DE2151076B2

DE2151076B2 - Drehvorrichtung

Info

Publication number: DE2151076B2
Application number: DE19712151076
Authority: DE
Inventors: Yasuo Komaki Aichi Higuchi (Japan)
Original assignee: Kabushiki Kaisha Chukyo Gijutsu Center, Tokio
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1971-10-13
Publication date: 1973-05-30
Also published as: DE2151076A1; JPS4835667B1; GB1332575A; DE2151076C3; FR2110383A1; FR2110383B1; US3750535A; IT939974B

Description

Die Erfindung betrilfi eine Drehvorrichtung mit einem Zylinder, jeweils einem an dessen beider Stirnseilen angeordneten Vcrschlußdeckel. einer mittig in den Verschlußdeckeln gelagerten Drehwclle. einem an dieser Drehwelle befestigten, beweglichen Flügel und mit einem innerhalb des Zylinders angeordneten stationären Flügel.

Fine solche Drehvorrichtung mit quadratischen Dichtungen kann als Kraftquelle für eine Drehbewegung mit begrenztem Drehwinkel bei industriellen Maschinenanlagen im allgemeinen und beim Öffnen und Schließen von Flügelventilen verwendet werden.

Zu diesem Zweck sind zur Vermeidung von inneren Leckvenusten an Flüssigkeit innerhalb des Zylinders bei einer bekannten Drehvorrichtung zwischen dem Zylinder und den Deckeln Dichtungen vorgesehen, die beispielsweise aus synthetischem Gummi u.dgl. hergestellt sind. Jedoch weist diese bekannte Vorrichtung den Nachteil auf. daß an der Stoßkante der sich berührenden Oberflächen ein kleiner Zwischenraum gebildet wird, wodurch die Flüssigkeit innerhalb des Zylinders durch den Zwischenraum radial entlang der Stirnseite austreten kann. Fs ist insbesondere bei derjenigen Ausführungsform, bei der die Stirnseiten vollständig mit Dichtungen belegt und in den Zylinder eingesetzt sind, schwierig, eine bcfriedigcmir 1 i-bensdauer zu erreichen, da die Dichtungen stark zusammengedrückt und verformt werden, wodurch deren Abnutzung beschleunigt wird. Andererseits stellt eine Drehvorrichtung des linearen /ylindertyps zum Übcrtraaen einer linearen Rewesung in eine Drehbewegung bei hoher Abdichtungsgüte eine relativ komplizierte Konstruktion dar und ist aufwendig in der Herstellung.

Bei einem weiteren bekannten Stellmotor (deutsehe Auslegeschrift 1 257 584) sind die dort vorgesehenen beweglichen und stationären Flügel gegenüber den mit ihnen zusammenwirkenden Teilen, d.h. Innenseite des Zylinders bzw. Außenumfang der Welle, mittels Labyrinth-Dichtungen abgedichtet, die in be-

kannter Weise aus O-Ringcn bestehen. Hierbei werden statt eines einzelnen O-Ringes mehrere, d. h. drei in Drehrichtung der Welle hintereinanderliegende O-Ringe vorgesehen, um auf diese Weise eine in ihrer Wirkung bekannte Labyrinth-Dichtung zu

schaffen, da ein "einzelner Abdichtstreifen nicht genügt. Es wird daher zur Lösung des Dichtungspro-Wems einfach die Anzahl der Abdichtstreifcn erhöht, um den Druckunterschied zwischen zwei hekW'ts eines Flügels liegenden Kammern stufenweise mittels

gedrosselter, bewußt in Kauf genommener Strömung an den Labyrinth-Dichtungen abzubauen.

Hierdurch werden jedoch mehrere Nachteile in Kauf genommen, die z. B. unter anderem aus einem erhöhten konstruktiven Aufwand zur Herstellung de-Stellmotors bestehe!. So sind z.B.. da die Flügel lediglich Labyrinth-Dichtungen aufweisen, gesonderte Dichtungen an den Beriihrungsstellcn zwischen den Versehlußdeekelr: und dem Zylinder sowie an den Berührungsstellen zwischen den Verschlußdeckeln und der Welle erforderlich. Aber auch durch diese Maßnahme, die einen unerwünscht hohen konstruktiven Aufwand bedingt, ist noch keineswegs gcwährleisiel. daß die Abdichtungsgüte das gewünschte Mal.' erreicht. Außerdem wird bei dem vorbekannten Siellmotor lediglich die Abdichtung der Flügel gegenüber der Innenseite des Zylinders verbessert, während dagegen die Innenseite der Vcrschiußdeckel nichts zur Abdichtung beiträgt. Fs ist deswegen auch erforderlich, die Verschlußdeckel des bekannten Stellmotors unter Vorspannung anzuziehen, um die sich beim Betrieb ergebende Ausbauchung zu vermeiden. Gleichwohl ist hierdurch die Abdichtung in keiner Weise verbessert, da nach wie vor die Dichtungen auf Metall laufen und demgemäß einem gewisse!

Verschleiß unterliegen. Zudem ist die Welle gegenüber dem feststehenden Flügel auf unzureichende Weise abgedichtet, da die querschnittlich runde Welle an einer geraden Fläche des feststehenden Flügels vorbeiläuft.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und eine Drehvorrichtung zu schaffen, die im Aufbau einfach und leicht herzustellen ist sowie eine hohe Dichtungsgüte und Lebensdauer aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Drehvorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäl? derart ausgestaltet, daß an der Innenseite des Zylinders und/oder auf dem Außenumfang der Welk Dichtungen aus Kunstharz angeordnet sind, die mi einer größeren axialen Länge als der des Zylinder: hergestellt und bei angezogenen Yerschlußdeckeh durch diese derart axial zusammengedrückt sind, dal sie zusammen mit quadratischen bzw. viereckigen, ii an sich bekannte:· Weise am stationären und am be weglichen Flügel vorgesehenen und diese am Flügel umfang in axialer Ebene umlaufenden Dichtungei den Verschlußdeckcln unter Bildung rechter Winke an den Stirnecken anlieccn.

Hierdurch sind die vorgenannten Abdichtungsprobleme auf einfache, jedoch äußerst wirkungsvolle Weise beseitigt. Dadurch, daß nämlich die Innenseite ,j_es Zylinders und der Außenumfang der Welle mn Dichtungen aus Kunstharz belegt werden, die eine axial gröl.'ere Länge als die des Zylinders aufweisen _ulld bei angezogenen Verschlußdeckeln durch diese axial zusammengedrückt sind, ergibt sich eine .Ausbildung mit vielen Vorteilen. Ls ist hierdurch nämlich nicht nur die Herstellung dieser Dichtungen, son- ι dern auch die Herstellung der gesamten Drehvorrichtung vereinlacht, da keinerlei zusätzliche Abdiehuineen" nu'hr /wischen Welle und Yerschlußdeckeln bzw. />·. sehen Verschlußdeckeln und Zylinder erforderlich -ind. Durch die jeweils rechtwinkelige Anlage ι der Dichtungen an den ihnen zugeordneten Teilen bzw. -.'.ι¹. :li die im Betriebszustand gegebene voll J₄₀₁₁₁T-,. -ι- rechtwinkelige Ausbildung der DiehtungsltLintc!: :-' an den kritischen Stellen eine maximale AiidichU-i'g-güle erreichbar. Zui'.;m ist gewährleistet. (JaH -ie:' d^;e Dichtungen bei eine'' Abnui/ung wieder etwa- :ä-.:jen. so daß sie immer lest den Ver-chiußiiecke!:; fliegen.

Hc/i'. ¹KcIi der in verringertem Ausmaß eriordcrli-CJKii 1 L-i'tcllungsgenauigkeit der Dichtungen is! au— Ziifüh:e!i. daß diese an ihren Kanten derart hergestellt v.cuien können, daß der Durchmesser der an ilie-er SkHe fertigungstechnisch nie vermeidbaren Abrundtuig etwa 0.01 mm beträgt. Der sieh lverdurch ergebende Zwischenraum /wischen der Icke der Dichtung und der Ecke des Zvündergehäuses beträgt iliii'.ii etwa 0.004 mm. was einer normalen Oberflächen! auhigkeit derjenigen Zv linderfläche entsprich;, bei der Labyrinth-Dichtungen verwendet werden.

Vorteilhafterweise ist die Dichtung für den Außeniiinfang der Welle ringförmig und weist zur Befesti-"iing Lies beweglichen Flügels an der Welle in ax^;a!er Rijiitung Bohrungen auf.

Die F.rfindung wird im folgenden in Form mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung beschrieben. Diese zeigt in

F-" i g. I die Seitenansicht einer Ausfühi ungsform der Drehvorrichtung.

Fig.: einen Schnitt entlang Linie Ii-Il in Fig.

Fi:¹..' e::'en Schnitt entlang Linie lll-III in

Fig.:.

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie IV-IY in

Fig.!

F i g. -^s eine Dichtung für die Welle in Draufsicht.

Fig.'¹ eine teilweise geschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Drehvorrichtung und

Fig. 7 die Innenkante der erfindungsgemäßen und der bekannten Drehvorrichtung in vergleichender Gegenüberstellung.

Wie aus F i g. 1 bis 4 ersichtlich, umschließt ein Zvlinderl der Drehvorrichtung eine an einem linken sowie rechten Verschlußdeckel 2, 3 gelagerte Drehwelle 4 und bildet zwischen den Verschlußdekkeln 2. 3 und dem äußeren Umfang der Welle 4 eine Druckkammer?. An der Innenseite des Zylinders und oder a"i dem äußeren Umfang der Welle 4 ist jeweils eine Dichtung6 bzw. 9 angeordnet, die aus Kunstharz, beispielsweise Fluorharz, besteht und einen niedrig.·!! Reibungsbeiwert sowie eine entsprechende Elastizität aufweist; sie ist derart bearbeitet, daß die Kanten beider Stirnseiten genau ausgebildet sind. Außerdem wird die Dichtung 6 bzw. 9 durch die Verschlußdeckel 2 und 3 in axialer Richtung zusammengedrückt. Die Druckkammer 5 des Zylinders 1 ist dadurch abgedichtet, daß die Stirnteile 7. 8 der Dichtung 6 undodci die Stirnteile 10. 11 der • Dichtung 9 gegen die Stirnwände der Verschlußdekkel 2 und 3 gedrückt sind. Bei dieser Ausführung— form ist die Dichtung 6 bzw. 9 ringförmig ausgebildet, und die Dichtung 6 ist beispielsweise, wie aus F i g. 5 ersichtlich, zur Belestigung eines beweglichen Flügels > 12 auf der Weile 4 mit einer Gewindelochbohrur.g 13 und Zapfenlochbohrungen 14a. 146 versehen.

Wie aus F i g. 2 und 3 ersichtlich, ist der bewegliche, innerhalb der Druckkammer 5 zusammen mit der Dichtung 6 verschiebbare Flügel 12 mittels eines Gewindebolzens 15 und Zapfen id ti und 16/) aui der Welle 4 befestigt, so daß die Dichtung 6 zusammen mit der Welle 4 gedreht werden kann, sobald -ich der bewegliche F'ügel 12 dreht. Demgegenüber i-t der feststellende Firgel 17. wie aus I- i g. 2 und 3 -■ ersichtlich, mittels Zapten 18/). V) ti und 19/> an dem rechten und linken Verschlußdeckel 2 und 3 Uc¹' Drehvorrichtung befestigt. Zur Vermeidung von Innenleckverlusten der Flüssigkeit oder des Gases in der Druckkammer 5 sind der bewegliche Flügel 12 !5 und der feststehende Flügel 17 mit quadratischen Dichtungen 20«. 20/) und 21 versehen, die die Innenseite der Druckkammer 5 abdichten und einMükkig ausgebildet sind sowie die rechki. Winkel aulweisen. die jeweils durch die Stirnteile 7. 8 der Dich-3u tungfi und oder die Stirnteile 10. 11 der Dichtung 9 gebildet werden.

Die von der Außenseite der Drehvorrichtung zugeführte Flüssigkeit (oder Gas) strömt, wie aus F i g. ersichtlich, durch Einlaßölfnungen 22 oder 23 in die :s5 Druckkammer 5 und bewirkt, daß sich der bewegliche Flügel 12 verschiebt Lind die Dichtung Λ s₍₎w;_L-die Welle 4 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereiches drehen.

Wie in F i g. fi ersichtlich, ist die Welle 4 mittels 4» eines am Yersehlußdeekel 3 ti vorgesehenen l.agei-31 drehbar gelagert und durch ein Axiallager 32 mittels einer Gewindemutter 33 lestgelegt. Bei dieser Ausrührungsform sind die Dichtungen 6 und oder in axialer und radialer Richtung einer elastischen Beanspruchung unterworfen, um eine vollständige Abdichtung der sich berührenden Oberflächen und '.leren Kanten zu erreichen.

Wie weiterhin aus F i g. fi ersich''ich. ist der bewegliche Flügel 12 an dem Verschlußdeckel la mit-5" lels eines Zapfens 34 und der Yer-chlulJdeckcl 2 a seinerseits an der Welle 4 befestigt. Aus diesem Grund drehen der bewegliche Flügel 12. der Yerschlußdeckel la tind die Welle 4 innerhalb des Zylinders 1 α gemeinsam. Auch bei dieser Ausführungst'orr.i können die Dichtungen 6 und oder 9 gegen die Auflagefläche!·! gepreßt werden, um diese und deren Kanten vollständig abzudichter.

Wie schon beschrieben, läßt sich die Drehvorrichtung gemäß der Erfindung dadurch abdichten, daß die Dichtungen 6 und,oder 9. die an der Innenseite des Zylinders 1 und/oder auf dem äußeren Umfang der Welle 4 vorgesehen sind, mittels der Verschlußdeckcl 2 und 3 der Drehvorrichtung in axialer Richtung dauernd zusammengedrückt und die Stirnteile 7. 8 der Dichtung 6 und'Oder die Stirnteile 11 der Dichtung 9 gegen die Stirnseiten der Verschlußdeckel 2 und 3 gepreßt werden.

Wie aus der oberen Zeichnung in F i g. 7 ersieht-

lieh, kann sich bei der bekannten Ausführungsform der Drehvorrichtung, bei der eine quadratische Dichtung 51 und eine Dichtung 52 angewendet wird, an der eine Ecke bildenden Stelle leicht ein Zwischenraum 53 ausbilden, der ein ernsthaftes Arbeitsprobleni hinsichtlich der Abdichtung darstellt. Da jedoch bei der Drehvorrichtung gemäß der Erfindung durch die Stirnteile 7,8 der Dichtung 6 und/oder die Stirnteile 10, 11 der Dichtung 9, wie aus der unteren Zeichnung in F i g. 7 ersichtlich, ein rechter Winkel gebildet und somit innerhalb der Druckkammer 5 in Verbindung mit dem durch die quadratischen Dichtungen 20 a, 20 b und 21 gebildeten rechten Winkel ein Abdichteffekt erzielt wird, kann die Abdichtung gegenüber der Flüssigkeit, die in Umfangsrichtung entlang den Stirnwänden der Verschlußdeckel 2 und 3 der Drehvorrichtung auszutreten sucht, vorteilhafterweise verbessert werden. Weil weiterhin die Gleitflächen der Verschlußdeckel 2, 3 und der Dichtung 6, die sich zusammen mit der Welle 4 und dem beweglichen Flügel 12 dreht, in einer Fläche-auf-Flächc erfolgenden Berührung gegeneinander gleiten, wird die Dichtung nicht verformt und dementsprechend die Abdichtungsgüte in der Druckkammer 5 nicht verschlechtert. Da weiterhin die Dichtungen 6 und/oder 9 durch die Verschlußdeckel 2 und 3 in axialer Richtung zusammengedrückt werden, wird über die gesamte Länge der Dichtungen 6 und oder 9 eine gleichmäßige elastische Beanspruchung erzeugt: sogar dann, wenn die Stirnwände der Verschlul.klekkcl 2 und 3 durch das Gleiten der Stirnteile 7 und 8 der Dichtung 6 abgenutzt sind, verschieben sich die Stirnteile der Dichtung 6 in axialer Richtung entsprechend dem Grad der Abnutzung und gleichen den Verschleiß aus, wodurch die Lebensdauer der Drehvorrichtung verbessert werden kann. Diese kann ebenfalls dadurch erhöht werden, daß an den geradlinigen Stellen, an denen die Dichtungen 6 und oder 9 die quadratischen Dichtungen 20 a, 20 b und 21 berühren, keine Fuge gebildet wird.

Da die Dichtungen 6 und/oder 9 in axialer Richtung durch die Verschlußdeckel 2 und 3 zusammengedrückt und durch den von der Flüssigkeit ausgeübten Druck fest gegen die Innenfläche des Zylinders 1 bzw. den äußeren Umfang der Welle 4 gedruckt wcrden, weist die Drehvorrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil auf, daß bei der Herstellung von anderen Teilen der Drehvorrichtung, beispielsweise den Teilen, an Äenen der Zylinder 1 mit den Verschlußdekkeln2 und 3 in Berührung ist. keine besonders große Sorgfalt hinsichtlich der Abdichtungsgüte erforderlich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drehvorrichtung mit einem Zylinder, jeweils einem an dessen beiden Stirnseiten angeordneten Verschlußdeckel, einer mittig in den Versehlußdeekeln gelagerten Drehwelle, einem an dieser Drehwelle befestigten beweglichen Flügel und mit einem innerhalb des Zylinders angeordneten stationären Flügel. dadurch gekennz e i c h η e t , daß an der Innenseite des Zylinders (1) und oder auf dem Außenumfang der Welle (4) Dichtungen (6, 9) aus Kunstharz anaeordnet sind, die mit einer größeren axialen Länge als der des Zylinders hergestellt und bei angezogenen Verschlul.ideekeln (2.3) durch diese derart n\ia\

ammengedr-ickt sind, daß sie zusammen mit quadratischen bzw. viereckigen, in an sich bekannter Weise am stationären (17) und am beweglichen (12) Flügel vorgesehenen und diese am Fli'melumfan» in axialer F.bene umlaufenden Dichtungen \H)a. 2!) b. 21) den Verschlußdekkeln unter Bildung rechter Winkel an den Stirnecken anliegen.

2. Drehvorriehiung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (6) für den Außenumfang 'ler Welle (4) ringförmig ist und zur Befestigung des beweglichen Flügels (12) an der Welle in axialer kichtui.si Bohrungen (13. 14. 14/)) aufweist.