DE2347753A1 - Fluidischer schwenkantrieb - Google Patents

Description

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2 1. Sep, 1973

HOERBIGER VENTILWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, Wien

Fluidischer Schwenkantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen fluidischen Schwenkantrieb, insbesondere für Schalt- und Steuergeräte wie Ventile u.dgl., mit einem von einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagten, in einem Zylinder geführten Kolben, der über eine Kolbenstange einen Schwenkhebel betätigt.

•Es ist bekannt, Schalt- und Steuergeräte wie Ventile, Klappenventile, Kugelhähne u.dgl., die durch eine Schwenkbewegung verstellt werden, durch hydraulische oder pneumatische Schwenkantriebe zu betätigen. Diese bestehen im wesentlichen aus einem Antriebszylinder mit einem Kolben, dessen hin- und hergehende Bewegungen in Schwenkbewegungen umgewandelt werden. Bei einer bekannten Ausführung xvird ein über ein Schwenkauge verschwenkbar aufgehängter Antriebszylinder verwendet, dessen Kolbenstange aus dem Zylinder abgedichtet herausgeführt und an einem auf einer Betätigungswelle befestigten Schwenkhebel

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angelenkt ist. Ein weiterer bekannter Schwenkantrieb weist eine durch den Kolben verschobene Zahnstange auf, die ein auf einer Welle sitzendes Zahnsegment verschwenkt. Ferner sind Schwenkflügelantriebe bekannt, bei denen die vom Druckmittel beaufschlagten Flügel in einem nach einer Kreisbahn gekrümmten Gehäuse geführt sind.

Die bekannten Ausführungen weisen verschiedene Nachteile auf und sind insbesondere verhältnismäßig auf v/endig. Bei verschwenkbar aufgehängtem Antriebszylinder müssen die an den Zylinder angeschlossenen Druckmittelleitungen flexibel sein und es muß genügend Raum für die Schwenkbewegungen des Zylinders zur Verfügung stehen. Außerdem besteht diese Ausführung aus zwei praktisch getrennten, nur über die Kolbenstange zusammenhängenden Bauteilen. Der bekannte Zahnstangenantrieb hat den Machteil, daß teure Maschinenelemente wie Zahnstange, Zahnsegment oder Zahnrad, sowie eine Führung für die Zahnstange erforderlich sind. Beim Schwenkflügelantrieb ergeben sich hingegen nur schwer lösbare Dichtprobleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen billig herzustellenden, kompakten Schwenkantrieb zu schaffen, der außerdem einfach abzudichten -ist.

Der erfindungsgemäße Schwenkantrieb besteht darin, daß der Schwenkhebel in einer mit dem Zylinder in offener Verbindung stehenden Kammer eines mit dem Zylinder eine Baueinheit bildenden Gehäuses angeordnet ist, aus dem lediglich eine mit dem Schwenkhebel verbundene Triebwelle herausführt, wobei die Kolbenstange am Schwenkhebel durch ein Drehgelenk und am Kolben starr befestigt ist. Durch diese Ausbildung wird ein überraschend einfacher und billig herzustellender Schwenkantrieb erhalten, der darüber hinaus noch weitere Vorteile aufweist. Der Schwenkantrieb bildet eine kompakte, nach außen abgeschlossene Baueinheit, bei der alle beweglichen Teile gegen Verschmutzung und Beschädigung geschützt sind und außerdem durch das zum Antrieb verwendete Druckmittel bzw. durch in diesem mitgeführten Schmierstoff dauernd geschmiert werden, so daß eine völlige Wartungsfreiheit erreicht wird. Da ledig- ·

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lieh die vom Schwenkhebel wegführende Triebwelle abgedichtet werden muß, ergeben sich keinerlei Dichtprobleme. Außerdem bleibt die vom Druckmittel auf den Kolben ausgeübte Antriebskraft in beiden Richtungen gleich groß,, weil in keiner Richtung der Querschnitt der Kolbenstange für den Druckangriff entfällt. Die sich bei der Schwenkbewegung ergebende Schrägstellung des Kolbens kann durch günstige Anordnung der Zylinderachse relativ zu der vom Schwenkhebel beschriebenen Kreisbahn sowie durch eine ausreichende Länge der Kolbenstange verhältnismäßig klein gehalten werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann als Triebwelle die Betätigungswelle eines durch den Schwenkantrieb betätigten Gerätes unmittelbar in die Kammer geführt und mit dem Schwenkhebel fest verbunden sein, so daß eine eigene Triebwelle überflüssig ist. Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Gehäuse des angetriebenen Gerätes mit dem die Kammer mit dem Schwenkhebel umschließenden Gehäuse dicht verbunden ist, kann überdies eine eigene Abdichtung -der Triebwelle wegfallen, da die Betätigungswelle des Gerätes ohnehin eine Wellendichtung, z.B. eine Stopfbüchsendichtung, besitzt, welche hiebei gleichzeitig den Schwenkantrieb abdichtet. Es ist dabei lediglich eine statische Dichtung zwischen den beiden Gehäusen erforderlich.

Um die Abdichtung bei verschwenktem Kolben zu verbessern, kann erfindungsgemäß die Dichtfläche des Kolbens und/oder des auf diesem allenfalls angeordneten Dichtringes sphärisch ausgebildet sein. Die .Abdichtung erfolgt dann auch bei verschwenktem Kolben entlang eines Kreisquerschnittes des Zylinders.

Eine möglichst kleine Schrägstellung des Kolbens wird erreicht, wenn die Bewegungsbahn des Schwenkhebels relativ zur Achse des Zylinders so angeordnet wird, daß erfindungsgemäß in den beiden Endlagen des Schwenkhebels und in der mittleren Stellung zwischen diesen der Abstand des Drehgelenks von der Achse des Zylinders gleich groß ist, wobei das Drehgelenk in den beiden Endlagen auf der einen Seite und in der mittleren Stellung auf der anderen Seite der Achse des Zylinders liegt.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schwenkantriebs im axialen Mittelschnitt,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das den Schwenkhebel aufweisende Ende einer praktischen Ausführungsform des Schwenkantriebes mit einem von diesem angetriebenen Ventil und χ

Fig. 3 einen Schnitt durch den Schwenkantrieb nach Fig. entlang des Schwenkhebels gemäß der Schnittlinie III-III.

Der in Fig. 1 dargestellte Schwenkantrieb besteht aus einem Antriebszylinder 1, in dem ein schmaler Kolben 2 mit einer Kolbenstange 3 verschiebbar ist. Der Kolben 2 ist mit der Kolbenstange 3 starr verbunden und durch einen Dichtring abgedichtet. An einem Ende ist der Zylinder 1 durch einen Zylinderdeckel 5 mit einem Anschluß 6 für das Druckmittel abgeschlossen und an das andere Ende des Zylinders 1 ist ein Gehäuse 7 angebaut, in dem ein Anschluß 8 für die Zu- und Ableitung des den Kolben 2 betätigenden Druckmittels vorgesehen ist. Das Gehäuse 7 umschließt eine Kammer 9, die mit dem Innenraum des Zylinders 1 in offener Verbindung steht und in der auf einer Triebwelle 10 ein Schwenkhebel 11 angeordnet ist. Der Schwenkhebel 11 ist durch ein Drehgelenk 12 mit der Kolbenstange 3 verbunden. Die Triebwelle 10 ist aus dem Gehäuse 7 abgedichtet herausgeführt.

Der Schwenkhebel 11 ist durch den Kolben 2 um einen bestimmten Winkel, im Ausführungsbeispiel um einen Winkel von etwa 90°, zwischen zwei Endlagen verschwenkbar. Wenn in der gezeigten Stellung -durch den Anschluß 6 Druckmittel zugeführt wird, beaufschlagt dieses den Kolben 2 und verschiebt diesen in seine andere Endlage, wobei er über die Kolbenstange 3 den Schwenkhebel 11 mitnimmt. Die Rückführung erfolgt durch Zufuhr von Druckmittel durch den Anschluß 8. Die mit dem Schwenkhebel 11 unmittelbar verbundene Kolbenstange 3 wird bei der Bewegung des Kolbens 2 aus der Achse des Zylinders 1 ausgelenkt, wobei, der maximale Auslenkwinkel oC vom Verschwenkwinkel des Schwenkhebels 11, von der Lage der Achse des Zylinders 1 relativ zur

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Bewegungsbahn des Drehgelenkes 12 zwischen dem Schwenkhebel 11 und der Kolbenstange 3 sowie von der Länge der Kolbenstange 3 abhängt. Bei günstiger Wahl dieser Parameter bleibt der Auslenkwinkel 06 verhältnismäßig klein, wodurch auch die Schwenkbewegungen des Kolbens 2, der sich gleichfalls um den Auslenkwinkel o(. aus seiner Normallage relativ zur Zylinderachse ver- , schwenkt, in Grenzen bleiben.

Die optimale relative Anordnung zwischen der Achse des Zylinders 1 und der Bewegungsbahn des Drehgelenkes 12 ist in Fig. 1 gezeigt. Hiebei ist in den beiden Endlagen des Schwenkhebels 11 und in der mittleren Stellung desselben der Abstand a des Drehgelenks von der Zylinderachse jeweils gleich groß, wobei sich ein minimaler Auslenkwinkel OL und damit eine minimale Schrägstellung des Kolbens 2 ergibt. Wenn die Dichtfläche des Kolbens 2 sphärisch ausgebildet ist, dichtet dieser auch in seinen verschwenkten Stellungen immer entlang eines Kreisqaerschnittes des Zylinders 1 ab, so daß keine Undichtheit auftreten kann. Beispielsweise kann auf den Kolben 2 ein Dichtring mit sphärischer Außenfläche aufgesetzt sein. Aber auch bei Verwendung eines O-Ringes zur Abdichtung des Kolbens treten praktisch keine Dichtschwierigkeiten auf, da die Schrägstellung des Kolbens 2 nur verhältnismäßig gering ist. Das Druckmittel wirkt immer in Achsrichtung der Kolbenstange 3 auf den Kolben 2, so daß keine Reaktionskräfte quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens 2 zu übertragen und hiefür keine zusätzlichen Abstützungen erforderlich sind.

In den Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem an das den Schwenkhebel 11 umschließende Gehäuse 7 unmittelbar ein durch den Schwenkantrieb betätigtes Gerät, z.B. ein Ventil 13» angebaut ist, das Anschlußverschraubungen 14 und 15 für die gesteuerte Leitung aufweist. Das Ventil 13 ist mittels eines Zugbandes 16 und durch Schrauben 17 unmittelbar am Gehäuse 7 befestigt, wobei ein Gehäusefortsatz 18 des Ventils 13 in einer Einbuchtung des Gehäuses 7 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 19 an die Außenwand des Gehäuses 7

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dicht angepreßt ist. Ein Stift 20 dient hiebei zur Zentrierung. Die Betätigungsteile des Ventils 13 ragt in die Kammer 9 hinein und bildet zugleich die Triebwelle 10, auf welche der Schwenkhebel 11 drehfest aufgesetzt ist. Eine eigene Abdichtung der als Triebwelle 10 dienenden Betätigungswelle des Ventils 13 ist dabei nicht erforderlich, da die Betätigungswelle im Gehäuse des Ventils 13 ohnehin abgedichtet ist. Somit erfolgt die Abdichtung der mit dem Innenraum des Zylinders 1 in Verbindung stehenden Kammer 9 nach außen lediglich durch die statische Dichtung 19.

Patentansprüche; 4098U/0470

Claims (1)

1. Patentansprüche ;

   Fluidischer Schwenkantrieb, insbesondere für Schalt- und Steuergeräte v/ie Ventile u.dgl., mit einem von einem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beaufschlagten, in einem Zylinder geführten Kolben, der über eine Kolbenstange einen Schwenkhebel betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (11) in einer mit dein Zylinder (1) in offener Verbindung stehenden Kammer (9) eines mit dem Zylinder eine Baueinheit bildenden Gehäuses (7) angeordnet ist, aus dem lediglich eine mit dem Schwenkhebel (11) verbundene Triebwelle (10) herausführt, wobei die Kolbenstange (3) am Schwenkhebel (11) durch ein Drehgelenk (12) und am Kolben (2) starr befestigt ist.

   Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Triebwelle (10) die Betätigungswelle eines Gerätes, z.B. eines Ventils (13), unmittelbar in die Kammer (9) geführt und mit dem Schwenkhebel (11) fest verbunden ist. Schwenkantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (18) des angetriebenen Gerätes (13) mit dem die Kammer (9) mit dem Schwenkhebel (11) umschließenden Gehäuse (7) dicht verbunden ist.

   Schwenkantrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3 * dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche des Kolbens (2) und/oder des auf diesem allenfalls angeordneten Dichtringes (4) sphärisch ausgebildet ist.

   Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Endlagen des Schwenkhebels (11) und in der mittleren Stellung zwischen diesen der Abstand (a) des Drohgelenks (12) von der Achse des Zylinders (1) gleich groß ist, wobei das Drehgelenk (12) in den beiden Endlagen auf der einen Seite und in der mittleren Stellung auf der anderen Seite der Achse des Zylinders (1) liegt.

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