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1. (WO1998053213) MANUALLY OPERATED EMERGENCY CONTROL ACTUATION DEVICE
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Betätigungsvorrichtung mit Nothandbetätigung

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.

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 ent- fernt, daß die Notbetätigung durch den Bediener nicht mehr unmittelbar überwacht werden kann.

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 Fluidanschluß-stellen miteinander verbindende Durchlaßöffnung zusammenwirkt.

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.

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 .

Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Einsteileinrichtung 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.

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.

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.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Betätigungsvorrichtung sind
Gegenstand der Unteransprüche.

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 -.

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 1 6 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 1 6 ist über eine von Hand betätigbare Einsteileinrichtung 24 längsverschiebbar ein Trennkolben 26 geführt, der eine Ansteuereinrichtung 28 für eine die Anschlußstellen 18, 20 miteinander verbindende Durchlaßöffnung 30 aufweist.

Die von Hand betätigbare Einsteileinrichtung 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.

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.

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 1 8, 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.

Der Trennkolben 26 ist längsverschiebbar innerhalb der Fluidvorratskammer 1 6 geführt und dichtet über eine weitere Ringdichtung 64 zwei Kammerbereiche 66 und 68 in der Fluidvorratskammer 1 6 voneinander ab. Das Rückschlagventil 34 wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 entgegen der Feder- kraft 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.

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

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 1 2 kann über die Fluiddruckpumpe 48 mit Drucköl versorgt werden, und zwar in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Schaltventiles 50.

Kommt es zum Ausfall der Hydropumpe 48, beispielsweise durch Stromausfall, wird über die Rückstellfeder des Arbeitszylinders 1 2 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 dargestellte 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 1 6 bevorratete Fluid wird bei dieser Zustellbewegung des Trennkolbens 26 in seine untere Endstellung B aus dem Kammerbereich 68 aus- geschoben 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.

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.

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.

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

Da die vorliegende Betätigungsvorrichtung sich modular aufbauen läßt, kann auch je nach Art des Verbrauchers unterschiedliches Olvolumen 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.