DE3001834C2

DE3001834C2 - Wall bushing for an adjusting ram

Info

Publication number: DE3001834C2
Application number: DE19803001834
Authority: DE
Inventors: Hans Michael Jona Mayer
Original assignee: Elektrowatt AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1979-01-26
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1982-12-02
Also published as: DE3001834A1; CH638327A5; SE433966B; GB2041172A; SE8000148L; GB2041172B

Description

a) der Faltenbalg von zwei dichtend hintereinander angeordneten Metallbälgen (40,45) gebildet wird,a) the bellows is formed by two metal bellows (40, 45) arranged one behind the other in a sealing manner will,

b) die Metallbälge (40, 45) in einem dicht mit der Wandung verbundenen Gehäuse (11) derart angeordnet sind, daß die von den Bälgen (40,45) umschlossenen Innenräume (43, 48) mit einer Seite der Wandung (20) und der Raum (44, 49) um die Bälge (40,45) mit der anderen Seite der Wandung (20) kommuniziert,b) the metal bellows (40, 45) in a housing (11) tightly connected to the wall in this way are arranged that the bellows (40,45) enclosed interior spaces (43, 48) with a Side of the wall (20) and the space (44, 49) around the bellows (40, 45) with the other side of the Wall (20) communicates,

c) der Stößel zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein Teil (26) im Innenraum der Bälge (40,45) an der Verbindungsstelle der beiden Bälge und der andere Teil (30, 36) außerhalb der Bälge ebenfalls an der Verbindungsstelle der beiden Bälg«.¹ angreift,c) the plunger is designed in two parts, one part (26) in the interior of the bellows (40, 45) at the junction of the two bellows and the other part (30, 36) outside the bellows also at the junction of the two bellows. ¹ attacks,

d) die beiden Metallbälge (40, 45) an den beiden Stirnseiten (16, 21) des Gehäuses (11) und an einem an der Verbindungsstelle angeordneten Verbindungsstück zwischen den beiden Stößelteilen dicht befestigt sind.d) the two metal bellows (40, 45) on the two End faces (16, 21) of the housing (11) and on one arranged at the connection point Connecting piece between the two plunger parts are tightly attached.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück der Bälge eine mit Durchlaßbohrungen (29) versehene Ringscheibe (28) ist, die ein Ende des einen Stößelteils (26) zentral aufnimmt und an deren Außenumf-\ng achsparallele Stäbe (33, 34) angeordnet sind, die Öffnungen des Gehäuses (11) mit Spiel durchsetzen und die starr mit dem anderen Stößelteil (36) verbunden sind.2. Implementation according to claim 1, characterized in that that the connecting piece of the bellows has an annular disc provided with through bores (29) (28), which receives one end of one plunger part (26) centrally and on the outer circumference \ ng axially parallel rods (33, 34) are arranged, which penetrate the openings of the housing (11) with play and which are rigidly connected to the other tappet part (36).

3. Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallbälge (40, 45) identisch ausgebildet sind. so3. Implementation according to claim 1 or 2, characterized in that the two metal bellows (40, 45) are designed identically. so

4. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis4. Implementation according to one of claims 1 to

3, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb der Bälge liegende Verbindung des einen Stößelteils (36) mittels eines rohrförmigen Bauteils (30) erfolgt, welches mit wenigstens einem Längsschlitz (31, 32) versehen ist, durch den sich ein gehäusefester Steg (24, 25) mit Spiel erstreckt, der im Inneren des rohrförmigen Bauteils (30) die eine Stirnwand (21) des Gehäuses (11) trägt, an der das Ende des vom Bauteil (30) umgebenen Metallbalges (45) befestigt ist,3, characterized in that the connection of the one plunger part (36) lying outside the bellows takes place by means of a tubular component (30) which is provided with at least one longitudinal slot (31, 32) is provided, through which a housing-fixed web (24, 25) extends with game that is inside the tubular component (30) which carries an end wall (21) of the housing (11) on which the end of the dated Metal bellows (45) surrounded by component (30) is attached,

5. Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis5. Implementation according to one of claims 1 to

4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallbälge (40, 45) vorkomprimiert im Gehäuse (11) eingebaut sind.4, characterized in that the two metal bellows (40, 45) are pre-compressed in the housing (11) are built in.

Die Erfindung betrifft die Ausbildung der Durchführung eines Stellzwecken dienenden axial verschiebüchen Stellstößels durch eine von beiden Seiten mit Medien mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagte Wandung unter Verwendung eines verformbaren Faltenbalges, der dichtend an der Wandung und am Stößel befestigt ist, wobei zum Ausgleich der auf den Stößel wirkenden Kräfte Gegendruckflächen am Stößel und Mediendurchführungen entlang des Stößels zur Beaufschlagung dei Gegendurckflächen mit dem jeweils gleichen Medium vorgesehen sind.The invention relates to the formation of the implementation of an adjusting purpose serving axially displacement Actuating plunger by one of both sides with media with different pressures Wall using a deformable bellows, which seals on the wall and on The plunger is attached, with counter-pressure surfaces on the plunger to compensate for the forces acting on the plunger and media ducts along the plunger to act on the counter pressure surfaces with the the same medium are provided in each case.

Aus der FR-PS 13 90 295 ist bereits eine Durchführung der eingangs genannten Art bekannt, wobei durch entsprechende Ausgleichsbohrungen und Anordnungen von Gegendruckflächen eine weitgehende Kompensierung der von den unterschiedlichen Drücken beidseitig der Wandung ausgeübten Kräfte erreicht wird. Die eigentliche Stößelfläche jedoch ist bei der bekannten Anordnung in die Kompensation nicht mit <;inbezogen, was vor allem bei gringen Stellkräften nachteilig ist.From FR-PS 13 90 295 there is already an implementation of the type mentioned known, with appropriate compensation bores and arrangements of counter-pressure surfaces a substantial compensation of the different pressures on both sides the wall exerted forces is achieved. The actual ram surface, however, is in the known one Arrangement in the compensation not with <; included, which is disadvantageous, especially with small maneuvers.

Aus der DE-AS 10 82 785 ist die Durchführung eines Ventüsiößcls durch die Gehäusewandung des Ventils gezeigt, wo wiederum durch Ausgleichsbohrungen und Gegendruckflächen eine Kompensierung der unterschiedlichen, auf den Ventilkörper einwirkenden Kräfte erreicht wird. Da der Ventilkörper jedoch durch die Gehäusewandung des Ventils nach außen geführt ist, treten zwischen Jem Innenraum des Ventils und der Umgebung Differenzkräfte auf, die nicht kompensiert werden können.From DE-AS 10 82 785 the implementation of a Ventüsiößcls through the housing wall of the valve shown, where in turn compensation bores and counterpressure surfaces compensate for the different, forces acting on the valve body is achieved. However, since the valve body by the Housing wall of the valve is guided to the outside, occur between Jem interior of the valve and the Environment differential forces that cannot be compensated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Durchführung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein Druckgefälle zwischen der einen und der anderen Seite der Durchführung praktisch ohne Einfluß auf die Lage des Stellstößels ist, so daß der Stellstößel von einem Antrieb gesteuert werden kann, der lediglich geringe Stellkräfte zu liefern vermag.The invention is therefore based on the object of creating an implementation of the type mentioned at the beginning, in which a pressure gradient between one and the other side of the implementation has practically no effect is on the position of the ram, so that the ram can be controlled by a drive that only able to deliver low actuating forces.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Eirfindungsind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Durchführung des Stellstößels durch eine Wandung, die Räume unterschiedlichen Druckes trennt, zeichnet sich dadurch aus, daß au:: den Stellstößel keinerlei Kräfte ausgeübt werden. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß das Balgvolumen unabhängig von der Stellung des Stellstößels immer konstant bleibt.According to the invention, this object is achieved by the features specified in the characterizing part of the main claim. Advantageous further developments of the invention are the subject of subclaims.
The implementation of the adjusting ram according to the invention through a wall that separates spaces of different pressure is characterized in that no forces are exerted on the adjusting ram. This is essentially achieved in that the volume of the bellows always remains constant regardless of the position of the actuating tappet.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:The following is an example of an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawing described. It shows:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Durchführung, undFig. 1 shows an axial section through a passage, and

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II der F i g. 1.
Die dargestellte Durchführung 10 besitzt ein Gehäuse 11 und einen durch dieses hindurch sich erstreckenden und in diesem längsverschiebbar angeordneten Stellstößel 12. Das eine im wesentlichen zylindrische Innenwand 13 aufweisende Gehäuse 11 weist einen rohrförmigen Abschnitt 14 auf, der einerends in einer eine Bohrung 15 aufweisenden Stirnwand 16 endet und andernends in einen nach außen abstehenden Flansch 17, beispielsweise mit Außensechskant, übergeht. Auf den Flansch 17 folgt ein mit einem Außengewinde 18 versehener Stutzen 19. Dieser Stutzen 19 ist dicht in die Wand 20 des Gehäuses eines Ventils (nicht dargestellt) z. B. eines Kegel- oder eines Mischventiles eingeschraubt. Der Stutzen 19 endet in einer Stirnwand 21, inF i g. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1.
The bushing 10 shown has a housing 11 and an adjusting plunger 12 extending therethrough and arranged to be longitudinally displaceable therein ends and at the other end merges into an outwardly protruding flange 17, for example with an external hexagon. The flange 17 is followed by a connector 19 provided with an external thread 18. B. screwed in a cone valve or a mixing valve. The connecting piece 19 ends in an end wall 21 in

der zwei kreisbogenFörrrige, durchgehende Schlitze 22, 23 (F i g. 2) vorhanden sind, so daß der zentrale Teii der Stirnwand 21 über zwei Stege 24,25 mit dem Stutzen 19 verbunden bleibt.of the two circular arc-shaped, continuous slots 22, 23 (FIG. 2) are present, so that the central part of the end wall 21 is connected to the connecting piece 19 via two webs 24, 25 remains connected.

Der Stellstößel 12 weist einen oberen, schaftförmigen Abschnitt 26 auf, der sich mit Spiel durch die Bohrung 15 in der Stirnwand 16 erstreckt und an seinem oberen Ende mit einem Außengewinde 27 versehen ist Das Spiel zwischen der Bohrung 15 und dem Abschnitt 26 dient dazu, eine Strömungsverbindung herzustellen. Falls dem Abschnitt 26 keine Auslenkbarkeit in radialer Richtung .zugestanden werden soll, kann die Bohrung 15 auch derart bemessen sein, daß der Abschnitt 16 im Gleitsitz geführt ist Dann ist bzw. sind nahe an der Bohrung 15 eine oder weitere Bohrungen 15' vorzusehen, die die Strömungsverbindung herstellen. Das Außengewinde 21 dient dazu, den Stellstößel 12 an einen Stellantrieb (nicht dargestellt)zu koppeln, der den Stellstößel 12 in Längsrichtung verschiebt und in einer bestimmten Verschiebungslage hält.The adjusting plunger 12 has an upper, shaft-shaped one Section 26 which extends with play through the bore 15 in the end wall 16 and at its upper The end is provided with an external thread 27 Play between the bore 15 and the section 26 is used to establish a flow connection. If the section 26 is not to be allowed to be deflected in the radial direction, the bore 15 also be dimensioned such that the section 16 is guided in a sliding fit Then is or are close to the Bore 15 to provide one or more bores 15 ', which establish the flow connection. That External thread 21 is used to couple the plunger 12 to an actuator (not shown), which the Adjusting plunger 12 moves in the longitudinal direction and holds in a certain displacement position.

An seinem in F i g. 1 unten erscheinenden Ende ist auf dem Abschnitt 26 eine Ringscheibe 28, z. B. durch Verschraubung verankert. In dieser Ringscheibe 28 ist nahe an der Verankerungsstelle des Abschnitte^ 26 ein Kranz von durchgehenden Bohrungen 29 vorhcnden, die ebenfalls der Herstellung einer Strömungsverbindung dienen.At his in FIG. 1 end appearing below is on the section 26 an annular disk 28, z. B. by Anchored screw connection. In this washer 28 is close to the anchoring point of the section ^ 26 a Wreath of through bores 29 available, which are also used to establish a flow connection to serve.

Auf den Umfang der Ringscheibe 28 ist als weiterer Teil des Stellstößels 12 ein rohrförmiges Bauteil 30 aufgezogen, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Innenwand 13. Das rohrförmige Bauteil 30 ist durch zwei in axialer Richtung sich erstreckender Schlitze 32 in zwei zylinderschalenförmige Lappen 33, 34 unterteilt, die mit Spiel durch die Schlitze 22 bzw. 23 in der Stirnwand 21 greifen. Die Stege 24 und 25 dienen dabei auch zur Geradführung des Bauteils 30. Unternends ist das Bauteil 30 durch einen Stopfen 35 verschlossen, der in einen mit einem Außengewinde 37 versehenen, schaftförmigen Abschnitt 36 übergeht. Das Außengewinde 37 dient zur Befestigung eines oder mehrerer Stellglieder (nicht dargestellt), z. B. eines Ventilkolbens oder eines Ventiltellers am Stellstößel 12.On the circumference of the annular disk 28, there is a tubular component 30 as a further part of the adjusting tappet 12 drawn up, the outer diameter of which is smaller than the inner diameter of the inner wall 13. The tubular Component 30 is formed into two cylinder-shell-shaped slots through two slots 32 extending in the axial direction Tabs 33, 34 subdivided, which grip through the slots 22 and 23 in the end wall 21 with play. the The webs 24 and 25 also serve to guide the component 30 in a straight line. Below the component 30 is through a plug 35 closed, which is provided with an external thread 37, shaft-shaped section 36 passes. The external thread 37 is used to attach one or more actuators (not shown), e.g. B. a valve piston or a valve disk on the actuating tappet 12.

Zum Abdichten des Raumes 38 auf der einen Seite der Wand 20 gegenüber dem Raum 39 auf der anderen Seite dient eine Metallbalgabdichtung. Ein erster, den schaftförmigen Abschnitt 26 des Stellstößels 12 umgebender Metallbalg 40 ist einerends bei 41 dichtend an der Innenseite der Stirnwand 16 befestigt, so daß er auf alle Fälle die Bohrung 15 und allenfalls die Bohrungen 15' umgibt.To seal the space 38 on one side of the wall 20 from the space 39 on the other side a metal bellows seal is used. A first, the shaft-shaped section 26 of the actuating tappet 12 surrounding metal bellows 40 is sealingly attached at one end at 41 to the inside of the end wall 16 so that it In any case, the bore 15 and possibly the bores 15 'surrounds.

Andernends ist der Balg 40 bei 42, d. h. an einer den Kranz der Bohrungen 29 umgebenden Linie dichtend an der Ringscheiüe 28 befestigt. Der Raum zwischen dem Abschnitt 26 und dem Balg 40 ist mit 43 bezeichnet, der den Balg 40 umgebende Raum im Gehäuse 11 mit 44. Ein zweiter Metallbalg 45 ist einerends bei 46 dicht an der gegenüberliegenden Seite der Ringscheibe 28, d. h. ebenfalls längs einer die Bohrungen 29 umgebenden Linie befestigt und andernendes bei 47 dicht am Mittelteil der Stirnwand 21. Der Innenraum des Balges 45 ist mit 48 bezeichnet, der Raum zwischen Balg 45 und der Innenwand 13 dagegen mit 49. Die beiden einander zugekehrten Enden der Bälge 40, 45 sind somit an der Ringscheibe 28 des Stellstößels 12 befestigt und an ihren einander abgekehrten Enden an den einander gegenüberliegenden Stirnwänden des Gehäuses 1J.At the other end, the bellows 40 is at 42; H. on a line surrounding the rim of the bores 29 in a sealing manner the Ringscheiüe 28 attached. The space between the section 26 and the bellows 40 is denoted by 43, the the space surrounding the bellows 40 in the housing 11 at 44. A second metal bellows 45 is close at one end at 46 the opposite side of the annular disc 28, i.e. H. likewise along one of the bores 29 surrounding it Line attached and the other end at 47 close to the central part of the end wall 21. The interior of the bellows 45 is designated with 48, the space between bellows 45 and the inner wall 13, however, with 49. The two each other facing ends of the bellows 40, 45 are thus attached to the annular disk 28 of the adjusting plunger 12 and to their opposite ends on the opposite end walls of the housing 1J.

Dir. Räume 43 und 48 stehen miteinander über die Bohrungen 29 in StrömungsverbincLng und über die Bohrung 15 bzw. 15' mit dem Raum 3S. O«rie,?en "iteh^n die Räume 44 und 4'J üoer die ^iihtze 3(. 32 '. .Ti-v-inander und über die Schlitze 22,23 mit dem Raum 39 in Sirömungsvcrbindung.Dir. Rooms 43 and 48 stand together over the Bores 29 in flow connection and over the Hole 15 or 15 'with space 3S. O «rie,? En" iteh ^ n the rooms 44 and 4'J üoer die ^ iihtze 3 (. 32 '. .Ti-v-into each other and through the slots 22,23 with the space 39 in flow connection.

Beide Bälge 40 und 45 sind vorzugsweise idenilsrh, d. h. sie besitzen den selben Innen- und AußendurchmeN-ser und auch die gleiche Anzahl Falten. Außerdem aind ίο beide Bälge 40, 45 in vorkomprimiertem Zustand eingebaut, so daß keiner der beiden Bälge 40, 45 unabhängig von der Stellung des SteHstößels 12 je auf Zug beansprucht wird.Both bellows 40 and 45 are preferably idenilsrh, d. H. they have the same inside and outside diameter and the same number of folds. Besides, aind ίο both bellows 40, 45 in a pre-compressed state built in, so that neither of the two bellows 40, 45 regardless of the position of the standing ram 12 ever Train is claimed.

Die Bälge 40, 45 können z. B. aus einem rosttesten Stahl mit einer Dicke — je nach erwartbarer Druckdifferenz zwischen den Räumen 39 und 38 — von etwa 0,04—0,07 mm sein. Ebenso eignen sich für die Bälge 40, 45 auch andere metallische Werkstoffe, z. B. Be-Bronze.The bellows 40, 45 can, for. B. from a rustproof steel with a thickness - depending on what is expected Pressure difference between spaces 39 and 38 - be about 0.04-0.07 mm. Are also suitable for the Bellows 40, 45 also use other metallic materials, e.g. B. Be bronze.

Aus dem Gesagten ergibt sich, daß bei einer Bewegung des Stellstößels 12 nach oben der Balg 40 axial zusammengedrückt, der Balg 45 r* yegen gedehnt wird. Da die Bälge 40, 45 aus einen. s~-hr dünnen Material sind, ist die von ihnen ausgehende Federkraft sehr gering und praktisch vernachlässigbar.From what has been said, it follows that when the adjusting plunger 12 moves upward, the bellows 40 axially compressed, the bellows 45 stretched against will. Since the bellows 40, 45 from a. s ~ -very thin material is the spring force emanating from them very low and practically negligible.

Ein vom Raum 39 gegen den Raum 38 hin wirkenaes Druckgefäß hätte an sich die Tendenz, beide Bälge in axialer Richtung zusammenzudrücken. Da die beiden Bälge aber gewissermaßen einander entgegenwirkend geschaltet sind, hat ein solches Druckgefälle praktisch keine Verschiebung des Stellstößels 12 zur Folge.A pressure vessel acting from space 39 towards space 38 would in itself have the tendency to move both bellows into to compress in the axial direction. Since the two bellows, however, to a certain extent counteract each other are switched, such a pressure gradient has practically no displacement of the plunger 12 result.

Bei der beschriebenen Durchführung ist der Stellstößel 12 schwebend zwischen den einander gegenseitig kompensierenden Bälgen 40 und 45 aufgehängt und Ji somit sowohl reibungsfrei als auch hysteresefrei im Spindelgehäuse 12 verschiebbar. Die einzigen Kräfte, denen der am Außengewinde 27 angreifende Stellantrieb zu widerstehen hat, sind die von den Bälgen 40,45 ausgehenden Federkräfte, die — wie erwähnt — praktisch vernachlässigbar sind.In the implementation described, the adjusting plunger 12 is floating between each other compensating bellows 40 and 45 and thus both friction-free and hysteresis-free in the Spindle housing 12 displaceable. The only forces that the actuator acting on the external thread 27 has to withstand, are the spring forces emanating from the bellows 40, 45, which - as mentioned - are practically negligible.

Damit kann als Stellantrieb ein Hubmagnet vorgesehen werden, dessen Hub von einem Stellsignal abhängig ist.A lifting magnet can thus be provided as the actuator, the stroke of which is dependent on an actuating signal is.

Es versteht sich von selbst, das anstelle des geschlitzten Rohrabschnittes 30 mehrere (mindestens zwei) parallele Stäbe vorgesehen sein können, die einerends in regelmäßigen Winkelabständen am Umfang der Ringscheibe 28 befestigt sind, mit Spiel durch entsprechende Bohrungen in der Stirnwand 21 hindurchführen und andernends am Umfang des Stopfens 35 befestigt sind.It goes without saying that instead of the slotted pipe section 30, several (at least two) parallel rods can be provided, one end at regular angular intervals on the circumference the annular disk 28 are attached, pass through corresponding holes in the end wall 21 with play and are attached to the periphery of the plug 35 at the other end.

Andererseits ist es auch denkbar, wenngleich herstellungstechnisch mit mehr Problemen behaftet, eine einstückige Balgabdichtung zu verwerden, bei der zu beiden Seiten eines faltenfreien, zylindrischen und dicht an der Außenwand des Schaftabschnittes 26 zu befestigenden Mitteiahschnittes die beiden eigentlichen Bälge 40 und 45 anschließen. In diesem Falls müßte der Rohrabschnitt 30 bzw. müßten die zuvor genanntenOn the other hand, it is also conceivable, even if it is associated with more problems in terms of production technology, to use a one-piece bellows seal with a crease-free, cylindrical and the two actual center cuts to be fastened close to the outer wall of the shaft section 26 Connect bellows 40 and 45. In this case, the pipe section 30 or would have to be those mentioned above

^h0 Stäbe mittels einer den genannten Mittelabschnitt umspannenden Brid. oder dgl. am Abschnitt 26 befestigt werdsn. Andererseits müßte die Strömungsverbindung zwischen den Räumen 43 und 48 durch eine mit einer Querbohrung abgeschlossene Axlalbohrung ^h0 bars by means of a brid that spans the middle section. or the like. Attached to section 26. On the other hand, the flow connection between the spaces 43 and 48 would have to be through an axial bore closed with a transverse bore

^h' im schaftförmigen Abschnitt 26 des Stellstößcls 12 hergestellt werden. ^h 'are produced in the shaft-shaped section 26 of the actuating ram 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Implementation of an adjusting purpose serving axially movable adjusting ram by one of using a wall exposed to media with different pressures on both sides a deformable bellows which is sealingly attached to the wall and to the plunger, wherein to compensate for the forces acting on the plunger, counter-pressure surfaces on the plunger and media ducts along the ram to apply the same medium to the counterpressure surfaces are provided, characterized by the features that