DE1426579A1

DE1426579A1 - Hydraulischer Antrieb

Info

Publication number: DE1426579A1
Application number: DE19641426579
Authority: DE
Inventors: Bertram Benjamin Q; Ronald Walters
Original assignee: Sperry Rand Ltd
Current assignee: Unisys Group Services Ltd
Priority date: 1963-01-16
Filing date: 1964-01-15
Publication date: 1969-05-14
Also published as: SE302409B; GB1071621A; US3272082A; FR1379501A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische Vorrichtungen | und betrifft insbesondere hydraulische Antriebe und hydraulisch betätigte Ventile, wie sie z.B. bei Systemen zum Steuern von Prozessen verwendet werden.

Wenn es erforderlich ist, ein Ventil mit Hilfe eines hydraulischen Antriebs zu betätigen, um einen Flüssigkeits- oder Gasstrom zu regeln, verwendet man bis jetzt gewöhnlich ein Ventil der Schieberbauart, das mit Hilfe eines hydraulischen Stößels betätigt wird. Wird ein Klappenventil oder eine andere Vorrichtung verwendet, bei der zur Betätigung eine begrenzte Drehbewegung | erforderlich ist, wird diese Drehbewegung gewöhnlich, mit Hilfe eines hydraulischen Stößels in Verbindung mit einem Gestänge oder eines Zahnstangen- und Ritzeltriebs herbeigeführt.

Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, einen hydraulischen Antrieb von geringem Raumbedarf vorzusehen, mittels dessen eine Drehbewegung erzeugt werden kann.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter hydraulischer Antrieb umfaßt einen Zylinder mit einer gleichachsig damit angeordneten

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drehbaren Welle, die einen Flügel trägt, welcher sich bis zu den Wandungen des Zylinders erstreckt, ferner eine Brücke, die sich zwischen der Welle und den Zylinderwänden erstreckt, so daß sie den Zylinder zusammen mit dem Flügel in zwei getrennte Kammern unterteilt, sowie ein innerhalb der Welle untergebrachtes hydraulisches Ventil, das betätigt werden kann, um das unter Druck stehende hydraulische Medium der einen oder anderen Kammer zuzuführen und es aus der anderen Kammer entweichen zu lassen; zu diesem Zweck ist die Welle mit. geeigneten Kanälen versehen.

Der Flügel kann mit Dichtungen ausgerüstet sein, die so angeordnet sind, daß sie das Entweichen des DrucSmittels zwischen dem Flügel und den ZyIinderwandungen verhindern, oder die Flächen des Flügels und des Zylinders können so genau bearbeitet sein, daß ein übermäßiges Entweichen des Druckmittels vermieden wird.

Das Ventil kann so konstruiert sein, daß sein neutraler Punkt, d.h. der Punkt oder Bereich seiner Bewegungsstrecke, wo der Übergang der Bewegung des Flügels in der einen Richtung in eine Bewegung des Flügels in der anderen Sichtung stattfindet, verändert wird, wenn sich die Welle dreht, so daß die Welle entsprechend der Bewegung des Ventilorgans gedreht wird, um eine Nachführwi-rkung hervorzurufen» Bei dem Ventil kann es sich um ein Drehventil handeln, so daß diese XTachführwirkung direkt erzeugt wird, da die Öffnungen in der Welle, mit denen das Ventilorgan zusammenarbeitet, bei der Drehung des Flügels gedreht werden; jedoch kann das Ventilorgan auSh so angeordnet und ausgebildet sein, daß es eine lineare Bewegung in axialer Richtung ausführt, und · die Ventilöffnungen können in einer Hülse vorgesehen sein, die mit Hilfe eines Nockens oder einer Gewindeverbindung vorgeschoben oder

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zurückgezogen wird j wenn sich die Welle dreht, um so eine Nachführwirkung hervorzurufen.

Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung sind die öffnungen in einer Hülse ausgebildet, die sich zusammen mit der Welle dreht, und das Ventilorgan kann sich innerhalb der Hülse axial bewegen; hierbei kann sich ein mit Gewinde versehener Teil der Hülse in einer Mutter drehen, um eine axiale Bewegung der Hülse zu bewirken; die Mutter ist unabhängig drehbar, damit z.B. eine Handbetätigung möglich ist_o ä

Wenn das Ventil für eine lineare Bewegung eingerichtet ist, kann das Verstellen des Ventilorgans durch einen Drehmotor erfolgen, und dieser Motor kann in dem unter dem Austrittsdruck stehenden hydraulischen Medium untergetaucht sein.

Ferner umfaßt die Erfindung Kombinationen eines erfindiirgsgemäßen Antriebs der beschriebenen Art mit einem Strömungsregelventil der Klappenbauartο

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben | sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht einen erfindungsgemäßen Antrieb, bei dem die vordere Deckplatte und verschiedene Teile des Mechanismus fortgelassen sind.

Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die vollständige Antriebsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Antrieb einen gemäß Fig. 2 durch Stirnplatten 2 und 3 abgeschlossenen Metallzylinder I₀ In dem Zy-

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linder ist eine Welle 4 angeordnet, mit der ein kräftiger Metallflügel 5 durch. Schrauben und Paßstifte aus Metall verbunden ist» Ein Metallsegment 6, das so bearbeitet ist, daß es genau zur ^: Innenfläche des Zylinders und zur Umfangsflache der Welle 4 paßt, bildet eine Brücke, die zusammen mit dem Flügel 5 den verbleibenden Innenraum des Zylinders in zwei Arbeitskammern 7 und 8 unterteilte Die Brücke 6 ist durch einen Metallkeil 9 von quadratischem Querschnitt verkeilt, der in rechteckige Keilnuten eingreift, welche in die Wand des Zylinders 1 und die benachbarte Umfangs« fläche des Segments 6 eingeschnitten sind, um 3ede Drehung zwischen dem Zylinder und dem Segment um die Zylinderachse zu verhindern; ferner sind- Metallklö^tze 10 und 11 vorgesehen, die Anschläge zum Begrenzen der Bewegung des Flügels 5 bilden.

Zum Zu- und Abführen von öl zu bzw. aus den Arbeitskammern 7 und 8 dienen Kanäle 12 und 13, die radial durch die Welle 4 gebohrt sind und mit einem aus Figo 1 nicht ersichtlichen, zentral angeordneten Ventil in Verbindung stehen₀

Gemäß Fig. 2 weist die Stirnplatte 3 als Einlaß eine Öffnung 14 auf, die ein Filter aus Sintermetall aufnimmt, mittels dessen das als Betätigungsmittel dienende öl von Fremdkörpern befreit wird; diese Öffnung bildet den Hochdrucfceinlaß für den Antrieb. Von diesem Einlaß aus verlaufen Kanäle zu einer ringförmigen Aussparung 15 auf der Innenseite der Stirnplatte 3 des Antriebs_f und von dieser Aussparung aus führt ein System von Kanälen 16 zum Einlaß des in einem zentralen Hohlraum 17 der Welle 4 angeordneten Ventils. Ein in die Innenfläche der Stirnplatte 3 eingebauter öldichtring 18 umschließt die Aussparung 1% und eine weitere DiGhtung 19 bewirkt eine Abdichtung zwischen einer dünneren Verlängerung der Welle, die sich durch die Stirnplatte 3 nach

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außen erstreckt, und der zugehörigen Bohrung der Stirnplatte 3» damit das unter Druck stehende Öl auf dieser Seite des Antriebs nicht nach außen entweichen kann. An der anderen Stirnplatte &

■ sind zwei ähnliche Ölabdichtungen 20 und 21 vorgesehen, die das Entweichen des Drucköls längs einer weiteren Verlängerung der Welle

' verhindern« Der zentrale Hohlraum 17 ist durch Kanäle 22 und 23 mit einem ölkanal 24- zwischen den Dichtungen 20 und 21 verbunden, und der Ölkanal 24 führt zu einem Auslaß 25 für das auf dieser Seite des Ventils austretende Öl. Das aus der anderen Seite des Ventils austretende.öl strömt zu einer Umschließung 26, die einen Teil des noch zu beschreibenden Betätigungsmechanismus enthält; vom Inneren dieser Umschließung aus wird das Öl zu dem Auslaß zurückgel.eitet, und zwar über einen Ölkanal 27* der sich durch das Segment 6 erstreckt und mit Dichtungsringen 28 und 29 versehen ist, um das Entweichen von unter hohem Druck stehendem öl zu verhindern. Zwei weitere Dichtungsringe 3& und 32, die in die Stirnflächen der Zylinderwand eingebaut sind, verhindern das Entweichen von öl zwischen dem Zylinder und den Stirnplatten 2 und 3·

Die Umschließung 26 ist während des Betriebs mit Öl gefüllt, und die Verbindungsstelle zwischen der Umschließung und der Stirnplatte 3 ist durch einen Dichtungsring 30 abgedichtet. Da der Baum zwischen den Dichtungen 20 und 21 mit dem Rücklaufbehälter verbunden ist, sind alle äußeren Dichtungen mit Ausnahme der Dichtungen 31 und 32 zwischen dem Zylinder und den Stirnplatten nur dem Druick des abgeführten Öls ausgesetzt«,

Das Ventil ist in dem zentralen Hohlraum 17 der Welle 4

untergebracht und umfaßt eine Metallhülse 33 mit Öffnungen, die **· ' " mit den Kammern 7 und 8 über die ringförmige Aussparung und den

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Kanal 16 in Verbindung stehen» Die Hülse 33 kann sich, in dem Hohlraum 17 in axialer Sichtung ungehindert hin— und herbewegen; sie trägt einen mit Gewinde versehenen Kopf 34 von größerem Durchmesser, der mit einer Mutter 35 zusammenarbeitet. Die Mutter 35 kann mit Hilfe eines Stiftes 36 gedreht werden, an dem ein gegabeltes Bauteil 37 angreift, welches mit einer Steuerwelle verbunden ist, die sich durch die Außenwand der Umschließung 26 und einen Öldichtring 39 erstreckt. Der Kopf 34-. ist geschlitzt, und in diesen Schlitz greift ein in die Welle 4 eingebauter Stift 4-0 ein, so daß sich die Hülse 33 stets zusammen mit der Welle drehen muß«, Eine Feder 4-1 drückt die Hülse 33 mi-fc der Mutter 35 gegen ein Halte stück 4-2, um einen etwaigen toten Gang der Gewindeverbindung zu beseitigen. Das Ventilorgan 4-3 des Ventils wird durch eine Spindel- oder Stange gebildet, die mit radial vorspringenden Stegen 44 und 4-5 versehen ist, die bei der neutralen Stellung des Ventils genau den Öffnungen der Hülse 33 gegenüber stehen, welche über die Kanäle 12 und 13 mit den Kammern 7 und 8 verbunden sind. Die mit der Hochdruckquelle verbundene Einlaßöffnung liegt zwisdhen den beiden Stegen dös Ventilorgans, und der auf der Außenseite der Stege liegende Eaum steht; mit dem Auslaß 25 in Verbindung, und zwar auf der einen Seite über die Kanäle 22 und 23 und auf der anderen Seite über den Innenraum der Umschließung 26.

Das eine Ende des Ventil- oder Steuerorgans 4-3 ist an einem Arm 4-6 auf der Welle eines Betätigungsmotors 4-7 befestigt, der in das hydraulische Medium innerhalb der Umschließung 26 eintaucht. Die elektrischen Zuleitungen für diesen Betätigungsmotor sind bei 48 gegen das Entweichen von Öl abgedichtet_} und der Motor ist so · Konstruiert, daß der Versteliweg des Arms 46 der Stärke des dem

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Motor zugeführten Strops proportional ist.

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Der erfindungsgemäße Antrieb wird so angeschlossen, daß die Quelle für das unter hohem Druck stehende öl mit dem Einlaß 14 und der Auslaß 25 mit einem Rücklaufbehälter verbunden ist. Befindet sich das Ventil in seiner neutralen Stellung nach Fig. 2, sind die beiden Arbeitskammern 7 und 8 gegenüber der Druckölquelle und dem Auslaß abgesperrt, d.h. der Antrieb ist hydraulisch verriegelt.

Wenn dem Betätigungsmotor 47 ein Strom zugeführt wird, dreht sich die Motorwelle, und der Arm 46 bewirkt eine axiale Ver« stellung des Ventilbetätigungsorgans, wobei der Verstellweg der Stromstärke proportional ist. Infolgedessen geben die Stege 44 und 45 die Öffnungen der Hülse 33 frei, so daß das öl zu einer der Kammern 7 und 8 strömen und aus der betreffenden anderen Kammer entweichen kann} infolgedessen wird der Flügel 5 zusammen mit der Welle 4 gedreht. Der erwähnte Stift dreht die Hülse 33 und bewrikt, daß der mit Gewinde versehene Kopf 34 der Hülse eine axiale Bewegung gegenüber der Mutter 35 ausführt, bis die Öffnungen { der Hülse erneut auf die Stege 44 und 45 ausgerichtet sind, woraufhin die Bewegung aufhört.

Durch Drehen der Welle 38 kann die Mutter 35 gedreht werden„ um die Hülse 33 nach hinten oder nach vorn zu bewegen und so die Stellung zu wählen, in die das Ventil zurückkehrt, wenn die Stromzufuhr zu dem Betätigungsmotor 47 unterbrochen wird. Alternativ kann man die Welle 38 nach dem Ausschalten des Motors 47 benutzen, um den Antrieb mit der Hand zu betätigen.

Patentansprüche; 909 8 20/0139 . ·

Claims

PATENT ARSPEÜOHE

iJ Hydraulischer Antrieb, gekennzeichnet .. durch einen Zylinder, "in dem eine mit dem Zylinder gleichachsig© drehbare Welle angeordnet ist, die einen sich bis zu den Zylinderwandungen erstreckenden Flügel tragt, eine Brücke, die sich zwischen der Welle und den Zylinderwandungen erstreckt und den Zylinder zusammen mit dem Flügel in zwei getrennte Kammern unterteilt, sowie ein innerhalb der Welle angeordnetes hydraulisches Ventil, das betätigt werden kann, um ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium in eine der beiden Kammern einzuleiten und es aus der betreffenden anderen Kammer entweichen zu lassen, wobei das Zu- und Abführen des hydraulischen Mediums über in. der Welle ausgebildete Kanäle erfolgt«

2. "■■ Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die -Lage des neutralen Punktes des Ventils geändert wird, wenn sich die Welle dreht, so daß während des Betriebs die Welle entsprechend der Bewegung des Ventilorgans gedreht wird.

3« Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch · gekennzeichnet , daß das Ventilelement so angeordnet ist, daß es sich geradlinig in axialer Richtung bewegt.

4. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 2 und 3, dadurch

g e k e η η ze i c h η e t , daß die öffnungen des Ventils in einer Hülse ausgebildet sind, die bei der Drehung der Welle vorgeschoben oder zurückgezogen wird» ' .

5. Hydraulischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch g e ken nz ei c h η e t , daß die Hülse mit Hilfe einer Gewindeverbindung

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Antrieb nach Anspruch 5, dadurch g β It e¹ η η daß sich die Hülse zusammen mit der Welle üld 4i# Viüiiiorgah so angeordnet ist, daß es sich inner·* ä@f Hülse¹ IA tüäier Sichtung beuiegt, wobei sich ein mit fifiSkin§r i§ii der Hülse in einer Mutter dreht, um die.

axial! Bewegung der Hülse zu bewirken, und wobei ti§ Jititiör unabhängig drehbar ist.

zeichnet ,

7. Hjräräüiischer Antrieb nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil eine geradlinige Bewegung ausführt und die Verstellung des Ventilorgans durch einen Motor erfolgt, der so angeordnet ist, daß er während des Betriebs in dein unter dem Auslaßdruck stehenden hydraulischen Medium untergetaucht ist.

8. Hydraulisch zu betätigendes Ventil mit einer Ventilklappe, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventil mit Hilfe eiiies hydraulischen Antriebs nach Anspruch 1 bie 7 betätigt werden a kann.

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