DE19821435C2 - Schwenkantrieb zur Betätigung einer Armatur - Google Patents
Schwenkantrieb zur Betätigung einer ArmaturInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb zur Betätigung einer Armatur mit einem
zylindrischen, aus zwei Teilen bestehenden abgeschlossenen Gehäuse und einer
darin koaxial gelagerten Wellen-Flügel-Einheit, die mit einer koaxialen Welle der zu
betätigenden Armatur drehmomentfest koppelbar ist und aus einer beidseitig in dem
Gehäuse gelagerten Welle und zwei bezüglich ihrer parallel zu der Drehachse der
Welle verlaufenden. Mittelebenen um 180° versetzt angeordneten und mit der Welle
verbundenen Flügeln besteht, die sich jeweils über die gesamte Höhe eines Innen
raums des Gehäuse und mit einer radial außen liegenden Stirnseite bis zu einer, in
neren zylindrischen Mantelfäche des Gehäuses erstrecken, wobei das Gehäuse
zwei feststehende radial verlaufende und bezüglich ihrer parallel zu der Drehachse
der Welle verlaufenden Mittelebenen um 180° versetzt angeordnete Trennwände
aufweist, die sich jeweils über die gesamte Höhe des Innenraums des Gehäuses
und von der inneren zylindrischen Mantelfläche des Gehäuse bis zu einer äußeren
Mantelfläche der Welle erstrecken und den Innenraum des Gehäuses zusammen mit
den Flügeln in vier Kammern unterteilen, von denen jeweils zwei nicht benachbarte
Kammern über die Welle durchdringende Kanäle miteinander verbunden sind, und
wobei des weiteren zwei benachbarte Kammern jeweils mit einem Zu- und Ab
strömanschluß versehen sind, die wechselweise mit einer Druckmediumquelle ver
bindbar sind.
Eine derartige, als Drehflügelschwenkantrieb bezeichnete Vorrichtung ist beispiels
weise aus dem Prospekt "Rotary Vane Actuators" der Firma Reuter Manufacturing, Hopkins Minesota, 1993
bekannt. Auch wenn sich der bekannte Schwenkantrieb angeblich sowohl für eine
hydraulische als auch eine pneumatische Betätigung eignen soll, stellt insbesondere
bei einer pneumatischen Betätigung die Abdichtung der Kammern im Bereich der
sich drehenden Flügel aufgrund der sehr niedrigen Viskosität von Luft ein erhebli
ches Problem dar. Dieses Dichtheitsproblem ist deshalb um so schwerwiegender,
weil bei einer pneumatischen Betätigung derartiger Schwenkantriebe der Druck des
Fluids nach Erreichen der jeweiligen Endlage des Antriebs bis zur nächsten Betäti
gung aufrechterhalten bleibt. Aus diesem Grunde führen Leckageraten, die bei einer
nur kurzzeitigen Druckbeaufschlagung eventuell noch akzeptabel wären, über einen
längeren Zeitraum betrachtet zu nicht mehr hinnehmbaren Druckluftverlusten. In der
Praxis haben sich daher die bekannten Drehflügelschwenkantriebe insbesondere
wegen ihrer unbefriedigenden Abdichtung im Bereich der Flügelstirnseiten, die mit
Hilfe von mehreren in Nuten eingelegten Dichtstreifenelementen erfolgt, für eine
pneumatische Betätigung nicht durchsetzen können. Lediglich bei einer hydrauli
schen Betätigung konnte eine zufriedenstellende Dichtigkeit erzielt werden. Doch
auch hier liegt ein erheblicher Nachteil der bekannten Schwenkantriebe in ihrer ver
gleichsweise aufwendigen und teuren Herstellung.
Zum Stand der Technik gehören des weiteren auch pneumatische Schwenkantriebe,
die mit nur einem Flügel versehen sind und daher vergleichsweise große Schwenk
winkel erlauben. Hinsichtlich der Abdichtungsproblematik weisen derartige Schwenk
antriebe, die beispielsweise in dem Gesamtkatalog "Pneumatische Schwenkantrie
be, Ausgabe 08/95, der Dietrich Schwabe Gesellschaft für Steuer-Regel-
Armaturentechnik m. b. H." auf den Seiten 1, 2 und 5 beschrieben sind, vergleichbare
Nachteile wie die oben aufgeführten Doppelflügelschwenkantriebe auf. Der gesamte
Abdichtsatz besteht hier aus zwei Flügeldichtungen, zwei Federblechen, zwei Wel
lendichtungen sowie weiteren Dichtungsmitteln, die zusammen einen Verschleißteil
satz bilden. Des weiteren tritt es bei derartigen Schwenkantrieben als sehr nachteilig
in Erscheinung, daß aufgrund der einflügeligen Ausführung erhebliche Querkräfte
auf die Flügelwelle wirken, die einen erhöhten Verschleiß zur Folge haben.
Ferner sind noch sogenannte pneumatische Doppelkolben-Schwenkantriebe be
kannt, wie sie beispielsweise aus dem Prospekt "Schwenkantriebe der Spitzenklas
se", 6/95 der Firma bar pneumatische Steuerungssysteme GmbH hervorgehen. Derartige
Schwenkantriebe, die entweder einfachwirkend (mit Federrückstellung) oder dop
peltwirkend ausgeführt sind, basieren auf einem Zahnstangen-Ritzel-Prinzip mit je
weils selbstzentrierender Kolbenführung im Gehäuse. Solche Antriebe haben sich
zwar insbesondere für eine pneumatische Betätigung aufgrund ihrer sehr kleinen
Leckageraten seit langer Zeit bewährt. Auch weisen diese Antriebe eine hervorra
gende Verschleißfestigkeit durch die Gleitlagerung aller beweglichen Teile auf, wor
aus eine absolute Wartungsfreiheit resultiert. Diese bekannten Antriebe sind jedoch
vergleichsweise kompliziert in ihrem Aufbau und daher teuer in ihrer Herstellung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkantrieb zur Betätigung ei
ner Armatur vorzuschlagen, der zur pneumatischen Betätigung eine sehr geringe
Leckagerate aufweist und sich dennoch auf einfache und kostengünstige Weise
herstellen läßt.
Ausgehend von einem Schwenkantrieb der eingangs beschriebenen Art, wird diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Flügel auf gegenüberliegenden
Seiten mit zwei Dichtlippen aus einem gummielastischen Material versehen ist, die
jeweils entlang der inneren Mantelfläche des Gehäuses und der Innenseiten einer
oberen und einer unteren Stirnwand des Gehäuses verlaufende Abschnitte aufwei
sen, wobei jeweils die Dichtlippen gegenüberliegender Flügel, die auf derselben
Seite der Mittelebene der Wellen-Flügel-Einheit angeordnet sind, mittels von der äu
ßeren Mantelfläche der Welle ausgehenden und entlang der Innenseite der oberen
und der unteren Stirnwand verlaufenden Abschnitten in sich geschlossen ausgebil
det sind, und daß jede Trennwand mit einer in sich geschlossenen, entlang der äu
ßeren Mantelfläche der Welle, der oberen und der unteren Stirnwand des Gehäuses
sowie der inneren Mantelfläche des Gehäuses verlaufenden Dichtung aus einem
gummielastischen Material versehen ist.
Aufgrund der in sich geschlossenen Ausbildung der zwei Dichtlippen an den Flügeln
in Verbindung mit den ebenfalls in sich geschlossen ausgebildeten Dichtungen an
den Trennwänden ergibt sich eine hervorragende Dichtwirkung, die es bei einer
pneumatischen Betätigung des Schwenkantriebs ohne weiteres gestattet, nach Er
reichen der Endlage des Antriebs den Systemdruck auch über einen sehr langen
Zeitraum aufrechtzuerhalten. Die Leckagerate ist bei dem erfindungsgemäßen
Schwenkantrieb extrem gering. Dennoch ist das bei einer Betätigung, d. h. einer Dre
hung der Wellen-Flügel-Einheit zu überwindende Reibungsmoment vergleichsweise
gering, insbesondere wenn die Dichtlippen mit einem geeigneten Gleitmittel verse
hen werden, wodurch die Dichtwirkung nochmals gesteigert werden kann.
Aufgrund der an beiden Wellenenden von einem Flügel auf den gegenüberliegenden
Flügel verlaufenden Dichtlippen wird gleichzeitig mit der Abdichtung der Kammern
untereinander auch eine Abdichtung der Wellendurchführung geschaffen. Zusätzli
che Dichtmittel, beispielsweise in Form separater Dichtringe, sind aus diesem Grun
de bei dem Schwenkantrieb gemäß der Erfindung völlig entbehrlich.
Auch die Abdichtung der Trennwände erfolgt auf denkbar einfache Weise durch Ein
setzen von in sich geschlossenen umlaufenden Dichtungen in die entsprechenden
Stirnseiten der Trennwände. Diese werden sodann einfach zwischen Welle und der
jeweiligen inneren Mantelfläche des Gehäuses in axiale Richtung eingesetzt, wor
aufhin das zylindrische Gehäuse durch das zweite Teil vervollständigt wird. Aufgrund
der Einteiligkeit der Trennwanddichtung werden eventuelle Undichtigkeitsstellen von
vornherein vermieden.
Der erfindungsgemäße Schwenkantrieb läßt sich somit sehr einfach und kosten
günstig herstellen und zeichnet sich des weiteren durch einen nahezu verschleißfrei
en Betrieb aus, so daß sich auch nur sehr geringe laufende Kosten ergeben.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn solche Abschnitt der Dichtlippen, die im montier
ten Zustand der Wellen-Flügel-Einheit an der Innenseite der oberen bzw. der unteren
Stirnwand des Gehäuses anliegen, im unmontierten Zustand der Wellen-Flügel-
Einheit einen Abstand voneinander aufweisen, der größer ist als der Abstand der
Innenseiten der oberen und der unteren Stirnwand des Gehäuses voneinander.
Bei einer Montage werden die Dichtlippen somit an die mit ihnen zusammenwirken
den Dichtflächen und somit an die Innenseiten der oberen und der unteren Stirn
wand des Gehäuses angedrückt, so daß sich eine sichere Abdichtung ergibt.
Die vorgenannten Vorteile werden ebenfalls erzielt, wenn solche Abschnitte der
Dichtlippen, die im montierten Zustand der Wellen-Flügel-Einheit an der inneren
Mantelfläche des Gehäuses anliegen, im unmontierten Zustand der Wellen-Flügel.-
Einheit einen Abstand voneinander aufweisen, der größer als der Innendurchmesser
des Gehäuses ist.
Insgesamt ist in einem solchen Fall die Wellen-Flügel-Einheit im montierten Zustand
allseitig durch die Begrenzungsflächen des Gehäuses um einen gewissen Betrag
komprimiert, so daß sich eine insgesamt hervorragende Dichtwirkung ergibt.
Eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung läßt sich dadurch erzielen, daß die
Dichtlippen scharfkantig auslaufen.
Der besonders kritische Übergangsbereich zwischen der äußeren Mantelfläche der
Welle, der dieser zugewandten Stirnseite der Trennwand sowie deren oberen bzw.
unteren Stirnseite läßt sich besonders vorteilhaft abdichten, wenn die von der äuße
ren Mantelfläche der Welle ausgehenden Abschnitte der Dichtlippen jeweils eine
trompetenförmige Ausrundung aufweisen, an die Dichtungen der Trennwände im
Bereich eines Übergangs von einer der Welle zugewandten Stirnseite der Trenn
wand zu einer oberen bzw. unteren Stirnseite der Trennwand angepaßt sind. Insbe
sondere in Verbindung mit einer scharfkantigen Ausbildung der Dichtlippen ergibt
sich somit eine auch bei einer Wellendrehung taugliche Abdichtung dieses Eckbe
reichs.
Wenn die Kanäle an ihren beiden Enden an eine Seitenfläche des zugeordneten
Flügels angrenzen, läßt sich ein größtmöglicher Schwenkbereich des Flügels errei
chen.
Ein besonders vorteilhafter Aufbau der Wellen-Flügel-Einheit besteht erfindungsge
mäß darin, daß diese aus einem Kernteil besteht, das aus einem glasfaserverstärk
ten Kunststoff mit hoher Festigkeit hergestellt ist und an allen eine Begrenzung einer
Kammer bildenden Oberflächenbereichen mit einer Ummantelung aus einem gum
mielastischen Kunststoff versehen ist, aus der die Dichtlippen einstückig ausgeformt
sind.
Die Wellen-Flügel-Einheit läßt sich auf diese Weise besonders kostengünstig im
Spritzgußverfahren herstellen, wobei in einem ersten Arbeitsgang das Kernteil gefer
tigt und dieses in einem zweiten Arbeitsschritt mit dem gummielastischen Kunststoff
umspritzt wird. Eine separate und zeitaufwendige Einzelmontage der Dichtlippen, bei
der deren exakter Sitz ohnehin nur schwerlich garantiert werden könnte, erübrigt sich
bei einer solchen Konstruktion.
Wenn die Flügel einen an deren Stirnseiten umlaufenden Steg aufweisen, an des
sen Rändern die Dichtlippen angeordnet sind, ergibt sich zwangsläufig ein tangentia
ler Abstand der beiden in sich geschlossenen Dichtlippen. Auf diese Weise kann bei
einer Druckbeaufschlagung von jeweils einer Seite eines Flügels her eine gute Ab
dichtung mit einem durch den Kammerdruck selbstverstärkenden Dichtungseffekt
erzielt werden.
Vorteilhafterweise sind die Trennwände im Querschnitt kreissegmentförmig oder
dreiecksförmig und mit dem Gehäuse formschlüssig verbindbar. Auf diese Weise
können die Trennwände sowohl an beiden Seiten als Endanschläge für die Flügel
dienen als auch bei der Montage des Schwenkantriebs auf einfache Weise mit dem
Gehäuse fest verbunden werden.
Besonders rationell läßt sich die Montage durchführen, wenn die Trennwände an
ihrer Oberseite oder ihrer Unterseite beidseitig der umlaufenden Dichtung jeweils mit
einer Nase versehen sind, die in angepaßte Vertiefungen in der zugeordneten Stirn
wand des Gehäuses eingreifen.
Aus fertigungstechnischer Hinsicht ist es besonders günstig, wenn das Gehäuse aus
zwei topfförmigen Gehäusehälfte zusammengesetzt ist.
Die beiden topfförmigen Gehäusehälften können absolut identisch ausgeführt sein,
wenn jede Gehäusehälfte einen in der Mittelebene einer Trennwand verlaufenden
Zu- und Abstömkanal aufweist, der mit einer Kammer ausschließlich über einen
vollständig neben der Mittellinie der zugeordneten Trennwand angeordneten Über
strömkanal verbunden ist. Durch eine derartige Schaffung von Gleichteilen lassen
sich die einzelnen Produktionszahlen erhöhen, woraus eine Kostensenkung resul
tiert.
Die Erfindung weiter ausgestaltend, wird vorgeschlagen, daß jede Trennwand beid
seitig ihrer Mittellinie jeweils mit einer von der zugeordneten Kammer ausgehenden
und an die innere Mantelfläche des Gehäuses angrenzenden Tasche versehen ist,
in die der Überströmkanal mündet.
Bei einer solchen Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, den Überströmkanal, aus
gehend von einer mit der Mittelebene der Trennwand fluchtenden Anordnung des
Zu- und Abströmkanals, seitlich wegzuführen, so daß der Überströmkanal sehr kurz
ausgeführt werden kann.
Wird die Welle der Wellen-Flügel-Einheit außerhalb des Gehäuses drehmomentfest
mit einem Arm verbunden, dessen Schwenkbewegung von zwei Anschlagelementen
begrenzt wird, die formschlüssig mit dem Gehäuse koppelbar sind, so ist es nicht
mehr erforderlich, daß die feststehenden Trennwände diese Anschlagfunktion erfül
len.
Wenn die Anschlagelemente kreissegmentförmig sind und an ihrer äußeren Mantel
fläche eine Verzahnung aufweisen, die mit einer entsprechenden Verzahnung einer
inneren Mantelfläche eines an die Anschlagelemente angepaßten ringförmigen Ge
häuseteils in Eingriff bringbar sind, läßt sich - bei entsprechender Ausbildung der
Verzahnung - eine sehr feine Verstellung der Anschlagelemente und damit eine ex
akte Anpassung des Schwenkantriebs an die damit zu betätigende Armatur verwirk
lichen. Ein derartiger Formschluß mittels der ineinandergreifenden Verzahnungen
läßt sich jederzeit wieder aufheben und in verschobener Position der Anschlagele
mente wieder herstellen.
Schließlich wird gemäß der Erfindung noch vorgeschlagen, daß an den Anschlage
lementen Mikroschalter zur Rückmeldung der Position des Schwenkantriebs befe
stigbar sind, wobei die Mikroschalter von dem Arm betätigbar sind. Mikroschalter und
Anschlagelemente befinden sich bei einer derartigen Ausbildung stets automatisch in
einer korrekten Anordnung zueinander.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung schematisch dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schwenkantrieb
mit entferntem oberem Gehäuseteil;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Schwenkantrieb gemäß Fig. 1
in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Wellen-Flügel-Einheit;
Fig. 3 die Wellen-Flügel-Einheit des Schwenkantriebs
gemäß den Fig. 1 und 2;
Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie IV-IV
durch die Wellen-Flügel-Einheit gemäß Fig. 3;
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V
durch die Wellen-Flügel-Einheit gemäß Fig. 3;
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Wellen-Flügel-Einheit gemäß Fig. 3 und
Fig. 7 eine Draufsicht auf den Schwenkantrieb gemäß Fig. 2 mit Arm und
zwei Anschlagelementen.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schwenkantrieb 1 zur Betätigung einer Armatur
besteht aus einem abgeschlossenen, zylinderförmigen Gehäuse 2 und einer darin
koaxial gelagerten Wellen-Flügel-Einheit 3. Diese ist mit einer nicht dargestellten
koaxialen Welle der zu betätigenden Armatur drehmomentfest koppelbar, wozu der
in den Fig. 1 und 2 gezeigte Schwenkantrieb auf einer solchen Armatur, aus der ein
Wellenstummel herausragt, befestigt wird.
Die Wellen-Flügel-Einheit 3 besteht aus einer beidseitig in dem Gehäuse 2 gelager
ten Welle 4 und zwei damit einstückig verbundenen Flügeln 5. Die Mittelebenen der
Flügel 5 sind um 180° versetzt zueinander angeordnet und verlaufen parallel zu der
Drehachse 6 der Welle 4.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist das Gehäuse 2 aus einer oberen Gehäusehälfte 7 und
einer unteren Gehäusehälfte 8 zusammengesetzt. Beide Flügel 5 erstrecken sich
jeweils über die gesamte Höhe 9 eines zylindrischen Innenraums 10 des Gehäuses
2.
Wie sich wiederum der Fig. 1 entnehmen läßt, erstrecken sich die Flügel 5 jeweils
mit einer radial außen liegenden Stirnseite 11 bis zu einer inneren zylindrischen
Mantelfläche 12 des Gehäuses 2, wobei diese Mantelfläche 12 von beiden Gehäu
sehälften 7 und 8 gebildet wird (vgl. Fig. 2).
Außerdem sind in dem Gehäuse 2 zwei feststehende, radial ausgerichtete und bezüg
lich ihrer parallel zu der Drehachse 6 der Welle 4 verlaufenden Mittelebenen 13 um
180° versetzt angeordnete Trennwände 14 vorgesehen. Diese Trennwände 14 er
strecken sich jeweils ebenfalls über die gesamte Höhe 9 des Innenraums 10 des
Gehäuses 2. Ihre Erstreckung reicht des weiteren von der inneren zylindrischen Man
telfläche 12 des Gehäuses 2 bis zu einer äußeren Mantelfläche 15 der Welle.
Wie sich sehr anschaulich aus Fig. 1 entnehmen läßt, unterteilen die beiden Trenn
wände 14 und die beiden Flügel 5 den Innenraum 10 des Gehäuses 2 in vier Kam
mern 16a, 16b, 16c und 16d.
Die beiden nicht benachbarten Kammern 16a und 16c sind über einen in Fig. 1 nicht
sichtbaren Kanal miteinander verbunden, der im Inneren einer Rippe 17 verläuft. Die
Rippe 17 befindet sich oberhalb einer den Innenraum 18 der Welle 4 teilenden
Trennwand 18. Ein die beiden anderen Kammern 16b und 16d miteinander verbin
dender Kanal verläuft in einer Rippe, die unterhalb der Trennwand 18 angeordnet ist
und daher in Fig. 1 nicht erkennbar ist (vgl. Fig. 3 bis 5).
Die beiden Trennwände 14 sind in ihrem Querschnitt im wesentlichen dreiecksförmig
bzw. kreissegmentförmig. Im Bereich ihrer Mittelebene ist eine umlaufende Nut 19
angeordnet, in die eine einstückige, ebenfalls umlaufende Dichtung 20 eingesetzt ist.
Diese Dichtung 20 liegt gleitend an der zylindrischen Mantelfläche 15 der Welle 4 an.
Des weiteren stellt die Dichtung 20 einen dichtenden Abschluß zwischen der Trenn
wand 14 und der oberen Stirnseite 21, der unteren Stirnseite 22 sowie der zylindri
schen inneren Mantelfläche 12 des Gehäuses 2 her. An den letztgenannten Dich
tungsstellen treten keine Relativbewegungen zwischen den abzudichtenden Bautei
len auf. Die Dichtung 20 besteht aus einem gummielastischen Material, vorzugswei
se aus Polyurethan, und kann aufgrund ihrer Eigenelastizität unter gewisser Vor
spannung in die Nut 19 eingesetzt werden.
Beide Trennwände 14 sind beidseitig ihrer Mittelebene 13 jeweils mit einer von der
zugeordneten Kammer 16 ausgehenden und an die innere Mantelfläche 12 des Ge
häuses angrenzenden Tasche 23a, 23b, 23c und 23d versehen. In die Tasche 23d
der in Fig. 1 links angeordneten Trennwand 14 mündet ein Überströmkanal 24d, der
neben der Mittelebene 13 der zugeordneten Trennwand 14 liegt und von einem Zu-
und Abströmkanal 25 der unteren Gehäusehälfte 8 ausgeht. Der Zu- und Abström
kanal 25 ist wechselweise mit einer Druckmediumquelle bzw. der Umgebung ver
bindbar.
Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist unterhalb des Zu- und Abströmkanals 25 ein identisch
ausgebildeter Zu- und Abströmkanal 26 vorhanden. Da beide Gehäusehälften 7 und
8 identisch ausgebildet sind, befindet sich der zugehörige Überströmkanal 24a, der
in den Figuren nicht dargestellt ist, in bezug auf den Überstromkanal 24d auf der an
deren Seite der Mittelebene 13 der Trennwand 14, so daß hiermit eine Be- bzw.
Entlüftung dieser Kammer 23a möglich ist. Auf der den Zu- und Abströmkanälen 25
und 26 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses sind zur Belüftung bzw. Entlüftung
der Kammern 23b und 23c keine derartigen Kanäle erforderlich, da ein Überströmen
über die durch die Welle 4 verlaufenden Kanäle erfolgen kann.
Die beiden Gehäusehälften 7 und 8 sind aus einem glasfaserverstärkten Polyamid-
Werkstoff hergestellt und werden mit Hilfe von Schrauben und Muttern 26 zusam
mengehalten.
Aus den Fig. 3 bis 5 ergibt sich, daß jeder Flügel 5 auf gegenüberliegenden Seiten
27' und 27" mit zwei Dichtlippen 28' und 28" aus einem gummielastischen Material
versehen ist. Jede der Dichtlippen 28' und 28" weist Abschnitte 29', 30' und 31' auf,
die entlang der inneren Mantelfläche 12 des Gehäuses 2 der Innenseiten 21 und 22
der oberen und der unteren Stirnwand des Gehäuses 2 und der äußeren Mantelflä
che 15 der Welle 4 verlaufen. Jede der Dichtlippen 28' und 28" ist in sich geschlos
sen; beide Dichtlippen 28' und 28" sind sowohl zu einer zur Drehachse der Welle
parallelen Mittelebene 32 symmetrisch als auch zu einer senkrecht zur Drehachse 6
der Welle 4 verlaufenden Mittelebene 33.
Wie sich insbesondere aus den Fig. 4 und 5 ergibt, besteht die Wellen-Flügel-Einheit
3 aus einem Kernteil 34 aus einem glasfaserverstärkten Polyamid-Werkstoff mit ho
her Festigkeit und einer spritzgußtechnisch darauf aufgebrachten Ummantelung 35
aus einem gummielastischen Polyurethan-Werkstoff. Aus dieser Ummantelung 35
sind die Dichtlippen 28' und 28" einstückig ausgebildet.
Aus Fig. 5 läßt sich des weiteren entnehmen, daß die von der äußeren Mantelfläche
15 der Welle 4 ausgehenden Abschnitte 31' bzw. 31" der Dichtlippen 28' bzw. 28"
jeweils eine trompetenförmige Ausrundung aufweisen, an die die Dichtungen 20 der
Trennwände 14 im Bereich der Übergänge von der Welle zu einer oberen bzw. unte
ren Stirnseite der Trennwand 14 angepaßt sind. Bis auf die umlaufend scharfkantig
ausgebildete Linie an der Spitze der Dichtlippen liegt somit stets eine Linienberüh
rung der miteinander in Berührung kommenden Dichtflächen vor. Aus diesem Grun
de ist die ausgeprägte Abrundung der Dichtungen 20 der Trennwände 14 bzw. die
damit korrespondierende trompetenförmige Ausrundung der Mantelfläche 15 der
Welle 4 für eine gute Dichtwirkung von vergleichsweise großer Bedeutung.
In Fig. 4 ist des weiteren dargestellt, daß die Flügel 5 einen an deren Stirnseiten
umlaufenden Steg 36 aufweisen, an dessen Rändern die Dichtlippen angeordnet
sind. Nach der spritzgußtechnischen Herstellung der Wellen-Flügel-Einheit ein
schließlich der Ummantelung 35 weisen die gegenüberliegenden Abschnitte 30' und
31' der Dichtlippe 28 einen Abstand auf, der größer ist als die lichte Höhe 9 des In
nenraums 10 des Gehäuses 2. Des weiteren ist der Durchmesser der Wellen-Flügel-
Einheit im Bereich der gegenüberliegenden Abschnitte 29' der Dichtlippe 28 größer
als der lichte Durchmesser des Innenraums 10 des Gehäuses 2. Die beiden vorste
henden Aussagen treffen selbstverständlich auch auf die entsprechenden, aber in
der Zeichnung nicht dargestellten Abschnitte der Dichtlippe 28 zu. Auf diese Weise
wird stets für eine sichere Anlage beider Dichtlippen an den mit diesen zusammen
wirkenden Kontaktflächen gesorgt.
In Fig. 5 sind noch die sich in einer Draufsicht kreuzenden Kanäle 37 zur Verbindung
gegenüberliegender Kammern 16 gezeigt, die jeweils innerhalb einer Rippe 17 ver
laufen. Die Rippen 17 sind mit einer Trennwand 18 einstückig verbunden.
Aus den Fig. 4 und 6 läßt sich entnehmen, daß die Wellen-Flügel-Einheit 3 im
Bereich der Mündung der Kanäle 37 Ausnehmungen 38 für einen ungehinderten
Gaswechsel aufweist. Im oberen Bereich ist die Welle 4 der Wellen-Flügel-Einheit 3
mit einer Innenverzahnung 39 versehen, in die ein in Fig. 7 gezeigter Arm 40, der zu
diesem Zweck mit einer entsprechenden Außenverzahnung versehen ist, einsetzbar
ist. Der Arm 40 dreht sich somit synchron mit der Wellen-Flügel-Einheit 3 und be
grenzt deren weitere Drehung in dem Moment, in dem er mit einer seiner Anschlag
flächen 41 an eine der Anschlagflächen 42 der Anschlagelemente 43 anschlägt.
Um die Endlage der mit dem erfindungsgemäßen Schwenkarm betätigten Armatur
vor Ort einstellen zu können, sind die Anschlagelemente 43 kreissegmentförmig
ausgebildet und an ihrer äußeren Mantelfläche mit einer Verzahnung 44 versehen.
Diese Verzahnung läßt sich mit einer entsprechenden Verzahnung 45 in Eingriff
bringen, die sich an einer inneren Mantelfläche 46 eines ringförmigen Gehäuseteils
47 befindet. Das ringförmige Gehäuseteil 47 ist dabei einstückig mit den Gehäuse
hälften 7 und 8 ausgebildet, um die Produktionskosten durch große Stückzahlen sin
ken zu lassen (vgl. Fig. 2).
An den Anschlagelementen 43 lassen sich aus dem Stand der Technik bekannte
Mikroschalter 48 zur Rückmeldung der Position des Schwenkantriebs befestigen.
Diese Mikroschalter 48 werden von dem Arm 40 betätigt, wenn dieser seine Endlage
erreicht. In Fig. 1 ist schließlich noch dargestellt, daß jede Trennwand 14 beidseitig
ihrer Mittelebene 13 sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite mit einer
Nase 49 versehen ist, die in eine damit korrespondierende Tasche eingreift, die in
den beiden Gehäusehälften 7 und 8 ausgebildet, in den Fig. 1 und 2 jedoch nicht
abgebildet sind.
Claims (14)
1. Schwenkantrieb zur Betätigung einer Armatur mit einem zylindrischen, aus zwei
Teilen bestehenden abgeschlossenen Gehäuse und einer darin koaxial gela
gerten Wellen-Flügel-Einheit, die mit einer koaxialen Welle der zu betätigenden
Armatur drehmomentfest koppelbar ist und aus einer beidseitig in dem Gehäu
se gelagerten Welle und zwei bezüglich ihrer parallel zu der Drehachse der
Welle verlaufenden Mittelebenen um 180° versetzt angeordneten und mit der
Welle verbundenen Flügeln besteht, die sich jeweils über die gesamte Höhe ei
nes Innenraums des Gehäuse und mit einer radial außen liegenden Stirnseite
bis zu einer inneren zylindrischen Mantelfäche des Gehäuses erstrecken, wo
bei das Gehäuse zwei feststehende radial verlaufende und bezüglich ihrer
parallel zu der Drehachse der Welle verlaufenden Mittelebenen um 180° ver
setzt angeordnete Trennwände aufweist, die sich jeweils über die gesamte Hö
he des Innenraums des Gehäuses und von der inneren zylindrischen Mantel
fläche des Gehäuse bis zu einer äußeren Mantelfläche der Welle erstrecken
und den Innenraum des Gehäuses zusammen mit den Flügeln in vier Kammern
unterteilen, von denen jeweils zwei nicht benachbarte Kammern über die Welle
durchdringende Kanäle miteinander verbunden sind, und wobei des weiteren
zwei benachbarte Kammern jeweils mit einem Zu- und Abströmanschluß ver
sehen sind, die wechselweise mit einer Druckmediumquelle verbindbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (5) auf gegenüberliegenden Seiten
(27', 27") mit zwei Dichtlippen (28', 28") aus einem gummielastischen Material
versehen ist, die jeweils entlang der inneren Mantelfläche (12) des Gehäuses
(2) und der Innenseiten (21, 22) einer oberen und einer unteren Stirnwand des
Gehäuses (2) verlaufende Abschnitte (29', 30', 29", 30") aufweisen, wobei je
weils die Dichtlippen (28', 28") gegenüberliegender Flügel (5), die auf derselben
Seite (27', 27") der Mittelebene der Wellen-Flügel-Einheit (3) angeordnet sind,
mittels von der äußeren Mantelfläche (15) der Welle (4) ausgehenden und ent
lang der Innenseite (21, 22) der oberen und der unteren Stirnwand verlaufen
den Abschnitten (31', 31") in sich geschlossen ausgebildet sind, und daß jede
Trennwand (14) mit einer in sich geschlossenen entlang der äußeren Mantel
fläche (15), der Welle (4), der oberen und der unteren Stirnwand des Gehäu
ses (2) sowie der inneren Mantelfläche (12) des Gehäuses (2) verlaufenden
Dichtung (20) aus einem gummielastischen Material versehen ist.
2. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlip
pen (28', 28") scharfkantig auslaufen.
3. Schwenkantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von
der äußeren Mantelfläche (15) der Welle (4) ausgehenden und in einem Längs
schnitt durch die Welle (4) gegenüberliegenden Abschnitte (31', 31") der Dicht
lippen (28', 28") zusammen eine trompetenförmige Ausrundung bilden, an die
die Dichtungen (20) der Trennwände (14) im Bereich eines Übergangs von ei
ner der Welle (4) zugewandten Stirnseite der Trennwand (14) zu einer oberen
bzw. unteren Stirnseite der Trennwand (14) angepaßt sind.
4. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kanäle (37) an ihren beiden Enden an eine Seitenfläche des zugeord
neten Flügels (5) angrenzen.
5. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellen-Flügel-Einheit (3) aus einem Kernteil (34) besteht, das aus ei
nem glasfaserverstärkten Kunststoff mit hoher Festigkeit hergestellt ist, und an
allen eine Begrenzung einer Kammer (16) bildenden Oberflächenbereichen mit
einer Ummantelung (35) aus einem gummielastischen Kunststoff versehen ist,
aus der die Dichtlippen (28', 28") einstückig ausgeformt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flügel (5) einen an deren Stirnseiten umlaufenden Steg (36) aufweisen, an
dessen Rändern die Dichtlippen (28', 28") angeordnet sind.
7. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennwände (14) im Querschnitt kreissegmentförmig oder dreiecks
förmig sind und mit dem Gehäuse (2) formschlüssig verbindbar sind.
8. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennwände (14) an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite beidseitig
der umlaufenden Dichtung (20) jeweils mit einer Nase (49) versehen sind, die in
angepaßte Vertiefungen in der zugeordneten Stirnwand des Gehäuses (2) ein
greifen.
9. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (2) aus zwei topfförmigen Gehäusehälften (7, 8) zusammen
gesetzt ist.
10. Schwenkantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gehäu
sehälfte (7, 8) einen in der Mittelebene (13) einer Trennwand (14) verlaufenden
Zu- und Abströmkanal (25) aufweist, der mit einer Kammer (16) ausschließlich
über einen vollständig neben der Mittelebene (13) der zugeordneten Trenn
wand (14) angeordneten Überströmkanal (24) verbunden ist.
11. Schwenkantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Trenn
wand (14) beidseitig ihrer Mittelebene (13) jeweils mit einer von der zugeordne
ten Kammer (16) ausgehenden und an die innere Mantelfläche (12) des Ge
häuses (2) angrenzenden Tasche (23) versehen ist, in die der Überströmkanal
(24) mündet.
12. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (4) der Wellen-Flügel-Einheit (3) außerhalb des Gehäuses (2)
drehmomentfest mit einem Arm (40) verbunden ist, dessen Schwenkbewegung
von zwei Anschlagelementen (43) begrenzt wird, die formschlüssig mit dem
Gehäuse (2) koppelbar sind.
13. Schwenkantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschla
gelemente (43) kreissegmentförmig sind und an ihrer äußeren Mantelfläche ei
ne Verzahnung (44) aufweisen, die mit einer entsprechenden Verzahnung (45)
an einer inneren Mantelfläche (46) eines an die Anschlagelemente (43) ange
paßten ringförmigen Gehäuseteils (47) in Eingriff bringbar ist.
14. Schwenkantrieb nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß an
den Anschlagelementen (43) Mikroschalter (48) zur Rückmeldung der Position
des Schwenkantriebs (1) befestigbar sind, wobei die Microschalter (48) von
dem Arm (40) betätigbar sind.
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