolbens für eine die Fluidanschlußstellen miteinander verbindende Durchlaßöffnung zusammenwirkt.

[0004] Sofern diese bekannte Anordnung für eine Notbetätigung des hydraulisch ansteuerbaren Aktuators vorgesehen ist, lassen sich aus der Stellung des Pumpenschwengels keine Rückschlüsse darüber ableiten, ob funktionssicher eine Notbetätigung stattgefunden hat oder nicht. Die bekannte Ansteuereinrichtung in Form des längsverfahrbaren Verschiebekolbens wird ausschließlich durch den Fluiddruck angesteuert, so daß es unabhängig von der Stellung des über den Pumpenschwengel ansteuerbaren Trennkolbens es zu Fehlansteuerungen für die bekannte Ansteuereinrichtung kommen kann. Im übrigen ist bereits aufgrund der Teilevielzahl bei der bekannten Lösung diese teuer in der Herstellung.

[0005] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, mit der eine einfache und preisgünstige Möglichkeit gegeben ist, in Störsituationen den hydraulisch ansteuerbaren Aktuator funktionssicher und von außen überwachbar anzusteuern. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1.

[0006] Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Einstelleinrichtung eine in das Gehäuse ein- und ausschraubbare Einstellschraube ist, deren Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der mit ihr zusammenwirkende Trennkolben zwischen zwei Endstellungen verfahrbar ist, und daß die Durchlaßöffnung des Trennkolbens als Ansteuereinrichtung ein Rückschlagventil aufweist, das in der einen oder in der anderen Endstellung geöffnet und in der jeweils zugeordneten gegenüberliegenden Endstellung geschlossen ist, wird das angesprochene Rückschlagventil in den Endstellungen über den Trennkolben mechanisch zwangsgesteuert und damit funktionssicher betätigt, wobei der Trennkolben wiederum durch eine einmalige Zustellbewegung über die Einstellschraube die jeweilige Endstellung definiert einnimmt. Mithin ist eine mechanisch definierte Kopplung zwischen Einstellschraube, Trennkolben und Rückschlagventil gegeben, die äußerst funktionssicher ist und mithin sich besonders für eine Notbetätigung des Aktuators eignet.

[0007] Die Position der Einstellschraube - ganz ein- oder ausgedreht - erlaubt darüber hinaus vor Ort der jeweiligen Bedienperson sofort einen Überblick, ob wirksam eine Notbetätigung für den Aktuator vorliegt oder nicht.

[0008] Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung besteht nur aus wenigen Bauteilen und läßt sich mithin einfach und preisgünstig realisieren. Durch die von Hand betätigbare Einstelleinrichtung läßt sich der Einstellvorgang und mithin die Funktion des angesteuerten Aktuators von der Bedienperson genau vor Ort überwachen. Fehlansteuerungen sind somit vermieden. Da die in der Fluidvorratskammer bevorratete Ölmenge ausreicht, ist eine externe Bereitstellung von Steuerfluid nicht notwendig. Die Fluidansteuerung über die Betätigungsvorrichtung erfolgt leckölfrei, so daß eine funktionssichere Notbetätigung von Hand gewährleistet ist.

[0009] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Betätigungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0010] Im folgenden wird die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung anhand einer Ausführungsform nach der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung

Fig. 1

teilweise in Ansicht, teilweise im Längsschnitt die Betätigungsvorrichtung als integrierter Bestandteil eines Versorgungskreislaufes im Normalbetrieb, die

Fig. 2

eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung der Betätigungsvorrichtung im Nothandbetrieb,

Fig. 3

eine geänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung nach der Fig. 1 im Normalbetrieb - ohne Darstellung des Versorgungskreislaufes -.

[0011] Die Betätigungsvorrichtung nach den Figuren dient der Notbetätigung eines hydraulisch ansteuerbaren Aktuators 10 in Form eines federbelasteten hydraulischen Arbeitszylinders 12. Die Betätigungsvorrichtung ist mit einem Gehäuse 14 versehen, das eine Fluidvorratskammer 16 aufweist, die über eine Anschlußstelle 18 an den Aktuator 10 und über eine andere Anschlußstelle 20 an einen als Ganzes mit 22 bezeichneten hydraulischen Versorgungskreislauf für den Aktuator 10 anschließbar ist. Innerhalb der Fluidvorratskammer 16 ist über eine von Hand betätigbare Einstelleinrichtung 24 längsverschiebbar ein Trennkolben 26 geführt, der eine Ansteuereinrichtung 28 für eine die Anschlußstellen 18, 20 miteinander verbindende Durchlaßöffnung 30 aufweist.

[0012] Die von Hand betätigbare Einstelleinrichtung 24 besteht im wesentlichen aus einer in das Gehäuse 14 ein- und ausschraubbaren Einstellschraube 32, deren mögliche Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der mit ihr zusammenwirkende Trennkolben 26 zwischen zwei Endstellungen A, B längsverschiebbar ist. Die Durchlaßöffnung 30 des Trennkolbens 26 weist als Ansteuereinrichtung 28 ein federbelastetes Rückschlagventil 34 auf, das in der einen oder der anderen Endstellung A, B geöffnet und in der jeweils zugeordneten gegenüberliegenden Endstellung B bzw. A geschlossen ist.

[0013] Die Einstellschraube 32 greift mit ihrem freien Ende 36 in den Trennkolben 26 ein, wobei zwischen diesem freien Ende 36 und dem Schraubenkopf 38 sich auf dem Gehäuse 14 eine von der Einstellschraube 32 durchgriffene Kontermutter 40 abstützt. Das Gehäuse 14 ist in der Art einer Einschraubpatrone 42 ausgebildet und kann über ein entsprechendes Außengewinde in ein Innengewinde als Einbausatz universell in Steuerblöcke oder ähnliches eingeschraubt und von dort wieder entfernt werden. Wie noch näher erläutert werden wird, steuern Teile 44 oder 46 des Gehäuses 14 in einer Endstellung A bzw. B die Ansteuereinrichtung 28 unter Freigabe der Durchlaßöffnung 30 auf.

[0014] Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen weist der jeweilige Versorgungskreislauf 22 eine Hydropumpe 48, ein Schaltventil 50 in Form eines elektrisch betätigbaren und mit einer Feder rückstellbaren 3/2-Wegeventiles sowie einen Tankanschluß 52 auf. Die beiden Anschlußstellen 18, 20 sind mithin zwischen einer Versorgungsleitung 54 zwischen dem Versorgungskreislauf 22 und dem Aktuator 10 geschaltet. Desweiteren weist der Trennkolben 26 eine Zentrieröffnung 56 auf, die dem stirnseitigen Eingriff der Einstellschraube 32 dient, die hierfür über einen stirnförmigen Zapfen 58 verfügt. Desweiteren ist die Zentrieröffnung 56 über einen Verschlußstopfen 60 mit umlaufender Ringdichtung 62 dichtend verschlossen.

[0015] Der Trennkolben 26 ist längsverschiebbar innerhalb der Fluidvorratskammer 16 geführt und dichtet über eine weitere Ringdichtung 64 zwei Kammerbereiche 66 und 68 in der Fluidvorratskammer 16 voneinander ab. Das Rückschlagventil 34 wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 entgegen der Federkraft über einen in Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen nach unten vorstehenden Ringflansch 70 aufgesteuert und gibt mithin den Durchströmungsweg zur Durchlaßöffnung 30 frei. Der Zustellweg für das sperrende Rückschlagventil 34 verläuft dabei parallel zu der Längsrichtung der möglichen Zustellbewegung für die Einstellschraube 32.

[0016] Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 wird diese nunmehr anhand ihrer Funktion näher erläutert.

[0017] In unbetätigtem Zustand ist, wie dies die Fig. 1 zeigt, die Einstellschraube 32 bis in ihre oberste Position ausgeschraubt. Dadurch befindet sich der Trennkolben 26 an seinem oberen Anschlag gebildet durch den Ringflansch 70. Wie bereits beschrieben ist dabei das eingebaute Rückschlagventil 34 mechanisch entgegen seiner Federkraft aufgesteuert. Mithin ist über die Durchlaßöffnung 30 ein freier Fluiddurchfluß in beiden Richtungen gewährleistet und der Verbraucher in Form des Arbeitszylinders 12 kann über die Fluiddruckpumpe 48 mit Drucköl versorgt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltventiles 50.

[0018] Kommt es zum Ausfall der Hydropumpe 48, beispielsweise durch Stromausfall, wird über die Rückstellfeder des Arbeitszylinders 12 dieser in seine in der Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung automatisch verfahren. Darüberhinaus wird bei einem Stromausfall das Wegeventil 50 in seine in den Fig. 1 und 2 dargesfellte Schaltstellung verfahren, d.h. die Hydropumpe 48 wäre von der Versorgungsleitung 54 abgesperrt. Wird nun die Einstellschraube 32 in das Gehäuse 14 eingedreht, wird zunächst das Rückschlagventil 34 geschlossen, um dadurch den Ablauf über die Versorgungsleitung 54 zum Tankanschluß 52 abzusperren und mithin um Druckölverluste zu verhindern. Das in der Fluidvorratskammer 16 bevorratete Fluid wird bei dieser Zustellbewegung des Trennkolbens 26 in seine untere Endstellung B aus dem Kammerbereich 68 ausgeschoben und in den Arbeitszylinder 12 gedrückt, und zwar entgegen der Rückstellkraft seiner Feder, so daß dieser letztendlich seine in der Fig. 2 betätigte Stellung einnimmt. Die Stellung der Einstellschraube 32 zeigt dabei, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist, deutlich und unmittelbar an, daß Nothandbetrieb vorliegt. Die Funktionskontrolle ist mithin sehr einfach herbeizuführen und deutlich zu erkennen. Die Einstellschraube 32 ist hierbei über ihren gesamten Außenumfang mit einem Außengewinde versehen, daß in das zugehörige Innengewinde des Gehäuses 14 eingreift.

[0019] Im folgenden wird eine geänderte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung nach der Fig. 3 erläutert, wobei dies nur noch insoweit erfolgt, als sich die geänderte Ausführungsform wesentlich von der vorbeschriebenen unterscheidet. Dabei werden für dieselben Bauteile auch dieselben Bezugsziffern wie vorstehend angegeben verwendet.

[0020] Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 wird der Normalbetrieb dadurch gewährleistet, daß der Trennkolben 26, wie gezeigt, in der unteren Endstellung B angelangt ist. Bei dieser Konstellation ist die Aufsteuerrichtung für das Rückschlagventil 34 umgekehrt, d.h. es wird nunmehr über seinen Steuerzapfen von einer Begrenzungsfläche des unteren Teils 46 des Gehäuses 14 aufgesteuert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist also der Normalbetrieb gegeben wenn die Einstellschraube 32 vollständig eingedreht ist. In Umkehrung des Vorbeschriebenen wäre dann hier die Notbetriebsfunktion gegeben, wenn die Einstellschraube 32 über den Schraubenkopf 38 aus dem Gehäuse 14 herausgeschraubt werden würde. Der Trennkolben 26 würde dann dabei nach oben hin mitgeführt und durch Schließen des Rückschlagventiles 34 die Durchlaßöffnung 30 zugesteuert werden. Das über die Feder des Aktuators 10 in die Kammer 68 eingesteuerte Fluid erlaubt dann die Notbetätigung des Zylinders in der anderen Richtung. Die Einstellschraube 32 kann auch einstückig mit dem stirnförmigen Zapfen 58 sowie mit dem Verschlußstopfen 60 verbunden sein.

[0021] Es ist dann eine Zwangsansteuerung des Trennkolbens in beiden Richtungen über das System Einstellschraube 32 mit Schraubenkopf 38 möglich.

[0022] Da die vorliegende Betätigungsvorrichtung sich modular aufbauen läßt, kann auch je nach Art des Verbrauchers unterschiedliches Ölvolumen bereitgestellt werden, wobei eine Anpassung des zur Verfügung stehenden Volumens der Fluidvorratskammer 16 dahingehend erfolgt. Der beschriebene Aufbau ist konstruktiv einfach und preisgünstig realisierbar. Als besonders vorteilhaft hat sich die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung beim Einsatz in Flurförderfahrzeugen, insbesondere bei Gabelstaplern, erwiesen, wo es darum geht, beim Ausfall des Motors die Parkbremse noch lösen zu können.

Ansprüche

1. Betätigungsvorrichtung für einen hydraulisch ansteuerbaren Aktuator (10), insbesondere für dessen Notbetätigung, mit einem Gehäuse (14), das eine Fluidvorratskammer (16) aufweist, die über eine Anschlußstelle (18) an den Aktuator (10) und über eine andere Anschlußstelle (20) an einen hydraulischen Versorgungskreislauf (22) des Aktuators (10) anschließbar ist, wobei innerhalb der Fluidvorratskammer (16) über eine von Hand betätigbare Einstelleinrichtung (24) längsverschiebbar ein Trennkolben (26) geführt ist, der eine Ansteuereinrichtung (28) für eine die Anschlußstellen (18,20) miteinander verbindende Durchlaßöffnung (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (24) eine in das Gehäuse (14) ein- und ausschraubbare Einstellschraube (32) ist, deren Einschraubstrecke derart gewählt ist, daß der mit ihr zusammenwirkende Trennkolben (26) zwischen zwei Endstellungen (A,B) verfahrbar ist, und daß die Durchlaßöffnung (30) des Trennkolbens (26) als Ansteuereinrichtung (28) ein Rückschlagventil (34) aufweist, das in der einen oder in der anderen Endstellung (A,B) geöffnet und in der jeweils zugeordneten gegenüberliegenden Endstellung (B ,A) geschlossen ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellschraube (32) mit ihrem freien Ende (36) an den Trennkolben (26) anstößt oder in diesen eingreift, und daß zwischen dem freien Ende (36) und dem Schraubenkopf (38) sich auf dem Gehäuse (14) eine von der Einstellschraube (32) durchgriffene Kontermutter (40) abstützt.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) in der Art einer Einschraubpatrone (42) ausgebildet ist, und daß Teile (44, 46) dieses Gehäuses (14) in einer Endstellung (A, B) die Ansteuereinrichtung (28) unter Freigabe der Durchlaßöffnung (30) aufsteuert.

4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (10) aus einem federbelasteten hydraulischen Arbeitszylinder (12) gebildet ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Versorgungskreislauf (22) mindestens eine Hydropumpe (48), ein Schaltventil (50) und einen Tankanschluß (52) aufweist.

6. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlußstellen (18, 20) zwischen einer Versorgungsleitung (54) zwischen dem Versorgungskreislauf (22) und dem Aktuator (10) geschaltet sind.

7. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennkolben (26) eine Zentrieröffnung (56) aufweist, die dem stirnseitigen Eingriff der Einstelleinrichtung (24) dient und die über einen Verschlußstopfen (60) dichtend verschlossen ist.

Claims

1. Actuation device for a hydraulically controlled actuator (10), specially for the emergency operation thereof, comprising a housing (14) with a fluid container (16) which can be connected to the actuator (10) via a connection point (18) and to a hydraulic supply circuit (22) of the actuator (10) via another connection point (20), whereby a separating piston (26) is guided lengthwise via a manually operated adjusting device (24) within the fluid container (16), the said piston having a control device (28) for the through-opening (30) joining the connection points (18, 20) to each other, characterised in that the adjusting device (24) is an adjustment screw (32) which can be screwed in or out on the housing (14), its adjustment distance being chosen so that the cooperating separating piston (26) can be displaced between two end positions (A, B), and that the through-opening (30) in the separating piston (26) has, as a control device (28), a non-return valve (34) which is opened in either end position (A, B) and is closed in each corresponding end position (B, A) at the opposite end.

2. Actuation device according to claim 1, characterised in that the adjustment screw (32) abuts with its free end (36) at the separating piston (26) or engages it, and that a locknut (40) with the adjusting screw (32) passing through it is supported at the housing (14) between the free end (36) and the screw head (38).

3. Actuation device according to claim 1 or 2, characterised in that the housing (14) is designed in the manner of a screw-in cartridge (42) and that, in an end position (A, B), part (44, 46) of this housing (14) moves the control device (28) up while opening the through-opening (30).

4. Actuation device according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the actuator (10) is formed by a spring-loaded hydraulic operating cylinder (12).

5. Actuation device according to one of the claims 1 to 4, characterised in that the supply circuit (22) is at least one hydraulic pump (48), one control valve (50) and one line (52) connecting to the tank.

6. Actuation device according to one of the claims 1 to 5, characterised in that the two connection points (18, 20) between a supply line (54) between the supply circuit (22) and the actuator (10) are controlled.

7. Actuation device according to one of the claims 1 to 6, characterised in that the separating piston (26) has a centering opening (56) which serves as a point for the end of the adjusting device (24) to engage at, and which is sealingly closed by a plug (60).

Revendications

1. Dispositif d'actionnement pour un actionneur (10) à commande hydraulique, en particulier pour son actionnement d'urgence, comprenant un boîtier (14) qui présente un compartiment de stockage de fluide (16) qui peut être raccordé par une zone de raccordement (18) à l'actionneur (10) et par une autre zone de raccordement (20) à un circuit d'alimentation hydraulique (22) de l'actionneur (10), un piston de séparation (26) étant monté à l'intérieur du compartiment de stockage de fluide (16) de façon à pouvoir coulisser en longueur au moyen d'un dispositif de réglage à actionnement manuel (24), lequel présente un dispositif de commande (28) pour une ouverture de passage (30) reliant les zones de raccordement (18, 20) l'une à l'autre, caractérisé en ce que le dispositif de réglage (24) est une vis de réglage (32) pouvant entrer et sortir par vissage à l'intérieur et à l'extérieur du boîtier (14), dont la longueur de vissage est choisie de telle sorte que le piston de séparation (26) concourant avec celle-ci peut être déplacé entre deux positions d'extrémité (A, B), et en ce que l'ouverture de passage (30) du piston de séparation (26) présente comme dispositif de commande (28) une soupape de retenue (34), laquelle est ouverte dans l'une ou l'autre des positions d'extrémité (A, B) et est fermée dans la position d'extrémité en opposition correspondante (B, A).

2. Dispositif d'actionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis de réglage (32) est en about avec son extrémité libre (36) contre le piston de séparation (26) ou s'engrène dans celui-ci, et en ce que, entre l'extrémité libre (36) et la tête de la vis (38), un contre-écrou (40) traversé par la vis de réglage (32) prend appui sur le boîtier (14).

3. Dispositif d'actionnement selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier (14) est réalisé à la manière d'une cartouche de vissage (42), et en ce que des parties (44, 46) de ce boîtier (14) dans une position d'extrémité (A, B) agissent sur le dispositif de commande (28) en libérant l'ouverture de passage (30).

4. Dispositif d'actionnement selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'actionneur (10) est formé à partir d'un vérin de travail hydraulique à ressort (12).

5. Dispositif d'actionnement selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (22) comprend au moins une pompe hydraulique (48), une soupape de commande (50) et un raccord de ravitaillement (52).

6. Dispositif d'actionnement selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux zones de raccordement (18, 20) sont montées entre une conduite d'alimentation (54) entre le circuit d'alimentation (22) et l'actionneur (10).

7. Dispositif d'actionnement selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston de séparation (26) présente une ouverture de centrage (56) qui sert à l'engrènement du côté avant du dispositif de commande (24) et qui est fermée de manière étanche au moyen d'un bouchon de fermeture (60).

Zeichnung