DE29716199U1 - Hydraulically or pneumatically driven rotary drive with a hydraulically preloaded spring return device - Google Patents

Hydraulically or pneumatically driven rotary drive with a hydraulically preloaded spring return device

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Description

-A- Beschreibung -A- Description

Die Erfindung richtet sich auf einen hydraulisch oder pneumatisch druckbeaufschlagbaren Drehantrieb, der in der Industrie zum Schwenken von Ventilklappen, Vorrichtungen usw. eingesetzt wird, wobei an der Kolbenstange ein Drehmoment und ein Schwenkwinkel verlangt wird. Die Hauptbauelemente solcher Drehantriebe sind die Kolbenstange, der Kolben und das Zyiinderrohr. Beiderseits des Kolbens befinden sich Zylinderräume, die gegeneinander und nach außen abgedichtet sind. Bei wechselseitiger Beaufschlagung der Zylmderräume mit Druckmedium wird der Kolben in der Längsachse des Zylinders verfahren. Der Kolben hat auf seinem Außendurchmesser und auf seinem Innendurchmesser gegenläufig angebrachte Steilgewinde, die innen mit der Kolbenstange und außen über einen Zwischenring mit dem Zylinderrohr formschlüssig verbunden sind.The invention is directed to a hydraulically or pneumatically pressurizable rotary drive that is used in industry to swivel valve flaps, devices, etc., where a torque and a swivel angle are required on the piston rod. The main components of such rotary drives are the piston rod, the piston and the cylinder tube. On both sides of the piston there are cylinder chambers that are sealed against each other and against the outside. When the cylinder chambers are alternately pressurized with pressure medium, the piston is moved along the longitudinal axis of the cylinder. The piston has oppositely directed steep threads on its outer diameter and inner diameter, which are positively connected to the piston rod on the inside and to the cylinder tube on the outside via an intermediate ring.

Beim Bewegen des Kolbens in der Längsachse des Zylinders wird dieser durch das äußere Steilgewinde in Drehung versetzt und überträgt diese Drehung durch das innere Steilgewinde auf die Kolbenstange. Durch die gegenläufige Anordnung der beiden Steilgewinde wird der Drehwinkel der Kolbenstange vergrößert. Beim Einsatz solcher Drehantriebe als Betätigungselement für Ventilklappen in Rohrleitungen wird ein außerhalb des Zylinders liegendes Federpaket vorgesehen. Das Öffnen der Ventilklappe erfolgt dann durch Beaufschlagung nur eines Zylinderraumes mit dem Druckmedium. Hierbei wird über das fest mit dem Kolben verbundene Rohr die Bewegung des Kolbens auf das Federpaket übertragen und spannt dieses vor. Der Kolben muß hierbei durch Beaufschlagung mit dem Druckmedium die Kraft zur Erzeugung des gewünschten Drehmomentes und die Kraft zur Spannung des Federpaketes aufbringen. Dieses führt zwangsläufig zu einer wesentlichen Vergrößerung des Drehantriebes. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Drehantrieb zu schaffen, der auch bei Anbringung eines Federpaketes zur mechanischen Rückstellung des Kolbens die vom gewünschten Drehmoment bestimmte Baugröße beibehält.When the piston moves along the cylinder's longitudinal axis, it is rotated by the outer steep thread and this rotation is transferred to the piston rod by the inner steep thread. The angle of rotation of the piston rod is increased by the opposing arrangement of the two steep threads. When such rotary drives are used as an actuating element for valve flaps in pipelines, a spring assembly is provided outside the cylinder. The valve flap is then opened by applying the pressure medium to just one cylinder chamber. The movement of the piston is transferred to the spring assembly via the pipe firmly connected to the piston and pre-tensions it. The piston must apply the force to generate the desired torque and the force to tension the spring assembly by applying the pressure medium. This inevitably leads to a significant increase in the size of the rotary drive. The invention is based on the object of creating a rotary drive that retains the size determined by the desired torque even when a spring assembly is attached to mechanically reset the piston.

Dieses wird nach dem Vorschlag der Erfindung dadurch erreicht, daß das Federpaket durch einen ebenfalls vom Druckmedium beaufschlagten Zusatzkolben vorgespannt wird. Beim Ab-oder Ausfall des Druckes im Druckmedium wird die gespeicherte Kraft des Federpaketes über den Ansatz des Zusatzkolbens und ein zwischengeschaltetes Wälzlager auf den Hilfskolben übertragen, der über das Rohr mit dem Kolben des Drehantriebes verbunden ist, und diesen in die Position bewegt, die dem geschlossenen Zustand der Ventilklappe entspricht.According to the invention, this is achieved by the spring assembly being pre-tensioned by an additional piston that is also acted upon by the pressure medium. If the pressure in the pressure medium drops or fails, the stored force of the spring assembly is transferred via the attachment of the additional piston and an intermediate roller bearing to the auxiliary piston, which is connected to the piston of the rotary drive via the pipe, and moves it into the position that corresponds to the closed state of the valve flap.

-5--5-

-5-Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-5-The
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

F i g. 1 zeigt eine Ventilklappe mit angbautem Drehantrieb.Fig. 1 shows a valve flap with attached rotary actuator.

F i g. 2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Drehantrieb entsprechendFig. 2 shows a vertical section through a rotary drive according to

dem Stand der Technik.
F i g. 3 zeigt einen Drehantrieb mit Federrückstellung entsprechend
the state of the art.
Fig. 3 shows a rotary actuator with spring return according to

dem Stand der Technik
F i g. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt durch einen Drehantrieb mit Federrikkstellung entsprechend dem Vorschlag der Erfindung.
the state of the art
Fig. 4 shows a vertical section through a rotary drive with spring adjustment according to the proposal of the invention.

In F i g. 1 ist der Drehantrieb mit 1 bezeichnet. Dieser ist durch Schrauben 2 mit der Ventilklappe 3 verbunden. Hierbei ist der Schaft 4 der Ventilklappe durch z.B. Paßfedern mit der Kolbenstange des Drehantriebes formschlüssig verbunden. Die Drehbewegung der Kolbenstange wird somit auf die Ventilklappe übertragen und bringt diese in eine Offen- oder Schließposition. Das Druckmedium wird von einer nicht dargestellten Druckerzeugungsanlage dem Drehantrieb wechselseitig über die Anschlüsse 5 und 6 zugeführt.In Fig. 1, the rotary drive is designated 1. This is connected to the valve flap 3 by screws 2. The shaft 4 of the valve flap is positively connected to the piston rod of the rotary drive by means of, for example, keys. The rotary movement of the piston rod is thus transferred to the valve flap and brings it into an open or closed position. The pressure medium is fed alternately to the rotary drive by a pressure generation system (not shown) via connections 5 and 6.

In F i g. 2 sind die Anschlüsse 5 und 6 im Schnitt des Gehäuses 12 dargestellt. Über den Anschluß 5 wird dem Kolbenraum 7 des Kolbens 8 Druckmedium zugeführt. Hierbei ist der Kolbenraum 9 über eine nicht dargestellte Steuerung mit dem Tank verbunden.In Fig. 2, the connections 5 and 6 are shown in section through the housing 12. Pressure medium is supplied to the piston chamber 7 of the piston 8 via the connection 5. The piston chamber 9 is connected to the tank via a control system (not shown).

Die Kolben räume 7 und 9 sind gegeneinander durch die Dichtungen 22 und 23, sowie nach außen durch die Dichtungen 24, 25, 26 und 27 abgedichtet. Der Kolben 8 bewegt sich in Richtung des Gehäusedeckels 10. Durch das Wechseln der Druckmediumszufuhr auf den Anschluß 6 und das Verbinden des Anschlusses 5 mit dem Tank durch die Steuerung wird die Kolbenbewegung umgekehrt.The piston chambers 7 and 9 are sealed against each other by the seals 22 and 23, and to the outside by the seals 24, 25, 26 and 27. The piston 8 moves towards the housing cover 10. By changing the pressure medium supply to the connection 6 and connecting the connection 5 to the tank via the control, the piston movement is reversed.

Bei der axialen Bewegung des Kolbens 8 wird dieser durch das äußere Steilgewinde 11, welches formschlüssig mit dem Gehäuse 12 über den Zwischenring 13 verbunden ist, um die Mittelachse 14 des Drehantriebes gedreht. Diese Drehung wird durch Formschluß des inneren Steilgewindes 15 auf die Kolbenstange 16 übertragen.During the axial movement of the piston 8, it is rotated around the central axis 14 of the rotary drive by the outer steep thread 11, which is positively connected to the housing 12 via the intermediate ring 13. This rotation is transmitted to the piston rod 16 by the positive locking of the inner steep thread 15.

Die Kolbenstange 16 ist durch geteilte Einlegeringe 17 und 18 unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 19 und 19a axial festgelegt und führt bei axialer Verschiebung des Kolben 8 eine reine Drehbewegung aus, wobeiThe piston rod 16 is axially fixed by split insert rings 17 and 18 with the interposition of rolling bearings 19 and 19a and performs a pure rotary movement when the piston 8 is axially displaced, whereby

entsprechend dem hydraulischen Druck des Druckmediums ein Drehmoment bestimmter Größe erzeugt wird. Dieses Drehmoment kann durch z.B. Paßfedern auf den Antriebsschaft verschiedenster Aggregate übertragen werden.A torque of a certain size is generated according to the hydraulic pressure of the pressure medium. This torque can be transmitted to the drive shaft of a wide variety of units using, for example, feather keys.

-6--6-

Die Kolbenstange 16 ist durch den Gehäuseboden 10 hindurchgeführt und ist an ihrem äußeren Ende z.B. mit einem Vierkant 16a versehen. Durch Drehen des Vierkantes von Hand unter Verwendung eines Hebels kann die Kolbenstange 16 im Notfall gedreht werden. Außerdem dient der Vierkant durch eine Markierung zur Stellungsanzeige der Kolbenstange. The piston rod 16 is guided through the housing base 10 and is provided with a square 16a at its outer end, for example. By turning the square by hand using a lever, the piston rod 16 can be turned in an emergency. The square also serves to indicate the position of the piston rod by means of a marking.

F i g. 3 zeigt einen Drehantrieb mit Federrückstellung des Kolbens. Hierbei wird nur der Kolbenraum 9 mit dem Druckmedium beaufschlagt. Die axiale Verschiebung des Kolbens 8 wird über ein, mit diesem fest verbundenes Rohr 20 auf das Federpaket 21 übertragen und spannt dieses vor. Geht der Druck im Kolben raum 9 verloren, so bewegt die gespeicherte Kraft des Federpaketes 21 den Kolben 8 in seine Ausgangsiage unter Drehung der Kolbenstange 16 zurück.Fig. 3 shows a rotary drive with spring return of the piston. In this case, only the piston chamber 9 is pressurized with the pressure medium. The axial displacement of the piston 8 is transmitted to the spring assembly 21 via a pipe 20 firmly connected to it and preloads it. If the pressure in the piston chamber 9 is lost, the stored force of the spring assembly 21 moves the piston 8 back to its original position by rotating the piston rod 16.

F i g. 4 zeigt einen Drehantrieb mit Federrückstellung entsprechend dem Erfindungsvorschlag. Hierbei ist das Rohr 20 an der vom Kolben 8 abgewandten Seite mit dem Hilfskolben 28, der mit Dichtungen 29 und 30 versehen ist, über ein Gewinde verbunden. Auf dem Rohr 20 ist die Rohrhülse 35 durch den Sicherungsring 36 festgelegt und übernimmt die Führung des Federpaketes 37. Auf dem Federpaket 37 stützt sich der Zusatzkolben 38 ab, der über seinen Ansatz 39 und das zwischengelegte Wälzlager 40 mit dem Hilfskolben 28 Kontakt hat Der Zusatzkolben 38 ist mit der Dichtung 41 versehen und ist im Federzylinderrohr 31 gegen die Kraft des Federpaketes 37 längsverschiebbar. Der Verschiebeweg wird durch die Schulter 42 im Federzylinderrohr 31 begrenzt. Das Federzylinderrohr 31 ist über den Gehäusedeckel 32 mit den Dichtungen 33 und 34 nach außen hin abgedichtet.Fig. 4 shows a rotary drive with spring return according to the invention. The tube 20 is connected to the auxiliary piston 28, which is provided with seals 29 and 30, on the side facing away from the piston 8 via a thread. The tube sleeve 35 is fixed to the tube 20 by the locking ring 36 and takes over the guidance of the spring assembly 37. The additional piston 38 is supported on the spring assembly 37 and is in contact with the auxiliary piston 28 via its shoulder 39 and the roller bearing 40 placed between them. The additional piston 38 is provided with the seal 41 and can be moved longitudinally in the spring cylinder tube 31 against the force of the spring assembly 37. The displacement path is limited by the shoulder 42 in the spring cylinder tube 31. The spring cylinder tube 31 is sealed to the outside via the housing cover 32 with the seals 33 and 34.

Bei gleichzeitiger Druckmediumszufuhr durch die Anschlüsse 6, 43,43a spannt der Zusatzkolben 38 das Federpaket 37 vor, ohne daß eine Spannkraft vom Kolben 8 erforderlich ist. Der Hilfskolben 28 unterstützt durch die Druckbeaufschlagung seiner Fläche 44 über das Rohr 20 die Arbeitskraft des Kolben 8.With simultaneous pressure medium supply through the connections 6, 43, 43a, the additional piston 38 preloads the spring assembly 37 without any clamping force being required from the piston 8. The auxiliary piston 28 supports the working force of the piston 8 by applying pressure to its surface 44 via the pipe 20.

Sinkt der Druck im Druckmedium an den Anschlüssen 6,43, 43a, so wird der Zusatzkolben 38 durch die gespeicherte Kraft des Federpaketes 37 in seine Ausgangsposition verschoben. Hierbei wird die Kraft des Federpaketes 37 über den Ansatz 39 auf das Wälzlager 40 und über den Hilfskolben 28 und das Rohr 20 auf den Kolben 8 übertragen.If the pressure in the pressure medium at the connections 6, 43, 43a drops, the additional piston 38 is moved to its starting position by the stored force of the spring assembly 37. The force of the spring assembly 37 is transferred via the shoulder 39 to the roller bearing 40 and via the auxiliary piston 28 and the tube 20 to the piston 8.

Das Federzylinderrohr 31 ist mit demGehäusedeckel 32 über das Gewinde 44 lösbar verbunden.The spring cylinder tube 31 is detachably connected to the housing cover 32 via the thread 44.

Claims (9)

-2-Schutzansprüche-2-Protection claims 1. Hydraulisch oder pneumatisch angetriebener Drehantrieb, bei dem der Kolben über ein an seinem Außendurchmesser angebrachtes Steilgewinde und einen im Zylindergehäuse festgelegten Zwischenring mit dem Zylindergehäuse, und durch ein innenliegendes Steilgewinde mit der Kolbenstange formschlüssig verbunden ist, und die Kolbenstange ringförmige Ansätze aufweist, die über zwischengelegte Wälzlager die Festlegung der Kolbenstange in Zylinderlängsrichtung sicherstellen, wobei die Bewegung des Kolbens in einer Richtung durch die Zuführung von Druckmedium, und in der anderen Richtung durch ein außenliegendes Federpaket bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Federpaket 37 bei gleichzeitiger Beaufschlagung von Kolben 8 und Zusatzkolben 38 mit Druckmedium durch den Zusatzkolben vorgespannt wird.1. Hydraulically or pneumatically driven rotary drive, in which the piston is positively connected to the cylinder housing via a steep thread attached to its outer diameter and an intermediate ring fixed in the cylinder housing, and to the piston rod via an internal steep thread, and the piston rod has ring-shaped projections, which ensure the fixing of the piston rod in the cylinder's longitudinal direction via intermediate roller bearings, the movement of the piston in one direction being brought about by the supply of pressure medium, and in the other direction by an external spring assembly, characterized in that the spring assembly 37 is preloaded by the additional piston when the piston 8 and the additional piston 38 are simultaneously pressurized with pressure medium. 2. Drehantrieb nach Anspruch !dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben 8 mit einem Rohr 20 festverbunden ist, das an der vom Kolben abgewandten Seite einen Hilfskolben 28 aufweist, der im Zusatzkolben 38 gleitend geführt ist.2. Rotary drive according to claim !characterized in that the piston 8 is firmly connected to a tube 20 which has an auxiliary piston 28 on the side facing away from the piston, which is slidably guided in the additional piston 38. 3. Drehantrieb nach Anspruch 1 und !dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zusatzkolben 38 und Hilfskolben 28 ein Wälzlager 40 vorgesehen ist3. Rotary drive according to claim 1 and !characterized in that a roller bearing 40 is provided between the additional piston 38 and the auxiliary piston 28 4. Drehantrieb nach Anspruch Ibis3dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzkolben 38 einen Ansatz 39 aufweist, der bei Druckabfall im Druckmedium die Vorspannkraft des Federpaketes 37 über das zwischengeschaltete Wälzlager 40, den Hilfskolben28 und das Rohr 20 auf den Kolben 8 überträgt.4. Rotary drive according to claim 1 to 3, characterized in that the additional piston 38 has a projection 39 which, in the event of a pressure drop in the pressure medium, transfers the preload force of the spring assembly 37 to the piston 8 via the intermediate roller bearing 40, the auxiliary piston 28 and the tube 20. 5. Drehantrieb nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Rohr 20 eine Rohrhülse 35 in Längsrichtung unverschieblich befestigt ist.5. Rotary drive according to claim 2, characterized in that a tubular sleeve 35 is fixed to the tube 20 so as to be immovable in the longitudinal direction. 6. Drehantrieb nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrhülse 35 die Führung des Federpaketes 37 übernimmt.6. Rotary drive according to claim 5, characterized in that the tubular sleeve 35 guides the spring assembly 37. 7. Drehantrieb nach den Ansprächen 1 bis 7 d a d u r c h gekennzeichnet, daß im Federzylinderrohr 31 der Innendurchmesser im Bereich des Zusatzkolbens 38 einschließlich seines Hubes vergrößert ist, so daß der Hub des Zusatzkolbens 38 durch die Schulter 42 im Federzylinderrohr 31 begrenzt wird.7. Rotary drive according to claims 1 to 7, characterized in that in the spring cylinder tube 31 the inner diameter in the area of the additional piston 38 including its stroke is enlarged, so that the stroke of the additional piston 38 is limited by the shoulder 42 in the spring cylinder tube 31. 8. Drehantrieb nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Federzylinderrohr 31 mit dem Gehäusedeckel 10 des Drehantriebes durch ein Gewinde 44 verbunden ist.8. Rotary drive according to claims 1 to 7, characterized in that the spring cylinder tube 31 is connected to the housing cover 10 of the rotary drive by a thread 44. -3--3- -3--3- 9. Drehantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange 16, die durch den Kolben 8, das Rohr 20 und den Gehäusedeckel 32 hindurchreicht, an ihrem Ende 16a so bearbeitet ist, daß sie als Notbetätigung und Stellungsanzeiger benutzt werden kann.9. Rotary drive according to claims 1 to 3, characterized in that the piston rod 16, which extends through the piston 8, the tube 20 and the housing cover 32, is machined at its end 16a so that it can be used as an emergency actuator and position indicator. -4--4-
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