DE202006004559U1 - Turning drive for operating valve has cylinder cover connected to housing by at least one stud passing through cylinder and piston, clamping cover against cylinder - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb mit folgenden Merkmalen:
- a) der Schwenkantrieb hat ein Gehäuse;
- b) in dem Gehäuse ist eine Antriebswelle gelagert;
- c) der Schwenkantrieb weist einen Zylinder auf;
- d) der Zylinder ist an seinem freien Enden mit einem Zylinderdeckel versehen;
- e) in dem Zylinder ist ein Kolben verschieblich geführt;
- f) der Kolben ist derart kinematisch mit der Antriebswelle verbunden, dass eine Bewegung des Kolbens eine Schwenkbewegung der Antriebswelle zur Folge hat;
- g) der Kolben begrenzt auf seiner Innenseite einen Innendruckraum und/oder auf seiner Außenseite einen Außen druckraum, der bzw. die mit zu einem Druckmittelanschluss führenden Zuführleitungen verbunden ist bzw. sind.
- a) the rotary actuator has a housing;
- b) in the housing, a drive shaft is supported;
- c) the rotary actuator has a cylinder;
- d) the cylinder is provided at its free ends with a cylinder cover;
- e) in the cylinder, a piston is displaceably guided;
- f) the piston is kinematically connected to the drive shaft such that movement of the piston results in a pivotal movement of the drive shaft;
- g) the piston bounded on its inner side an internal pressure space and / or on its outer side an outer pressure chamber, which is or is connected to leading to a pressure medium connection supply lines or are.
Vorzugsweise betrifft die Erfindung einen Schwenkantrieb, der wenigstens zwei Zylinder mit darin verschieblich geführten Kolben aufweist, die mit der Antriebswelle derart kinematisch verbunden sind, dass sie bei einer Schwenkbewegung der Antriebswelle eine gegenläufige Bewegung ausführen.Preferably the invention relates to a pivot drive, the at least two Cylinder having slidably guided therein piston, the are kinematically connected to the drive shaft so that they during a pivoting movement of the drive shaft an opposite movement To run.
Schwenkantriebe der vorgenannten Art werden insbesondere zur Betätigung von Ventilen, Drosselklappen oder dergleichen vor allem in chemotechnischen Anlagen eingesetzt. Die im Stand der Technik bekannten Schwenkantriebe haben ein Gehäuse, in dem eine nach außen gehende Antriebswelle schwenkbar gelagert ist. Das Gehäuse erstreckt sich quer zur Wellenachse der Antriebswelle rohrförmig und bildet dort in der Regel zwei koaxiale Zylinder aus, die an ihren freien Enden mit Zylinderdeckeln versehen sind. Die Zylinderdeckel sind über Schrauben mit der Wandung des zylinders verbunden und weisen gegebenenfalls mittig angeordnete Hubbegrenzer in Form von in die Zylinder innenseitig hineinragenden Schrauben auf, die von außen ein- oder ausgeschraubt werden können.rotary actuators the aforementioned type are used in particular for the actuation of valves, throttle valves or the like used mainly in chemotechnical equipment. The known in the art quarter-turn actuators have a housing, in one outwards going drive shaft is pivotally mounted. The housing extends transversely to the shaft axis of the drive shaft tubular and As a rule, it forms two coaxial cylinders, which are attached to their free ends are provided with cylinder covers. The cylinder covers are about Screws connected to the wall of the cylinder and point if necessary Centrally located stroke limiter in the form of inside the cylinder protruding screws that can be screwed in or out from the outside.
In den Zylindern sind Kolben verschieblich geführt, an deren gegenüberliegenden Innenseiten jeweils eine Zahnstange angebracht ist, die die Antriebswelle beidseitig einfassen und dort mit einem auf der Antriebswelle drehfest sitzenden Ritzel kämmen. Aufgrund dieser kinematischen Verbindung können sich die Kolben in den Zylindern nur gegenläufig bewegen. Deren Translationsbewegung wird in eine Schwenkbewegung der Antriebswelle umgesetzt.In the cylinders are piston displaceably guided, at the opposite Inner sides each have a rack is attached to the drive shaft border on both sides and there rotatably with one on the drive shaft combed sitting pinion. Because of this kinematic connection, the pistons in the Cylinders only in opposite directions move. Their translation movement is in a pivoting movement implemented the drive shaft.
Der Schwenkantrieb kann einfachwirkend oder doppeltwirkend ausgebildet sein. Im ersteren Fall begrenzen die Kolben Druckräume entweder nur auf ihren Innenseiten oder nur auf ihren Außenseiten. Die Druckräume sind über Bohrungen im Gehäuse mit einem von außen zugänglichen Druckmittelanschluss verbunden. Über diese können sie mit einem Druckmittel, in der Regel Druckluft, beaufschlagt werden. Bei innenseitigen Druckräumen werden die Kolben bei Druckluftbeaufschlagung nach außen verschoben und bei außenliegenden Druckräumen umgekehrt. Damit die Kolben nach einem so bewirkten Schwenkvorgang wieder zurückgestellt werden, sind auf den den Druckräumen abgewandten Seiten der Kolben Rückstellfedern angeordnet, meist in Form von einfachen oder doppelten Schraubenfedern.Of the Rotary actuator can be single-acting or double-acting be. In the former case, the pistons limit pressure chambers either only on their insides or only on their outsides. The pressure chambers are over holes in the housing with one from the outside accessible Pressure medium connection connected. about these can with a pressure medium, usually compressed air, applied become. For inside pressure chambers the pistons are displaced outwards when compressed air is applied and outside pressure chambers vice versa. So that the pistons after such a pivoting process reset again be on the pressure chambers opposite sides of the piston return springs arranged, usually in the form of single or double coil springs.
Bei doppeltwirkenden Schwenkantrieben sind Druckräume auf beiden Seiten der Kolben vorhanden, wobei die Außen- und die Innendruckräume jeweils einen gesonderten Druckluftanschluss haben, so dass sie getrennt mit Druckluft beaufschlagt werden können. Sollen die Kolben nach innen, d.h. in Richtung auf die Antriebswelle, bewegt werden, werden nur die Außendruckräume mit Druckluft beaufschlagt. Umgekehrt geschieht dies nur mit den Innendruck räumen. Die Druckluftversorgung zu den Außendruckräumen erfolgt dabei über Bohrungen in den zum Gehäuse gehörenden Wandungen der Zylinder.at Double-acting rotary actuators are pressure chambers on both sides of the pistons existing, whereby the external and the internal pressure chambers respectively have a separate compressed air connection, so they separated can be acted upon with compressed air. Should the piston after inside, i. in the direction of the drive shaft, to be moved only the external pressure chambers with Compressed air acted upon. Conversely, this happens only with the internal pressure evacuate. The Compressed air supply to the external pressure chambers over it Drilled holes in the housing belonging Walls of the cylinders.
Bei den bekannten Schwenkantrieben der vorgenannten Art ist das Gehäuse ein dickwandiges und damit schweres Gussteil, in das die Druckluftkanäle eingebohrt werden müssen und das im Bereich der Zylinderdeckel eine solche Wandstärke haben muss, dass dort eine Schraubenverbindung mit mehreren, über den Umfang der Zylinderdeckel verteilten Schrauben möglich ist. Entsprechend hoch sind der Materialverbrauch, der Raumbedarf in Relation zum Drehmoment, das Gewicht und die Herstellungskosten. Die Herstellungskosten werden auch dadurch negativ beeinflusst, dass die Montage kompliziert ist. Dies erschwert auch die Demontage für eventuelle Servicearbeiten.at the known rotary actuators of the aforementioned type, the housing is a thick-walled and thus heavy casting into which the compressed air channels drilled Need to become and that in the area of the cylinder cover must have such a wall thickness, that there is a screw connection with several, over the Scope of the cylinder cover distributed screws is possible. Accordingly high are the material consumption, the space requirement in relation to the torque, the weight and the manufacturing costs. The manufacturing costs are also negatively influenced by the fact that the assembly is complicated. This complicates the dismantling for possible service work.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkantrieb der eingangs genannten Art so auszubilden, dass er vor allem geringere Herstellungskosten hat.Of the Invention is based on the object, a rotary actuator of the beginning mentioned type in such a way that it mainly low production costs Has.
Diese Aufgabe wird bei einem einzylindrigen Schwenkantrieb erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
- h) der Zylinderdeckel ist über zumindest einen Stehbolzen mit dem Gehäuse verbunden;
- i) der bzw. Stehbolzen durchsetzt bzw. durchsetzen den Zylinder und Kolben;
- j) über den bzw. die Stehbolzen ist der Zylinderdeckel gegen den Zylinder verspannt.
- h) the cylinder cover is connected via at least one stud bolt to the housing;
- i) the stud or bolts penetrate or enforce the cylinder and piston;
- j) about the stud or the cylinder cover is braced against the cylinder.
Bei einem mehrzylindrigen Schwenkantrieb wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
- k) die Zylinderdeckel sind über Stehbolzen mit dem Gehäuse verbunden;
- l) die Stehbolzen durchsetzen die Zylinder und Kolben;
- m) über die Stehbolzen sind die Zylinderdeckel gegen die Zylinder verspannt.
- k) the cylinder covers are connected to the housing via stud bolts;
- l) the stud bolts pass through the cylinders and pistons;
- m) over the stud bolts, the cylinder cover are braced against the cylinder.
Grundgedanke der Erfindung ist es also, den bzw. die Zylinderdeckel nicht mehr am zugehörigen Zylinder festzuschrauben, sondern über wenigstens einen den bzw. die Zylinder und Kolben durchsetzenden Stehbolzen mit dem Gehäuse zu verbinden. Auf diese Weise ist es nicht mehr erforderlich, dicke Zylinderwandungen für die Verschraubung des bzw. der Zylinderdeckel vorzusehen. Außerdem ist die Montage wesentlich einfacher. Hinzu kommt, dass der bzw. die Kolben durch den bzw. die Stehbolzen zusätzlich innenseitig geführt wird bzw. werden, wodurch die Neigung zum Verkanten reduziert wird.basic idea So it is the invention, the or the cylinder cover no longer on the associated cylinder tighten, but about at least one cylinder or pistons passing through it Stud with the housing connect to. In this way, it is no longer necessary, thick Cylinder walls for provide the screw or the cylinder cover. Besides that is the assembly much easier. In addition, the or the Piston is additionally guided on the inside by the stud or bolts or, which reduces the tendency for tilting.
In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der bzw. die Zylinder jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses angesetzt und mittels des zumindest einen Stehbolzens und über den zugehörigen Zylinderdeckel gegen das Gehäuse verspannt ist bzw. sind. Das Gehäuse ist dann auf den zentralen Kernbereich für die Aufnahme der Antriebswelle beschränkt. Für den bzw. die Zylinder kann jeweils ein einfacher Rohrabschnitt verwendet werden, dessen Wandstärke erheblich geringer sein kann als die bei den bekannten Schwenkantrieben. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine wesentliche Gewichtsreduktion und zusätzlich eine einfachere Montage und Demontage.In Preferred embodiment of the invention is provided that the or the cylinders are each attached to an end face of the housing and by means of at least one stud and over the associated Cylinder cover against the housing is or is tense. The housing is then on the central core area for receiving the drive shaft limited. For the or the cylinders, in each case a simple pipe section can be used, its wall thickness can be significantly lower than that in the known rotary actuators. All in all This results in a significant weight reduction and additionally one easier assembly and disassembly.
Um ein in Relation zur Baugröße möglichst hohes Drehmoment verwirklichen zu können, sollte die Außenkontur des bzw. der Zylinder bis an die Außenkontur des Gehäuses gehen. Da der bzw. die Zylinder als dünne Rohrabschnitte ausgebildet ist bzw. sind, ergibt sich hierdurch in Relation zum Bauvolumen eine wesentlich größere Kolbenfläche und damit bei gegebenem Druck des Druckmittels ein höheres Drehmoment.Around one in relation to the size as high as possible To be able to realize torque should be the outer contour of the cylinder or go to the outer contour of the housing. Since the cylinder or cylinders as thin Tube sections is formed or are, this results in relation to the volume of construction a much larger piston area and thus at a given pressure of the pressure medium, a higher torque.
Obwohl grundsätzlich die Möglichkeit besteht, den bzw. die Zylinderdeckel jeweils mit mehreren Stehbolzen zu fixieren, gehört es zum Konzept der vorliegenden Erfindung, den bzw. die Zylinderdeckel über jeweils einen einzigen Stehbolzen zu verspannen, der vorzugsweise koaxial zur Achse des jeweiligen Zylinders verläuft und deshalb den zugehörigen Zylinderdeckel mittig verspannt. Dies schließt eine exzentrische Anordnung des bzw. der Stehbolzen nicht aus.Even though in principle the possibility consists of, the cylinder cover or each with a plurality of studs to fix, belongs It is the concept of the present invention, the or the cylinder cover over each to clamp a single stud, which is preferably coaxial to the axis of the respective cylinder and therefore the associated cylinder cover clamped in the middle. This includes one eccentric arrangement of the stud or not.
In bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgeschlagen, dass der bzw. die Stehbolzen jeweils einen Axialkanal aufweist bzw. aufweisen, der am innenseitigen Ende Verbindung zu einem Ausgang hat und am deckelseitigen Enden einen Auslass aufweist. Diese Ausbildung des bzw. der Stehbolzen ist vor allem dann sinnvoll, wenn jeweils zwischen der Außenseite des Kolbens und des Zylinderdeckels ein Außendruckraum ausgebildet ist. Sofern dieser bzw. diese Außendruckräume mit Rückstellfedern besetzt ist bzw. sind, dient der jeweilige Axialkanal als Belüftung, über die das Druckmittel beim Auseinanderbewegen des bzw. der Kolben zu einem Ausgang entweichen kann. Bei einer doppeltwirkenden Ausbildung können auch der bzw. die Außendruckräume über den bzw. die Axialkanäle mit Druckmittel beaufschlagt werden. Er bzw. sie ist bzw. sind dann mit einem Druckmittelanschluss am Ausgang verbunden. Es versteht sich, dass ein solcher Schwenkantrieb auch einfachwirkend betrieben werden kann, wenn jeweils in dem Raum zwischen der Innenseite des Kolbens und dem Gehäuse eine Rückstellfeder angeordnet ist.In preferred embodiment of the present invention is proposed the stud bolt (s) each have or have an axial channel, the at the inside end has connection to an exit and at lid-side ends has an outlet. This training of or the stud is especially useful if between each the outside the piston and the cylinder cover an external pressure space is formed. If this or these external pressure chambers with Return springs is occupied, the respective axial channel serves as ventilation, over the the pressure medium when moving apart of the piston or to a Exit can escape. In a double-acting training can also the or the external pressure chambers on the or the axial channels be acted upon with pressure medium. He or she is or are then connected to a pressure medium connection at the output. It understands itself, that such a rotary actuator also operated single-acting can be, if in each case in the space between the inside of the Piston and the housing a return spring is arranged.
Die vorbeschriebene Ausbildung hat den Vorzug, dass die Wandung des bzw. der Zylinder keine Bohrungen enthalten muss, die der Zufuhr von Druckluft bzw. der Belüftung dienen. Auch dies trägt dazu bei, die Wandstärke des bzw. der Zylinder auf das für die Festigkeit notwendige Maß zu beschränken und hierdurch Gewicht einzusparen sowie bei gegebenem Volumen eine größere Kolbenfläche und damit ein höheres Drehmoment zu verwirklichen.The The above-described training has the advantage that the wall of the or the cylinder does not need to contain any holes that the feed of compressed air or ventilation serve. This also contributes to this at, the wall thickness of the cylinder or on the for the strength necessary measure too restrict and thereby saving weight as well as a given volume larger piston area and thus a higher one To realize torque.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die kinematische Verbindung zwischen dem bzw. den Kolben und der Antriebswelle in an sich bekannter Weise so gestaltet ist, dass an die Innenseiten des bzw. der Kolben jeweils eine Zahnstange angebracht ist und die Antriebswelle ein Ritzel aufweist, in das die Zahnstange(n) einfaßt bzw. einfassen. Sofern zwei Zylinder koaxial zueinander angeordnet sind, verlaufen die Zahnstangen parallel zueinander und fassen die Ritzel beidseitig ein. Die Zahnstange(n) ist bzw. sind in dem Gehäuse vorzugsweise in jeweils einer Führungsausnehmung verschieblich geführt, wobei die Führungsausnehmung(en) die Zahnstange(n) bis auf Ausschnitte im Bereich des Ritzels umschließt bzw. umschließen. Hierdurch wird eine besonders gute Führung der Zahnstange(n) und damit auch des zugehörigen Kolbens erreicht. Dabei sollte(n) die Zahnstange(n) und die Führungsausnehmung(en) zumindest über mehr als 180° kreisrunden Querschnitt haben, da dies eine besonders gute Führung und gleichzeitig eine einfache Montage gewährleistet.In Another embodiment of the invention is provided that the kinematic Connection between the piston and the drive shaft in Known manner is designed so that on the insides of the or the piston in each case a rack is mounted and the drive shaft a pinion, in which the rack (s) engages or mounting. If two cylinders are arranged coaxially with each other, The racks run parallel to each other and grasp the pinions on both sides. The rack (s) is preferably in the housing displaceable in each case in a guide recess guided, the guide recess (s) The rack (s) encloses except for cut-outs in the region of the pinion or enclose. hereby will be a particularly good guide the rack (s) and thus also the associated piston reached. there the rack (s) and the guide recess (s) should have at least more than 180 ° circular Cross section, as this is a particularly good guide and at the same time a easy assembly guaranteed.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der bzw, die Stehbolzen lösbar mit dem Gehäuse verbunden ist bzw. sind und von der Außenseite des bzw. der Zylinderdeckel derart zugänglich ist bzw. sind, dass er bzw. sie von dort her vom Gehäuse lösbar und mit dem zu gehörigen Zylinderdeckel abnehmbar ist bzw. sind. Dies erleichtert die Montage und Demontage erheblich. Vorzugsweise ist dies so ausgebildet, dass der bzw. die Stehbolzen jeweils eine Schraube bildet bzw. bilden, die mit ihrem Schraubenkopf an dem zugehörigen Zylinderdeckel anliegt.According to a further feature of the invention it is provided that the or, the stud is releasably connected to the housing or are and is accessible from the outside of the cylinder or the cover so or are that he or she from there from the housing detachable and with the associated Zylin The cover is removable or are. This facilitates the assembly and disassembly considerably. Preferably, this is designed so that the stud or studs respectively forms or form a screw, which abuts with its screw head on the associated cylinder cover.
Wie schon oben beschrieben, eignet sich der erfindungsgemäße Schwenkantrieb für eine einfachwirkende Bauweise, bei der sich der jeweilige Kolben entweder an seinen Innenseiten oder seinen Außenseiten an Rückstellfedern abstützt und die jeweils andere Seite des Kolbens einen Druckraum begrenzt. Alternativ dazu können aber auch jeweils beide Seiten des Kolbens Druckräume begrenzen, um einen doppeltwirkenden Schwenkantrieb zu erhalten.As already described above, the pivot drive according to the invention is suitable for one single-acting design, in which the respective piston either on its insides or its outsides on return springs supported and the other side of the piston defines a pressure chamber. alternative can do this but also both sides of the piston limit pressure chambers, to obtain a double-acting rotary actuator.
Das Gehäuse selbst sollte Quaderform aufweisen und aus einem Vollmaterial hergestellt sein, aus dem nur die notwendigen Ausnehmungen für Luftführung, Antriebswelle und mechanischen Führungen ausgeformt worden sind. Auf diese Weise wird der Druckmittelverbrauch mangels unnötiger Toträume auf ein Minimum reduziert. An der Außenseite sollte das Gehäuse glatte, vorzugsweise ebene Flächen aufweisen, um die Gefahr von Verletzungen gering zu halten und gute Anschlussmöglichkeiten für die Druckluftzufuhr und für Steuergeräte zu erhalten.The casing itself should have cuboid shape and made of a solid material be, from the only necessary recesses for air duct, drive shaft and mechanical guides have been formed. In this way, the pressure medium consumption for lack of unnecessary dead space reduced to a minimum. On the outside, the case should be smooth, preferably flat surfaces to minimize the risk of injury and good connection options for the Compressed air supply and for ECUs to obtain.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse oberhalb der Antriebswelle eine Ausneh mung aufweist, die zweckmäßigerweise nach außen hin offen ist und dort mit einem Deckel verschlossen werden kann. In dieser Ausnehmung können Steuereinheiten und Endlagenmelder montiert werden. Auf diese Weise kann ein toter Raum sinnvoll genutzt werden.To Another feature of the invention is that the housing above the drive shaft has a Ausneh determination, which expediently outward is open and can be closed there with a lid. In this recess can Control units and limit switches are mounted. In this way a dead room can be used meaningfully.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing, the invention is based on an embodiment illustrated in more detail. Show it:
Der
Schwenkantrieb
In
einer kreisförmigen
Bohrung
Das
Gehäuse
Auf
die äußeren Enden
der Zylinderwandungen
In
den Ringräumen,
die jeweils von den Stirnwänden
Wie
insbesondere aus
Auf
den einander zugewandten Seiten haben die Zahnstangen
Die
Stehbolzen
Die
Innendruckräume
Soll
die Antriebswelle
Die
doppeltwirkende Ausbildung des in den Figuren dargestellten Schwenkantriebes
Aus
den vorstehenden Ausführungen
ergibt sich, dass die Montage und Demontage des Schwenkantriebes
In
In
der gezeigten Stellung ragen die beiden Anschlagbolzen
Für eine Notbetätigung der
Antriebswelle
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Owner name: M.I.G. GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: WAGNER, HARALD, 47839 KREFELD, DE Effective date: 20100924 |
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