DE2208550A1

DE2208550A1 - Drehstellglied

Info

Publication number: DE2208550A1
Application number: DE19722208550
Authority: DE
Inventors: Alphonse A. Los Angeles Calif. Jacobellis (V.StA.)
Original assignee: Greer Hydraulics Inc
Current assignee: Greer Hydraulics Inc
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1972-09-14
Also published as: BE779937A; SE376642B; AU3908872A; BR7201216D0; NL170976C; JPS5313747B1; IT950547B; FR2128452B1; FR2128452A1; AU456730B2; NL7201882A; CA940417A; GB1317706A; ES400160A1; NL170976B

Description

Unser Zeichen: G 1292

Drehstellglied

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehstellglied der Art, das einen bewegbaren Flügel hat, der in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet und an einer sich in axialer Richtung durch das Gehäuse erstreckenden Welle befestigt ist und sich in radialer Richtung von dieser Welle nach außen erstreckt, sowie einen festen Flügel aufweist, der sich in radialer Richtung in das Gehäuse zu der axialen Welle hin erstreckt, so daß der feste Flügel und der bewegbare Flügel zwei veränderbare Räume bilden, in denen je ein verformbarer Balg angeordnet ist, wobei Mittel vorhanden sind, die einem unter Druck stehenden fließfähigen Medium ermöglichen, in die Bälge und aus diesen zu strömen, um eine Ausdehnung des einen Balges für eine entsprechende Bewegung des bewegbaren Flügels und der Welle, an der dieser Flügel befestigt ist, zu bewirken, was eine Kompression des anderen Balges und ein Herauspressen des fließfähigen Mediums aus diesem anderen Balg zur Folge hat·

We/Na

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Zum leichteren Verständnis der Erfindung sei bemerkt, daß bei einem Stellglied, bei dem ein in einem zylindrischen Gehäuse angeordneter bewegbarer Flügel verwendet wird, der an einer sich drehenden Welle befestigt ist und sich von dieser Welle in radialer Richtung erstreckt und der einer Kraft ausgesetzt ist, die durch das Einleiten eines fließfähigen Mediums, beispielsweise eine unter Druck stehende Flüssigkeit, in einen durch eine Seite des bewegbaren Flügels begrenzten Raum ausgeübt wird, um eine Drehbewegung des Flügels und der Welle zu bewirken, wobei das fließfähige Medium in einem Raum, der sich auf der anderen Seite des Flügels befindet, aus diesem Raum ausgestoßen wird, eine Undichtigkeit für das fließfähige Medium zwischen dem freien Ende des Flügels und der angrenzenden Fläche des Zylinders, in dem sich der Flügel dreht, einen äußerst schlechten V/irkungsgrad des Stellgliedes ergibt·

Wenn zur Verhinderung einer Undichtigkeit zwischen den freien Kanten des Flügels und der zugeordneten Flächen des Zylinders, in dem sich der Flügel dreht, enge Toleranzen verwendet werden, sind die Bearbeitungskosten der Flügelkanten und der Zylinderfläche ganz besonders hoch und im günstigsten Fall tritt immer noch eine Undichtigkeit auf, da für ein freies Drehen des Flügels ein ausreichendes Spiel vorhanden sein muß·

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Drehstellglied zu schaffen, das relativ einfach und mit geringen Kosten herzustellen ist und das eine Undichtigkeit von einer Seite des bewegbaren Flügels zu der anderen Seite mit Sicherheit vermeidet, ohne daß eine

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Bearbeitung erforderlich ißt oder enge Toleranzen eingehalten werden müssen.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Lösung dieser Aufgabe durch die Anordnung und Kombination der im nachfolgenden beschriebenen und insbesondere in den Ansprüchen gekennzeichneten Elemente.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar sind:

ig.1 ein Längsschnitt durch ein sich drehendes Stellglied gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

£lg«2 ein Querschnitt längs der Linie 2-2 in der l^fig.1,

Pig·3 ein Ausschnitt einer Stirnansicht längs der Linie 3-3 in der KLg,1_t

ig,^ eine perspektivische Darstellung eines in dem Aus fülmmgsbeispiel der Pig.1 verwendeten Balges,

Fig.5 ein Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

ig.6 eine perspektivische Darstellung eines in dem Ausfülmmgsbeispiel der Fig.5 verwendeten Balges.

Gemäß Fig.1 hat ein Stellglied 10 ein zylindrisches Gehäuse 11 mit an federn Ende des Gehäuses 11 befestigten ßtirnplatten 12 und 13· Jede der Stirnplatten hat mehrere in Umfangsrichtung im Abstand befindliche öffnungen 14 mit

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einer sacklochartigen Erweiterung 15 ao äußeren Ende. Das Gehäuse 11 hat mehrere in Umfangsrichtung im Abstand befindliche Bohrungen 16, die sich durch die Zylinderwand erstrecken und die mit den öffnungen 14 übereinstimmen. Die Stirnplatten 12 und 13 sind fest mit dem Gehäuse 11 durch Bolzen 17 verbunden, die durch die öffnungen 14 der Stirnplatten und durch die zugehörigen Bohrungen 16 gehen und auf deren Gewindeenden 19 Muttern aufgeschraubt sind. Gemäß Fig.1 und 2 hat Jede der Stirnplatten einen nach unten vorstehenden Teil 21, dessen unteres Ende 22 einen sich nach innen erstreckenden Montageflansch 23 hat, durch die das Stellglied auf einem Fundament befestigt werden kann, wobei Bolzen 24 durch öffnungen 25 in den Flanschen 23 gehen.

Jede der Stirnplatten 12,13 hat eine Durchgangsbohrung 26 bzw. 27t die in axialer Richtung mit der Achse des Gehäuses 11 G^emäß Fig.1 und 2 fluchten. Jede der Bohrungen 26,27 hat eine darin drehbare Buchse 28 zur Aufnahme einer Welle 29» deren Ende 31 sich durch die Bohrung in der Stirnplatte 13 erstreckt·

Gemäß Fig.2 hat die axiale Welle 29 einen einstückig damit ausgebildeten Flügel 32, der sich in radialer Richtung von der Achse der Welle 29 nach außen erstreckt. Das freie Ende 33 des Flügels 32 ist bei 34 konvex geformt, um mit dem Bogen der inneren Fläche 35 des zylindrischen Gehäuses 11 übereinzustimmen. Gemäß Fig.2 ist das gebogene Ende 34 des Flügels 32 der inneren Fläche des Gehäuses 11 dicht benachbart angeordnet, so daß sich ein minimales Spiel ergibt, das gerade für eine freie Bewegung dieses inneren Endes gegenüber der Innenfläche ausreicht. Gemäß Fig.1 ist die Länge des Flügels 32 zur

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Bildung eines minimalen Spieles zwischen den Wänden und dem Flügel für eine freie Flügelbewegung gerade geringfügig kleiner als der Längsabstand zwischen den Seitenwänden 12 und 13.

Gemäß Fig.2 hat das Gehäuse einen festen Flügel 36, der sich in radialer Richtung von der Innenwand des Gehäuses 11 nach innen erstreckt und der mit dem senkrechten Durchmesser des Gehäuses fluchtet. Der feste Flügel 36 hat eine Länge, die im wesentlichen dem Längsabstand zwischen den Seitenwänden 12 und 13 entspricht. Der feste Flügel 36 erstreckt sich in radialer Richtung nach innen, so daß sein konkaves inneres Ende 37 iür den zylindrischen Abschnitt der Welle 29 eine Lagerfläche bildet, so daß die Welle in diesem Sitz leicht gedreht werden kann.

MLt der vorgenannten Anordnung und mit dem beweglichen Flügel 32, der gemäß Fig.2 längs der senkrechten Durchmesserlinie des festen Flügels 36 angeordnet ist, werden in dem Gehäuse 11 zwei Räume oder Kammern O bzw. C¹ gebildet. In jeder der Kammern C und O¹ ist ein verformbarer dichter Balg 41 bzw. 42 angeordnet. Jeder der Bälge besteht aus einem beliebigen Material, das in der im nachfolgenden beschriebenen Weise dehnbar oder reckbar ist. Besonders bevorzugte Materialien sind natürlicher oder synthetischer Gummi mit derartigen Eigenschaften. Wenn sich der bewegliche Flügel 32 in der in Fig.2 gezeigten Stellung befindet, füllen die Bälge 41 und 42 im wesentlichen Jeweils die Kammern 0 bzw, C aus, wobei jeder der Bälge keine Falte hat und wobei die Bälge vorzugsweise eine ungedehnte Stellung einnehmen.

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Gemäß Fig.1 und 2 hat jeder der Bälge eine Armatur 43 bzw. 44, die jede an einem Ende an dem Balg befestigt ist und die sich durch die Wand des Gehäuses 11 angrenzend an das obere Ende des festen Flügels 36 nach außen erstreckt. Insbesondere erstrecken sich die Armaturen 43 und 44 in radialer Richtung nach außen.

Das nach außen vorstehende Ende 31 der Welle 29 kann beispielsweise einen Stilb 45 haben, der sich von der Welle nach außen erstreckt, wobei er mit der Mittellinio des bewegbaren Flügels 32 fluchtet. Der Stift 45 ist so ausgebildet, daß er auf einen Anschlag 47 trifft, der an der Stirnplatte 13 befestigt ist, um auf diese Weise die Drehbewegung des Flügels 32 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn zu begrenzen, damit das freie Ende 33 des Flügels 32 nicht in den Bereich 48 des Balges gelangt, in dem die Armaturen 43 bzw. 44 befestigt sind. Auf diese Weise kann sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Flügel von der Senkrechten nach jeder Seite über einen Winkel von ca.160° bewegen.

Das in den Fig.5 und 6 dargestellte Auaführungsbeispiel ist dem in den Fig.1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ähnlich, und einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen, die jedoch zusätzlich mit einem Strich versehen sind.

Bei dem in den Fig.5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel hat jeder der Bälge 41' und 42' ein Paar starre Platten 51,52, die normalerweise längs des festen Flügels 36'

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bzw. des bewegbaren Flügels 32' anliegen. Die inneren Kanten 50 äei* Platten 51 und 52 sind beispielsweise durch Verkleben mit einem Gummistreifen 53 verbunden und die äußeren Kanten 60 jeder der Platten 51 und 52 sowie die Enden 70 der Gummistreifen 53 sind mit den angrenzenden Kanten eines im wesentlichen schalenförmigen Gummiteil3 54 verbunden. Auf diese Weise bilden die Platten 51* 52, der Gummistreifen 53 und der schalenförmige Teil 54 im zusammengebauten Zustand einen dichten Behälter oder Balg, von denen jeder eine Armatur 43' bzw. 44' hat.

Beim Betrieb des beispielsweiße in"den Pig.1-4 gezeigten Stellgliedes kann die Welle 29 mit einem nicht gezeigten Ventil verbunden sein, das eine neutrale,..geschlossene Stellung und zwei Betätigungsstellungen hat. Wenn der Flügel 32 sich in der in Fig.2 gezeigten Stellung befindet, nimmt das Ventil seine ITeutralstellung ein. Es sei angenommen, daß jeder der Balge 41,42 vollständig mit einem fließfälligen Medium, beispielsweise öl, gefüllt ist· Wenn dann eine Quelle eines unter Druck stehenden fließfähigen flediums mit der Armatur 4-3 in Verbindung gebracht wird und die Armatur 44 an einen Vorratsbehälter angeschlossen wird, dehnt sich der Balg 41 aus, wenn das unter Druck stehende fließfällige Iledium durch die Armatur 43 eintritt. Dabei übt der Balg 41 eine Kraft gegen den Flügel 32 aus, so daß dieser Flügel sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dabei wird das öl in dem Balg 42 durch die Armatur 44 ausgestoßen. Das bedeutet, daß das durch die Welle 29 gesteuerte Dreiwegeventil aus der Neutralstellung in eine Betriebsstellung bewegt wird. Um das Dreiwegeventil

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entweder zu schließen oder in seine andere Betriebsstellung zu bewegen, ist es lediglich erforderlich, die Quelle des unter Druck stehenden fließfähigen Mediums an die Armatur 44 anzuschließen und die Armatur 43 mit dem Vorratsbehälter in Verbindung zu bringen.

Bedingt durch den relativ großen Flächenbereich des Flügels 32, gegen den der sich ausdehnende Balg wirkt, ergibt sich, daß selbst dann eine wesentliche Kraft zur Drehung der Welle 29 und zur Betätigung des von dieser gesteuerten Ventils ausgeübt wird, wenn das fließfähige Medium unter einem relativ geringen Druck in einen der Bälge gedrückt wird.

Bedingt durch die Tatsache, daß die Bälge 41,42 einen vollständig abgedichteten Raum bilden, in dem das unter Druck stehende fließfähige Medium aufgenommen wird, ist das Leckageproblem an dem bewegbaren Flügel 32 vollständig vermieden, und es braucht daher keine genaue Bearbeitung des Inneren des zylindrischen Gehäuses 11 und der daran angrenzenden Teile des bewegbaren Flügels 32 vorgenommen zu werden.

Der Betrieb des in den Fig.5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispieles ist gleich wie der Betrieb des Ausführungsbeispieles der Fig.1-4, so daß sich eine Beschreibung erübrigt.

Aus den oben beschriebenen Konstruktionen ergibt sich, daß ein sich drehendes Stellglied geschaffen ist, bei dem jegliche Gefahr einer Undichtigkeit um den beweglichen Flügel ausgeschaltet ist und bei dem außerdem noch auf die Notwendigkeit einer teueren Bearbeitung für eine Verhinderung einer Leckage verzichtet werden kann.

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Claims

— Q —

Patentansprüche

rehstellglied, gekennzeichnet durch ein an beiden Enden geschlossenes zylindrisches Gehäuse, durch eine Welle, die sich in axialer Richtung durch das Gehäuse erstreckt und die gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse einen Flügel hat, der mit einem Ende an dem Gehäuse befestigt ist und der sich in radialer Richtung von der Innenwand des Gehäuses zu der Gehäuseachse hin erstreckt, wobei sich der Plügel über die ganze Gehäuselänge erstreckt und das innere Ende des Flügels einen Sitz für die Welle bildet, wobei die Welle einen Flügel hat, der an einem Ende starr mit der Welle verbunden ist und der sich in radialer Eichtung von der Achse der Welle nach außen erstreckt, wobei das freie Ende des Wellenflügels dicht benachbart der inneren Oberfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, wodurch die Welle und der von ihr gehaltene Plügel frei ist, sich sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, wobei der feste Plügel und der bewegbare Plügel auf jeder seiner Seiten eine Kammer bildet, und durch in jeder der Kammern angeordnete verformbare Bälge, wobei jeder der Bälge eine in den Balg führende Durchgangsöffnung hat.

2· Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenflügel eine Breite hat, die geringfügig kleiner ist als der Längsabstand zwischen den geschlossenen Enden des Gehäuses und eine radiale Länge hat, die geringfügig kleiner ist als der Radius des Gehäuses, um auf diese Weise einen minimalen Spielraum zwischen den

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Seitenkanten des Flügels und den geschlossenen Enden des Gehäuses sowie zwischen dem äußeren Ende des Flügels und der Gehäusewand zu bilden.

3. Drehstellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Flügels eine genau ausgebildete Bogenform hat, die mit dem Bogen der Innenfläche des zylindrischen Gehäuses übereinstimmt.

4. Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Bälge aus einem elastischen Material besteht, das in der Lage ist, sich zu dehnen und sich zusammenzuziehen,und daß an einem Ende jedes Balges angrenzend an dem äußeren Ende des festen Flügels eine Armatur befestigt ist, wobei sich die Armatur durch die Gehäusewand erstreckt und eine öffnung bildet.

5. Drehstellglied nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zur Winkelbegrenzung der Drehung des bewegbaren Flügels sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn·

6. Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle einen von einem geschlossenen Gehäuseende vorstehenden Abschnitt hat, daß der vorstehende Wellenabschnitt einen sich in radialer Richtung erstreckenden starren Teil hat, der mit dem bewegbaren Flügel fluchtet und daß das geschlossene Gehäuseende, durch das sich die Welle erstreckt, einen Anschlag hat, der sich von dem Gehäuse nach außen erstreckt und der mit dem starren Flügel fluchtet, wobei ein Eingriff des Anschlages mit dem starren Teil die Drehung des beweg-

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baren Flügels im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn begrenzt.

7« Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gehäuse Stirnplatten hat, die an den zugehörigen Enden des Gehäuses zum Verschließen der Gehäuseenden abnehmbar befestigt sind.

8. Drehstellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg aus einem schalenförmigen Abschnitt aus elastischem Material mit Stirnwänden, die nahe den geschlossenen Gehäuseenden angeordnet v/erden können,und mit einem Boden besteht, der gegen den zugeordneten gebogenen Abschnitt der Innenfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet werden kann, daß die Bälge ein Paar starre Streifen haben, die mit einer Seite des festen Flügels bzw. des bewegbaren Flügels fluchten können, daß Mittel dan Umfang des schalenförmigen Teils mit den Außenkanten der starren Streifen verbinden und daß ein Streifen aus elastischem Material die inneren Kanten der starren Streifen mit den zugehörigen Abschnitten der Stirnwände des schalenförmigen Teils verbindet.

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