DE2364005A1

DE2364005A1 - Hydraulischer kolbenlinearantrieb

Info

Publication number: DE2364005A1
Application number: DE2364005A
Authority: DE
Inventors: Jon Lawrence Shafer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-18
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-07-25
Also published as: GB1425781A; AU474895B2; NL7400384A; FR2214853B1; US3824901A; JPS49103206A; FR2214853A1; CA1001912A; AU6468474A

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMKERiCH ■ GERD MÜLLER · D.GROSSE 22

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Jon Lawrence Shafer, Houston,

Harris County. Texas 77070 (USA) 2364005

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»e -£ür< KolbenEuvErieb <_^ , .

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Rückstellfedervorrichtung, die einen Linearantriebskolben in die eine Richtung zu bewegen hat, während dieser Kolben durch den Flüssigkeitsdruck in die andere Richtung angetrieben und bewegt wird. Zu dieser Rückstellfedervorrichtung, die in lösbarer Weise auf das eine Ende des Antriebes aufgesetzt wird, gehört eine vorgespannte Druckfeder, die durch ein vom Antrieb aus hervorstehendes Konstruktionselement zusammengedrückt werden kann. Die Rückstellfedervorrichtung ist vollständig in einem geschlossenem Gehäuse untergebracht.

In der mit dieser Patentanmeldung zusammenhängen und per 31. Juli 1972 zugelassenen Patentanmeldung U.S.-Nr. 72.018 wird ein Kolbenlinearantrieb für ein Drehventil beschrieben. Ein Kolben-Linearantrieb, dessen Doppelkolben in den beiden einander entgegengesetzten Richtungen durch den Flüssigkeitsdruck angetrieben und bewegt wird, wobei von einer wirkungsmäßig mit diesem Kolbenantrieb verbundenen Vorrichtung eine Drehbewegung auf die Antriebsspindel eines Drehventiles oder Drehschiebers übertragen wird. Bei Ausbleiben des Flüssigkeitsdruckes besteht jedoch die Möglichkeit, daß sich das Ventil nicht schließt oder nicht in der Schließposition bleibt, was wiederum zu einem schwerwiegenden unsicheren Betriebszustand führt.

Ziel dieser Erfindung ist deshalb die Schaffung einer unter Vorspannung stehenden Rückstellfedervorlrichtung, die sich leicht an einem Kolben-Linearantrieb anbringen Iäi3t, wobei diese Vorrichtung mit dem Flüssigkeits-

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druck zur Betätigung des Antriebes in die eine Richtungvoll belastet ist, wobei die Rückstellfedervorrichtung weiterhin derart ausgelegt ist, daß von ihr der Antrieb dann iri die entgegengesetzte Richtung zurückbewegt wird, wenn der in die vorerwähnte eine Richtung wirkende Flüssigkeitsdruck weggenommen wird.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Rückstellfedervorrichtung, die von der Konstruktion her derart ausgelegt ist, daß sie leicht auf irgendein Ende des mit Flüssigkeitsdruck arbeitenden linearen Kolbenantriebes aufgesetzt werden kann und nur wenig Platz einnimmt.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Rückstellfedervorrichtung in einer vollkommen gekapselten und sicheren, dichten sowie schlagfesten Ausführung, und dies zu allen Zeiten, darin eingeschlossen auch die Demontage des Antriebes.

Ein wiederum anderes Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Rückstellfedervorrichtung, die zum Arbeiten in einer Richtung verwendet werden kann, im Zusammenwirken mit dem Flüssigkeitsdruckantrieb in beide Richtungen, die darüber hinaus zur Sicherstellung eines sicheren Betriebsablaufes zur Speicherung des Flüssigkeitsdruckes herangezogen werden kann .

Ziel dieser Erfindung ist weiterhin auch die Schaffung einer verbesserten Rückstellfedervorrichtung, bei der das Ausmaß des Zusammendrückens der Feder oder der Federvorspannung sich leicht,ohne die Länge der Vorrichtung zu vergrößern, bewerkstelligen laßt.

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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: -

Fig. 1 Einen teilweise in der Seitenansicht wiedergegebenen Dingsschnitt durch einen Kolben-Linearantrieb mit der auf einem Ende aufgesetzten RückstelIfedervorrichtung,wobei die Kolben in der Position dargestellt sind, in die sie durch die Rückstellwirkung

der Rückstellfeder gebracht worden sind.

Fig. 2 Eine Fig. 1 ähnliche Darstellung, die die Kolben in der Position zeigt, in die diese Kolben zum Zusammendrücken der Feder in die andere Richtung bewegt worden sind.

Fig. 3 Einen in die Linie Ί-3 von Fig. 1 gelegten Querschnitt.

Fig. h Einen in die Linie k-k von Fig. 1 gelegten Querschnitt.

Dieser Kolben-Linearantrieb entspricht im wesentlichen jenem Antrieb, der bereits mit der U.S.-Patentanmeldung Nr. 72.018 dargestellt und beschrieben worden ist. In das zylindrische Gehäuse 10 dieses Kolben-Linearantriebes ist in der Mitte zwischen den Zylinderenden auf einer Seite des Zylinders eine Quernut 11 eingearbeitet. In dieser Quernut 11 dreht sich die zu einem (nicht dargestellten) Drehventil gehörende Ventilspindel Bis in den Zylinder geführt ist ein Kurbelarm 13, der an einem bei l6 auf die Ventilspindel 12 aufgekeilten Ring 15 angeschweißt ist.

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An den einander gegenüberliegenden Seiten des Ringes 15 ist die Ventilspindel 12 in einem quer verlaufenden zylindrischen Gehäuse 18, das die Nut 18 abdeckt, drehbar gelagert. Dieses zylindrische Gehäuse 18 ist derart ausgeführt,daß seine Innenwandung fehlt und den Wandungen des Zylinders in der Umgebung der Nut angepaßt ist, und zwar- derart, daß eine kontinuierliche Schweißnaht 20 das Gehäuse 18 längs dessen Enden und entlang den Seitenkanten derart festhält, daß ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse für die Ventilspindel und dessen Lagern entsteht.

In dem Zylinder sind die beiden Kolben 30 und 31» die von einer mit ihnen verbundenen Stange 32 in einem bestimmten Abstand zueinander gehalten werden, derart angeordnet, daß sie sich auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Zylinders und der Nut 11 gleitend bewegen können. Vorzugsweise sind um den Außenumfang eines jeden Kolbens die beiden Reflonringe "}U gelegt, wobei zwischen den Teflonringen jeweils eine 0-Ringdichtung 35 angeordnet ist. An jedem Ende weist die Verbindungsstange 32 zylindrische Zapfen 36 auf, auf die die Kolben 30 und 31 aufgesetzt sind, auf die weiterhin die" Muttern 37 geschraubt sind, die die Kolben zwischen den Scheiben 38 und den Ansätzen der zur Verbindungsstange 32 gehörenden Zapfen 36 festklemmen.

Ein in die Verbindungsstange 32 eingearbeiteter Zentralschlitz nimmt das freie Ende des Kurbelarmes 13 aiaf, wobei sich die Seitenteile ^2 am Kurbelarm vorbeibewegen. Senkrecht zum Schlitz angeordnet sind zwei RoIJ en, eine auf jeder Seite des Kurbelarmes. Die äußeren Lauf-

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ringe 53 bestehen vorzugsweise aus gehärtetem Stahl, während die inneren Lagerbuchsen 5^ drehbar auf den Stiften oder Bolzen 55» deren äußerer Teil an den Seitenteilen 52 befestigt ist, gelagert sind. Damit aber wird eine in die beiden Richtungen durchgeführte Linearbewegung der Kolben 30 und 31 sowie der Kolbenstange 32 als eine jeweils in eine andere Richtung führende Drehbewegung auf die Ventilspindel 12 übertragen.

Die bisher beschriebenen Konstruktionselemente sind noch ausf ülrrl icher bereits mit der vorerwähnten Patentanmeldung Nr. 72.OI8, die mit dieser einen Zusammenhang hat, beschrieben und dargestellt worden. Für sich allein stellen diese Teile auch nicht diese Erfindung dar.

Die Kopf-oder Endplatte h2 an jedem Ende des Zylindergehäuses 10 kann mit einander diametral angeordneten und radial herausgeführten Flanschansätzen versehen sein, die die Verbindungsbolzen h8"aufnehmen, die mit ihren anderen Enden an der Endplatte 65 befestigt sind und die Endplatten fest gegen die Enden des Zylinders 10 zu ziehen haben. Die Endplatte 65 würde eine Endplatte h2 ersetzen, die dann verwendet würde, wenn keine Rückstellfeder gewünscht ist. In die Endplatten sind die öffnungen 50 eingearbeitet für die wechselweise Zuführung oder ¥egführung der Druckflüssigkeit, die eine reziprokierende Bewegung der Kolben herbeizuführen und damit aber auch die Ventilspindel zwischen den Positionen Ventil geöffnet und Ventil geschlossen zu drehen hat, eingearbeitet.

Wird der Anbau einer Rückstellfedervorrichtung gewünscht, dann wird die Endplatte h2 durch die Endplatte 65 ersetzt.

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Diese Endplatte 65 wird dann auf die Befestigungsbolzen aufgesetzt und von diesen Bolzen ^8 gegen das Endes des Zylinders 10 gezogen. In der Mitte weist die Endplatte 65 eine kreisförmige Öffnung 66 auf. Ein dieses Loch oder diese Bohrung 66 umschließender kreisförmiger Ansatzstutzen 67 sitz fest im Ende des Zylinders 10, wobei ein O-Ring 68 im Ansatzstück diese Verbindung abdichtet.

Die kreisrunde Endplatte 65 ist in Radialrichtung bis über die Befestigungsbolzen H8 hinausgeführt und an dem Außenumfang an der mit der Hinweiszahl 69 gekennzeichneten Stelle mit dem einen Ende eines zylindrischen Feder— gehäuses 70 durch Schweißen verbunden, während das andere Ende dieses Pederpehäuses 70 mit einer Abschlußplatte 72 verschweißt ist. Diese Abschlußplatte 72 vorzugsweise mit einem in deren Mittelteil eingeschraubfcen einstellbaren Anschlagsbolzen, auf dessen äußeres Ende eine Abdicht kappe 7'*· aufgeschraubt ist.

Ein Verlängerungsrohr 75 » dessen Durchmesser so. ausgelegt ist, daß er fest in der kreisrunden Aussparung 76 auf der Außenfläche des Kolbens 3i paßt, wird mit seinem inneren Ende an den vorerwähnten Kolben angeschweißt, wobei der Schweiüvorgang gleichzeitig mit dem Aufsetzen und Befestigen der Endplatte 65 auf den Befestigungsbolzen HS erfolgt. Die vorerwähnte Rohrverlängerung 75 ist bis in das Federgehäuse 70 geführt. Ein Federteller 77, der zuvor an das Verlängerungsrohr 7.5 geschweißt wird, ist in seinem Außendurchmesser derart ausgelegt, daß er sich mit einem genügend großen Seitenspiel· bewegen kann. Nach Fig. 1, d.h. bei völlig nach links bis zum Hubende gescho-

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benem Kolben 'M, ließt die Federtellerplatte 77 am inneren Ende des Federgehäuses 70, wobei sie vorzugsweise durch Anschlagsstücke 73» die an die innenfläche der Plattn 65 angeschweißt sind, in einem bestimmten Abstand von der Endplatte 6 5 gehalten wird«

Die im Federgehäuse JO untergebrachte starke Druckfeder 8O ist im Durchmesser derart angelegt, daß zwischen der Feder und dem Gehäuse genügend Platz vorhanden ist. Die Feder kann am äußeren Ende an die Endplatte 72 angeschweißt sein, wohingegen sie an ihrem inneren Ende durch die Zentrierstifte oder Zentrierbolzen ^l in der" Einbauposition gehalten wird. In der lunge ist die Feder derart ausgelegt, daf3 sie, -um zwischen der Abschlussplatte 7- und dem Federteller 77 eingesetzt werden zu können, zusammengedrückt oder vorgespannt werden muß. Die Starke der Feder wird bestimmt durch die für das Zurückdrücken der Kolben 30 und 31 aus der Position nach Fig. 2 in die Position nach Fig. 1 erforderlichen Federdruck oder Federspannung. Damit verbunden ist eine Umdrehung der Ventilspindel 12, die dann erfolgt, wenn der Flüssigkeitsdruck, der die Kolben in der mit Fig. 2 dargestellten Position hält, abfällt, wobei dann durch die Kolben aufgrund des einwirkenden Flüssigkeitsdruckes die Feder vollständig zusammengedrückt wird. In der Lange ist das Verlängerungsrohr 75 derart ausgelegt, daß sie in der mit Fig.2 dargestellten Position mit der Endplatte 82 am Anschlags bolzen 73 anliegt.

In die Endplatte 65 eingearbeitet ist eine Öffnung 83, in die ein Druckregelungsventil eingesetzt werden kann, das den Druck, d.h. den Flüssigkeitsdruck im Federgehäuse 70 reguliert. Das Ende des Gehäuses 10 ist damit ver-

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bunden, um erforderlichenfalls eine Speicherung der Druckflüssigkeit zur- Erhöhung der Rückstellfederwirkung in der Federkammer 70 herbeizuführen. Darüber hinaus kann die Öffnung 83 verwendet werden als Zulauf öffnung und als Austrittsöffnung, falls der Antrieb der Zylinder durch Flüssigkeitsdruck in beiden Richtungen gewünscht werden sollte, falls weiterhin auch noch gewünscht werden sollte, daß die Rückstellfeder bei Ausbleiben des Flüssigkeitsdruckes die Kolben aus der mit Fig. 2 dargestellten Position in die mit Fig. 1 wiedergegebene Position zurückdrücken soll. Das vollständig abgedichtete Federgehäuse 70 kann als ölbehälter verwendet werden, um das Öl immer im Kontakt mit der Feder zu halten, damit diese f^e^en Korrosionseinwirkungen geschützt ist.

Aus all dem ist zu erkennen, daß eine extrem einfache und leistungsstarko Konstruktion einer Rückstellfeder-Vorrichtung konzipiert worden ist, die sich leicht an irgendeinem Ende des Flüssigkeitsdruckantriebes installieren läßt, wobei nur die Endplatte des Antriebs durch die innere Endplatte des Federgehäuses ersetzt wird, wobei das Verlängerungsrohr 7 5 an den Kolben 31 angeschweißt wird, was sich an der Maschine schnell und leicht bewerkstelligen läßt, liegen des relativ groi.!:l Durchmessers des Federgehäuses, ist in Längsrichtung nur ein Minimum an Platz erforderlich, Unterschiedliche Rückstellfederkräfte lassen sich entsprechend den Anforderungen dadurch aufbringen, daß Draht verschiedener Durchmesser verwendet wird, so daß nur ein Minimum an Teilen erforderlich ist. Entsprechend den jeweiligen

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Anforderungen kann der von den Kolben aus der mit Fig. 2 dargestellten Position in die mit Fig. 1 dargestellte Position zurückzulegende Weg über den einstellbaren Anschlagsbolzen 73 eingestellt werden. Der Abstand zwischen dem Federteller 77 und dem Gehäuse 70 sowie zwischen der Feder und diesem Gehäuse gewährleistet, daß es zu keinem Reibungskontakt mit dem sich daraus ergebenden Metallabrieb kommt.

Diese verbesserte Ausführung einer Rückstellfedervorrichtung ist zudem auch noch stoßfest, weil die Feder vollständig und permanent in einem geschweißten Gehäuse untergebracht ist. Sie ist darüber hinaus auch völlig sicher, so daß beim Anbringen oder Abnehmen der Rückstellfedereinheit vom Flüssigkeitsantrieb keine Teile durch die Gegend fliegen können.

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Jon Lawrence Shafer, Houston,
Harris County, Texas 77070 (USA)

Patentansprüche{-

| —|-hydraulische» Kolbenli- ^7- , nearantrieb für die Betätigung eines Drehventiles. Dieser Kolben-Linearantrieb bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse mit entfernbaren End— platten, mit Kolben in den einander gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Gehäuses und mit einer Vorrichtung, die bei einer Linearbewegung der Kolben eine Drehbewegung auf das vorerwähnte Ventil zu übertragen hat. Die Verbesserung dadurch gekennzeichnet, daß

eine Rückstellfedervorrichtung mit einem abgedichteten Gehäuse auf eine der vorerwähnten Endplatten aufgesetzt ist und mit dem vorerwähnten zylindrischen- Gehäuse in Vorbindung steht; sich eine unter Vorspannung stehende Druckfeder permanent in diesem Federgehäuse befindet; ein lineares Verlängerungselement mit dem benachbarten Kolben verbunden und durch eine Endplatte bis in das Federgehäuse geführt ist, um dort dann die Feder zusammenzudrücken, wenn sich der Kolben zum Federgehäuse bewegt; schließlich diese eine Endplatte auch noch Eintritts-und Austrittsoffnungen aufweist und dadurch den Flüssigkeitsdruck oder Hydraulikdruck im Federgehäuse steuern und regeln kann.

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2. Hydraulischei· Kolben-Linearantrieb nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

an dem Verlängerungselement eine Druckplatte oder ein Federteller befestigt ist, der an einem Ende der Feder anliegt, und zwar derart, daß genügend Freiheit zwischen ihr/ihm und dem Federgehäuse vorluinden ist.

3. Hydraulischer Kolben-Linearantrieb nach Anspruch J,

dadurch ^ekennzeiclinet, daß

dem äußeren Ende des Federgehäuse ein verstellbarer Aiischlagbolzen zugeordnet ist," gegen den das andere Ende des Verlängerungselementes anschlügt, so (inß dadurch der vom benachbarten Kolben zurückzulegende Weg begrenzt werden kann.

-¹J. Hydraulischer Kolben-Linearantrieb nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

zum äußeren Ende des vorerwähnten Federgehäuse ein einstellbarer oder verstellbarer Anschlagbolzen gohört, gegen den zur Begrenzung des vom benachbarten Kolbens in einer Richtung zurückzulegenden Weges das äußere Ende des bereits angeführten Verlängerungselementes anschlägt.

5. Hydraulischer Kolben-Linearantrieb nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

zum vorerwähnten Federgehäuse eine Endplatte gehört, die eine der Endplatten des zylindrischen

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Kolbengehäuses zu ersetzen hat; schließlich diese Ersatz-Endplatte eine Bohrung oder Öffnung auf weist, durch die das bereits angeführte Verlängerungselen} ent geführt ist.

6. Hydraulischer KoIben-Linearantrieb nach
Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

zum Federgehäuse eine Endplatte gehört, die von der Konstruktion her derart konzipiert ist, daß sie eine der Endplatten des zylindrischen Kolbengehäuses ersetzen soll; schließlich diese neue Endplatte eine Bohrung oder Öffnung aufweist,
durch die das Verlängerungselement geführt ist.

7. Hydraulischer KoIben-Linearantrieb nach
Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

zum Federgehäuse eine Endplatte gehört, die die eine der Endplatten des zylindrischen Kolbengehäuses zu ersetzen hat; schließlich in die Endplatte des Federgehäuses eine Bohrung oder Öffnung, durch die das Verlängerungselement geführt wird, eingearbeitet ist.

8. Hydraulischer Kolben-Linearantrieb nach
Anspruch h, '

dadurch gekennzeichnet, daß

die zum Federgehäuse gehörende Endplatte von
der Konstruktion her derart konzipiert ist, daß sie die eine der Endplatten des zylindrischen
Kolbengehäuses ersetzen soll; schließlich in
die Endplatte des Federgehäuses eine Öffnung oder Bohrung gehört, durch die das Verlängerungselement geführt ist.

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