DE102007051414A1 - Verbesserter Fluidaktuator für die Anwendung in Turbomaschinen - Google Patents

Verbesserter Fluidaktuator für die Anwendung in Turbomaschinen Download PDF

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DE102007051414A1
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Kripa Kiran Varanasi
Shorya Awtar
Frederick George Baily
Mark Edward Burnett
Farshad Ghasripoor
Imdad Imam
Norman Arnold Turnquist
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Abstract

Offenbart wird ein Aktuator (10), der einen Zylinder (14) mit einem Einlassanschluss (52), einen zumindest teilweise in dem Zylinder (14) angeordneten Kolben (12) und einen oder mehrere Kolbenring(e) (20) umfasst, der/die in einer umlaufenden Kolbenringnut oder in -nuten (16) angeordnet ist/sind. Der Aktuator (10) umfasst ebenfalls zumindest eine Feder (22), die neben dem oder den Kolbenring(en) (20) und einer Hochdruckseite (42) des Kolbenrings (20) in die umlaufende Kolbenringnut (16) eingesetzt wird. Die Feder (22) spannt den oder die Kolbenring(e) (20) vor, um zwischen einer Niederdruckfläche (24) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20) und einer Niederdruckfläche der umlaufenden Kolbenringnut (16) abzudichten. Die Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zum Bewegen einer einstellbaren Dichtung (70) in einer radialen Richtung unter Verwendung des Aktuators (10) mit Kolbenringdichtung. Das Verfahren umfasst das Bewegen der einstellbaren Dichtung (70) in einer axialen Richtung, wobei ein primärer axialer Kontakt zwischen der einstellbaren Dichtung (70) und einer primären Dichtungsoberfläche (76) unterbrochen wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG FACHGEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Aktuator für Turbomaschinen und dessen Anwendung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Aktuator für Turbomaschinen mit einer verbesserten Kolbenringkonfiguration zur Abdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder des Aktuators und ein verbessertes Verfahren zum Bedienen einstellbarer Dichtungen in Turbomaschinen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Fluidaktuatoren in Turbomaschinen sind üblicherweise einer rauen Umgebung mit sehr hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt und benutzen hohe Betätigungsdrücke von bis zu 3.000 Pfund pro Quadratzoll (PSI), um Komponenten zu bewegen wie Dichtungsringe und einstellbare Dichtungen.
  • Die Leistungsfähigkeit der Aktuatordichtung ist ein Faktor, der die Kraft beschränkt, die ein Aktuator aufbringen kann. Je leistungsfähiger die Dichtung, desto geringer ist die Leckage des Druckmittelfluids und desto höher die mögliche Betätigungskraft. Wenn die Leistungsfähigkeit der Dichtung abnimmt, sind für jeden Aktuator geringere Betätigungskräfte möglich, daher muss eine größere Anzahl von Aktuatoren eingesetzt werden, um eine gewünschte Komponente zu bewegen. Wird eine effektivere Dichtung erreicht, ist es möglich, die von jedem Aktuator angewendete Kraftmenge zu erhöhen, und daher kann die zur Bewegung eines gewünschten Objektes erforderliche Anzahl von Aktuatoren verringert werden.
  • Ein Balgzylinder ist eine Art Aktuator, die in Turbomaschinen verwendet wird. Ein Balgzylinder umfasst einen Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben und einen Balg, der den Kolben mit dem Zylinder verbindet, eine Dichtung zwischen dem Zylinder und dem Kolben bildet und so einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich schafft. Mit dem Balg an seinem Platz gibt es effektiv keinerlei Leckage zwischen dem Hochdruck- und dem Niederdruckbereich. Der Balg ist jedoch anfällig gegen Versagen unter Bedingungen wie beispielsweise Aktuator-Überdruck, Druckumkehr im Aktuator, Seitenlasten, Feuchtigkeit in der Betätigungsluft, Schmutz in der Betriebsumgebung und andere Bedingungen, die die Lebensdauer des Balges beschränken und damit die effektive Lebensdauer des Aktuators. Balgversagen kann zu einer Verringerung der maximalen Betätigungskraft führen, die der Aktuator verlässlich anwenden kann, oder zu einem vollkommenen Ausfall des Aktuators.
  • Eine Alternative zum Balgzylinder ist der Aktuator mit Kolbenringdichtung. Wie der Balgzylinder enthält der Aktuator mit Kolbenringdichtung einen Zylinder mit einem darin angeordneten Kolben. In diesem Fall jedoch wird die Dichtung durch einen oder mehrere Kolbenringe erreicht, die in eine Kolbenringnut oder in Kolbenringnuten im Kolben eingesetzt sind oder alternativ in eine Kolbenringnut oder in Kolbenringnuten im Zylinder eingesetzt sind. Während eine Kolbenringdichtung weniger versagensanfällig ist als eine Balgdichtung, ist ein typischer Aktuator mit einer Kolbenringdichtung bei den in der Turbomaschinen-Umgebung vorhandenen hohen Drücken und Temperaturen anfällig für Leckage zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwand und zwischen dem Kolbenring und der Kolbenringnut. Wegen dieser Leckage ist die Betätigungskraft eines Aktuators mit einer typischen Kolbenringdichtungsanordnung ebenfalls eingeschränkt, und es werden mehr Aktuatoren als wünschenswert benötigt, um Komponenten innerhalb der Turbomaschinen zu bewegen. Außerdem wird mehr Druckmittelflüssigkeit benötigt, um die gewünschte Betätigung zu erreichen.
  • Wie oben gezeigt, ist es vorteilhaft, über Aktuatoren mit einer langen Nutzungsdauer zu verfügen, die beinahe Null Leckage in der Hochdruck- und Hochtemperaturumgebung in Turbomaschinen zeigen. Mit längerer Lebensdauer und effektiverer Dichtung können auf den Aktuator höhere Betätigungskräfte angewendet werden, wodurch die für das Bewegen einer gewünschten Komponente erforderliche Anzahl Aktuatoren verringert wird. Aktuatoren mit weniger Leckage benötigen auch weniger Druckmittelflüssigkeit, was das Design des gesamten Betätigungssystems vereinfacht. Benötigt wird eine Aktuator-Dichtungskonfiguration mit langer Lebensdauer, die beinahe Null Leckage von der Hochdruckseite des Aktuators zur Niederdruckseite des Aktuators zeigt.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst die erwähnten Probleme, indem sie die Dichtung in einem Aktuator verbessert, der einen Zylinder mit einem Einlassanschluss umfasst, einen zumindest teilweise im Zylinder angeordneten Kolben und einen oder mehrere Kolbenringe, die in einer umlaufenden Kol benringnut oder in Kolbenringnuten angeordnet sind. Der Aktuator enthält auch mindestens eine Feder, die neben dem oder den Kolbenring(en) und einer Hochdruckseite des Kolbenrings in die umlaufende Kolbenringnut eingesetzt ist.
  • Die Feder spannt den oder die Kolbenring(e) vor, um zwischen einer Niederdruckseite des Kolbenrings oder der Kolbenringe und einer Niederdruckseite der umlaufenden Kolbenringnut abzudichten.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bewegen einer einstellbaren Dichtung in einer radialen Richtung unter Verwendung des Aktuators mit Kolbenringdichtung. Das Verfahren umfasst das Bewegen der einstellbaren Dichtung in einer axialen Richtung und das Unterbrechen eines primären axialen Kontakts zwischen der einstellbaren Dichtung und einer primären Dichtungsoberfläche. Das Unterbrechen des primären axialen Kontakts verringert eine radiale Druckkraft, die auf die einstellbare Dichtung einwirkt. Als Folge davon wird eine Kraftmenge reduziert, die erforderlich ist, um die einstellbare Dichtung in eine radiale Richtung zu bewegen. Die einstellbare Dichtung wird in eine radiale Richtung bewegt, wobei entweder weniger Aktuatoren verwendet werden oder Aktuatoren mit jeweils geringerer Betätigungskraft.
  • Diese und andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den Figuren offensichtlich werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Thematik, die als die Erfindung betrachtet wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Spezifikation besonders aufgezeigt und deutlich beansprucht. Das Vorhergehende und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren offensichtlich.
  • 1 ist eine Querschnittsansicht eines Kolben-Zylinder-Aktuators mit Kolbenringen.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht des eingekreisten Bereichs "A" in 1.
  • 3 ist eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Kolben-Zylinder-Aktuators mit Kolbenringen.
  • 4 ist eine Ansicht eines Kolbenrings.
  • 5 ist eine Teilansicht mit Blickrichtung nach innen von Kolbenringen und einer eingebauten Wellenfeder oder Blattfeder.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht einer einstellbaren Dichtung.
  • 7 ist eine Teilansicht mit Blickrichtung nach innen von Kolbenringen und einer eingebauten Schraubenfeder.
  • Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen an Beispielen mit Bezug auf die Figuren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Mit Bezug auf 1: Ein Kolben-Zylinder-Aktuator 10 enthält einen Kolben 12, der zumindest teilweise in einem Zylinder 14 angeordnet ist. Der Kolben 12 definiert eine oder mehrere Kolbenringnut(en) 16 um den Umfang des Kolbens 12, in die ein oder mehrere Kolbenring(e) 20 eingebaut sind. Wie in 2 dargestellt, sind der oder die Kolbenring(e) 20 in der oder den Kolbenringnut(en) 16 gegen eine Niederdruckfläche 24 jeder Kegelringnut 16 angeordnet und werden gegen die Niederdruckfläche 24 durch Einsetzen einer Wellenfeder 22 in jede Kolbenringnut 16 auf einer Hochdruckseite des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 vorgespannt. Die Verwendung einer Wellenfeder 22, um den oder die Kolbenring(e) 20 gegen die Niederdruckfläche 24 jeder Kolbenringnut 16 vorzuspannen, erzeugt eine Dichtung zwischen dem oder den Kolbenring(en) 20 und der Niederdruckfläche 24, was Leckage von einer Hochdruckseite 42 des Aktuators 10 zu einer Niederdruckseite 44 des Aktuators 10 verhindert.
  • Alternativ kann/können, wie in 3 gezeigt, die Kolbenringnut(en) 16 im Zylinder 14 angeordnet sein. In dieser Ausführungsform ist/sind der oder die Kolbenring(e) 20 in der oder den Kolbenringnut(en) 16 gegen eine Niederdruckfläche 24 jeder Kegelringnut 16 angeordnet und werden gegen die Niederdruckfläche 24 durch Einsetzen einer Wellenfeder 22 in jede Kolbenringnut 16 auf einer Hochdruckseite des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 vorgespannt.
  • Wieder mit Bezug auf 2: Die Parameter des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 wie zum Beispiel Material, Menge, Dicke und radiale Breite werden so gewählt, dass der oder die Kolbenring(e) 20 mit einem Innendurchmesser 32 des Zylinders 14 übereinstimmen und so den Aktuator 10 effektiv abdichten, während sie gleichzeitig die Abnutzung auf den oder die leichter ersetzbaren Kolbenring(e) 20 verlagern. Zum Beispiel kann es wünschenswerter sein, einen Stapel mehrerer dünner Kolbenringe 20 in demselben Aktuator 10 zu verwenden als einen einzigen relativ dicken Kolbenring zu benutzen, da die gemeinsame axiale Steifigkeit des Stapels dünner Kolbenringe 20 in einer Richtung parallel zu einer Achse des Kolbens 12 dieselbe ist wie die des einen dicken Kolbenrings 20, und die dünnen Kolbenringe 20 sich auf Grund ihrer geringeren Steifigkeit in einer Richtung rechtwinklig zur Kolbenachse besser dem Innendurchmesser 32 des Zylinders 14 anpassen.
  • Jeder Kolbenring 20 hat einen Innendurchmesser 26, der kleiner als ein Durchmesser 28 des Kolbens 12 ist, aber größer als ein Durchmesser 30 der Kolbenringnut(en) 16, und einen Außendurchmesser 40, der groß genug für eine Dichtung mit dem Innendurchmesser 32 des Zylinders ist, wenn der Aktuator 10 innen unter Druck steht. Wie in 4 gezeigt, enthält jeder Kolbenring 20 eine Teilung 34, um zu ermöglichen, dass die Enden 36 des Kolbenrings 20 auseinander gezogen werden und der Kolbenring 20 dann in die Kolbenringnut 16 eingebaut wird.
  • Um Leckage von der Hochdruckseite 42 des Aktuators 10 zur Niederdruckseite 44 des Aktuators 10 zu reduzieren, ist die Teilung 34 in jedem Kolbenring 20 als Überdeckungsstoß ausgeführt, wie in 4 gezeigt, wodurch beim Einbau des Kolbenrings 20 auf dem Kolben 12 ein Leckagepfad zwischen den Enden 36 jedes Kolbenrings 20 belassen wird, der schmal und gewunden ist. In einem Fall, wo mehrere Kolbenringe 20 in jede Kolbenringnut 16 eingesetzt werden, werden die Kolbenringe beim Einbau so gestapelt, dass jede Teilung 34 180° in Umlaufrichtung von der Teilung 34 im benachbarten Kolbenring 20 angeordnet ist. Ist beispielsweise die Teilung 34 eines ersten Kolbenrings 20 in einem Stapel aus drei Kolbenringen 20 bei circa 0 Grad angeordnet, dann ist die Teilung 34 in einem zweiten Kolbenring 20 bei circa 180 Grad angeordnet und die Teilung 34 in einem dritten Kolbenring 20 ist bei circa 0 Grad angeordnet. Die Ausrichtung der Teilungen 34 in den entsprechenden Kolbenringen 20 in dieser Weise resultiert in einem zweiten gewundenen Leckagepfad von jeder Kolbenringteilung 34 zu jeder anderen Kolbenringteilung 34, wodurch die Leckage von der Hochdruckseite 42 zur Niederdruckseite 44 minimiert wird.
  • Eine Wellenfeder 22 wird in jede der Kolbenringnut(en) 16 auf der Hochdruckseite 42 des Aktuators 10 eingesetzt. Die Wellenfeder 22 hat um den Umfang herum eine Wellenform. Wird die Wellenfeder 22 in die Kolbenringnut 16 eingesetzt, wie in 5 dargestellt, entstehen Zwischenräume zwischen der Wellenfeder 22 und einem benachbarten Kolbenring 20 sowie zwischen der Wellenfeder 22 und einer Hochdruckfläche 46 der Kolbenringnut 16. Diese Erfindung ist nicht darauf beschränkt, eine in jede Kolbenringnut 16 eingesetzte Wellenfeder 22 zu benutzen. Auch andere Federarten wie zum Beispiel eine Schraubenfeder 84, wie in 7 gezeigt, oder Blattfedersegmente, wie in 5 dargestellt, können um den Umfang herum angeordnet verwendet werden.
  • Die Wellenfeder 22 spannt die Kolbenringe 20 zur Niederdruckfläche 24 von jeder (der) Kolbenringnut(en) 16 vor und minimiert so die Leckage von der Hochdruckseite 42 des Aktuators 10 zur Niederdruckseite 44 des Aktuators 10. Die Wellenfeder 22 ist so geteilt wie jeder Kolbenring 20, um den Einbau in die Kolbenringnut(en) 16 zu ermöglichen. Um die Leckage weiter zu minimieren, wird die Wellenfeder 22 derart in die Kolbenringnut 16 eingesetzt, dass die Teilung der Wellenfeder 22 circa 180° gegenüber der Teilung 34 in einem benachbarten Kolbenring liegt. Folglich sind die Kolbenringe 20 vorgespannt gegen die Fläche 24 der Kolbenringnut 16 und sorgen für die anfängliche Dichtung bevor der Aktuator 10 unter Druck steht.
  • In einer Ausführungsform hat der Zylinder 14 einen größeren Innendurchmesser 32 als der Kolben 12 und der Kolben 12 ist darin angeordnet. Zusätzlich hat die Basis 50 des Zylinders die Form eines Kegelstumpfs. Die Kegelstumpfform mit ihrer resultierenden vergrößerten Dicke in der Mitte der Basis 50 des Zylinders 14 erhöht die Stärke und Steifigkeit des Zylinders 14, was dem Zylinder 14 eine größere Fähigkeit verleiht, ohne große Verformungen oder Versagen hohen Druckmittelflüssigkeitsdrücken zu widerstehen. Wie in 1 gezeigt, verfügt der Zylinder 14 über einen Einlassanschluss 52, der das Einführen von Druckmittelflüssigkeit von außerhalb des Zylinders 14 ins Innere des Zylinders 14 erlaubt.
  • In einer anderen Ausführungsform kann der Zylinder 14 auch über eine Strömungshomogenitätsnut 54 an der Basis des inneren Innendurchmessers 32 des Zylinders 14 verfügen. Die Strömungshomogenitätsnut 54 ist vorhanden, um den Druck um den Umfang des Zylinders 14 bei der anfänglichen Druckbeaufschlagung des Aktuators 10 auszugleichen. Anfänglich ist der Kolben vollkommen eingezogen und ruht auf der Basis 50 des Zylinders 14. Wird Druckmittelflüssigkeit durch den Einlassanschluss 52 in den Zylinder 14 eingeführt, füllt die Druckmittelflüssigkeit zuerst die Strömungshomogenitätsnut 54 um den gesamten Durchmesser, wonach der Kolben 12 gehoben wird. Der ausgeglichene Druck um den Umfang des Zylinders 14 – auf Grund des Vorhandenseins der Strömungshomogenitätsnut 54 – bewirkt, dass eine anfängliche Bewegung des Kolbens 12 eher parallel zum Innendurchmesser 32 des Zylinders 14 ist. Das reduziert die potenzielle Abnutzung und erhöht die potenzielle Fähigkeit des Aktuators, Arbeit zu erzeugen.
  • In einer weiteren Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, verfügt der Zylinder 14 auch über einen Taktgeberschlitz 58 in der Basis 50, um eine Drehung des Kolbens 12 im Verhältnis zum Zylinder 14 während des Aktuatorbetriebs zu verhindern. In einer entsprechenden Position auf einer Bodenfläche 62 des Kolbens 12 und aus diesem herausragend befindet sich ein Taktgeberstift 60. Während der Kolben 12 im Zylinder 14 betätigt wird, bleibt der Taktgeberstift 60 innerhalb des Taktgeberschlitzes 58, und so wird der Kolben 12 daran gehindert, sich im Verhältnis zum Zylinder 14 zu drehen.
  • Der Kolben 12 und der die Kolbenring(e) 20 bieten einen einzigartigen Weg, die Dichtung zwischen dem Kolben 12, dem oder den Kolbenring(en) 20 und dem Innendurchmesser 32 des Zylinders 14 während des Betriebs des Aktuators 10 zu verbessern. Wenn der Aktuator 10 zuerst dadurch unter Druck gesetzt wird, dass Druckmittelflüssigkeit durch den Einlassanschluss 52 im Zylinder 14 einströmt, füllt die Druckmittelflüssigkeit einen Zwischenraum zwischen der Wellenfeder 22 und der Kolbenringnut 16, den Zwischenraum zwischen der Wellenfeder 22 und einem benachbarten Kolbenring 20 und einen Raum 64 zwischen dem Innendurchmesser 26 des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 und dem Durchmesser 30 der Kolbenringnut 16. Der Druck der Druckmittelflüssigkeit in dem Raum 64 übt eine radial auswärts gerichtete Kraft auf den oder die Kolbenring(e) 20 aus und verbessert dadurch die Abdichtung zwischen dem oder den Kolbenring(en) 20 und dem Innendurchmesser 32 des Zylinders 14. Die verbesserte Abdichtung des Aktuators 10 erlaubt höhere Fluiddrücke im Aktuator 10, was in höheren möglichen Betätigungskräften resultiert.
  • In einer Ausführungsform ist der Zylinder 14 aus einem Material mit einer höheren Verschleißfestigkeit als die der Kolbenringe 20 hergestellt. Im Lauf der Zeit, während der Aktuator 10 arbeitet, wird sich die Form des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 dem Innendurchmesser 32 des Zylinders 14 anpassen. Dadurch wird die Abdichtung zwischen dem oder den Kolbenring(en) 20 weiter verbessert.
  • Ein anderer Aspekt ist ein verbessertes Verfahren zur Betätigung einstellbarer Dichtungen unter Verwendung der oben beschriebenen Aktuatoren mit Kolbenringdichtung(en). 6 stellt ein derartiges Betätigungsverfahren dar. In diesem Fall wird eine Betätigungskraft 82 zuerst axial, anstatt radial, angewendet. Sobald eine axiale Belastungskraft 80 überwunden und der Kontakt an der primären Dichtungsoberfläche 76 unterbrochen ist, kann Hochdruckfluid aus einem Hohlraum 74 entweichen und so eine Druckverteilung um eine einstellbare Dichtung 70 herum ausgleichen. Daher ist, wenn eine radiale Betätigung der einstellbaren Dichtung 70 durchgeführt wird, die erforderliche Betätigungskraft geringer, die auf die einstellbare Dichtung 70 einwirkenden Kräfte sind nicht so unterschiedlich und eine Bewegung der einstellbaren Dichtung 70 kann präziser gesteuert werden. Dieses Verfahren hilft auch dabei, die Größe und die Anzahl der erforderlichen Aktuatoren zu reduzieren, da die einstellbare Dichtung 70 nicht länger während der radialen Betätigung in Kontakt mit der primären Dichtungsoberfläche 76 ist. Daher gibt es eine signifikante Verringerung der erforderlichen Betätigungskraft auf Grund einer großen Verringerung einer radialen Drucklast und der Beseitigung einer Anschluss-Reibungskraft.
  • Alternativ kann ein Betätigungsverfahren angewendet werden, bei dem die axiale Betätigung der einstellbaren Dichtung 70 die Dichtungsoberfläche von der primären Dichtungsoberfläche 76 zur sekundären Dichtungsoberfläche 78 bewegen kann. Dieses resultiert in Niederdruck oberhalb der einstellbaren Dichtung 70, wodurch eine Kraft, die zum Bewegen der einstellbaren Dichtung 70 in der radialen Richtung erforderlich ist, signifikant reduziert wird. Folglich können Anzahl und Größe der zum Bewegen der einstellbaren Dichtung 70 erforderlichen Aktuatoren reduziert werden.
  • Offenbart wird ein Aktuator 10, der einen Zylinder (14) mit einem Einlassanschluss 52, einen zumindest teilweise in dem Zylinder 14 angeordneten Kolben 12 und einen oder mehrere Kolbenring(e) 20 umfasst, der/die in einer umlaufenden Kolbenringnut oder in -nuten 16 angeordnet ist/sind. Der Aktuator 10 umfasst ebenfalls zumindest eine Feder 22, die neben dem oder den Kolbenring(en) 20 und einer Hochdruckseite 42 des Kolbenrings 20 in die umlaufende Kolbenringnut 16 eingesetzt wird. Die Feder 22 spannt den oder die Kolbenring(e) 20 vor, um zwischen einer Niederdruckfläche 24 des Kolbenrings oder der Kolbenringe 20 und einer Niederdruckfläche der umlaufenden Kolbenringnut 16 abzudichten. Die Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zum Bewegen einer einstellbaren Dichtung 70 in einer radialen Richtung unter Verwendung des Aktuators 10 mit Kolbenringdichtung. Das Verfahren umfasst das Bewegen der einstellbaren Dichtung 70 in einer axialen Richtung, wobei ein primärer axialer Kontakt zwischen der einstellbaren Dichtung 70 und einer primären Dichtungsoberfläche 76 unterbrochen wird.
  • Während oben Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist ersichtlich, dass sowohl jetzt als auch in der Zukunft Fachleute verschiedene Verbesserungen und Erweiterungen vornehmen können, die in den Anwendungsbereich der nachfolgenden Ansprüche fallen. Diese Ansprüche sollten so ausgelegt werden, dass sie den angemessenen Schutz für die zuerst beschriebene Erfindung aufrechterhalten.
  • 12
    Kolben
    14
    Zylinder
    16
    Kolbenringnut
    20
    Kolbenring
    22
    Wellenfeder
    24
    Niederdruckfläche
    26
    Kolbenring-Innendurchmesser
    28
    Kolbendurchmesser
    30
    Kolbenringnutdurchmesser
    32
    Zylinder-Innendurchmesser
    34
    Teilung
    36
    Ende
    40
    Außendurchmesser
    42
    Hochdruckseite
    44
    Niederdruckseite
    46
    Hochdruckfläche
    50
    Basis
    52
    Einlassanschluss
    54
    Strömungshomogenitätsnut
    58
    Taktgeberschlitz
    60
    Taktgeberstift
    62
    Bodenfläche
    64
    Raum
    70
    Einstellbare Dichtung
    74
    Hohlraum
    76
    Primäre Dichtungsoberfläche
    78
    Sekundäre Dichtungsoberfläche
    80
    Axiale Belastungskraft
    82
    Betätigungskraft
    84 Schraubenfeder

Claims (10)

  1. Fluidaktuatoranordnung (10), umfassend: einen Zylinder (14) mit einem Einlassanschluss (52); einen zumindest teilweise in dem Zylinder (14) angeordneten Kolben (12); eine oder mehrere umlaufende Nut(en) (16), die entweder im Kolben (12) oder im Zylinder (14) angeordnet sind; den Zylinder (14); einen oder mehrere Kolbenring(e) (20), die derart in der oder den mehreren umlaufenden Nut(en) (16) angeordnet sind, dass ein Zwischenraum zwischen einem Durchmesser (28, 30) des Kolbenrings (20) und einem Durchmesser (28, 30) der umlaufenden Nut (16) vorhanden ist, und zumindest eine dem oder den Kolbenring(en) (20) benachbarte Feder (22), die sich derart auf einer Hochdruckfläche (46) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20) befindet, dass die Feder (22) den oder die Kolbenring(e) (20) vorspannt, um zwischen einer Niederdruckfläche (24) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20) und einer Niederdruckfläche der umlaufenden Nut (16) abzudichten.
  2. Fluidaktuator (10) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Feder zumindest eine ringförmige Wellenfeder (22) ist, die in jede umlaufende Nut (16) im Kolben (12) eingesetzt ist, und zwar benachbart dem oder den Kolben ring(en) (20) und auf einer Hochdruckfläche (46) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20), so dass Zwischenräume zwischen einer ersten Fläche (76) der Wellenfeder (22) und der Hochdruckfläche (46) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20) sowie zwischen einer zweiten Fläche (78) der Wellenfeder (22) und einer Hochdruckfläche (46) der umlaufenden Nut (16) in dem Kolben (12) vorhanden sind, so dass die Wellenfeder (22) den einen die Kolbenring(e) (20) vorspannt, um zwischen einer Niederdruckfläche (24) des Kolbenrings oder der Kolbenringe (20) und einer Niederdruckfläche der umlaufenden Nut (16) abzudichten.
  3. Fluidaktuatoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Feder eine Schraubenfeder (84) ist.
  4. Fluidaktuatoranordnung (10) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Feder (84) aus einem oder mehreren Blattfedersegmenten besteht.
  5. Fluidaktuator (10) nach Anspruch 1, wobei jeder Kolbenring (20) von einem Innendurchmesser (26, 32) bis zu einem Außendurchmesser (40) geteilt ist, was den leichten Einbau des Kolbenrings (20) in die umlaufende(n) Nut(en) (16) sicherstellt.
  6. Fluidaktuator (10) nach Anspruch 5, wobei der oder die Kolbenring(e) (20) derart an die Kolbenringnut(en)(16) montiert sind, dass eine Winkelposition der Teilung (34) bei jedem Kolbenring (20) verschieden von der Winkelposition der Teilung (34) bei einem benachbarten Kolbenring (20) ist.
  7. Fluidaktuator (10) nach Anspruch 2, wobei die zumindest eine Wellenfeder (22) von einem Innendurchmesser (26, 32) bis zu einem Außendurchmesser (40) geteilt ist, was den leichten Einbau der Wellenfeder (22) in die umlaufende(n) Nut(en) (16) sicherstellt.
  8. Fluidaktuator (10) nach Anspruch 1, wobei der Zylinder (14) aus einem Material mit einer höheren Verschleißfestigkeit als die der Kolbenringe (20) hergestellt ist.
  9. Verfahren zum Bewegen einer einstellbaren Dichtung (70) in einer radialen Richtung, umfassend: Bewegen der einstellbaren Dichtung (70) in einer axialen Richtung; Unterbrechen eines primären axialen Kontakts zwischen der einstellbaren Dichtung (70) und einer primären Dichtungsoberfläche (76); Reduzierung einer auf die einstellbare Dichtung (70) einwirkenden radialen Druckkraft und Reduzierung einer Kraftmenge, die für eine radiale Bewegung der einstellbaren Dichtung (70) erforderlich ist, und Bewegen der einstellbaren Dichtung (70) in einer radialen Richtung.
  10. Verfahren zum Bewegen einer einstellbaren Dichtung (70) in einer radialen Richtung, umfassend: Bewegen der einstellbaren Dichtung (70) in einer axialen Richtung; Unterbrechen eines primären Kontakts zwischen der einstellbaren Dichtung (70) und einer primären Dichtungsoberfläche (76); Herstellen eines Kontakts zwischen der einstellbaren Dichtung (70) und einer sekundären Dichtungsoberfläche (78); Reduzierung einer auf die einstellbare Dichtung (70) einwirkenden radialen Druckkraft und Reduzierung einer Kraftmenge, die für eine radiale Bewegung der einstellbaren Dichtung (70) erforderlich ist, und Bewegen der einstellbaren Dichtung (70) in einer radialen Richtung.
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