DE19826878A1 - Compact hydraulically or pneumatically driven rotation drive - Google Patents

Compact hydraulically or pneumatically driven rotation drive

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    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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    • F15B15/068—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the helical type

Abstract

The rotation drive includes a flying piston (3), housed in a casing (4) and sealed to the drive piston (1). It is in front of the drive piston, looking from the rear casing cap (2a) towards the front casing cap (2). As fluid comes in through the boring, the flying piston stresses the spring pack (6) so that the torque created by the drive piston is not reduced by the pre-stressing of the spring pack.

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen hydraulisch oder pneumatisch druck­ beaufschlagbaren Drehantrieb, der in der Industrie zum Schwenken von Ventilklappen, Vorrichtungen usw. eingesetzt wird, wobei an der Kolben­ stange ein Drehmoment und ein Schwenkwinkel verlangt wird.The invention is directed to a hydraulic or pneumatic pressure Actuatable rotary drive that is used in industry for swiveling Valve flaps, devices etc. are used, being on the piston rod torque and swivel angle is required.

Die Hauptbauelemente solcher Drehantriebe sind die Kolbenstange, der Antriebskolben und das Zylindergehäuse. Beiderseits des Antriebskolbens befinden sich Druckräume, die gegeneinander und nach außen abgedichtet sind. Bei wechselseitiger Beaufschlagung der Druckräume mit Druckme­ dium wird der Antriebskolben in der Längsachse des Drehantriebes ver­ fahren.The main components of such rotary drives are the piston rod, the Drive piston and the cylinder housing. On both sides of the drive piston there are pressure rooms that are sealed against each other and to the outside are. When the pressure chambers are acted upon alternately dium, the drive piston is ver in the longitudinal axis of the rotary drive drive.

Der Antriebskolben hat auf seinem Außendurchmesser und auf seinem Innendurchmesser gegenläufig angebrachte Steilgewinde, die innen mit der Kolbenstange und außen über einen Klemmring mit dem Zylindergehäuse formschlüssig verbunden sind.The drive piston has on its outside diameter and on its Inner diameter counter-rotating helix thread, the inside with the Piston rod and the outside via a clamping ring with the cylinder housing are positively connected.

Beim verfahren in der Längsachse des Drehantriebes wird der Antriebs­ kolben durch das äußere Steilgewinde in Drehung versetzt und überträgt diese Drehung durch das innere Steilgewinde auf die Kolbenstange. Durch die gegenläufige Anordnung der beiden Steilgewinde wird der Drehwinkel der Kolbenstange vergrößert. Beim Einsatz solcher Drehantriebe als Betäti­ gungselement für Ventilklappen in Rohrleitungen wird ein außerhalb des Drehantriebes liegendes Federpaket vorgesehen. Das Öffnen der Ventil­ klappe erfolgt dann durch Beaufschlagung nur eines Druckraumes mit dem Druckmedium. Hierbei wird über ein fest mit dem Antriebskolben verbundenes Rohr die Bewegung des Antriebskolbens auf das außerhalb des Drehantriebes angeordnete Federpaket übertragen und spannt dieses vor. Der Antriebskolben muß hierbei, durch Beaufschlagung mit dem Druckmedium, die Kraft zur Erzeugung des gewünschten Drehmomentes und die Kraft zur Spannung des Federpaketes aufbringen. Dieses führt zwangsläufig zu einer wesentlichen Vergrößerung des Drehantriebes.When moving in the longitudinal axis of the rotary drive, the drive piston is rotated and transmitted by the external steep thread this rotation through the internal steep thread on the piston rod. By the opposite arrangement of the two steep threads becomes the angle of rotation the piston rod enlarged. When using such rotary actuators as actuators The supply element for valve flaps in pipes is an outside of the Rotary actuator lying spring package provided. Opening the valve flap then takes place by acting on only one pressure chamber the print medium. This is done with a fixed to the drive piston connected pipe the movement of the drive piston to the outside arranged spring package of the rotary actuator and tension this in front. The drive piston must do this by applying the Pressure medium, the force to generate the desired torque and apply the force to tension the spring assembly. This leads inevitably leads to a substantial enlargement of the rotary drive.

Es ist auch bekannt das außerhalb des Drehantriebes angeordnete Feder­ paket durch einen Zusatzkolben unabhängig vom Antriebskolben,der zur Erzeugung des Drehmomentes vorgesehen ist, zu spannen. Hierbei sind der Drehantrieb, das Federpaket und die Spann- und Rückzugselemente auf der Mittelachse hintereinander angeordnet, was zu einer extrem langen Bauweise und einer Vielzahl von Bauelementen führt.It is also known that the spring arranged outside the rotary drive package by an additional piston independent of the drive piston, which is used for Generation of the torque is provided to tension. Here are the Rotary drive, the spring assembly and the tensioning and retracting elements the central axis arranged one behind the other, resulting in an extremely long Construction and a variety of components leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten, kurzbauen­ den Drehantrieb zu schaffen, bei dem die Kolbenstange durch die Kraft des gespannten Federpaketes in die Ausgangsposition zurückgedreht wird. The invention has for its object a compact, short construction to create the rotary drive in which the piston rod by the force of tensioned spring assembly is rotated back to the starting position.  

Dieses wird nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, daß der fliegende Kolben zum spannen des Federpaketes unmittelbar vor dem An­ triebskolben, mit Blickrichtung vom hinteren zum vorderen Gehäusedeckel, angeordnet ist und das Federpaket bei Zuführung des Druckmediums durch den fliegenden Kolben vorgespannt wird, unabhängig vom Drehmoment, welches der Antriebskolben an der Kolbenstange erzeugt. Bei Abfallen des Druckes im Druckraum wird der Antriebskolben, durch die über den Ansatz des fliegenden Kolbens auf ihn ausgeübte Kraft des ge­ spannten Federpaketes, wieder in seine Ausgangslage zurückgeschoben und dreht dabei die Kolbenstange in die Ausgangslage zurück.This is achieved according to the proposal of the invention in that the flying pistons for tensioning the spring assembly immediately before the on drive piston, looking from the rear to the front housing cover, is arranged and the spring assembly when supplying the pressure medium is biased by the flying piston regardless of Torque generated by the drive piston on the piston rod. At The pressure in the pressure chamber causes the drive piston to drop via the approach of the flying piston force exerted on it by the ge tensioned spring assembly, pushed back into its original position and turns the piston rod back to the starting position.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Drehantrieb mit Federrückstellung entsprechend dem Vorschlag der Erfindung. Fig. 1 shows a section through a rotary actuator with spring return according to the proposal of the invention.

Das kreisrunde Gehäuse 1 wird durch den vorderen Gehäusedeckel 2 und den hinteren Gehäusedeckel 2a mittels Schrauben geschlossen.The circular housing 1 is closed by the front housing cover 2 and the rear housing cover 2 a by means of screws.

Die Welle 11 ist im hinteren Gehäusedeckel 2a radial gelagert und durch die Dichtung 16 nach außen hin abgedichtet. Im vorderen Gehäusedeckel 2a ist die Welle 11 axial und radial gelagert. Die axial Lagerung wird durch einen Einlegering 17 und die Kugellager 17a und die Verschrau­ bung 18 vorgenommen.The shaft 11 is mounted radially in the rear housing cover 2 a and sealed to the outside by the seal 16 . In the front housing cover 2 a, the shaft 11 is mounted axially and radially. The axial bearing is made by an insert ring 17 and the ball bearing 17 a and the screwing 18 .

Die Welle 11 hat einen im Durchmesser vergrößerten Bereich 12, in den ein Steilgewinde 8 eingeschnitten ist. Der Antriebskolben 1 ist an seinem Innendurchmesser 8a und seinem Außendurchmesser 8b mit Steilgewinde versehen und ist mit der Dichtung 19 an der Welle 11 abgedichtet. Das äußere Steilgewinde 8b greift in das Steilgewinde Sc des Klemmringes 20 ein, der beim anziehen der Schrauben 21 durch den Ansatz 22 des hinteren Gehäusedeckels 2a mit dem Gehäuse 4 verspannt wird. Der Antriebskolben 1 hat unterhalb des äußeren Steilgewindes 8b einen zylindrischen Ansatz mit dem Drehdurchmesser "A" auf dem der Hals 23 des fliegenden Kolbens 3 gleitet. Der fliegende Kolben 3 ist im Gehäuse 4 durch die Dichtung 14 und am Antriebskolben 1 durch die Dichtung 15 abgedichtet. Die Schulter 3a des fliegenden Kolbens 3 steht im Kontakt mit dem auf dem vorderen Gehäusedeckel 2 aufliegendem Federpaket 6 welches durch die Welle 11 geführt wird. Der Weg des fliegenden Kolbens 3 wird durch den Ansatz 24 im Gehäuse 4 begrenzt. Wird durch die Bohrung 9 im Gehäuse 4 und die Bohrung 10 im Antriebskolben 1 Druckmedium in die Druckkammer 5 geleitet so bewegen sich der fliegende Kolben 3 und der Antriebskolben 1 unabhängig von einander in Richtung auf den vorderen Gehäusedeckel 2. Der fliegende Kolben 3 spannt das Federpaket 6 und unabhängig davon erzeugt der Antriebskolben 1 bei seiner axialen Bewegung durch die Steilgewinde 8a, 8b auf seinen inneren und äußeren Durchmesser ein Drehmoment an der Welle 11. Zur Vergrößerung des Drehwinkeis der Welle 11 werden die Steilgewinde 8a und 8b gegenläufig geschnitten. Die wirksame Kol­ benfläche des Antriebskolbens 1 kann durch Veränderung des Dicht­ durchmessers "A" vergrößert oder verkleinert werden. Wird der Druck in der Druckkammer 5 abgebaut, so schiebt die Kraft des gespannten Federpaketes 6 über den Ansatz 7 des fliegenden Kolbens 3 in seine Ausgangslage zurück, und über die Steilgewinde wird die Welle 11 in ihre Ausgangsposition zurück gedreht.The shaft 11 has an enlarged diameter region 12 , into which a steep thread 8 is cut. The drive piston 1 is provided on its inner diameter 8 a and its outer diameter 8 b with steep thread and is sealed with the seal 19 on the shaft 11 . The outer steep thread 8 b engages in the steep thread Sc of the clamping ring 20 , which is tightened when the screws 21 are tightened by the shoulder 22 of the rear housing cover 2 a with the housing 4 . The drive piston 1 is below the steep outer thread 8 b a cylindrical projection with the rotational diameter "A" in which the neck 23 slides of the flying piston. 3 The flying piston 3 is sealed in the housing 4 by the seal 14 and on the drive piston 1 by the seal 15 . The shoulder 3 a of the flying piston 3 is in contact with the spring assembly 6 resting on the front housing cover 2, which is guided through the shaft 11 . The path of the flying piston 3 is limited by the neck 24 in the housing 4 . If pressure medium is passed through the bore 9 in the housing 4 and the bore 10 in the drive piston 1 into the pressure chamber 5 , the flying piston 3 and the drive piston 1 move independently of one another in the direction of the front housing cover 2 . The flying piston 3 tensions the spring assembly 6 and, independently of this, the drive piston 1 generates a torque on the shaft 11 during its axial movement through the steep threads 8 a, 8 b on its inner and outer diameter. To increase the angle of rotation of the shaft 11 , the steep threads 8 a and 8 b are cut in opposite directions. The effective Kol benfläche the drive piston 1 can be increased or decreased by changing the sealing diameter "A". If the pressure in the pressure chamber 5 is reduced, the force of the tensioned spring assembly 6 pushes back into its starting position via the shoulder 7 of the flying piston 3 , and the shaft 11 is rotated back into its starting position via the steep thread.

In Fig. 2 ist ein Drehantrieb dargestellt bei dem der Antriebskolben 1 in beiden Richtungen durch das Druckmedium bewegt wird.In FIG. 2, a rotary drive is shown in which the drive piston 1 is moved in both directions by the pressure medium.

Die in Fig. 1 dargestellten Bauteile fliegender Kolben 3 und Federpaket 6 werden zu diesem Zweck ausgebaut und der Zwischenring 25 mit der Dichtung 26 eingebaut, sowie eine weitere Anschlußbohrung 9a in das Gehäuse 4 eingebracht. Durch Zuführen von Druckmedium durch die Anschlußbohrung 9a in die Druckkammer 5a wird der Antriebskolben 1 in seine Ausgangslage zurückgefahren.The components of the flying piston 3 and spring assembly 6 shown in FIG. 1 are removed for this purpose and the intermediate ring 25 with the seal 26 is installed, and a further connection bore 9 a is introduced into the housing 4 . By supplying pressure medium through the connection bore 9 a in the pressure chamber 5 a, the drive piston 1 is returned to its starting position.

In Fig. 3 ist der mit einem Verlängerungshals 27 versehene Antriebskol­ ben 1 dargestellt. Durch den Deckel 28, der mit dem Verlängerungs­ hals 27 durch einen Ansatz 29 und Schrauben 30 form- und kraft­ schlüssig verbunden ist, wird der Antriebskolben 1 am Durchmesser 13 der Welle 11 zusätzlich geführt.In Fig. 3, the provided with an extension neck 27 driving piston ben 1 is shown. Through the cover 28 , which is connected to the extension neck 27 by a projection 29 and screws 30 in a positive and non-positive manner, the drive piston 1 is additionally guided on the diameter 13 of the shaft 11 .

Claims (7)

1. Hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Drehantrieb, bei dem der Antriebskolben über ein an seinem Außendurchmesser angebrachtes Steil­ gewinde und einen im Zylindergehäuse festgelegten Klemmring mit dem Zylindergehäuse, und durch ein innenliegendes Steilgewinde mit der Kol­ benstange formschlüssig verbunden ist, und die Kolbenstange eine ringför­ mige Nut aufweist, die über einen Einlegering und eingelegte Wälzlager die axiale Festlegung der Kolbenstange in Drehantriebslängsrichtung sicherstellt, wobei die Bewegung des Antriebskolbens in Achsrichtung durch Beaufschla­ gung der Druckkammer mit Druckmedium erreicht wird, und das außerhalb des Drehantriebes angeordnete Federpaket durch einen Zusatzkolben ge­ spannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Antriebskolben 1, vom hinteren Gehäusedeckel 2a zum vorderen Gehäusedeckel 2 hin ge­ sehen, ein fliegender Kolben 3 vorgesehen ist, der gegenüber dem Gehäuse 4 und dem Antriebskolben 1 durch Dichtungen 14, 15 abgedichtet ist, und der bei Einleitung von Druckmedium in die Druckkammer 5 des Drehantrie­ bes automatisch das zwischen seiner Vorderseite 3a und dem vorderen Ge­ häusedeckel 2 eingebaute Federpaket 6 vorspannt, und dabei keine Redu­ zierung des durch den Antriebskolben 1 erzeiigten Drehmomentes an der Welle 11 eintritt.1.Hydraulically or pneumatically driven rotary drive, in which the drive piston is positively connected to the cylinder housing via a steep thread attached to its outer diameter and a clamping ring fixed in the cylinder housing, and by an internal steep thread to the piston rod, and the piston rod has an annular groove has, which ensures the axial fixing of the piston rod in the longitudinal drive direction via an insert ring and inserted rolling bearing, the movement of the drive piston in the axial direction being achieved by loading the pressure chamber with pressure medium, and the spring assembly arranged outside the rotary drive is tensioned by an additional piston, thereby in that a floating piston 3 is provided in front of the drive piston 1, see ge from the rear housing cover 2 to a front housing cover 2 out of abgedic relative to the housing 4 and the drive piston 1 by means of seals 14, 15 htet is, and when the pressure medium is introduced into the pressure chamber 5 of the rotary drive, the spring assembly 6 , which is installed between its front 3 a and the front housing cover 2, is automatically pre-tensioned, and there is no reduction in the torque generated by the drive piston 1 on the shaft 11 entry. 2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckabfall in der Druckkammer 5 die Kraft des gespannten Federpa­ ketes 6 den Antriebskolben 1 über den Ansatz 7 des fliegenden Kolbens 3 wieder in seine Ausgangslage zurückschiebt und dabei über die Steilgewinde 8, 8a die Welle 11 in ihre Ausgangsposition zurückgedreht wird.2. A rotary drive according to claim 1, characterized in that when the pressure drops in the pressure chamber 5, the force of the tensioned Federpa Ketes 6 the drive piston 1 moves back over the projection 7 of the flying piston 3 back to its starting position and thereby on the steep threads 8, 8 a the Shaft 11 is rotated back to its starting position. 3. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle 11, in Achsrichtung gesehen, vor und hinter dem im Durchmesser vergrößerten Steilgewindeteil 12 den gleichen Durchmesser 13 hat,3. Rotary drive according to claim 1, characterized in that the shaft 11 , viewed in the axial direction, has the same diameter 13 in front of and behind the larger-diameter thread part 12 , 4. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des Druckmediums nur eine Bohrung 9 vorgesehen ist.4. Rotary drive according to claim 1, characterized in that only one bore 9 is provided for the supply of the pressure medium. 5. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebskolben 1 Bohrungen 10 zum Füllen der Druckkammer 5 vor­ gesehen sind.5. Rotary drive according to claim 1, characterized in that 1 holes 10 for filling the pressure chamber 5 are seen in the drive piston. 6. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Veränderung des Dichtdurchmessers A eine Vergrößerung oder Verkleinerung der wirksamen Kolbenfläche des Antriebskolbens 1 vorge­ nommen werden kann. 6. Rotary drive according to claim 1, characterized in that by changing the sealing diameter A an increase or decrease in the effective piston area of the drive piston 1 can be easily taken. 7. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ausbauen des fliegenden Kolbens 3 und des Federpaketes 6, sowie einbringen einer zweiten Bohrung 9a in das Gehäuse 4 und einlegen des Zwischenringes 25 mit der Dichtung 26 ein hydraulisch oder pneumatisch in beiden Richtungen verfahrbarer Drehantrieb entsteht.7. Rotary drive according to claim 1, characterized in that by removing the flying piston 3 and the spring assembly 6 , and introducing a second bore 9 a in the housing 4 and inserting the intermediate ring 25 with the seal 26 a hydraulically or pneumatically movable in both directions Rotary drive is created.
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