DE19828465A1

DE19828465A1 - Schwenkantrieb für Armaturen

Info

Publication number: DE19828465A1
Application number: DE1998128465
Authority: DE
Inventors: Dirk Schroeder
Original assignee: AMG ANTRIEB MECHANIK GmbH
Current assignee: AMG ANTRIEB MECHANIK GmbH
Priority date: 1998-06-26
Filing date: 1998-06-26
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2018-06-27
Also published as: DE19828465C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwenkantrieb für Leitungsarmaturen, die mittels eines in einem Arbeitszylinder geführten Kolbens und Kraftüber tragungsgliedern um einen bestimmten Winkel, insbesondere um 90° oder 180°, verschwenkbar ist, wobei der Kolben mindestens auf einer Seite von einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, das einem der Schaltwelle zugewandten inneren Druckraum oder einem auf der anderen Seite des Kolbens befindlichen äußeren Druckraum zugeführt wird, und die gegebenenfalls nicht durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel beaufschlagbare Seite des Kolbens durch Rückstellfedern beaufschlagbar ist.

Schwenkantriebe dieser Art sind bekannt aus der DE-A-25 12 765, der EP-A-0 077 596 und EP-A-0 150 042.

Die bekannten Schwenkantriebe dienen insbesondere zum Öffnen oder Schließen von Ventilen, Hähnen, Klappen und entsprechenden Regelarmatu ren. Bei Anlagen oder Maschinen, bei denen mehrere parallel laufende Leitungen von mehreren auf einem Steuerblock zusammengefaßten Schwenkantrieben geöffnet, geschlossen oder untereinander verbunden werden sollen, nehmen die bekannten Schwenkantriebe relativ viel Platz ein, so daß der Steuerblock sehr voluminös ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkantrieb zu schaffen, der kompakt ist, leicht montierbar ist und wenig Raum bean sprucht, damit der Abstand der parallel laufenden Leitungen möglichst klein gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltwelle im Abstand von der Achse des Arbeitszylinders, der etwa der Hälfte des Innenradius des Arbeitszylinders entspricht, in einem Wellengehäuse gelagert ist und auf der dem ersten Arbeitszylinder gegenüberliegenden Seite des Wellengehäuses ein zweiter Arbeitszylinder koaxial zum ersten Arbeits zylinder angeordnet ist, dessen Kolben über Kraftübertragungsglieder mit einer zweiten Schaltwelle kraftschlüssig verbunden ist, die im Wellengehäu se in einer rechtwinklig zur Achse der Arbeitszylinder verlaufenden Ebene parallel zur ersten Schaltwelle und im gleichen Abstand wie die erste Schaltwelle von der Achse der Arbeitszylinder gelagert ist.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäßen Schwenkantriebes können die Armatu ren zweier parallel verlaufender Leitungen geschaltet werden, wobei der Schwenkantrieb quer zu den Leitungen einen möglichst geringen Raum beansprucht. Die Montage dieses Schwenkantriebes kann schnell durchge führt werden, weil nur das Wellengehäuse über Befestigungsschrauben an die Leitungsarmaturen anzuschließen ist. Vorteilhafterweise ist der Quer schnitt des Wellengehäuses in der Ebene der beiden Schaltwellen rechteckig oder quadratisch, und die Seitenlänge des Quadrats bzw. die kleinere Seite des Rechtecks ist nur wenig größer als der Außendurchmesser der beiden auf entgegengesetzten Seiten des Wellengehäuses befindlichen Arbeitszylinder.

Die beiden miteinander vereinigten Schwenkantriebe können so ausgelegt werden, daß ihre Schaltwellen bei einem Kolbenhub eine Schwenkbewegung von 90° oder 180° oder einen anderen Winkel vollführt. Es ist auch mög lich, daß der Schwenkantrieb so ausgelegt wird, daß bei einem Kolbenhub die eine Schaltwelle beispielsweise eine Schwenkbewegung von 90° voll führt, während die andere Schaltwelle eine Schwenkbewegung von 180° vollführt.

Weil diese erfindungsgemäßen Schwenkantriebe dicht nebeneinander auf einem Steuerblock montiert werden können, können unter Beanspruchung von nur wenig Raum zahlreiche Leitungen einzeln geöffnet, geschlossen oder beispielsweise auf eine Drosselstellung eingestellt werden.

Damit jede Schaltwelle in drei Schaltstellungen geschwenkt werden kann, sind die äußeren Druckräume der Arbeitszylinder durch Trennwände abgeschlossen, und jenseits dieser Trennwände sind koaxial zu den Arbeits zylindern Zusatzzylinder mit hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagbaren Zusatzkolben angeordnet, die über zentrale, durch die Trennwände hin durchgeführte Stößel die Bewegung der Kolben nach außen begrenzen, wenn die Zusatzkolben von dem Druckmittel beaufschlagt sind. Bei diesem Schwenkantrieb kann der Zusatzkolben von einem Druckmittel gegen die Trennwand gedrückt werden, so daß der in der Zylinderachse angeordnete Stößel in den Arbeitszylinder hineinragt und der Kolben von dem in den inneren Druckraum einströmenden Druckmittel nur so weit bewegt werden kann, bis er gegen die Stirnfläche des Stößels zur Anlage kommt. Soll dann die Schaltwelle von 90° auf 180° geschaltet werden, dann wird das auf den Zusatzkolben wirkende Druckmittel abgeführt, so daß der Kolben von dem in den inneren Druckraum einströmende Druckmittel weiter nach außen gedrückt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 15.

In der folgenden Beschreibung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines 180°-Doppel-Schwenkantriebes nach der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Doppel-Schwenkantriebes nach der Erfindung mit drei Schaltstellungen

Fig. 3 eine Ansicht nach der Schnittlinie III-III in Fig. 4,

Fig. 4 eine Draufsicht und

Fig. 5 eine Stirnansicht eines Doppel-Schwenkantriebs nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Ansicht nach der Schnittlinie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine Ansicht nach der Schnittlinie VI-VI in Fig. 8,

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Doppel-Schwenkantrieb nach der Erfindung mit drei Schaltstellungen.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Doppel-Schwenkantrieb hat innerhalb einer Gehäuseeinheit zwei parallele Schaltwellen 1 und 11, die beide in einem von Trennwänden 5 und 15 begrenzten Wellengehäuse 21 gelagert sind. An einander gegenüberliegenden und parallel zu der Ebene der Schalt wellen 1, 11 und der Trennwände 5, 15 befindlichen Seiten des Wellengehäu ses 21 sind zwei Arbeitszylinder 2 und 12 angeschlossen, deren Kolben 3 und 13 über Zahnstangen 4 und 14, die durch die Trennwände 5 und 15 hindurchgeführt sind, unabhängig voneinander auf die Schaltwellen 1 und 11 einwirken. Auf den Schaltwellen 1 und 11 befinden sich Ritzel 9 und 19, die mit den Zahnstangen 4, 14 der Kolben 3, 13 kämmen.

Die Zahnstangen 4 und 14 weisen einen zylindrischen kolbennahen Teil 32 auf, dessen Länge dem Verstellweg der Kolben 3, 13 entspricht und der durch eine in der Trennwand 5, 15 eingesetzte Dichtung 20 hindurchgeführt ist. Der kolbenferne Teil der Zahnstangen 4, 14 ist mit einer Zahnung 33 versehen, die mit den Ritzeln 9, 19 kämmt.

Die Länge des Verstellweges der Kolben 2, 12 und die Länge der Zahnstan gen 4, 14 sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 3 so bemessen, daß die Schaltwellen 1, 11 bei einem Arbeitshub der Kolben 3, 13 eine Schwenkbewegung von 0° auf 90° oder von 0° auf 180° machen.

Zu beiden Seiten eines Kolbens 3, 13 befinden sich Druckräume 7, 8 bzw. 17, 18, die über Durchlässe 22 an Druckmittel liefernde Leitungen ange schlossen sind. Die Kolben 3, 13 sind insbesondere pneumatisch beauf schlagbar. Wird in Fig. 1 und 3 Druckluft in die zwischen den Trennwänden 5 und 15 und den Kolben 3 und 13 befindlichen inneren Druckräume 7, 17 eingeführt, dann bewegen sich die Kolben 3, 13 nach außen, und beide Schaltwellen 1 und 11 werden entgegen dem Uhrzeigersinn - je nach Ausle gung - um 90° oder um 180° oder einem anderen Winkel gedreht. Dabei werden Ventile, Kugelhähne, Klappen oder dergleichen Armaturen geöffnet oder geschlossen. Wird das Druckmittel in die äußeren Druckkammern 8, 18 zwischen Kolben 3, 13 und Zylinderdeckel 6, 16 eingeführt, dann werden beide Kolben 3, 13 nach innen gedrückt und die Zahnstangen 4, 14 drehen die Ritzel 9, 19 und die damit verdrehfest verbundenen Schaltwellen 1 und 11 im Uhrzeigersinn.

Während der Schwenkantrieb nach Fig. 1 die beiden Schaltwellen 1 und 11 unabhängig voneinander zum Öffnen oder Schließen einer Leitungsarmatur in zwei Schaltstellungen, z. B. 0° und 90° oder 0° und 180° drehen kann, ist der Schwenkantrieb nach Fig. 2 in der Lage, die Schaltwellen 1, 11 in drei Schaltstellungen zu drehen, z. B. 0°, 90° und 180°.

Zur Begrenzung der äußeren Druckräume 8, 18 der Kolben 3, 13 dienen anstelle der Zylinderdeckel 6, 16 Trennwände 25. Jenseits dieser Trennwän de 25 ist in einem Zusatzzylinder 24 ein Zusatzkolben 23 gelagert, der über einen zentralen Stößel 34 gegen die Kolben 3, 13 drückt. Die Stößel 34 sind zylindrisch und unter Zwischenfügen einer elastischen Dichtung 37 durch die Trennwand 25 hindurchgeführt. Der Verstellweg der Zusatzkolben 23 ist nur halb so groß wie der Verstellweg der Kolben 3 und 13.

Die Arbeitsweise dieses Schwenkantriebes ist wie folgt:
Durch Beaufschlagen der Druckräume 7 und 26 wandern die Kolben 23 und 3 nach rechts, bis der Kolben 23 an der Trennwand 25 anliegt und der Kolben 3 an der Trennwand 5. Die Schaltwelle 1 wird dabei im Uhrzeiger sinn auf 0° gedreht. Soll nun die Schaltwelle 1 von 0° auf 90° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, dann werden die Druckräume 7 und 26 mit Druckluft beaufschlagt. Dabei wird der Zusatzkolben 23 in Anlage an die Trennwand 25 gehalten, und der Kolben 3 wird nach außen gedrückt, bis er an die Stirnfläche des Stößels 34 anliegt. Soll die Schaltwelle 1 von 0° auf 180° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, dann wird nur der Druckraum 7 mit einem Druckmittel beaufschlagt. Dabei wird der Kolben 3 nach außen gedrückt. Nachdem der Kolben 3 die Stirnfläche des Stößels 34 berührt hat, nimmt er auch den Zusatzkolben 23 mit, bis der Kolben 3 an die Trennwand 25 anschlägt. Die Schaltwelle 1 kann also in drei Schaltstellun gen 0°, 90° und 180° gebracht werden.

Auch die zweite Schaltwelle 11 kann unabhängig von der ersten Schaltwel le 1 in entsprechender Weise betätigt werden.

Je nach Größe des Hubs der Zusatzkolben 23 können die Schwenkwinkel der Schaltwellen 1, 11 dosiert werden, beispielsweise auf 20° oder 30°, um eine Zwischenstellung des Schließorgans der Leitungsarmatur zu erreichen oder bei einem Mehrwegehahn eine bestimmte Leitungsverbindung zu erreichen.

Es ist auch möglich, auf den jeweils ersten Zusatzkolben 23 einen zweiten Zusatzkolben einwirken zu lassen, so daß die Schaltwelle 1 oder beide Schaltwellen 1 und 11 wahlweise um 90°, 180° und 270° verschwenkt werden zu können, so daß vier Schaltstellungen möglich sind.

Bezugszeichenliste

1

Schaltwelle eins

2

Arbeitszylinder eins

3

Kolben eins

4

Zahnstange

5

Trennwand

6

Zylinderdeckel

7

innerer Druckraum

8

äußerer Druckraum

9

Ritzel

10

Kolbendichtung

11

Schaltwelle zwei

12

Arbeitszylinder zwei

13

Kolben zwei

14

Zahnstange

15

Trennwand

16

Zylinderdeckel

17

innerer Druckraum

18

äußerer Druckraum

20

Zahnstangendichtung

21

Wellengehäuse

22

Durchlaß

23

Zusatzkolben

24

Zusatzzylinder

25

Trennwand

26

Druckraum

27

Gehäuseplatte

28

Deckelschrauben

29

Befestigungsschrauben

30

Drucksteckschraube

31

Anschlußkörper

32

zylindrischer Teil

33

Zahnung

34

Stößel

35

Achse der Arbeitszylinder

36

Innenvierkant

37

Dichtung

38

Wellenlager

39

Wellenlager

40

zylindrischer Ansatz

41

zylindrischer Ansatz

42

herausragendes Teil

Claims

1. Schwenkantrieb für Leitungsarmaturen mit einer Schaltwelle (1), die mittels eines in einem Arbeitszylinder (2) geführten Kolbens (3) und Kraftübertragungsgliedern (4, 9) um einen bestimmten Winkel, insbesondere um 90° oder 180°, verschwenkbar ist, wobei der Kolben (3) zumindest auf einer Seite von einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagbar ist, das einem der Schaltwelle (1) zugewandten inneren Druckraum (7) oder einem auf der anderen Seite des Kolbens (3) befindli chen äußeren Druckraum (8) zugeführt wird, und die gegebenenfalls nicht durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel beaufschlagbare Seite des Kolbens (3) durch Rückstellfedern beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwelle (1) im Abstand von der Achse (35) des Arbeitszylinders (2), der etwa der Hälfte des Innenradius des Arbeitszylin ders (2) entspricht, in einem Wellengehäuse (21) gelagert ist und auf der dem ersten Arbeitszylinder (2) gegenüberliegenden Seite des Wellengehäuses (21) ein zweiter Arbeitszylinder (12) koaxial zum ersten Arbeitszylinder (2) angeordnet ist, dessen Kolben (13) über Kraftübertragungsglieder (14, 19) mit einer zweiten Schaltwelle (11) kraftschlüssig verbunden ist, die im Wellengehäuse (21) in einer rechtwinklig zur Achse (35) der Arbeitszylinder (2, 12) verlaufenden Ebene parallel zur ersten Schaltwelle (1) und im gleichen Abstand wie die erste Schaltwelle (1) von der Achse (35) der Arbeitszylinder (2, 12) gelagert ist.

2. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsglieder mit den Kolben (3, 13) verbundene Zahnstangen (4, 14) und mit den Schaltwellen (1, 11) drehfest verbundene Ritzel (9, 19) sind, wobei die beiden Zahnstangen (4, 14) zwischen den beiden Schaltwellen (1, 11) mit je einem Ritzel (9, 19) kämmen.

3. Schwenkantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstangen (4, 14) der beiden einander gegenüberliegenden Kolben (3, 13) relativ zur Achse (35) der Arbeitszylinder (2, 12) mit geringem Abstand voneinander diagonal versetzt sind und ein Ritzel (19) in Nähe des anschluß seitigen Wellenlagers (38) und das andere Ritzel (9) im Abstand vom anschlußseitigen Wellenlager (38) innerhalb des Wellengehäuses (21) angeordnet sind.

4. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sich das Gehäuse des Schwenkantriebes zusammensetzt aus einem mittleren Wellengehäuse (21), auf dessen parallel zur Ebene der Schaltwellen (1, 11) verlaufenden Seiten die Arbeitszylinder (2, 12) befestigt sind, die mittels durch Zylinderdeckel (6, 16) hindurch geführter Schrauben (30) am Wellengehäuse (21) befestigt sind.

5. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die mit dem Kolben (3, 13) verbundene Zahnstange (4, 14) in Nähe des Kolbens (3, 13) einen zylindrischen Teil (32) und im kolbenfernen Teil die Zahnung (33) aufweist und das Wellengehäuse (21) an den beiden parallel zur Ebene der Schaltwellen (1, 11) verlaufenden Seiten Trennwände (5, 15) aufweist, durch welche die Zahnstangen (4, 14) hindurchgeführt sind, wobei in den Trennwänden (5, 15) Dichtungen (20) angeordnet sind, die an den zylindrischen Teilen (32) der Zahnstangen (4, 14) anliegen.

6. Schwenkantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenseiten dieser Trennwände (5, 15) zylindrische Ansätze (40) angeformt sind, auf welche die Arbeitszylinder (2, 12) aufgesteckt sind.

7. Schwenkantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Wellengehäuses (21) und der Zylinderdeckel (6, 16) quadratisch ist und die Seitenlänge des Quadrats im wesentlichen dem Außendurchmesser der Arbeitszylinder (2, 12) entspricht und in den über den Umfang der Arbeitszylinder (2, 12) ragenden Ecken des Wellengehäuses (21) und der Zylinderdeckel (6, 16) Durchsteckschrauben (30) angeordnet sind, welche die Arbeitszylinder (2, 12) auf dem Wellengehäuse (21) befestigen.

8. Schwenkantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Zylinderdeckel (6, 16) mit je einem in den Arbeitszylinder (2, 12) zentrierend einsteckbaren zylindrischen Ansatz (41) versehen sind.

9. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltwellen (1, 11) anschlußseitig mit einem Innenvier kant (36) oder Innensechskant versehen sind, mit denen der Schwenkantrieb auf die Schaltwellen zweier Leitungsarmaturen aufsteckbar ist.

10. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltwellen (1, 11) auf der der Anschlußseite abgewand ten Seite des Wellengehäuses (21) aus dem Wellengehäuse (21) herausragen und an dem herausragenden Teil (42) eine die Schaltstellung der Armatur anzeigende Vorrichtung befestigt ist.

11. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schaltwellen (1, 11) auf der der Anschlußseite abgewand ten Seite des Wellengehäuses (21) in Wellenlagern (39) gelagert sind, die in Sacklöcher des Wellengehäuses (21) eingesetzt sind.

12. Schwenkantrieb nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlager (38) in eine Wellengehäuseplatte (27) eingesetzt sind, die paßgenau in das Wellengehäuse (21) zwischen den Trennwänden (5, 15) eingesetzt und mittels Schrauben (28) befestigt ist.

13. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Durchlässe (22) zu den inneren Druckräumen (7, 17) der Arbeitszylinder (2, 12) in den Trennwänden (5, 15) des Wellengehäuses (21) angeordnet sind und auf dem Wellengehäuse (21) bzw. auf den Trennwänden (5, 15) Anschlußkörper (31) befestigt sind zum Anschluß an die Druckmit telleitung.

14. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die äußeren Druckräume (8, 18) der Arbeitszylinder (2, 12) durch Trennwände (25) abgeschlossen sind und jenseits dieser Trennwände (25) koaxial zu den Arbeitszylindern (2, 12) Zusatzzylinder (24) mit hydrau lisch oder pneumatisch beaufschlagbaren Zusatzkolben (23) angeordnet sind, die über zentrale, durch die Trennwände (25) hindurchgeführte Stößel (34) die Bewegung der Kolben (3, 13) nach außen begrenzen, wenn die Zusatz kolben (23) von dem Druckmittel beaufschlagt sind.

15. Schwenkantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzzylinder (24) in Durchmesser und Wandstärke den Arbeitszylindern (2, 12) entsprechen und die Trennwände (25) auf beiden Seiten zylindrische Ansätze (41) aufweisen, auf welche die Arbeitszylinder (2, 12) und die Zusatzzylinder (24) aufsteckbar sind.