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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stellmotor mit
einem Gehäuse mit einer Arbeitskammer, in der wenigstens ein Anschlag angeordnet
ist und in der ein Drehflügel einer Drehflügelwelle mittels eines hydraulischen
Druckmediums drehbar ist, welches in gesteuerter Weise durch Öffnungen in den Kammerwandungen
in die Arbeitskammer aus- unt' eintreten kann, wobei die Ein- bzw. Austrittsöffnungen
derart in der Nähe des Anschlages angeordnet sind, daß diese vom Drehflügel überstrichen
werden.
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Bei einem solchen bekannten hydraulischen Stellmotor wird in der Endphase
der Drehbewegung des Drehflügels ein stoßdämpfendes Hydraulikkissen zwischen dem
Drehflügel und dem Anschlag erzeugt. Da in der Endlage der Drehflügel die Öffnung
in der Kammerwandung abdeckt, ist ein besonderer Kanal vorgesehen, über den in den
Raum zwischen dem Drehflügel und dem Anschlag Hydraulikflüssigkeit unter Druck eingeleitet
werden kann, damit der Drehflügel wieder in der entgegengesetzten Richtung bewegt
werden kann. In diesem zusätzlichen Kanal ist ein Rückschlagventil angeordnet, welches
diesen Kanal absperrt, wenn sich der Drehflügel in seine Endlage bewegt, damit sich
ein Hydraulikkissen ausbilden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen
Stellmotor einfacher und damit betriebssicherer zu gestalten sowie eine komplizierte
Kanalausbildung mit schwer zugänglichem Rückschlagventil zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist in einer der Kanten des Drehflügels ein vorgespannter
Gleitschieber so angeordnet, daß dieser gegen die die Öffnungen aufweisende Kammerwandung
gedrückt ist und die Öffnungen abschließen kann und daß der Drehflügel eine Öffnung
aufweist, welche die Führungsbohrung des Gleitschiebers mit dem zwischen dem Drehflügel
und dem Anschlag befindlichen Teil der Arbeitskammer verbindet, und daß der Gleitschieber
durch den Druck der in die Arbeitskammer eintretenden Druckflüssigkeit gegen die
Wirkung der Vorspannung bewegbar ist und daß die Öffnung einen Durchgangskanal für
die Druckflüssigkeit bildet.
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Hierdurch ist es nicht mehr erforderlich, den Raum zwischen dem Drehflügel
und dem Anschlag mit einem speziellen Hydraulikkanal mit Rückschlagventil zu verbinden,
da nämlich bei einer Druckbeaufschlagung der Gleitschieber zurückweichen kann und
ein Einströmen von Druckmittel in den Raum zwischen Drehflügel und Anschlag ermöglicht,
so daß eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung erfolgen kann. Von Vorteil ist
auch, daß der Gleitschieber gegen die die Öffnung aufweisende Wandung vorgespannt
ist. Hierdurch wird der Gleitschieber in Gleiteingriff gebracht, und dadurch wird
dieser Schieber als sich selbst einstellender oder nachstellender Schieber ausgebildet.
Hierdurch werden Spielräume, die durch einen Verschleiß entstehen könnten, automatisch
ausgeglichen, und der Gleitschieber wird immer in Anlage gegen die Gegenfläche gehalten,
da er praktisch geläppt wird. Ein Durchlecken wird dadurch vollständig ausgeschlossen.
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Es kann vorteilhaft sein, daß der Gleitschieber in der Stirnkante
des Drehflügels angeordnet ist. Falls es erforderlich ist, kann aber der Gleitschieber
auch in einer Längskante des Drehflügels angeordnet werden.
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Mit Vorteil kann der Gleitschieber Druckflächen aufweisen, die dem
Druck der Flüssigkeit ausgesetzt sind, die durch die Öffnung hindurchtritt, und
die Öffnung kann auch als Druckflüssigkeitsablaßöffnung dienen.
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Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines hydraulischen Stellmotors,
F i g. 2 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie II-II der F i g. 1, F i g.
3 eine vergrößerte Teilschnittansicht, genommen längs der Linie III-111 der F i
g. 2, F i g. 4 eine Teillängsschnittansicht einer abgeänderten Ausführungsform,
die es ermöglicht, einen gesteuerten Anschlag zu erzielen, F i g. 5 eine Teilschnittansicht,
genommen längs der Linie V-V der F i g. 4, F i g. 6 eine Teillängsschnittansicht
einer weiteren Ausführungsform, wobei die Einlaß- und Auslaßöffnung im Ringgehäuse
des Stellmotors gezeigt ist, und F i g. 7 eine Schnittansicht, genommen längs der
Linie VII-VII der F i g. 6.
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Der hydraulische Stellmotor 10 weist ein Gehäuse 11 auf, welches durch
Deckel 12 und 13 mittels Schraubenbolzen 22 abgeschlossen ist. Die Deckel haben
in Flucht liegende Lageröffnungen 14, in denen eine Flügelwelle 15 drehbar gelagert
ist. Rollenlager 17 für die Flügelwelle 15 sind in den Deckeln 12 und 13 montiert
und werden durch Endkappen 18 gehalten. Die Endteile 19 der Flügelwelle 15 können
über die Enden des Stellmotors sich hinaus erstrecken und mit einem Teil einer zu
betätigenden Vorrichtung in Antriebsverbindung stehen, während Ansätze 20 an den
Deckeln 12 und 13 an einem anderen Teil dieser Vorrichtung befestigt werden können.
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Im Gehäuse ist eine Arbeitskammer 23 vorgesehen, in der ein Drehflügel
24 der Flügelwelle 15 innerhalb gewisser Grenzen verschwenkbar ist, die durch einen
Anschlag 25 bestimmt werden, der mittels Zapfen 27 an den Deckeln 12 und 13 befestigt
ist.
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Um das innere Lecken des Stellmotors auszuschalten oder wenigstens
zu vermindern, sind geeignete Dichtungen 28 zwischen dem äußeren Ende des Drehflügels
24, der der zylindrischen Arbeitskammerwand gegenüberliegt, vorgesehen. In ähnlicher
Weise sind Dichtungen 29 zwischen dem Anschlag 25 und der gegenüberliegenden Oberfläche
des Gehäuses 11 und der Flügelwelle 15 vorgesehen. Weiterhin sind Dichtungsringe
zwischen dem Gehäuse 11 und den Dekkeln 12 und 13, wie bei 30 gezeigt, vorgesehen
und zwischen den Deckeln und der Flügelwelle 15, wie bei 31 und 32 gezeigt.
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Hydraulikflüssigkeit wird in die Arbeitskammern, die zwischen dem
Drehflügel24 und dem Anschlag 25 vorhanden sind, über Öffnungen 33 eingeleitet,
die in diese Arbeitskammern münden. Diese Öffnungen 33 sind im Deckel 12 angeordnet
und liegen dicht beim Anschlag 25, so daß diese Öffnungen von einem Teil des Drehflügels
24 abgedeckt werden können, wenn sich der Drehflügel 24 dem Anschlag auf jeder Seite
nähert. An jede der Öffnungen 33 schließt sich ein Kanal 34 an. Am äußeren Umfang
des Deckels 12 kann ein Ansatz 35 vorgesehen sein, der zum Anschluß von Hydraulikleitungen
an die Kanäle 34 dient. Diese Hydraulikleitungen führen zu einem hydraulischen System.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Öffnungen 33 nicht nur als Zuführungsöffnungen
für Hydraulikflüssigkeit, son-
Bern auch abwechselnd als Abzugsöffnungen
während des Betriebs des Stellmotors.
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Zusätzlich können Druckentlastungskanäle 37 im Deckel 12 vorgesehen
sein, die innerhalb einer Aussparung 38 in den gegenüberliegenden Seiten des Anschlages
25 münden. Diese Druckentlastungskanäle 37 können mit Druckminderventilen
verbunden sein. Am äußersten Ende des Bewegungshubes des Drehflügels 24 in beiden
Richtungen bleiben die Druckentlastungskanäle offen. Ebenfalls können beispielsweise
im Deckel 13 Entlüftungskanäle 39 vorgesehen sein und in einer derarügen Höhe am
Stellmotor angeordnet sein, daß die Arbeitskammer 23 immer vollständig mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt ist.
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Es wird ein verbessertes Abstoppen der Drehflügelbewegung an jeder
Seite des Anschlags 25 durch einen Gleitschieber 40 (F i g. 1, 2 und 3) erreicht.
Diese Gleitschieber sind derart im Drehflügel 24 montiert, daß diese mit den Öffnungen
33 zusammenarbeiten. Bei einer Ausführungsform weist jeder der Gleitschieber
40 einen Kolben auf, der in einer Führungsbohrung 41 angeordnet ist. Diese
Führungsbohrung 41 liegt in der Seite des Drehflügels 24, die der
Innenseite des Deckels 12 gegenüberliegt. Eine Schraubendruckfeder
42 sitzt in einer Bohrung 43 des Kolbens des Gleitschiebers
40 und drückt gegen das blinde Ende der Führungsbohrung 41, um den Gleitschieber
gegen die gegenüberliegende Oberfläche des Deckels 12 zu drücken, so daß
eine vordere Schieberfläche 44
normalerweise in einer dichten Gleitanlage
gegen den Deckel 12 gehalten wird. Der Durchmesser des Gleitschiebers
40 und der Schieberfläche 44 ist so groß, daß die Fertigung einfach
und der Verschleiß im Betrieb gering ist, und dieser Durchmesser ist in jedem Fall
derart größer als der Durchmesser der Öffnung 33, daß eine Abdeckung dieser Öffnung
33 am Hubende des Drehflügels 24 sichergestellt wird, wie es in F i g. 3
und gestrichelt in F i g. 2 gezeigt ist.
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Der Ein- und Austritt der Hydraulikflüssigkeit in die bzw. aus der
Arbeitskammer erfolgt mit einer erheblichen Geschwindigkeit, und dabei treten hohe
hydraulische Drücke auf. Wenn sich die Vorderseite des Drehflügels 24 dem Anschlag
25 nähert, deckt die Gleitschieberfläche 44 fortschreitend die zugeordnete
Öffnung 33 ab und drosselt dadurch die Austrittsströmung durch diese Öffnung ab,
bis diese Öffnung vollständig abgedeckt ist und bis die relative Drehbewegung zwischen
dem Gehäuse und der Flügelwelle 15 zum Stillstand gebracht ist. Da der Gleitschieber
40 in Anlage gegen den Deckel gedrückt ist, sind Toleranzänderungen zwischen
den gegenüberliegenden Seiten des Flügels und des Deckels 12 ohne Belang,
und bei einer vollständigen Abdeckung der Öffnung 33 durch den Schieber 40 ist die
Sickerströmung oder das Lecken nahezu gleich Null.
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Eine Erhöhung des Schließdruckes der Schieberfläche 44 gegen
den Deckel 12 wird erzielt, wenn die innere Endoberfläche des Gleitschiebers
40 mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck ist eine Öffnung
45 zwischen der Führungsbohrung 41 und der benachbarten Seite des Drehflügels
24 an einer Stelle vorgesehen, die der Oberfläche des Dekkels 12 gegenüberliegt.
Ein Spiel ist zwischen dem Kolben des Gleitschiebers 40 und der Führungsbohrung
41 vorgesehen. Es sind beispielsweise Kopfflansche 47 vorgesehen,
welche den Gleitschieber in der Führungsbohrung führen. Eine oder mehrere Öffnungen
48, die durch die Seitenwandung des Gleitschiebers 40 in die Bohrung
43 führen, bilden einen Durchlaß für die Hydraulikflüssigkeit, die durch
die Öffnung 45 eintritt, so daß diese alle Oberflächen des Gleitschiebers erreichen
kann, die enigegengesetzt zur vorderen Schieberfläche 44 weisen. Da diese
Oberflächen einen größeren Querschnitt haben als die vordere Schieberfläche
44, wird eine Druckdifferenz erzeugt, die die Druckfeder 42 unterstützt.
Diese zusätzliche Vorspannung durch einen Flüssigkeitsdruck ist insbesondere während
der Zusammenwirkung des Gleitschiebers mit der Öffnung 33 erwünscht, und dies wird
dadurch noch verstärkt, daß eine Unabgeglichenheit entsteht, da die vordere Schieberfläche
44 der Sogwirkung an der Öffnung 33 ausgesetzt wird.
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Der Gleitschieber 40 kann sich von der Öffnung 33
abheben,
wenn der Hydraulikdruck im Betrieb des Stellmotors 10 umgekehrt wird. Der
Gleitschieber 40
wirkt somit als Rückschlagventil und erlaubt es augenblicklich,
daß der volle Druck der Hydraulikflüssigkeit am Gleitschieber vorbeiströmen kann,
indem der Gleitschieber von der Öffnung 33 gegen die Vorspannung der Druckfeder
42 abgehoben wird. Anfangs kann die hydraulische Druckflüssigkeit durch die
Öffnung 45 in den Arbeitskammerabschnitt zwischen dem Drehflügel und dem
Anschlag einströmen. Es erfolgt daher ein schnelles Ansprechen des Stellmotors,
wobei der Gleitschieber 40 die Öffnung 33 freigibt.
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Spezielle Stoppeigenschaften werden in einfacher Weise erreicht, und
zwar mittels spezieller öffnungsformen und durch die Anordnung von mehreren öffnungen.
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Die Zuführung von Druckflüssigkeit und die Abführung von Druckflüssigkeit
erfolgt bei dem in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen
Kanal 49 im Deckel 12'. Dieser Kanal 49 steht mit einer Gewindebohrung
50 in Verbindung, die sich durch das Ende des Deckels hindurch erstreck,
wobei diese Gewindebohrung 50 zur Aufnahme eines Hydraulikleitungsanschlusses
dient. Der Kanal 49 hat einen größeren Durchmesser als eine Zuführungs-und
Ablaßöffnung 51, die sich durch eine Trennwand 52 hindurch erstreckt. Diese
Trennwand 52 erstreckt sich quer über das innere Ende des Kanals und schließt bündig
mit der Innenseite des Deckels 12'
ab und bildet einen Teil der Innenseite
des Deckels 12'. Die Öffnung 51 hat einen anderen als einen kreisförmigen
Querschnitt, und die Öffnung 51 ist im allgemeinen oval und erzeugt eine
gewünschte Stoppcharakteristik, wenn die Öffnung fortschreitend durch die Schieberfläche
44' abgedeckt wird, wenn sich der Drehflügel 24" dem Ende seines Hubes gegenüber
dem Anschlag 25' nähert. Weiterhin können eine oder mehrere Öffnungen 53 in der
Trennwand 52 vorgesehen sein. Im vorliegenden Fall ist eine Anzahl von Öffnungen
53 mit kleinem Strömungsquerschnitt vorgesehen, wobei diese Öffnungen in
einer beliebigen Weise angeordnet sein können und wobei diese öffnungen zwischen
der Hauptöffnung 51 und der benachbarten Seite des Anschlags 25' angeordnet
sind, so daß diese Öffnungen beim Abstoppen durch den Gleitschieber 40' wirksam
werden, nachdem der Gleitschieber 40' die Hauptöffnung 51 abgedeckt hat.
Durch eine Wahl der Größe und der Anordnung der Öffnungen kann jede gewünschte Stoppcharakteristik
eingestellt werden.
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Statt die Auslaß- und Einlaßöffnungen in einem der Deckel anzuordnen,
können diese Öffnungen auch
in der Wand des Gehäuses des Stellmotors
vorgesehen sein, wie es in den F i g. 6 und 7 dargestellt ist. Bei dem in den F
i g. 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Verbindung des Hydrauliksystems
mit der Arbeitskammer 23" zu beiden Seiten des Anschlags 25" über Öffnungen 54.
Lediglich eine dieser Öffnungen ist dargestellt. Diese Öffnungen 54 erstrekken sich
durch die Zylinderwandung des Gehäuses 11" hindurch, welches die Arbeitskammer 23"
umschließt. Jede der Öffnungen 54 ist mit einem Kanal 55 verbunden, der an seinem
Ende mit einer Gewindebohrung 57 für die Aufnahme eines Hydraulikleitungsanschlusses
versehen ist.
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In dem Stellmotor 10" weist der Drehflügel 24" Gleitschieber
40" auf, die in Schieberbohrungen 41" angeordnet sind, die sich durch die Endfläche
des Drehflügels hindurch erstrecken, welcher der inneren Oberfläche des Gehäuses
11" gegenüberliegt. Je ein Gleitschieber ist im Abstand auf jeder Seite der Dichtung
28" angeordnet. In diesem Fall sind die Schieberflächen 44" komplementär zur Krümmung
der gegenüberliegenden Gehäusewandungsoberfläche gekrümmt. Die Druckfedern 42",
die in Federbohrungen 43" sitzen, drücken die Oberflächen 44" dicht gegen die gegenüberliegende
Gehäuseoberfläche, und die Gleitschieber 40" sperren die Strömung durch die Öffnungen
54 ab, wenn der Drehflügel 24" das Ende des Hubes erreicht. Die Öffnungen 45" wirken
in der gleichen Weise wie die Öffnungen 45, die in Verbindung mit den F i g. 1 bis
3 beschrieben wurden.