DE202022106598U1

DE202022106598U1 - Pneumatic linear drive

Info

Publication number: DE202022106598U1
Application number: DE202022106598.5U
Authority: DE
Original assignee: Hafner Pneumatik Kraemer & Co Kg GmbH
Current assignee: Hafner Pneumatik Kraemer & Co Kg GmbH
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2022-12-07
Anticipated expiration: 2032-11-26

Abstract

Pneumatischer Linearantrieb (10) mit einem einen Zylinderraum (52) aufweisenden Gehäuse (12), wobei der Zylinderraum (52) durch einen Kolben (50) in einen Arbeitsraum (54) und einen Federraum (56) unterteilt ist, wobei der Arbeitsraum (54) einen Druckanschluss (16) und der Federraum (56) einen Be- und Entlüftungsanschluss (18) aufweist, sowie mit einer Ventilanordnung (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (56) in einer Schaltstellung der Ventilanordnung (20) fluidisch mit dem Federraum (56) verbunden ist.Pneumatic linear drive (10) with a housing (12) having a cylinder space (52), the cylinder space (52) being divided by a piston (50) into a working space (54) and a spring space (56), the working space (54 ) has a pressure connection (16) and the spring chamber (56) has a ventilation connection (18), and with a valve arrangement (20), characterized in that the working chamber (56) in a switching position of the valve arrangement (20) is fluidly connected to the Spring chamber (56) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Linearantrieb mit einem einen Zylinderraum aufweisenden Gehäuse, wobei der Zylinderraum durch einen Kolben in einen Arbeitsraum und einen Federraum unterteilt ist, wobei der Arbeitsraum einen Druckanschluss aufweist und der Federraum einen Be- und Entlüftungsanschluss aufweist, sowie mit einer Ventilanordnung.The invention relates to a pneumatic linear drive with a housing having a cylinder chamber, the cylinder chamber being divided into a working chamber and a spring chamber by a piston, the working chamber having a pressure connection and the spring chamber having a ventilation and air-venting connection, and with a valve arrangement.

Pneumatische Linearantriebe sind hinlänglich bekannt und werden häufig eingesetzt, insbesondere auch im KFZ-Bereich. Wenn Druckluft in einen Arbeitsraum geleitet wird, wird ein Kolben im Zylinder des Linearantriebs bewegt. Dabei wird Luft aus dem Federraum verdrängt. Wird der Linearantrieb zurückgestellt, muss der Arbeitsraum entlüftet und der Federraum belüftet werden. Hierbei kommt es zum Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und Umgebungsatmosphäre in den Federraum, wenn dieser nicht dagegen geschützt ist. Dies geschieht regelmäßig unvollständig, z. B. mit Filterelementen, die nur vor grobem Schmutz schützen. Zudem kann es sowohl im betätigten als auch im unbetätigten Zustand zum Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit kommen.Pneumatic linear drives are well known and are often used, especially in the automotive sector. When compressed air is fed into a work space, a piston in the cylinder of the linear actuator is moved. This forces air out of the spring chamber. If the linear drive is reset, the working space must be vented and the spring space must be ventilated. This allows dust, moisture and the ambient atmosphere to enter the spring chamber if it is not protected against this. This is regularly done incompletely, e.g. B. with filter elements that only protect against coarse dirt. In addition, dirt and moisture can penetrate both in the actuated and in the non-actuated state.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen zuverlässigen pneumatischen Linearantrieb bereitzustellen, bei dem verhindert wird, dass Staub, Feuchtigkeit oder Umgebungsatmosphäre in den pneumatischen Linearantrieb gelangt.The object of the present invention is to provide a reliable pneumatic linear drive in which dust, moisture or the ambient atmosphere is prevented from getting into the pneumatic linear drive.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch einen pneumatischen Linearantrieb mit einem einen Zylinderraum aufweisenden Gehäuse, wobei der Zylinderraum durch einen Kolben in einen Arbeitsraum und einen Federraum unterteilt ist, wobei der Arbeitsraum einen Druckanschluss aufweist und der Federraum einen Be- und Entlüftungsanschluss aufweist, sowie mit einer Ventilanordnung, wobei der Arbeitsraum in einer Schaltstellung der Ventilanordnung fluidisch mit dem Federraum verbunden ist. Bei einer Rückstellung des Kolbens bzw. des Linearantriebs wird somit gereinigte Prozessluft, die vorher in den Arbeitsraum eingebracht wurde, aus dem Arbeitsraum in den Federraum umgeleitet, sodass gereinigte Prozessluft in den Federraum gelangt. Insbesondere wird auf diese Weise vermieden, dass der Federraum mit Umgebungsatmosphäre befüllt wird. Außerdem wird vermieden, dass Feuchtigkeit oder Staub in den Federraum gelangen, was zu einer Funktionsstörung des pneumatischen Linearantriebs führen könnte. Der erfindungsgemäße pneumatische Linearantrieb ist somit vollständig gekapselt, wodurch sich eine hohe Funktionssicherheit ergibt.This object is achieved according to the invention by a pneumatic linear drive with a housing having a cylinder space, the cylinder space being divided by a piston into a working space and a spring space, the working space having a pressure connection and the spring space having a ventilation and air-vent connection, and with a Valve arrangement, wherein the working chamber is fluidically connected to the spring chamber in a switching position of the valve arrangement. When the piston or the linear drive is reset, cleaned process air, which was previously introduced into the working space, is diverted from the working space into the spring space, so that cleaned process air reaches the spring space. In particular, this avoids the spring chamber being filled with the ambient atmosphere. It also prevents moisture or dust from getting into the spring chamber, which could lead to a malfunction of the pneumatic linear drive. The pneumatic linear drive according to the invention is thus completely encapsulated, resulting in high functional reliability.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn an den Federraum ein Rückschlagventil angeschlossen ist. Wird der pneumatische Linearantrieb betätigt, indem Druckluft in den Arbeitsraum eingeleitet und dadurch der Kolben im Zylinderraum bewegt wird, wird die im Federraum befindliche Luft durch das Rückschlagventil nach außen in die Umgebungsatmosphäre abgegeben. Bei einer anderen Schaltstellung der Ventilanordnung, wenn also der Kolben im Arbeitsraum zurückgestellt wird und der Federraum belüftet werden muss, gelangt Prozessluft aus dem Arbeitsraum in den Federraum. Zusätzliche Prozessluft, die nicht benötigt wird, um den Federraum zu belüften, kann ebenfalls durch das Rückschlagventil in die Umgebung abgeführt werden. Das Rückschlagventil verhindert, dass Feuchtigkeit oder Umgebungsluft in den Federraum gelangt.There are particular advantages if a check valve is connected to the spring chamber. If the pneumatic linear drive is actuated by introducing compressed air into the working chamber and thereby moving the piston in the cylinder chamber, the air in the spring chamber is released into the ambient atmosphere through the non-return valve. In a different switching position of the valve arrangement, ie when the piston in the working chamber is reset and the spring chamber has to be ventilated, process air passes from the working chamber into the spring chamber. Additional process air that is not required to ventilate the spring chamber can also be discharged into the environment through the check valve. The check valve prevents moisture or ambient air from entering the spring chamber.

Eine besonders zuverlässige und einfache Ausgestaltung des Rückschlagventils ergibt sich, wenn dieses zumindest einen O-Ring aufweist. Vorzugsweise weist das Rückschlagventil zwei O-Ringe auf. Der oder die O-Ringe können über eine oder mehrere Öffnungen, insbesondere Bohrungen, vorgespannt sein. Dadurch wird ein Eindringen von Umgebungsatmosphäre in das System verhindert. Andererseits kann Medium aus dem Federraum durch das Rückschlagventil einfach ausströmen, wenn es aufgrund eines Überdrucks des Mediums auf der Innenseite angehoben wird.A particularly reliable and simple design of the check valve results when it has at least one O-ring. The check valve preferably has two O-rings. The or the O-rings can be preloaded via one or more openings, in particular bores. This prevents the ambient atmosphere from entering the system. On the other hand, medium can simply flow out of the spring chamber through the check valve if it is raised on the inside due to overpressure of the medium.

Der Kolben kann sich über eine Feder am Gehäuse, insbesondere im Federraum, abstützen. Insbesondere kann die Feder als Druckfeder ausgebildet sein. Wird eine als Zugfeder ausgebildete Feder verwendet, kann sich diese Feder im Arbeitsraum am Gehäuse abstützen. Durch die Feder kann eine Rückstellung des Linearantriebs erreicht werden.The piston can be supported by a spring on the housing, particularly in the spring chamber. In particular, the spring can be designed as a compression spring. If a spring designed as a tension spring is used, this spring can be supported on the housing in the working space. The spring can be used to reset the linear drive.

Besonders schnell kann zwischen den Schaltstellungen des pneumatischen Linearantriebs bzw. der Ventilanordnung geschaltet werden, wenn die Ventilanordnung ein Magnetventil aufweist. Dabei kann in einer ersten Stellung des Magnetventils Druckluft bzw. gereinigte Prozessluft in den Arbeitsraum geleitet werden und in einer zweiten Stellung des Magnetventils kann Luft aus dem Arbeitsraum in den Federraum geleitet werden.Switching between the switching positions of the pneumatic linear drive or the valve arrangement can be carried out particularly quickly if the valve arrangement has a solenoid valve. In this case, in a first position of the solenoid valve, compressed air or cleaned process air can be conducted into the working chamber and in a second position of the solenoid valve, air can be conducted from the working chamber into the spring chamber.

Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Ventilanordnung eine mit dem Entlüftungsanschluss verbunden Hohlschraube aufweist. Die Hohlschraube dient zum einen der Fluidleitung und zum anderen der Befestigung der Ventilanordnung am Gehäuse des Linearantriebs. Durch die Ventilschraube erfährt die Ventilanordnung eine Verdrehsicherung und hält erheblich zuverlässiger am Gehäuse, insbesondere bei Vibrationen, wie beim Einsatz in einem Fahrzeug.Particular advantages result if the valve arrangement has a hollow screw connected to the ventilation connection. The hollow screw is used on the one hand to conduct the fluid and on the other hand to fasten the valve arrangement to the housing of the linear drive. The valve assembly is secured against rotation by the valve screw and is held on the housing much more reliably, particularly in the event of vibrations, such as when used in a vehicle.

Die Ventilanordnung kann auch eine mit dem Arbeitsraum verbundene Hohlschraube aufweisen. Auch diese Hohlschraube kann der Fluidleitung dienen und die Ventilanordnung am Gehäuse festlegen.The valve arrangement can also have a hollow screw connected to the working space. This hollow screw can also serve as a fluid line and fix the valve arrangement on the housing.

Zusätzliche Fluidleitungen können vermieden werden, wenn ein Ankerführungsrohr des Magnetventils fluidisch mit dem Entlüftungsanschluss verbunden ist. Insbesondere kann bei einer Schaltstellung der Ventilordnung über das Ankerführungsrohr eine fluidische Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Federraum hergestellt werden. Diese Ausgestaltung hat den weiteren Vorteil, dass auch das Ankerführungsrohr gegen das Eindringen von Schmutz, Wasser und Staub zuverlässig geschützt wird.Additional fluid lines can be avoided if an armature guide tube of the solenoid valve is fluidly connected to the vent port. In particular, when the valve arrangement is in a switching position, a fluidic connection can be established between the working chamber and the spring chamber via the armature guide tube. This configuration has the further advantage that the armature guide tube is also reliably protected against the ingress of dirt, water and dust.

Vorzugsweise ist die Ventilanordnung als 3/2-Wegeventil ausgebildet. Die Ventilanordnung kann als direkt gesteuertes Ventil ausgebildet sein. Dadurch kann das Ventil ohne Systemdruck schalten und sehr klein bauend gestaltet werden. Teile wie sie beispielsweise für ein Kolbenschieberventil benötigt werden, entfallen.The valve arrangement is preferably designed as a 3/2-way valve. The valve arrangement can be designed as a directly controlled valve. As a result, the valve can switch without system pressure and can be designed to be very small. Parts that are required for a piston slide valve, for example, are no longer required.

Figurenlistecharacter list

1 shows an exploded view of a pneumatic linear drive according to the invention;
2 shows an illustration to explain the functioning of the pneumatic linear drive in a first valve position;
3 shows an illustration for extending a function of the pneumatic linear drive in a second valve position.

Die 1 zeigt einen pneumatischen Linearantrieb 10 in einer Explosionsdarstellung. Der Linearantrieb 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein hier nicht dargestellter Kolben beweglich angeordnet ist. Es ist lediglich eine Kolbenstange 14 zu erkennen. Das Gehäuse 12 weist einen Druckanschluss 16 und einen Be- und Entlüftungsanschluss 18 auf. An die Anschlüsse 16, 18 ist eine Ventilanordnung 20 angeschlossen. Dabei kann die Ventilanordnung 20 über Hohlschrauben 22, 24 an die Anschlüsse 16, 18 angeschlossen werden. Insbesondere können die Hohlschrauben 22, 24 in die Anschlüsse 16, 18 eingeschraubt werden. Zur Abdichtung können Dichtscheiben 26, 28 vorgesehen sein. Druckluft bzw. gereinigte Prozessluft zum Antrieb des pneumatischen Linearantriebs 10 kann über den Anschluss 30 zugeführt werden.the 1 shows a pneumatic linear drive 10 in an exploded view. The linear drive 10 has a housing 12 in which a piston, not shown here, is movably arranged. Only a piston rod 14 can be seen. The housing 12 has a pressure port 16 and a ventilation port 18 . At the terminals 16, 18, a valve assembly 20 is connected. The valve arrangement 20 can be connected to the connections 16 , 18 via hollow screws 22 , 24 . In particular, the banjo bolts 22, 24 can be screwed into the connections 16, 18. Sealing washers 26, 28 can be provided for sealing. Compressed air or cleaned process air for driving the pneumatic linear drive 10 can be supplied via the connection 30 .

Der Linearantrieb 10 weist weiterhin ein Magnetventil 32 auf, dessen Funktionsweise im Folgenden noch erläutert wird. Ein Ankersystem 46 des Magnetventils 32 ist über Eckumlenkungen 34, 36 und einen Schlauch 38 mit einem Anschluss 40 eines Ventilkörpers 41 verbunden, wobei der Anschluss 40 über die Hohlschraube 24 fluidisch mit dem Be- und Entlüftungsanschluss 18 verbunden ist. Weiterhin ist ein Rückschlagventil 42 vorgesehen, welches an der Stelle 44 des Ventilkörpers 41 angeordnet wird. Das Magnetventil 32 umfasst das Ankersystem 46, eine Magnetspule 47 mit einem Ankerführungsrohr 68 (3), einem Anker 60, einer Ankerfeder 61 (siehe 2) und Dichtungen.The linear drive 10 also has a solenoid valve 32, the functioning of which will be explained below. An armature system 46 of the solenoid valve 32 is connected to a connection 40 of a valve body 41 via corner deflections 34 , 36 and a hose 38 , the connection 40 being fluidically connected to the ventilation connection 18 via the hollow screw 24 . Furthermore, a check valve 42 is provided, which is arranged at the point 44 of the valve body 41 . The solenoid valve 32 includes the armature system 46, a solenoid 47 with an armature guide tube 68 ( 3 ), an armature 60, an armature spring 61 (see 2 ) and seals.

Bei der Darstellung der 2 ist ein Teil des Gehäuses 12 ausgeblendet, sodass zu erkennen ist, dass die Kolbenstange 14 mit einem Kolben 50 verbunden ist, der einen Zylinderraum 52 in einen Arbeitsraum 54 und einen Federraum 56 unterteilt. Der Kolben 50 stützt sich im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Feder 58 am Gehäuse 12 ab. In einer ersten Stellung des Magnetventils 32, insbesondere wenn der Magnet (die Magnetspule 47) eingeschaltet ist, wird der Anker 60 nach oben gezogen und eine am Anker 60 vorgesehene Dichtung von einem Ventilsitz 63 (siehe 3) abgehoben, sodass Druckluft über den Anschluss 30 durch die Hohlschraube 22 in den Arbeitsraum 54 strömen kann, wie dies durch den Pfeil 62 angedeutet ist. Dadurch wird der Kolben 50 in Pfeilrichtung 64 bewegt, sodass Luft, die sich im Federraum 56 befindet, durch die Hohlschraube 24 und das Rückschlagventil 42 entweicht. Dies ist durch den Pfeil 66 angedeutet. Durch die Bewegungen des Kolbens 50 in Pfeilrichtung 64 wird die Feder 58 komprimiert.When depicting the 2 A part of the housing 12 is hidden so that it can be seen that the piston rod 14 is connected to a piston 50 which divides a cylinder chamber 52 into a working chamber 54 and a spring chamber 56 . In the exemplary embodiment shown, the piston 50 is supported on the housing 12 via a spring 58 . In a first position of the solenoid valve 32, in particular when the magnet (solenoid coil 47) is switched on, the armature 60 is pulled upwards and a seal provided on the armature 60 is disengaged from a valve seat 63 (see FIG 3 ) is lifted, so that compressed air can flow through the hollow screw 22 into the working chamber 54 via the connection 30, as indicated by the arrow 62. As a result, the piston 50 is moved in the direction of the arrow 64 so that air in the spring chamber 56 escapes through the hollow screw 24 and the check valve 42 . This is indicated by the arrow 66. The spring 58 is compressed by the movements of the piston 50 in the direction of the arrow 64 .

Wird das Magnetventil 32 abgeschaltet, also der Magnet (die Magnetspule 47) ausgeschaltet, wird der Anker 60 durch die Ankerfeder 61 nach unten bewegt (siehe 3). Der Anker 60 dichtet am Ventilsitz 63 ab. In diesem Fall besteht eine fluidische Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 54 und dem Federraum 56 über die Hohlschraube 22, das Ankerführungsrohr 68, die Eckumlenkungen 34, 36, den Schlauch 38 und die Hohlschraube 24, da der Anker 60 mit einer weiteren daran angeordneten Dichtung von einem oberen Ventilsitz abgehoben wurde. Prozessluft strömt demnach aus dem Arbeitsraum 54 in Pfeilrichtung 70 in den Federraum 56, wodurch sich der Kolben 50 in Pfeilrichtung 72 bewegt. Diese Bewegung wird erzielt, indem sich die Feder 58 entspannt. Somit gelangt ausschließlich Prozessluft aus dem Arbeitsraum 54 in den Federraum 56. Überschüssige Prozessluft wird durch das Rückschlagventil 62 abgeführt.If the magnetic valve 32 is switched off, i.e. the magnet (the magnetic coil 47) is switched off, the armature 60 is moved downwards by the armature spring 61 (see 3 ). The armature 60 seals against the valve seat 63 . In this case, there is a fluidic connection between the working chamber 54 and the spring chamber 56 via the banjo bolt 22, the armature guide tube 68, the corner guides 34, 36, the hose 38 and the banjo bolt 24, since the armature 60 with a further seal arranged on it consists of a upper valve seat has been lifted. Accordingly, process air flows from the working chamber 54 in the direction of the arrow 70 into the spring chamber 56, as a result of which the piston 50 moves in the direction of the arrow 72. This movement is achieved as the spring 58 relaxes. Thus, only process air from the working chamber 54 reaches the spring chamber 56. Excess process air is discharged through the non-return valve 62.

Bei eingeschalteter Magnetspule 47 dichtet der Anker 60 am oberen Ventilsitz ab.When the magnetic coil 47 is switched on, the armature 60 seals against the upper valve seat.

Das Rückschlagventil 42 weist zumindest einen O-Ring 74 zur Abdichtung ab. Es wird aufgrund eines Überdrucks der Prozessluft im Federraum 56 automatisch angehoben. Wenn der Druck nicht ausreicht, schließt das Rückschlagventil 42 automatisch und verhindert somit, dass Umgebungsatmosphäre in den Federraum 56 gelangt.The check valve 42 has at least one O-ring 74 for sealing. It is automatically raised due to an overpressure of the process air in the spring chamber 56 . If the pressure is not off sufficient, the check valve 42 closes automatically and thus prevents the ambient atmosphere from entering the spring chamber 56.

Claims

Pneumatic linear drive (10) with a housing (12) having a cylinder space (52), the cylinder space (52) being divided by a piston (50) into a working space (54) and a spring space (56), the working space (54 ) has a pressure connection (16) and the spring chamber (56) has a ventilation connection (18), and with a valve arrangement (20), characterized in that the working chamber (56) in a switching position of the valve arrangement (20) fluidly with the Spring chamber (56) is connected.

linear drive after claim 1 , characterized in that a check valve (42) is connected to the spring chamber (56).

linear drive after claim 2 , characterized in that the check valve (42) has at least one O-ring (74).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the piston (50) is supported via a spring (58) on the housing (12), in particular in the spring chamber (58).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement (20) has a magnetic valve (32).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement (20) has a hollow screw (24) connected to the ventilation connection (18).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement (20) has a hollow screw (22) connected to the working space (54).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that an armature guide tube (68) of the solenoid valve (32) is fluidically connected to the ventilation connection (18).

Linear drive according to one of the preceding claims, characterized in that the valve arrangement (20) is designed as a 3/2-way valve.