DE2061683A1

DE2061683A1 - Medmmsbetatigte Stellvorrichtung

Info

Publication number: DE2061683A1
Application number: DE19702061683
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-06-16
Also published as: ES386461A1; FR2073730A5; GB1304690A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. RQgcr

73 Es8llngen (Neckar), Fobrlkstraßo 9, Postlach 348 14. Dezember 1970 _To|efon

PA 1 rüza Stuttgart (0711)35653?

359419

IqOO Tnlmimmme Polontlchul/ EiRllutjennedcar John Cecil Ridley, Newcourt House, New Street, Lymington^

Hampshire/England

Mediumsbetätigte Stellvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine mediumsbetätigte Stellvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung einer Antriebswelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Stellvorrichtung dieser Art zu schaffen, die es gestattet, durch gesteuerte Druckmittelzufuhr bei kleinem Platzbedarf eine Drehbewegung einer Abtriebswelle mit hohem Drehmoment zu erzeugen.

Zu diesem Zwecke ist die Stellvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle in einem Gehäuse drehbar gelagert ist, an dem ein Zylinder mit einer tangential zu einem Kreis um die Drehachse der Abtriebswelle verlaufenden Achse befestigt ist, in dem zwei unter aer Einwirkung des Druckmediums gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen verschiebliche Kolben geführt sind, und daß die beiden Kolben mit einer die geradlinige Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Abtriebswelle überführenden Kraftübertragungseinrichtung mit der Abtriebswelle gekuppelt sind, welche eine aus einzelnen, gelenkig miteinander verbundenen Laschen bestehende Zugverbindung zwischen den beiden Kolben aufweist, die die Abtriebswelle umschlingend mit dieser gekuppelt ist.

Zweckmäßig ist es, wenn die gelenkig miteinander verbundenen

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Laschen eine flexible Laschenkette bilden, wobei mit Vorteil die Laschenkette Gruppen flacher, breitseitig einander zugeordneter Laschen aufweist, von denen jeweils zwei benachbarte Gruppen mittels eines Gelenkzapfens miteinander verbunden sind und bei der die Laschen einer Gruppe zwischen
anschließende Laschen der nächstfolgenden Gruppe eingreifen, so daß der Drehzapfen durch öffnungen in beiden Laschengruppen verläuft.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anordnung derart getroffen sein, daß einer der Kolben fest mit einer
durch den anderen Kolben ragenden Kolbenstange verbunden
ist, und die Enden der Zugverbindung an der einen Seite
an die Kolbenstange und an der anderen Seite an den anderen
Kolben angeschlossen sind. Hierbei kann dann in dem Zylinder zwischen den beiden Kolben eine feststehende Trennwand angeordnet sein.

Zweckmäßig ist es, wenn die erfindungsgemäße Stellvomchtai.g zumindest eine Umlenkrolle aufweist, über die die Zugveroxridung in dem Bereich zwischen der Abtriebswelle und einer
ihrer endseitigen Widerlager verläuft.

Weiter vorteilhafte Merkmale der neuen Stellvorrichtung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: "

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, im axialen Schnitt, in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 2-2 der Fig. 1, in einer Seitenansicht,

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie 3-3 der Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 4 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer abgewandelten Ausführungsform, im Längsschnitt, in einer Darstellung entsprechend Fig. 1, im Ausschnitt,

Fig. 5 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer anderen abgewandelten Ausführungsform, in einer Darstellung entsprechend Fig. 4, in einem anderen Maßstab und

Fig. 6 ein Einbaubeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, in perspektivischer, teilweise schematischer Darstellung.

Die in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung dargestellte Stellvorrichtung weist einen an einer Stirnseite durch eine Endplatte 11 verschlossenen Zylinder 10 auf, der an seinem anderen Ende offen ausgebildet und mit einem geschlossenen Gehäuse 12 fest Verbunden ist. Das geschlossene Gehäuse 12 weist, wie aus Fig. 2 zu ersehen, eine Lagerung für eine Abtriebswelle 13 auf, deren Drehachse quer zur Zylinderachse verläuft und die so angeordnet ist, daß die Zylinderachse tangential zu einem

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um die Drehachse der Abtriebswelle geschlagenen Kreis verläuft. Der Austritt von Druckmedium längs der Abtriebswelle 13 wird durch Dichtungseinrichtungen 14 verhindert. Auf die Abtriebswelle 13 ist innerhalb des Gehäuses 12 eine Trommel 15 aufgekeilt, so daß sie praktisch einen Teil der Abtriebs- · welle bildet, während die vorstehenden Enden der Abtriebswelle 13 mit Keilen 16 versehen sind, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist oder als Sternkeilwelle bzw. in anderer geeigneter Weise ausgebildet sind, um die Befestigung von Betätigungsarmen oder anderen Elementen zu gestatten, welche die Drehbewegung der Abtriebswelle auf eine betätigte Vorrichtung bzw. zu mehreren solchen Vorrichtungen übertragen.

Der Zylinder 10 ist durch eine querverlaufende Trennwand 17 in zwei Zylinderkammern 18, 19 unterteilt, von denen die Zylinderkammer 18 sich in das Gehäuse 12 öffnet und die Zylinderkammer 19 durch die Endplatte 11 verschlossen ist. In der Zylinderkammer 18 ist ein erster Kolben 21 verschieblich geführt, während in der Zylinderkammer 19 ein zweiter Kolben 22 ebenfalls verschieblich angeordnet ist. Beide Kolben sind mit abdichtenden Kolbenringen 23 versehen, welche an den Zylinderwandungen anliegen. Der Kolben 22 sitzt auf einer Kolbenstange 24, welche durch eine Mittelöffnung der Trennwand 17 verläuft und sich durch eine mittige Öffnung des Kolbens 21 erstreckt, wobei in den beiden Öffnungen Dichtungspackungen 25 bzw. 26 vorgesehen sind. Zwischen den beiden Kolben 21, 22 ist eine flexible, auf Zug beanspruchbare Verbindung mittels einer Getriebekette hergestellt, welche aus zwei Trümern besteht, von denen das eine Kettentrum 27 sich zwischen dem Kolben 21 und einem Widerlagerelement 28 auf der Trommel 15 und das andere Trum 29 zwischen dem Widerlagerelement 28 und dem von dem Kolben 22 entfernt liegenden Ende der Kolbenstange 24 erstreckt. Das Kettentrum 29 läuft über eine leer laufende Umlenkrolle 31, die in dem Gehäuse 12 drehbar gelagert ist.

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Unter "Getriebekette" wird hierbei eine Kette verstanden, die Gruppen von flachen, breitseitig einander zugeordneten Laschen aufweist, wobei jeweils zwei benachbarte Gruppen mittels eines Gelenkzapfens miteinander verbunden sind und die Laschen einer Gruppe zwischen anschließende Laschen der nächsten Gruppe eingreifen, so daß der Gelenkzapfen durch öffnungen in Laschen beider Gruppen verläuft. Jedes Kettentrum kann, wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen, aus zwei getrennten, nebeneinanderliegend angeordneten Ketten bestehen.

Das Widerlagerelement 28 besteht aus einem in eine am Umfang der Trommel 15 ausgebildete Ausnehmung eingesetzten Block, der ar>der Trommel 15 mittels eines Schraubenbolzens 30 befestigt ist. Jeder der Blöcke 28, ein auf der Kolbenstange 24 sitzendes Kopfstück 32 und ein an dem Kolben 21 ausgebildeter, 'innenliegender Anschlußteil 33 sind jeweils mit Schlitzen ausgebildet, in die Endlaschen der Kette eingreifen, welche dort mittels Stiften 34 schwenkbar verankert sind. Das in Fig. 3 dargestellte Schnittbild verläuft durch die Achse des Stiftes 34, welcher das Kettentrum 29 mit dem Kopfstück 32 der Kolbenstange 24 verbindet; es veranschaulicht die zwischen den Schlitzen stehen gebliebenen Teile des Kopfstückes, zwischen denen die Enden der Kettenlaschen liegen. Die Drehachsen der Abtriebswelle 13 und der Umlenkrolle 31 sind bezüglich der Zylinderachse derart angeordnet, und die Radien der Trommel 15 und der Uralenkrolle 31 sind so gewählt, daß das zwischen der Umlenkrolle 31 und der Kolbenstange liegende Kettenstück mit der Kolbenstange 24 fluchtet, während der zwischen der Trommel 15 und der Verankerung der Kette an dem Kolben 21 liegende Kettenteil parallel zur Zylinderachse verläuft.

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In dem Gehäuse 12 und in der Trennwand 17 sind jeweils ein Kanal 35 bzw. 36 ausgebildet, von denen der Kanal 36 in der Trennwand 17 in dem Bereich zwischen der Trennwand 17 und dem Kolben 22 in die Zylinderkammer 19 mündet. Die Kanäle 35, 36 sind bei in ein entsprechendes Druckmediumsystem eingebauter Stellvorrichtung über geeignete Leitungen mit einem geeigneten, im einzelnen nicht dargestellten Stellventil verbunden, das es gestattet, wahlweise einen der beiden Kanäle an eine Druckmediumsquelle und den anderen an einen Ablauf anzuschließen. Wird der Kanal 35 an die Druckmediumsquelle angeschlossen, so kann der Kolben 22 auf die Trennwand 17 zu gedrückt werden, wobei er den Kolben 21 in der entgegengesetzten Richtung auf die Trennwand 17 zusieht. Wird andererseits der Kanal 36 mit der Druckmediumsquelle verbunden, so kann der Kolben 22 vcn der Trennwand 17 weggedrückt werden, wobei der Kolben 21 in der entgegengesetzten Richtung von der Trennwand 17 weggezogen wird. Hierbei wird die Abtriebswelle 13 von der Kette, abhängig davon, welcher Kanal mit der Druckmediumsquelle verbunden ist, entweder in der einen oder in der anderen Drehrichtung bewegt.

Ein weiterer in der Trennwand 17 ausgebildeter Kanal 37, der in dem Bereich zwischen dem Kolben 21 und der Trennwand 17 in die Zylinderkammer 18 mündet, sowie ein in der Endplatte 11 ausgebildeter Kanal 38 können entweder mit der Atmosphäre oder mit einem Behälter verbunden werden, welcher öl im wesentlichen unter Atmosphärendruck enthält, so daß Luft oder öl frei in die Räume eintreten bzw. aus den Räumen austreten können, an die die Kanäle angeschlossen sind. Die Verbindung dieser Räume mit einem ölbehälter ergibt eine Schmierung und vermindert damit die Gefahr einer Korrosion der Zylinderwandungen.

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Falls es nicht zweckmäßig ist, die Trommel 15 auf der Abtriebswelle in der Weise anzuordnen, daß die in dem anschließenden Zylinderteil zu dem Kolben verlaufende Kettenlänge von der Trommel in einer parallel zur Zylinderachse verlaufenden geraden Linie abgeleitet wird, kann eine weitere Umlenkrolle 39 ähnlich der Umlenkrolle 31 vorgesehen werden, wie dies in Fig. 4 veranschaulicht ist, um damit die Kette in die gewünschte Fluchtrichtung umzulenken, während das andere Kettentrum die Umlenkrolle 39 in dem Bereich zwischen der Trommel 15 und der Umlenkrolle 31 ebenfalls berührt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die auf der Abtriebswelle 13 sitzende Trommel 15 konzentrisch zur Abtriebswelle, so daß über den gesamten Betriebsbereich der Stellvorrichtung ein konstantes Drehmoment erzeugt wird.

Bei einigen Anwendungsfällen der Stellvorrichtung, beispielsweise bei in Scharnieren gelagerten Lukendeckeln auf Schiffen, ist das erforderliche Maximaldrehmoment sehr hoch; eine konzentrische Trommel, die ein so großes Drehmoment ergibt, kann unerwünscht groß werden. Das maximale Drehmoment wird ^l jedoch lediglich während des ersten Teiles der Bewegung in einer Richtung verlangt, während im Verlauf des weiteren Bewegungsablaufs in dieser Richtung sowie bei der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung ein kleineres Drehmoment ausreicht. Das erforderliche große Drehmoment an der jeweils notwendigen Stelle des Bewegungsablaufes kann durch Verwendung einer exzentrischen Trommel auf der Abtriebswelle 13 erzielt werden, welche derart angeordnet ist, daß, wenn die Stellvorrichtung in ihrer Endstellung steht und von dieser aus ihre Bewegung beginnt, um die betätigte Vorrichtung in der einen Richtung zu bewegen, die Kette von der Trommel an der Stelle ihres Umfanges abgeleitet wird, welche von der Drehachse der Abtriebswelle am weitesten entfernt ist.

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Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine solche exzentrische Trommel verwendet ist. Die Trommel ist bei 47 veranschaulicht, während die Abtriebswelle, auf der sie exzentrisch angeordnet ist, mit 48 bezeichnet ist. Die Kettentrümer, welche die flexible Zugverbindung mit den in der Zeichnung nicht dargestellten Kolben herstellen, sind bei 49 und 51 dargestellt und an der Trommel 47 mittels eines Widerlagerelementes 52 verankert, welches ähnlich jenem, wie es in Fig. 1 veranschaulicht ist, ausgebildet ist. Das Widerlagerelement 52 ist an einer Stelle des Trommelumfanges angeordnet, welche nahe der Stelle des minimalen Abstandes von der Wellendrehachse liegt. Außerdem sind zwei Umlenkrollen 53, 54 vorgesehen, über die die Kettentrümer 49, 51 laufen, um die Kettentrümer im Bereiche ihrer an die Kolben angeschlossenen Enden parallel auf die Richtung der Kolbenbewegung auszurichten.

Unter der Annahme, daß das maximale Drehmoment zu Beginn der im Uhrzeigersinn erfolgenden Drehbewegung der Abtriebswelle 48 erforderlich ist, zeigt Fig. 5 die Trommel 47 mit ausgezogenen Linien dargestellt, in der Stellung, welche sie zum Beginn der Bewegung einnimmt, während die andere Endstellung strichpunktiert angedeutet ist.

Anstelle der erläuterten Getriebekette kann auch eine GaIl'sehe Kette verwendet werden, die an der Trommel 15, welche auf der Abtriebswelle 16 sitzt, nicht verankert zu werden braucht, wenn die Trommel mit Zähnen ausgebildet ist, in welche die Ketten eingreift. Wird eine Laschenkette der ersterwähnten Art verwendet, so ist die Drehbewegung der Abtriebswelle auf etwa 180 begrenzt. Bei Verwendung einer anderen Kette ergibt sich keine solche Begrenzung. Da jedoch eine Laschenkette bei gegebenen Abmessungen eine wesentlich größere Grenzlast aufnehmen kann, als eine GaIl'sehe Kette gleicher Abmessungen,

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kann eine Stellvorrichtung zur Erzielung einer bestimmten Kraftwirkung bei Verwendung einer Laschenkette wesentlich kleiner ausgeführt werden als eine Stellvorrichtung, die zur Erzielung der gleichen Kraftwirkung mit einer GaIl'sehen Kette ausgerüstet ist. Die Trommel, kann im übrigen durch eine einstückige Vergrößerung der Abtriebswelle ersetzt werden.

Mediumsabsperrmittel an sich bekannter Art können außerdem vorgesehen werden, um das Medium in zumindest einer der Zylinderkammern einzuschließen, so daß die Abtriebswelle der Stellvorrichtung drehfest gehalten ist, wenn nicht gerade ihr eine Antriebsbewegung erteilt wird. _^

In einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann die Trennwand des Zylinders weggelassen werden. Wird eine derart abgewandelte Stellvorrichtung in ein Druckmediumsystem eingefügt, so wird der Kanal 35 über eine geeignete Hauptleitung an eine Druckmediumsquelle angeschlossen, während der Raum zwischen den beiden Kolben über eine passende Leitung mit einem nicht dargestellten Steuerventil verbunden ist, das derart ausgebildet ist, daß der Raum zwischen den beiden Kolben entweder über eine von der Hauptleitung abgehende Zweigleitung mit der Druckmediumsquelle oder mit dem Ablauf verbunden wird. Um die Stellvorrichtung· in einer Richtung zu betätigen, wird das Steuerventil in dem Sinne verstellt, daß der Raum zwischen den beiden Kolben mit der Druckmediumsquelle verbunden wird, während zur Betätigung der Stellvorrichtung in der anderen Richtung durch entsprechende Verstellung des Steuerventiles der Raum zwischen den beiden Kolben an den Ablauf angeschlossen wird. Arbeitet die Stellvorrichtung in der erstgenannten Richtung, so wird das den Kolben 21 belastende Druckmedium selbsttätig ausgeglichen, während zwischen dem auf die beiden Seiten des Kolbens 22 wirkenden Mediumsdruck eine Differenz besteht.

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Das auf den Kolben 22 wirkende Druckmedium drückt den Kolben 22 auf die Endplatte 11 zu. Durch die Bewegung des Kolbens 22 auf die Endplatte 11 zu wird der Kolben 21 von der Endplatte 11 weggezogen. Diese Bewegung des Kolbens 21 von der Endplatte 11 weg drückt Medium aus dem Gehäuse 12 durch den Kanal 35 nach außen sowie durch die Hauptleitung und die erwähnte Zweigleitung, womit das von der Druckmediumsquelle über die Hauptleitung und die Zweigleitung direkt zugeführte Medium vermehrt wird.

Fig. 6 veranschaulicht eine beispielhafte Anwendung einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung. Der Zylinder IO der Vorrichtung ist in einem feststehenden Rahmenwerk 41 montiert, während eine zwischen einer in der gleichen Ebene wie eine auf dem Rahmenwerk angeordnete feststehenden Fläche 4 3 liegenden Stellung und einer dazu winkelig stehenden Stellung verschwenkbare Klappe 42 mit Lagerteilen 44 an der Abtriebswelle 16 der Stellvorrichtung gelagert ist.Die Kanäle 35, 36 der Stellvorrichtung sind über Leitungen 45 mit einem Steuerventil 46 verbunden, welches seinerseits mit einer Druckmediumsquelle und einem Ablauf in Verbindung steht.

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Claims

Patentansprüche

Mediumsbetätigte Stellvorrichtung zur Erzeugung einer Drehbewegung einer Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (13) in einem Gehäuse (12) drehbar gelagert ist, an dem ein Zylinder (10) mit einer tangential zu einem Kreis um die Drehachse der Abtriebswelle (13) verlaufenden Achse befestigt ist, in dem zwei unter der Einwirkung des Druckmediums gleichzeitig in entgegengesetzten Richtungen verschiebliche Kolben (21, 22) geführt sind, und daß die beiden Kolben (21, 22) mit einer die geradlinige Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Abtriebswelle (13J überführenden Kraftübertragungseinrichtung (27, 28, 15) mit der Abtriebswelle gekuppelt sind, welche eine aus einzelnen gelenkig miteinander verbundenen Laschen bestehende Zugverbindung zwischen den beiden Kolben (21, 22) aufweist, die die Abtriebswelle (13) umschlingend mit dieser gekuppelt ist.
2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkig miteinander verbundenen Laschen eine flexible Laschenkette bilden.
3. Stellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschenkette Gruppen flacher, breitseitig einander zugeordneter Laschen aufweist, von denen jeweils zwei benachbarte Gruppen mittels eines Gelenkzapfens miteinander verbunden sind und bei der die Laschen einer Gruppe zwischen anschließende Laschen der nächstfolgenden Gruppe eingreifen, so daß der Drehzapfen durch öffnungen in beiden Laschengruppen verläuft.
4. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kolben (22) fest mit einer durch den anderen Kolben (21) ragenden Kolbenstange (24) ' verbunden ist, und die Enden der Zugverbindung (27) an der einen Seite an die Kolbenstange (24) und an der anderen Seite , an den anderen Kolben (21) angeschlossen sind.

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5. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinder (10) zwischen den beiden Kolben (21, 22) eine feststehende Trennwand (17) angeordnet ist.
6. Stellvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zumindest eine Umlenkrolle (31) aufweist, über die die Zugverbindung (27) in dem Bereich zwischen der Abtriebswelle (13) und einer ihrer endseitigen Widerlager verläuft. ">
7. Stellvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschenkette mit einem auf der Abtriebswelle (13) sitzenden Widerlagerelement (28) verbunden ist.
8. Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschenkette zwei getrennte Trümer aufweist, von denen jedes am einen Ende an das Widerlagerelement (28) und am anderen Ende an einen Kolben (21, 22) angeschlossen ist.
9. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (13) eine exzentrisch zur Wellenachse liegende Umfangsflache (47) aufweist, die von den gelenkig miteinander verbundenen Laschen der Zugverbindung umschlungen ist.

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Leerseite