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Hydraulischer Schwenkantrieb
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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwenkantrieb, insbesondere
für Hähne, Klappen und ähnliche Absperrorgane.
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Es ist bekannt, derartige Absperrorgane über Stellmittel hydraulisch
mittels Kolben-Zylinder-Einheiten oder mittels eines Rotors zu bewegen.
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Die bekannten Schwenkantriebe weisen jedoch meist eine verhältnismäßig
große Bauform auf, da z. B. nur einer von zwei Kolben die gesamte v ;eilt erforderliche
Verstellkraft aufbringen muß. Bei einem Schwenkantrieb mit einem Rotor und durch
verschwenkbare Flügel getrennten Druckkammern besteht die Gefahr, daß Lecköl von
einer Kammer mit höherem Druck in eine andere mit niedrigerem Druck wandert, so
daß sich das resultierende Moment und die Stellung eines Absperrorgans verändern
können. Die bekannten Schwenkantriebe sind daher für einige Anwendungsfälle, insbesondere
auf Schiffen oder bei Unterwasserbauwerken, wegen der beschränkten räumlichen Verhältnisse,
der notwendigen Sicherheit und großen Drehmomente nur bedingt verwendbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vorzugsweise hydraulisch
angetriebenen Schwenkantrieb zu schaffen, mit dem große Verstellkräfte bzw. Drehmomente
bei kleinen Abmessungen der Antriebseinheit auf das Absperrorgan übertragen werden
können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind als Stellmittel ein auf die anzutreibende
Welle des Absperrorgans aufsteckbares Stellrad, ein Antrieb dieses Stellrades über
eine Druck- und Zugkräfte übertragende Rollenkette, und zwei doppeltwirkende,gegensinnig
durch ein Druckmittel beaufschlagbare, parallele Kolben-Zylinder-Anordnungen vorgesehen,
deren Kolbenstangen mit den Enden der Rollenkette verbunden sind. Das Stellrad greift
mit wenigstens einem Zahn in die Rollenkette ein. Die Rollenkette ist in einem Kanal
geführt, der ein Ausknicken verhindert. In einer bevorzugten Ausführung sind zwischen
den Rollen bzw. den Rollenhülsen druckübertragende Zwischenstücke eingepaßt, so
daß in dem jeweils drückenden Teil der Rollenkette der Druck nicht über die Laschen,
sondern über die Zwischenstücke, die Rollenhülsen und die Rollenbolzen übertragen
wird.
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Andere Aus führungen von druckübertragenden Rollen- oder Laschenke
tten sind jedoch möglich. So kann z.B. anstelle der Rollenhülsen ein ovales Druckstück
verwendet werden, dessen runde Enden sich auf den Enden benachbarter Druckstücke
abwälzen können Stellrad, Rollenkette und Kolben sind in einem mehrteiligen Gehäuse
angeordnet. Das Stellrad besitzt eine öffnung zur Aufnahme der anzutreibenden Welle.
Vorzugsweise ist diese Öffnung in dem Stellrad und den das Stellrad umgebenden Gehäuseteilen
eine Durchgangsöffnung und das Gehäuse hat wenigstens zwei gegenberliegende Außenflächen,
die radial zur Durchgangsöffnung und parallel zur Bewegungsebene der Rollenkette
verlaufen. Hierdurch ist es möglich, mehrere flache Antriebseinheiten übereinander
auf derselben Antriebswelle für ein Absperrorgan anzuordnen.
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Weitere Einzelheiten werden anhand des auf den Zeichnungen schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels "schrieben.
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Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Schwenkantrieb in der sich
radial zur Durchgangsöffnung für die anzutreibende Welle erstreckenden Mittelebene
(etwa entsprechend I-I in Fig. 2 und 3), Figur 2 zeigt einen Querschnitt entsprechend
II-II in Figur 1, Figur 3 zeigt einen Querschnitt entsprechend III-III in Figur
1.
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Das Gehäuse besteht aus einem Zylindergehäuse 1 mit einer Abschlußplatte
2, einem Führungsgehäuse 3 und einem Kopfteil 4. Schrauben 5 verbinden Kopfteil
4 und Führungsgehäuse 3. Andere Schrauben 6 (Figur 2) halten das Führungsgehäuse
3 und das Zylindergehäuse 1 zusammen, an dem die Abschlußplatte 2 durch nicht gezeigte
weitere Schrauben befestigt ist. In die Bohrungen 7 können Paßstifte und/oder Schrauben
eingesetzt werden, um mehrere Schwenkantriebe auf einer anzutreibenden Welle anzuordnen.
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In dem Zylindergehäuse 1 sind als Zylinder-Kolben-Anordnungen zwei
gleichzeitig entgegengesetzt beaufschlagbare Kolben 12 in nebeneinander liegenden
Zylinderbohrungen 11 angeordnet. An den Kolben 12 befinden sich
Kolbenstangen
13, die sich bis in das Führungsgehäuse 3 erstrecken und dort mit den Enden der
Rollenkette 20 verbunden sind. Über Zuleitungsöffnungen 14, in die nicht gezeigte
Anschlußverschraubungen einsetzbar sind, fließt ein Druckmittel, z. B. Drucköl,
in die Zylinder bzw. aus ihnen heraus. Ein Kanal 15 führt das Drucköl, welches durch
z. B. die linke Öffnung 14 eingedrückt wird und gegen die der Abschlußplatte 2 zugewandten
Seite des linken Kolbens 12 drückt, gleichzeitig an die entgegengesetzte Seite des
rechten Kolbens 12, während durch die andere, rechte Zuleitungsöffnung 14 und einen
weiteren Kanal 15 das nicht unter Druck stehende Druckmittel abfließen kann. Es
werden also beide Kolben 12 gleichzeitig mit Drucköl beaufschlagt, wodurch sich
beinahe die doppelte Verstellkraft eines einzelnen Kolbens ergibt, aber der Durchmesser
der Kolben und damit die Bauhöhe des Zylindergehäuses viel kleiner sein kann.
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Die Kolben 12 sind mit abdichtenden Kolbenringen 16 versehen, und
Packungen 17,18 dichten die Zylinder 11 in geeigneter Weise ab.
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Die Rollenkette 20 besteht aus Rollenbolzen 21, Rollenhülsen 22, inneren
Laschen 23 und äußeren Laschen 24, wie es bei diesen Ketten üblich ist.
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Zwischen zwei benachbarten Rollenhülsen 22 ist ein Zwischenstück 25
ein gesetzt, das mit runden Endflächen an einem Teil des Umfanges der Rollenhülsen
22 anliegt. Die Zwischenstücke 25 sind an ihren äußeren Längsseiten nach außen gewölbt,
so daß sie im gedrückten Teil der Rollenkette 20 in dem gebogenen Teil des Führungskanals
41 radial abgestützt werden können.
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Das Stellrad 30 besitzt eine quadratische Durchgangsöffnung 31, mit
der es auf die Welle eines Absperrorgans aufgesteckt werden kann. Das Stellrad 30
ist mit seinem Umfangsflächen 32 in entsprechenden Ausnehmungen von Führungsgehäuse
3 und Kopfteil 4 gelagert. In der Mitte besitzt das Stellrad 30 einen Wulst 33,
der zwischen die inneren Laschen 23 der Rollenkette greift und an den sich die Rollenhülsen
22 des gezogenen Teils der Rollenkette anlegen können. Ein ähnlicher Wulst 43 ist
auch in der Ausnehmung 42 des Kopfteils 4 vorhanden. Er kann schon am Ende der geraden
Teile des Führungskanals 41 in dem Führungsgehäuse 3 beginnen, wie in Figur 2 gezeigt
ist, wobei gegebenenfalls die Enden der Kolbenstangen 13 entsprechend zu formen
sind.
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Das Führungsgehäuse 3 besitzt eine dem Wulst 33 entsprechende nutenförmige
Ausnehmung. Das Eingreifen des Wulstes 33 in diese Ausnehmung sichert das Stellrad
30 gegen axiale Verlagerungen.
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Bei dem dargestellten Beispiel besitzt das Stellrad 30 zwei Zähne
34, die in die Rollenkette dauernd eingreifen. An den Stellen, an denen die Zähne
34 angeordnet sind, fehlen Zwischenstücke 25. Ausführungsformen mit zwei Zähnen
34 werden bevorzugt.
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Figur 2 zeigt in der linken Hälfte eine Ansicht auf das Führungsgehäuse
3 mit einem Schnitt durch das Stellrad 30 und durch ein Zwischenstück 25 in der
Rollenkette. Das Zwischenstück 25 liegt außen an dem Wulst 43 an. Ausnehmung 42
und Wulst 43 setzen si i im Kopfteil 4 über den runden Teil des Führungskanals 41
fort. In der rechten Hälfte der Figur 2 verläuft der Schnitt durch das Führungsgehäuse
3 und den Anfang des geraden Teils des Führungskanals 41 sowie durch eine Rollenhülse
22.
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In Figur 3 verläuft der Schnitt durch den Flansch 36, mit dem das
Führungsgehäuse 3 an dem Zylindergehäuse 1 befestigt ist.Links sind ein Führungskanal
41 und die Verbindung einer ersten, inneren Lasche 23 mit der Kolbenstange 13 mittels
eines Rollenbolzens 21 gezeigt. Die Kolbenstange 13 reicht bis zu der auf dem nächsten
Rollenbolzen 21 sitzenden Rollenhülse 22 und liegt mit einem ausgerundeten Ende
19 an dieser Rollenhülse 22 an, wie aus Figur 1 ersichtlich ist. Rechts zeigt Figur
3 den Schnitt durch einen Führungskanal 41 und die in ihm verschiebbare Kolbenstange
13. Die Breite der geradlinigen Teile des Führungskanals 41 im Bereich der Laschen
23,24 ist so, daß die Laschen an den Stellen ihrer größten Breite beiderseits gleitend
in den Führungskanälen 41 gerade geführt und abgestützt werden, während im runden
Teil des Führungskanals 41 die Führung bei Druck durch das Anliegen der Rollenhülsen
22 und der Zwischenstücke 25 an dem Wulst 43 erfolgt.
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Die Außenflächen 51,52 des Führungsgehäuses 3 und die Außenflächen
53,54 des Zylindergehäuses 1 sind zueinander parallel und verlaufen radial zur Durchgangsöffnung
31. Somit können mehrere hydraulisch angetriebene Schwenkantriebe übereinander auf
einer Antriebswelle angeordnet werden, um auch
sehr große Verstellkräfte
oder Kräfte zur Aufrechterhaltung einer Einstellung eines druckbelasteten Absperrorgans
anzubringen. Dabei werden die Schwenkantriebe z. B. so angeordnet, daß sie mit den
parallelen Außenflächen 53,54 des Zylindergehäuses aufeinanderliegen. Da die Führungsgegehäuse
3 flacher sind als die Zylindergehäuse 1, kann eine niedrigere Gesamtbauhöhe mehrere
Einheiten an einer Welle dadurch erreicht werden, daß die Einheiten um 900 oder
1800 zueinander versetzt übereinander angeordnet werden. In diesem Fall liegen die
Schwenkantriebe mit den parallelen Außenflächen 51,52 aufeinander.
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Der Vergleich mit auf dem Markt befindlichen Schwenkantrieben zeigt,
daß aber auch schon eine einzelne erfindungsgemäße Einheit ein größeres Drehmoment
bei kleineren Baumaßen erzeugen kann.