CS272812B1

CS272812B1 - Hydrodynamic rotating power unit

Info

Publication number: CS272812B1
Application number: CS479188A
Authority: CS
Inventors: Zbynek Ing Franek; Jaromir Ing Zavisky
Original assignee: Zbynek Ing Franek; Zavisky Jaromir
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1991-02-12
Also published as: CS479188A1

Abstract

The device enables rotation of the output shaft of the servo-drive into three positions without the use of additional mechanisms, while achieving simplicity, high driving torques and also relatively small size, weight and decreased acquisition costs. The first piston (4) is inserted by its bottom into the cavity of the second piston (5), which is equipped with the inlet groove (19) of the pressure medium on its outer surface. The opening (20) adjoins the inlet groove (19) and opens into the inner space (21), which is created between the outer surface of the bottom of the first piston (4) and the inner surface of the bottom of the second piston (5), while the second piston (5) consists of sealing elements (6) along both sides of the groove (19).<IMAGE>

Description

Vynález se týká hydrapneumatíckého otočného servopohonu pro ovládání uzavíracích přístrojů, například třícestného kohoutu, do přesně určených poloh, kterých se používá k uzavření průtoku nebo k regulaci množství protékající látky a řeši možnost natočeni jeho výstupního hřídele do tří poloh bez použití přídavných mechanismů při současné Jeho jednoduchosti, nenáročnosti, značných dosahovaných kroutících momentech a také i při poměrně malých rozměrech, hmotnosti a snížených pořizovacích nákladech.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a hydro-pneumatic rotary actuator for actuating shut-off devices, such as a three-way valve, to precisely defined positions used to shut off flow or to control the amount of flowing material. , unpretentiousness, considerable torques achieved, and also at relatively small dimensions, weight and reduced purchase costs.

Hydropneumatické otočné servopohony se s výhodou používají všude tam, kde jako ovládací médium je k dispozici vzduch nebo inertní plyn, popřípadě tlakový olej a kde je zapotřebí přestavovat nejrůznější ovládané prvky, přičemž jejich přednosti spočívají zejména v kompaktnosti nenáročnosti ve značných dosahovaných kroutících momentech při poměrně malých rozměrech.Hydropneumatic rotary actuators are used wherever air or inert gas or pressurized oil is available as a control medium and where various actuators need to be rebuilt, their advantages being in particular the compactness of the unpretentious, large torques achieved at relatively low torques dimensions.

□sou známy hydropneumatické otočné servopohony s dvojitým nebo jednoduchým otáčivým pohybem, sestávající z válce, ve kterém je uložen bu3 jeden, nebo dva tvarované pisty shodného průměru, které jsou protilehle uspořádány a jejichž přímočarý pohyb se převádí na otáčivý pohyb výstupního hřídele pomocí kulisového nebo hřebenového mechanismu, přičemž v případě hřebenového mechanizmu jsou tvarované pisty opatřené například nosem, ve kterém je bu3 vytvořeno ozubení zabírající do ozubeného pastorku výstupního hřídele, nebo ke kterému je upevněn vyměnitelný ozubený hřeben. Z obou stran je válec opatřen víkem s rektifikačnim šroubem pro vymezeni úvrati pístů, čimž lze v určitém rozsahu regulovat úhel natáčeni výstupního hřídele.Hydr Hydropneumatic rotary actuators with double or single rotary motion are known, consisting of a cylinder in which either one or two shaped pistons of equal diameter are disposed opposite each other and whose linear movement is converted into rotary movement of the output shaft by means of a sliding or rack In the case of the rack-and-pinion mechanism, the shaped pistons are provided, for example, with a nose in which either the toothing engages in the pinion of the output shaft or to which a replaceable rack is attached. On both sides, the cylinder is provided with a cover with a rectifying screw to limit the dead center of the pistons, whereby the angle of rotation of the output shaft can be controlled to some extent.

Nevýhodou dosud známých řešení je omezený počet poloh natočení výstupního hřídele, protože tyto servopohony mohou výstupní hřídel natočit pouze do dvou možných poloh, nejčastěji v rozsahu 90°; čímž se ale nedají přímo použit pro ovládáni některých uzavíracích přístrojů, například třícestného kohoutu, který js třeba natáčet do tři poloh, nebo se dají použít jen s pomocí složitých přídavných mechanismů jako například hydropneumatických válců s pákovým mechanismem nebo pomocí elektrických pohonů vybavených koncovými spínači a snímači jednotlivých poloh, které jsou však náročné na výrobu i údržbu a mají poměrně velké rozměry a velkou hmotnost.A disadvantage of the prior art solutions is the limited number of output shaft rotation positions, since these actuators can only rotate the output shaft to two possible positions, most often in the range of 90 °; however, they cannot be used directly to operate some shut-off devices, such as a three-way tap, which need to be rotated in three positions, or can only be used with complex auxiliary mechanisms such as hydropneumatic lever cylinders or electric drives equipped with limit switches and sensors individual positions, which are, however, difficult to manufacture and maintain and have a relatively large size and heavy weight.

Uvedené nevýhody odstraňuje hydropneumatický otočný servopohon podle vynálezu, sestávající z válce s oboustrannými víky, ve kterém jsou vytvořena vrtáni o rozdílných průměrech pro suvné uložení dvou pístů, z nichž prvni píst je suvně uložen v dutině druhého pístu a kde v prvnim pistu ja v jeho podélné ose vytvořeno vybráni, kterým prochází výstupní hřídel a na něž navazují drážky umístění ozubeného pastorku, který je v záběru s ozubeným hřebenem, upevněným v jedné z drážek. Podstata vynálezu spočívá v tom, že prvni píst je svým dnem zasunut do dutiny druhého pístu/ který má ve vnějším povrchu vytvořenou drážku přívodu tlakového média, na kterou navazuje otvor; vyúsťující do vnitřního prostoru, vytvořeného mezi vnějším povrchem dna prvního pistu a vnitřním povrchem dna druhého pístu, přičemž po obou stranách drážky má druhý píst těsnicí prvky.The above-mentioned disadvantages are overcome by the hydropneumatic rotary actuator according to the invention, consisting of a cylinder with double-sided lids in which bores of different diameters are provided for slidingly receiving two pistons, of which the first piston is slidably mounted in the cavity of the second piston; a recess through which the output shaft passes and is followed by grooves of a toothed pinion, which engages a toothed rack mounted in one of the grooves. SUMMARY OF THE INVENTION The first piston is inserted in its cavity into a cavity of the second piston having a groove in the outer surface of the pressure medium supply line to which the bore extends; resulting in an interior space formed between the outer surface of the bottom of the first piston and the inner surface of the bottom of the second piston, the second piston having sealing elements on both sides of the groove.

Výhodou hydropneumatíckého otočného servopohonu podle vynálezu je možnost natočeni výstupního hřídele do tří přesně vymezených ploch, čímž je možno ho přimo použit bez pomoci složitých přídavných mechanismů pro ovládáni určitých uzavíracích přístrojů, například třícestného kohoutu nebo dávkovače prachových látek pro regulaci jejich množství, které vyžadují natočení výstupního hřídele do tří poloh, a to při současné jaho jednoduchosti, nenáročnosti na údržbu a opravy, značných dosahovaných kroutících momentech a také i při poměrně malých rozměrech a hmotnosti a snížených pořizovacích nákladech oproti serpohonům a přídavnými mechanismy.The advantage of the hydropneumatic rotary actuator according to the invention is that it is possible to rotate the output shaft into three precisely defined areas, so that it can be used directly without the aid of complicated additional mechanisms for controlling certain shut-off devices such as three-way cock. Shafts into three positions, while at the same time simplicity, low maintenance and repair, considerable torques achieved, and also at a relatively small size and weight and reduced purchase costs compared to sero drives and additional mechanisms.

Na připojených výkresech je příkladně znázorněn hydropneumatický otočný servopohon pedle vynálezu, kde na obr. 1 je jeho podélný řez s oběma pisty v prvni funkční poloze, na obr. 2 a 3 je stejný podélný řez s oběma písty ve druhé a třetí funkční poloze a na obr. 4 je příčný řez v místě výstupního hřídele.FIG. 1 shows a longitudinal section with both pistons in a first operating position, FIGS. 2 and 3 showing the same longitudinal section with both pistons in a second and a third operating position, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the output shaft.

Hydropneumatický otočný servopohon podle příkladného provedení sestává z válce 1, veAccording to an exemplary embodiment, the hydropneumatic rotary actuator consists of a cylinder 1, 1, 3, 4, 3, 4, 3, 4, 3, 4, 3, 4, 3, 4

CS 272 812 Bl kterém jsou vytvořena vrtáni 2 a 3 o rozdílných průměrech pro suvné uložení dvou pístů 4 a 5, z nichž prvni píst 4 o menšim průměru je svým dnem zasunut do dutiny druhého pistu 5 a svou druhou otevřenou stranou je ve třetí funkční poloze, zobrazené na obr. 3, suvně uložen ee vrtáni 2 o menšim průměru, přičemž první i druhý píst 4 a 5 jsou opatřeny těsnicími kroužky 6. V prvním pístu 4 je v jeho podélné ose vytvořeno vybrání 7, kterým prochází výstupní hřídel 8 a na něž navazuje horni a dolni drážka 9 a 10 pro umístěni ozubeného pastorku 11, který je upevněn na výstupním hřídeli 8 a který je v záběru s ozubeným hřebenem 12, umístěným v dolní drážce 10 a upevněným válcovými kolíky 13 v tělese tohoto prvního pístu 4. V prvním pístu 4 je na jeho otevřené straně vytvořena drážka 14, ve které je umístěno pero £5, upevněné ve druhém pístu 5, ve kterém je dále jednak v jeho podélné ose vytvořeno vybrání 16, do něhož jsou vloženy osazené konce kluzných ložisek 17 výstupního hřídele _8, které jsou upevněny ve válci JL a ve kterých je vytvořena obvodová drážka pro gumové těsnicí kroužky 18 a jednak v jeho vnějším povrchu vytvořena drážka 19 přívodu tlakového média, která při každé krajní úvrati tohoto druhého pistu 5, a to v prvni i druhé'funkční poloze prvního pistu 4 i druhého pístu 5, zobrazené na obr. 1 a 2, je otvorem 20 propojena s jeho vnitřním prostorem 21, vytvořeným mezi vnějšim povrchem dna prvního pístu 4 a vnitřním povrchem dna druhého pístu 5, přičemž po obou stranách této drážky 19 má druhý píst £ těsnicí kroužky 6. K oběma stranám válce JL jsou upevněny víka 22 s rektifikacnimi šrouby 23, ve kterých jsou vytvořeny vstupní otvory 24 a 25 pro tlakové médium, kde rektifikačni šrouby 23 doléhají při úvratich na prvni píst 4 i druhý píst 4 a 5, přičemž ve válci J. je také vytvořen vstupní otvor 26 pro tlakové médium.CS 272 812 B1 in which bores 2 and 3 of different diameters are formed for slidingly receiving two pistons 4 and 5, of which the first piston 4 of smaller diameter is inserted into the cavity of the second piston 5 and its second open side is in the third functional position 3, a smaller diameter bore 2 is slidably mounted, the first and second pistons 4 and 5 each having sealing rings 6. In the first piston 4, a recess 7 is formed in its longitudinal axis through which the output shaft 8 passes and and an upper and lower grooves 9 and 10 for receiving a toothed pinion 11 which is mounted on the output shaft 8 and which engages a rack 12 located in the lower groove 10 and fixed by cylindrical pins 13 in the body of the first piston 4. V In the first piston 4, a groove 14 is formed on its open side, in which a tongue 5 is mounted, fixed in the second piston 5, in which it is a longitudinal axis formed by a recess 16 into which the shoulder ends of the sliding bearings 17 of the output shaft 8 are inserted, which are fixed in the cylinder 11 and in which the circumferential groove for the rubber sealing rings 18 is formed and 1 and 2, at each extreme dead center of the second piston 5, in the first and second functional positions of the first piston 4 and the second piston 5, shown in FIGS. 1 and 2, communicating through the aperture 20 with its interior 21 formed between the outer surface of the bottom The first piston 4 and the inner surface of the bottom of the second piston 5 are provided with sealing rings 6 on both sides of the groove 19. On both sides of the cylinder 11, lids 22 with rectifying screws 23 are fixed in which the inlet openings 24 and 25 are formed. a pressure medium wherein the rectification screws 23 abut at the dead center on the first piston 4 and the second piston 4 and 5, respectively; in the cylinder J is also an inlet opening 26 for pressure medium.

Pro ovládáni uzavíracích přístrojů, například třícestného kohoutu, který je třeba natáčet do tři poloh a kde jako ovládací médium je k dispozici vzduch nebo inertní plyn, popřípadě tlakový olej, se použije hydropneumatický otočný servopohon podle vynálezu, u kterého v první funkční poloze, zobrazené na obr. 1, je prvni píst 4 i druhý píst 5 ve své pravé úvrati. Při vpuštění tlakového média do vstupního otvoru 25 se přesune druhý píst 5 do své levé úvrati a společně s nim i prvni píst 4 do své střední polohy zobrazené na obr. 2, čimž dojde pomoci ozubeného hřebene 12 a ozubeného pastorku 11 k natočeni výstupního hřídele 8 do druhé funkční polohy. Při vpuštění tlakového média do vstupních otvorů 25 a 26 se přesune první píst 4 do své levé úvrati, zobrazené na obr. 3, čimž dojde k natočení výstupního hřídele _8 do třetí funkční polohy a při jeho vpuštění do vstupního otvoru 24 potom dojde k přesunuti prvního pistu 4 i druhého pistu 4 a 5 do jejich společné pravé úvrati, čímž dojde k natočení výstupního hřídele 8 zpět do prvni funkční polohy. Přesné seřízení levých a pravých úvrati obou pistů 4 a 5, a tim i přesných rozsahů natočeni výstupního hřídele 8 podle potřeby lze provést pomoci rektifikačních šroubů 23.For actuating shut-off devices, for example a three-way tap which has to be turned into three positions and where air or inert gas or pressure oil is available as the control medium, the hydropneumatic rotary actuator according to the invention is used. 1, the first piston 4 and the second piston 5 are at their right dead center. When the pressure medium is introduced into the inlet port 25, the second piston 5 moves to its left dead center and, together with it, the first piston 4 to its central position shown in FIG. 2, rotating the output shaft 8 by means of rack 12 and rack 11. to the second functional position. When the pressurized medium is introduced into the inlet ports 25 and 26, the first piston 4 moves to its left dead center, shown in FIG. 3, rotating the output shaft 8 to the third operating position, and moving it into the inlet port 24 moves the first the pistons 4 and the second pistons 4 and 5 to their common right dead center, thereby rotating the output shaft 8 back to the first operating position. Precise adjustment of the left and right dead centers of both pistons 4 and 5, and hence the exact rotation ranges of the output shaft 8 as required, can be accomplished by means of rectifying screws 23.

Hydropneumatického otočného servopohonu podle vynálezu je možno použít nejen pro ovládání třícestného kohoutu, ale i pro ovládáni jiných uzavíracích přístrojů, vyžadujících třipolohovou regulaci,' jako například dávkovačích ventilů, šoupátek a klapek a také i pro dávkovače prachových látek pro regulaci jejich množstvi.The hydropneumatic rotary actuator according to the invention can be used not only to control the three-way valve, but also to control other shut-off devices requiring three-position control, such as metering valves, gate valves and dampers, as well as dust dispensers to control their amount.

Claims

Object of the invention

Hydropneumatic rotary actuator, consisting of a cylinder with double-sided lids, in which bores of different diameters are formed for the sliding bearing of two pistons, of which the first piston is slidably mounted in the cavity of the second piston and the output shaft extends and is followed by grooves for the placement of a pinion gear which engages a rack mounted in a

3 CS 272 812 B1 of one of the grooves, characterized in that the first piston (4) is inserted with its bottom into the cavity of the second piston (5), which has a pressure medium supply groove (19) formed on its outer surface and adjoining the bore ( 20), resulting in an interior space (21) formed between the outer surface of the bottom of the first piston (4) and the inner surface of the bottom of the second piston (5), wherein on both sides of the groove (19) the second piston (5) has sealing elements (6) .