DE3829566A1 - Kolbenantrieb - Google Patents
KolbenantriebInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/24—Other details, e.g. assembly with regulating devices for restricting the stroke
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenantrieb, insbesondere zur
Betätigung eines Ventils, mit einem Gehäuse, in welchem ein
Kolben mit Kolbenstange zwischen zwei Endstellungen axial hin
und herbewegbar ist, wobei eine Endstellung des Kolbens mittels
eines im Gehäuse eingebauten, aus Schnecke und Schneckenrad be
stehenden Schneckentriebs axial einstellbar ist.
In der Deutschen Patentanmeldung P 38 11 110.1 ist ein Kolbenan
trieb beschrieben, bei welchem beide Endstellungen des Kolbens
mittels je eines Schneckentriebs einstellbar sind. Die drehbaren
aber axial im Gehäuse ortsfest gelagerten Schneckenräder greifen
hier jeweils in eine axial verschiebbare Gewindebüchse ein, welche
Anschläge für den Kolben bilden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenantrieb
der vorgenannten Art einfacher zu gestalten, insbesondere hin
sichtlich der konstruktiven Ausführung und der Zahl der erforder
lichen Teile der Einrichtungen zum Einstellen der Endstellungen
des Kolbens.
Nach der Erfindung wird dies bei dem eingangs genannten Kolbenantrieb
dadurch erreicht, daß das mit Innengewinde versehene Schneckenrad
axial beweglich auf dem Außengewinde eines gehäusefesten Gewinde
stutzens angeordnet ist zur im wesentlichen direkten Beaufschlagung
des Kolbens.
Zur Einstellung der zweiten Endstellung des Kolbens ist vorzugsweise
ein in die Bewegungsbahn des Kolbens ragendes Zahnrad vorgesehen, das
axial beweglich auf dem Außengewinde eines gehäusefesten Gewinde
stutzens angeordnet und auf diesem von außen verdrehbar ist.
Im Bereich dieses Zahnrades ist das Gehäuse vorteilhafterweise mit
einer Öffnung versehen, durch welche ein Werkzeug zwischen jeweils
zwei Zähne des Zahnrades einführbar und dadurch das letztere verdrehbar
ist.
Zweckmäßigerweise ist diese Öffnung durch einen Stopfen verschließbar,
der mit einer radialen Nase versehen ist, die zwischen zwei Zähne des
Zahnrades greift und dieses arretiert.
Vorzugsweise ist axial zwischen dem Schneckenrad und dem Kolben eine
verdrehfeste Scheibe angeordnet.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der einzigen Figur der Zeichnung erläutert, die schematisch
im Schnitt ein erfindungsgemäßes Ventil zeigt.
Der in der Zeichnung dargestellte Kolbenantrieb 10 hat ein Gehäuse 12,
bestehend aus einem Unterteil 14 und einem Oberteil 16, die geeignet
miteinander verbunden sind, z.B. mittels nicht dargestellter Schrauben
zusammengeschraubt sind.
Im Gehäuse ist ein Kolben 18 axial verschiebbar angeordnet und in einer
Kolbenlaufbüchse 44 geführt. Der Kolben 18 ist mit einer Kolbenstange 20
versehen, die aus dem Gehäuse herausgeführt ist und deren anderes Ende
z.B. mit einer Membran eines Membranventiles gekoppelt ist, das durch
den Kolben betätigt, z.B. geöffnet und geschlossen wird.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Kolben mehrteilig ausge
bildet, er besteht aus dem eigentlichen Kolben 18, der aus einem Kunst
stoffmaterial besteht, sowie einer Kolbenverstärkung 50 aus Metall,
z.B. aus Stahlblech. Anstelle eines solchen mehrteiligen Kolbens kann
auch ein einteiliger Kolben verwendet werden, wobei jedoch der Kolben
selbst nicht Teil der Erfindung ist.
Das Gehäuse 12 ist mit einem Einlaß 26 und einem Auslaß 24 für ein
Druckmittel, z.B. Luft, versehen, wobei in der dargestellten Aus
führungsform der Kolben ständig durch im Gehäuse angeordnete Druck
federn 22 in Abwärtsrichtung, z.B. in Schließrichtung des nicht
dargestellten Ventils beaufschlagt ist. Über den Einlaß 26 kann
Druckluft ins Gehäuse und unter den Kolben 18 eingeführt werden,
wodurch der letztere gegen die Kraft der Druckfedern 22 axial nach
oben verschoben wird, wodurch das zugehörige Ventil, mit dem die
Kolbenstange 20 gekoppelt ist, beispielsweise geöffnet wird.
Die beiden Endstellungen des Kolbens und damit auch sein Hub können
nun nach Bedarf eingestellt werden.
Der untere Teil 14 des Gehäuses ist hierzu mit einem nach oben ragenden,
konzentrisch zur Mittelachse des Gehäuses verlaufenden axialen Gewinde
stutzen 28 versehen, der ein Außengewinde hat, auf welchem ein mit einem
entsprechenden Innengewinde versehenes Schneckenrad 30 sitzt. Durch
Drehen des Schneckenrades 30 mit Hilfe einer nur schematisch darge
stellten Schnecke 32 bewegt sich das Schneckenrad 30 auf dem gehäuse
festen Gewindestutzen 28 axial aufwärts oder abwärts.
Die Schnecke 32, die hier um 90° versetzt dargestellt ist, und in
Wirklichkeit hinter der Schnittebene der Zeichnung liegt, ist durch
das Gehäuse nach außen geführt und kann manuell betätigt werden. Durch
Drehen der Schnecke 32 wird somit das Schneckenrad 30 axial verschoben
und damit die untere Endstellung des Kolbens 18 eingestellt.
Die unterste Endstellung des Kolbens 18 ist hierbei durch einen Flansch 48
vorgegeben, der einen nicht veränderbaren, gehäusefesten untersten Anschlag
für den Kolben 18 , 50 bildet.
Zwischen dem Kolben bzw. zwischen der Verstärkung 50 des Kolbens und dem
Schneckenrad 30 sind eine oder auch mehrere Scheiben 42 lose eingelegt
zur Übertragung der Kräfte zwischen Schneckenrad und Kolben. Die Kolben
verstärkung 50 ist mit wenigstens einem axial nach unten abgebogenen
Lappen 52 versehen, der verdrehfest im Gehäuse gehalten ist, was jedoch
in dem dargestellten Schnitt nicht gezeigt ist. In der dargestellten
Ausführungsform hat die Kolbenverstärkung 50 zwei solcher Lappen 52, die
in entsprechende Nuten oder Ausnehmungen (nicht gezeigt) des Gehäuses
eingreifen und dadurch die Kolbenverstärkung 50 und den mit ihr ver
bundenen Kolben 18 gegen Verdrehung sichern.
Mit Hilfe der Schnecke 32 und dem Schneckenrad 30 kann somit die untere
Endstellung des Kolbens 18 eingestellt werden. So kann beispielsweise
vorgesehen werden, daß das durch den Kolbenantrieb 10 betätigte Ventil
stets etwas geöffnet ist, d.h. in der einen (oberen) Endstellung des
Kolbens 18 ist dieses Ventil voll geöffnet, während in der anderen
(unteren) Endstellung des Kolbens dieses Ventil nicht voll geschlossen,
sondern noch etwas geöffnet ist, um beispielsweise einen Mindestdurch
gang durch das Ventil zu gewährleisten. Darüber hinaus ist mit Hilfe
des Schneckentriebes 30, 32 eine Notbetätigung möglich, wenn bei
spielsweise die elektrische Steuerung oder die Druckluftzufuhr aus
fallen, kann der Kolben 18 manuell angehoben oder abgesenkt und damit
das mit ihm gekoppelte Ventil geöffnet oder geschlossen werden.
Zur Einstellung der oberen Endstellung des Kolbens 18 und damit zur
Einstellung seines Hubes ist in den Deckel 16 des Gehäuses 12 ein
etwa topfförmiger Einsatz 46 eingelegt, der sich an der Innenfläche
des Deckels 16 nach oben abstützt. Der Einsatz 46 hat eine zentrale
Bohrung und ist mittels dieser Bohrung an einen vom Deckel 16 des Ge
häuses aus einwärts gerichteten Stutzen 54 zentriert und gehalten. Die
Schraubendruckfedern 22, die den Kolben 18, wie dargestellt, in Abwärts
richtung beaufschlagen, stützen sich an dem Einsatz 46 ab und drücken
diesen gegen die innere Stirnwand des Deckels 16.
Der Einsatz 46 ist mit einem zylindrischen Gewindestutzen 34 versehen,
der ein Außengewinde hat, auf dem ein mit einem entsprechenden Innen
gewinde versehenes Zahnrad 36 sitzt, wobei die beiden Gewinde mitein
ander in Eingriff stehen.
Der Einsatz 46 ist im Deckel 16 gegen Verdrehen gesichert, beispiels
weise indem der Deckel mit Nasen 56 versehen ist, die in entsprechende
Nuten 58 des Einsatzes greifen.
Der Einsatz 46 ist somit ortsfest im Deckel 16 gehalten, während das
Zahnrad 36, wenn es relativ zu dem Gewindestutzen 34 verdreht wird,
axial auf dem letzteren auf- und abbewegbar ist.
Da das Zahnrad 36 in die Bahn des Kolbens 18 hineinragt bzw. dem Kolben
axial gegenüberliegt, bildet es somit einen Anschlag für die Bewegung
des Kolbens 18 in Aufwärtsrichtung. Durch entsprechende Drehung des
Zahnrades 36 kann somit die obere Endstellung des Kolbens 18 und damit
sein Hub eingestellt werden.
Um nun das Zahnrad 36 auf dem Gewindestutzen 34 verdrehen zu können,
ist der Deckel 16 des Gehäuses mit einer Bohrung, z.B. einer Gewinde
bohrung 60 versehen, die in der Seitenwand des Deckels 16 im Bereich
des Zahnrades 36 ausgebildet ist und durch die ein Werkzeug, z.B. ein
Schraubenzieher, eingeführt und in die Zahnlücken zwischen jeweils zwei
Zähnen des Zahnrades 36 eingesetzt werden kann. Durch eine entsprechende
Schwenkbewegung des Schraubenziehers kann dann das Zahnrad schrittweise
verdreht werden.
Die Gewindebohrung 60 ist durch einen Stopfen 38 verschließbar, der an
seinem inneren Ende mit einer radial vorstehenden Nase 40 versehen ist,
die, wenn der Stopfen 38 in die Gewindebohrung 60 eingeschraubt ist,
in eine Zahnlücke zwischen zwei Zähne eingreift und auf diese Weise
das Zahnrad 36 arretiert.
Auf diese Weise ist mit sehr einfachen Mitteln eine Verstellung des
Zahnrades 36 und damit eine Einstellung des Hubes des Kolbens 18 möglich.
Der Einsatz 46 ist in der dargestellten Ausführungsform als ein selbständiges
Teil ausgebildet, ggf. kann der Gewindestutzen 34 aber auch direkt am
Deckel 16 angeformt und damit einteilig mit diesem ausgebildet sein.
Claims (5)
1. Kolbenantrieb, insbesondere zur Betätigung eines Ventils, mit
einem Gehäuse, in welchem ein Kolben mit Kolbenstange zwischen
zwei Endstellungen axial hin- und herbewegbar ist, wobei eine
Endstellung des Kolbens mittels eines im Gehäuse eingebauten,
aus Schnecke und Schneckenrad bestehenden Schneckentriebes
axial einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit
Innengewinde versehene Schneckenrad (30) axial beweglich auf
dem Außengewinde eines gehäusefesten Gewindestutzens (28) ange
ordnet ist zur im wesentlichen direkten Beaufschlagung des
Kolbens (18).
2. Kolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Einstellung der zweiten Endstellung des Kolbens (18) ein mit
Innengewinde versehenes, in die Bewegungsbahn des Kolbens (18)
ragendes Zahnrad (36) vorgesehen ist, das axial beweglich auf
dem Außengewinde eines gehäusefesten Gewindestutzens (34) ange
ordnet und auf diesem von außen verdrehbar ist.
3. Kolbenantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gehäuse (12, 16) im Bereich des Zahnrades (36) mit einer Öffnung (60)
versehen ist, durch welche ein Werkzeug, z.B. ein Schraubenzieher,
zwischen jeweils zwei Zähne des Zahnrades (36) einführbar und das
letztere relativ zum Gewindestutzen (34) verdrehbar ist.
4. Kolbenantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Öffnung (60) durch einen Stopfen (38) verschließbar ist, der mit
einer radialen Nase (40) versehen ist, die zwischen zwei Zähne
des Zahnrades (36) greift und dieses arretiert.
5. Kolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial
zwischen dem Schneckenrad (30) und dem Kolben (18) eine verdreh
feste Einrichtung (50, 52) angeordnet ist.
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