DE9210096U1

DE9210096U1 - Pneumatic actuator

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Publication number: DE9210096U1
Application number: DE9210096U
Authority: DE
Original assignee: Arca Regler 4154 Toenisvorst De GmbH
Current assignee: Arca Regler 4154 Toenisvorst De GmbH
Priority date: 1992-07-28
Filing date: 1992-07-28
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2002-07-29

Description

Description:

Area Regler GmbH, Kempener Str. 18, W-4154 Tönisvorst Area Regler GmbH, Kempener Str. 18, W-4154 Tönisvorst

Pneumatischer StellantriebPneumatic actuator

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Stellantrieb für Stellglieder, insbesondere Stellventile, mit einem Antriebsgehäuse und einem darin beweglichen Antriebsorgan, an dem ein aus dem Antriebsgehäuse austretendes, mit dem Antriebsorgan bewegliches Antriebselement für die Betätigung des Stellgliedes befestigt ist und das das Antriebsgehäuse in eine Druckkammer und in eine Rückstellkammer mit einem das Antriebsorgan beaufschlagenden Rückstellglied aufteilt, wobei ein Stellungsregler über einen Luftauslaßkanal und einen internen Luftzuführkanal mit der Druckkammer verbunden ist.The invention relates to a pneumatic actuator for actuators, in particular control valves, with a drive housing and a drive member movable therein, to which a drive element emerging from the drive housing and movable with the drive member is attached for actuating the actuator and which divides the drive housing into a pressure chamber and a return chamber with a return member acting on the drive member, wherein a position controller is connected to the pressure chamber via an air outlet channel and an internal air supply channel.

Solche Stellantriebe sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt (z.B. US-PS 4 922 952; US-PS 4 509 403; US-PS 4 343 224; DE-PS 36 37 068) und dienen dem Antrieb von Stellgliedern, insbesondere Stellventilen, welche vornehmlich im Regelkreis verfahrenstechnischer Anlagen zur Anwendung kommen. Sie sind meist als Membranstellantriebe ausgebildet. Solche Membranstellantriebe weisen als Antriebsgehäuse ein regelmäßig kreisrundes Membrangehäuse auf, das aus zwei miteinander verschraubten, topfförmigen Gehäuseschalen besteht, zwischen deren aufeinanderliegenden Flanschen eine als Antriebsorgan dienende Membran aus flexiblem Werkstoff eingespannt ist. In der Mitte der Membran ist als Antriebselement eine Antriebsstange befestigt, die mit der Membran beweglich gelagert ist und am unteren Ende des Membrangehäuses austritt. Das freie Ende der Antriebsstange ist mit beispielsweise der Ventilstange des Stellventils verbindbar.Such actuators are known in a wide variety of designs (e.g. US-PS 4 922 952; US-PS 4 509 403; US-PS 4 343 224; DE-PS 36 37 068) and are used to drive actuators, in particular control valves, which are primarily used in the control circuit of process engineering systems. They are usually designed as diaphragm actuators. Such diaphragm actuators have a regularly circular diaphragm housing as the drive housing, which consists of two pot-shaped housing shells screwed together, between whose flanges lying on top of one another a diaphragm made of flexible material is clamped, which serves as the drive element. In the middle of the diaphragm, an actuator rod is attached as the drive element, which is movably mounted with the diaphragm and exits at the lower end of the diaphragm housing. The free end of the actuator rod can be connected to, for example, the valve rod of the control valve.

Zwecks Verbesserung der Stellgenauigkeit des jeweiligen Stellgliedes wird an dem Membranstellantrieb ein Stellungsregler angebracht. Er gleicht Abweichungen in der jeweiligen Stellung des Stellgliedes aus, die beispielsweise durch Reibung in Stoffbuchsen oder durch Rückwirkungen vom Medium bewirkt werden. Der Stellungsregler wird mit Luftdruck versorgt, und von seinem Luftauslaßkanal geht eine Luftzuführleitung zu einer der beiden durch die Membran aufgeteilten Kammern des Membrangehäuses, nämlich der Druckkammer, aus. Durch Steuerung der Luftzufuhr wird die Membranstellung und damit die Stellung des Antriebselements beeinflußt. Die Membran wird dabei auf der der Druckkammer abgewandten Seite durch ein Rückstellglied, meist in Form einer oder mehererer Federn, beaufschlagt, die die Rückstellung der Membran bei einer gesteuerten Druckentlastung innerhalb der Druckkammer bewirkt. Das Rückstellglied ist innerhalb der durch die Membran von der Druckkammer getrennten Rückstellkammer angeordnet. Von der Rückstellkammer geht ein Belüftungskanal aus, durch den die Rückstellkammer Verbindung zur Atmosphäre enthält.In order to improve the positioning accuracy of the respective actuator, a position controller is attached to the diaphragm actuator. It compensates for deviations in the respective position of the actuator, which are caused, for example, by friction in material bushings or by reactions from the medium. The position controller is supplied with air pressure, and an air supply line leads from its air outlet channel to one of the two chambers of the diaphragm housing divided by the diaphragm, namely the pressure chamber. The diaphragm position and thus the position of the drive element is influenced by controlling the air supply. The diaphragm is acted upon on the side facing away from the pressure chamber by a reset element, usually in the form of one or more springs, which causes the diaphragm to reset when the pressure is relieved in a controlled manner within the pressure chamber. The reset element is arranged within the reset chamber, which is separated from the pressure chamber by the diaphragm. A ventilation channel leads from the reset chamber, through which the reset chamber is connected to the atmosphere.

Bei einer Ausführungsform (US-PS 4 922 952) wird der Stellungsregler unmittelbar unterhalb des Membrangehäuses in einem dort vorhandenen Joch - auch "Laterne" genannt befestigt. Die Luftversorgung der dem Stellungsregler benachbarten Druckkammer erfolgt über einen internen, also nicht nach außen vorstehenden Luftzuführkanal auf kurzem Wege. Auf diese Weise konnte eine aufwendige und für Beschädigungen anfällige Verrohrung vermieden werden. Die Anordnung hat zudem den Vorteil, daß De Justierungen beim Transport nicht mehr auftreten können und der Hubabgriff für die Stellungsregelung gegen Berührung und Umwelteinflüsse geschützt ist.In one embodiment (US-PS 4 922 952) the position controller is mounted directly below the diaphragm housing in a yoke - also called a "lantern". The air supply to the pressure chamber adjacent to the position controller is via an internal air supply channel that does not protrude outwards and is a short route. In this way, complex and damage-prone piping could be avoided. The arrangement also has the advantage that adjustments can no longer occur during transport and the stroke tap for the position control is protected against contact and environmental influences.

Die vollständig gekapselte Führung des Luftzuführkanals ist möglich, wenn sich die Druckkammer unterhalb der Membran undThe completely encapsulated routing of the air supply channel is possible if the pressure chamber is located below the membrane and

damit benachbart zum Stellungsregler befindet. In nahezu der Hälfte der Anwendungsfälle muß jedoch die Membran von oben mit Druck beaufschlagt werden. Dieser Forderung wird bei Standardmembranstellantrieben dadurch Rechnung getragen, daß das Membrangehäuse oder wenigstens die Membran mit Rückstellglied leicht in umgekehrter Stellung montiert werden können, so daß Druckkammer und Rückstellkammer ihre Lage gegeneinander vertauschen. Um in solchen Fällen eine aufwendige und empfindliche Verrohrung zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, den Stellungsregler innerhalb des Membrangehäuses anzuordnen (DE-PS 36 37 068). Diese Lösung ist jedoch aufwendig und hat eine große Bauhöhe zur Folge.and thus adjacent to the positioner. In almost half of the applications, however, the diaphragm must be pressurized from above. This requirement is taken into account in standard diaphragm actuators by the fact that the diaphragm housing or at least the diaphragm with the reset element can easily be mounted in the opposite position, so that the pressure chamber and reset chamber swap their positions. In order to avoid complex and sensitive piping in such cases, it has been suggested that the positioner be arranged inside the diaphragm housing (DE-PS 36 37 068). However, this solution is complex and results in a large installation height.

Mit dem Stellantrieb nach dem DE-GM 91 10 959.0 hat man eine einfachere und kompaktere Lösung gefunden. Bei diesem Stellantrieb ist ein Luftführungskanal in die Antriebsstange integriert. Dieser Luftführungskanal reicht einerends bis in die dem Stellungsregler abgewandten Seite der Membran und mündet in die dortige Kammer. Anderenends öffnet er sich zu einem Anschluß benachbart zum Stellungsregler. In einer ersten Montagestellung, bei der die Rückstellkammer auf der dem Stellungsregler entfernten Seite der Membran liegt, dient der Luftführungskanal als Belüftung und ist deshalb über den Anschluß an einen entsprechenden Belüftungskanal angeschlossen. In der umgekehrten Montagestellung hat der Luftführungskanal Verbindung zum Luftzuführkanal und damit zum Stellungsregler. Die jeweils benachbarte Kammer wird dann je nach Montagestellung einmal mit dem Belüftungskanal und einmal mit dem Luftzuführkanal auf direktem Wege verbunden. Damit ist eine vollkommen interne Verrohrung auch für Stellantriebe gefunden worden, bei denen die Antriebsrichtung mit geringem Montageaufwand umgekehrt werden kann.With the actuator according to DE-GM 91 10 959.0, a simpler and more compact solution has been found. In this actuator, an air duct is integrated into the actuator rod. This air duct extends at one end to the side of the diaphragm facing away from the positioner and opens into the chamber there. At the other end, it opens to a connection adjacent to the positioner. In a first assembly position, in which the reset chamber is on the side of the diaphragm facing away from the positioner, the air duct serves as ventilation and is therefore connected to a corresponding ventilation duct via the connection. In the reverse assembly position, the air duct is connected to the air supply duct and thus to the positioner. The adjacent chamber is then connected directly to the ventilation duct and to the air supply duct, depending on the assembly position. This means that a completely internal piping system has been found for actuators, where the drive direction can be reversed with little assembly effort.

Gleichwohl ist die Herstellung dieses Stellantriebes immer noch mit einer Reihe von Bearbeitungsvorgängen verbunden, die zu entsprechenden Kosten führen. Der Erfindung liegt deshalb dieNevertheless, the manufacture of this actuator still involves a number of processing steps, which lead to corresponding costs. The invention is therefore based on the

Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art möglichst einfach und kostengünstig herstellbar auszubilden.The aim of the invention is to design an actuator of the type mentioned above that is as simple and cost-effective to manufacture as possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Luftzuführkanal außerhalb des Antriebselements durch die Rückstellkammer und das Antriebsorgan geführt ist und daß der Luftzuführkanal derart ausgebildet ist, daß er die Bewegungen des Antriebsorgans mitmachen kann.This object is achieved according to the invention in that the air supply channel is guided outside the drive element through the return chamber and the drive element and that the air supply channel is designed in such a way that it can follow the movements of the drive element.

Nach der Erfindung wird also der Luftzuführkanal nicht - wie im Stand der Technik - durch das Antriebselement geführt, sondern parallel dazu durch die Rückstellkammer. Dabei ist der Luftzuführkanal so ausgebildet, daß er die Bewegungen des Antriebsorgans mitmachen kann. Hierzu kann er beispielsweise wenigstens teilweise als biegsamer Schlauch ausgebildet sein. Er kann jedoch auch längenveränderlich gestaltet sein, entweder durch entsprechende Flexibilität oder mittels teleskopierender Kanalabschnitte. Die Herstellung und die Montage eines solchermaßen ausgebildeten Luftzuführkanals ist wesentlich einfacher und somit kostengünstiger.According to the invention, the air supply channel is not guided through the drive element - as in the prior art - but parallel to it through the return chamber. The air supply channel is designed so that it can follow the movements of the drive element. For this purpose, it can be designed, for example, at least partially as a flexible hose. However, it can also be designed to be variable in length, either through appropriate flexibility or by means of telescopic channel sections. The manufacture and assembly of an air supply channel designed in this way is much simpler and therefore more cost-effective.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung eignet sich insbesondere für Stellantriebe, bei denen Druckkammer und Rückstellkammer, beispielsweise durch Umkehrung der Montage des Membrangehäuses, gegeneinander vertauscht werden können, so daß in einer ersten Montagestellung die Rückstellkammer und in einer zweiten Montagestellung die Druckkammer dem Stellungsregler benachbart ist. In diesem Fall sieht die Erfindung vor, daß der Luftzuführkanal außerhalb des Antriebselements durch die Rückstellkammer und das Antriebsorgan geführt ist und daß der Luftzuführkanal derart ausgebildet ist, daß er die Bewegungen des Antriebsorgans mitmachen kann, wobei das Antriebsgehäuse druckkammerseitig einen ersten Anschlußstutzen hat, der in der zweiten Montagestellung mit dem Luftauslaßkanal des Stellungsreglers verbindbar ist und in der ersten Montagestellung sperrbar ist,The basic idea of the present invention is particularly suitable for actuators in which the pressure chamber and the reset chamber can be swapped, for example by reversing the assembly of the membrane housing, so that in a first assembly position the reset chamber and in a second assembly position the pressure chamber are adjacent to the position controller. In this case, the invention provides that the air supply channel is guided outside the drive element through the reset chamber and the drive element and that the air supply channel is designed in such a way that it can follow the movements of the drive element, with the drive housing having a first connection piece on the pressure chamber side, which can be connected to the air outlet channel of the position controller in the second assembly position and can be locked in the first assembly position.

und daß das Antriebsgehäuse rückstellkammerseitig einen zweiten Anschlußstutzen hat, an dem der Luftzuführkanal endet und der in der ersten Montagestellung mit dem Luftauslaßkanal des Stellungsreglers verbindbar und in der zweiten Montagestellung sperrbar ist.and that the actuator housing has a second connection piece on the return chamber side, at which the air supply channel ends and which can be connected to the air outlet channel of the positioner in the first assembly position and can be locked in the second assembly position.

Nach der Erfindung ist also die Druckkammer in einer ersten Montagestellung dem Stellungsregler benachbart und hat auf direktem Wege über den ersten Anschlußstutzen und den Luftauslaßkanal Verbindung zum Stellungsregler. In der zweiten Montagestellung liegt die Rückstellkammer dem Stellungsregler benachbart. Der Stellungsregler hat über den Luftauslaßkanal und den dann mit diesem gekuppelten Luftzuführkanal Verbindung zu der jenseits der Membran liegenden Druckkammer. Damit ist auf einfache Weise eine vollkommene interne Verrohrung auch für Stellantriebe gefunden, bei denen die Antriebsrichtung mit geringem Montageaufwand umgekehrt werden kann.According to the invention, the pressure chamber is adjacent to the positioner in a first assembly position and is directly connected to the positioner via the first connection piece and the air outlet channel. In the second assembly position, the reset chamber is adjacent to the positioner. The positioner is connected to the pressure chamber on the other side of the diaphragm via the air outlet channel and the air supply channel coupled to it. This provides a simple, complete internal piping system for actuators where the drive direction can be reversed with little assembly effort.

Es empfiehlt sich, daß die beiden Anschlußstutzen untereinander fluchten, so daß das Antriebsgehäuse bei einem Tausch der Antriebsrichtung nur um 180° verdreht werden muß.It is recommended that the two connection pieces are aligned with each other so that the drive housing only needs to be turned by 180° when changing the drive direction.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Luftzuführkanal rückstellkammerseitig und am Antriebsorgan demontierbar ist. Diese Ausbildung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn ein Wechsel der Antriebsrichtung nach erfolgter Montage nicht mehr vorgesehen ist.According to a further feature of the invention, the air supply channel can be dismantled on the return chamber side and on the drive element. This design is particularly recommended if a change in the drive direction is no longer planned after assembly.

Die Erfindung sieht schließlich vor, daß das Antriebselement eine Belüftungsbohrung aufweist, die einerends in den Bereich zwischen Stellungsregler und Antriebselement mündet und anderenends mit der Rückstellkammer in Verbindung steht. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß der Ubertragungsmechanismus zwischen Stellungsregler und Antriebselement durch die in der Rückstellkammer verdrängte Luft beschleiert und damit vor Korrosion und Verschmutzung geschützt wird.Finally, the invention provides that the drive element has a ventilation hole, which at one end opens into the area between the positioner and the drive element and at the other end is connected to the reset chamber. In this way, it is ensured that the transmission mechanism between the positioner and the drive element is covered by the air displaced in the reset chamber and is thus protected from corrosion and contamination.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:The invention is illustrated in more detail using exemplary embodiments in the drawing. They show:

Figur (1) einen vertikalen Axialschnitt durchFigure (1) is a vertical axial section through

einen erfindungsgemäßen Membranstellantrieb;a diaphragm actuator according to the invention;

Figur (2) einen vertikalen Axialschnitt durchFigure (2) shows a vertical axial section through

einen anderen erfindungsgemäßen Membranstellantrieb in einer ersten Montagestellung,another diaphragm actuator according to the invention in a first assembly position,

Figur (3) denselben Schnitt durch denFigure (3) shows the same section through the

Membranstellantrieb gemäß Figur (2) in einer zweiten Montagestellung undDiaphragm actuator according to Figure (2) in a second mounting position and

Figur (4) einen teilweisen, vertikalenFigure (4) shows a partial vertical

Axialschnitt durch einen dritten Membranstellantrieb in einer ersten Montagestellung.Axial section through a third diaphragm actuator in a first assembly position.

Der in Figur (1) dargestellte Membranstellantrieb (1) weist ein Stellgehäuse (2) auf, in der eine Stellantriebswelle (3) in Lagern (4, 5) drehbar gelagert ist. Die Stellantriebswelle (3) kann rechtsseitig mit einem durch Drehbewegung betätigbaren Ventil, beispielsweise ein Drosselklappenventil, verbunden werden.The diaphragm actuator (1) shown in Figure (1) has an actuator housing (2) in which an actuator shaft (3) is rotatably mounted in bearings (4, 5). The actuator shaft (3) can be connected on the right-hand side to a valve that can be actuated by rotary movement, for example a throttle valve.

Von dem Mantel der Stellantriebswelle (3) stehen zwei Paare von Kurbelwangen (6, 7, 8, 9) im Drehwinkelabstand vor. Das in dieser Ansicht linke Paar von Kurbelwangen (6, 7) trägt einen Kurbelzapfen (10), der vom Auge einer Pleuelstange (11) umfaßt wird. Die Pleuelstange (11) ragt nach oben in ein Membrangehäuse (12), das sich nach oben über dem Stellgehäuse (2) erstreckt.Two pairs of crank webs (6, 7, 8, 9) protrude from the casing of the actuator shaft (3) at an angle of rotation. The pair of crank webs (6, 7) on the left in this view carries a crank pin (10) which is surrounded by the eye of a connecting rod (11). The connecting rod (11) projects upwards into a diaphragm housing (12) which extends upwards above the actuator housing (2).

Das Membrangehäuse (12) besteht aus einem unteren, im Horizontalschnitt kreisförmigen Gehäusetopf (13), welcher an das Stellgehäuse (2) angeformt ist, und einer oberen Gehäusehaube (14). An den einander zugewandten Kanten weisen sie Ringflansche (15, 16) auf, die über hier nicht näher dargestellte Schrauben gegeneinander verspannt sind. Zwischen den Ringflanschen (15, 16) ist der Randwulst (17) einer MembranThe membrane housing (12) consists of a lower housing pot (13) which is circular in horizontal section and is molded onto the control housing (2), and an upper housing cover (14). On the edges facing each other they have ring flanges (15, 16) which are clamped against each other by screws not shown in detail here. Between the ring flanges (15, 16) is the edge bead (17) of a membrane

(18) aus einem biegsamen Werkstoff, beispielsweise Kautschukmaterial, eingespannt. Die Membran (18) unterteilt den Innenraum des Membrangehäuses (12) in eine obere Druckkammer(18) made of a flexible material, for example rubber material. The membrane (18) divides the interior of the membrane housing (12) into an upper pressure chamber

(19) und eine untere Rückstellkammer (20).(19) and a lower return chamber (20).

An der Membran (18) liegt rückstellkammerseitig ein hutförraiger Membranteller (21) an, der sich an einer als Druckfeder ausgebildeten Schraubenfeder (22) abstützt. Diese wiederum sitzt auf dem Boden der Rückstellkammer (20) und ist bestrebt, den Membranteller (21) und damit auch die Membran (18) nach oben zu drücken.On the return chamber side of the diaphragm (18) there is a hat-shaped diaphragm plate (21) which is supported by a helical spring (22) designed as a compression spring. This in turn sits on the bottom of the return chamber (20) and strives to press the diaphragm plate (21) and thus also the diaphragm (18) upwards.

Der Membranteller (21) sitzt auf einem zentralen Antriebsbolzen (23). Er ist mit Hilfe einer auf das obere Ende des Antriebsbolzens (23) aufgeschraubten Spannschraube (24) gegen einen Absatz (25) verspannt. Die Spannschraube (24) liegt dabei an einer Stützplatte (26) an, die die Membran (18) zusammen mit dem Membranteller (21) einfaßt.The diaphragm plate (21) sits on a central drive bolt (23). It is clamped against a shoulder (25) using a clamping screw (24) screwed onto the upper end of the drive bolt (23). The clamping screw (24) rests against a support plate (26) that encloses the diaphragm (18) together with the diaphragm plate (21).

Das untere Ende des Antriebsbolzens (23) ist verbreitert ausgebildet und innerhalb einer Führungshülse (27) vertikal beweglich geführt. Die Führungshülse (27) stützt sich mit einem Ringflansch (28) auf dem Boden des Gehäusetopfes (13) ab. Der Antriebsbolzen (23) ist über einen Pleuelzapfen (29) mit dem oberen Ende des Pleuels (11) gelenkig verbunden.The lower end of the drive pin (23) is widened and guided vertically within a guide sleeve (27). The guide sleeve (27) is supported by an annular flange (28) on the bottom of the housing pot (13). The drive pin (23) is articulated to the upper end of the connecting rod (11) via a connecting rod pin (29).

In der gezeigten Darstellung liegt das obere Ende des Anriebsbolzens (23) an einem Anschlagbolzen (30) an, der vonIn the illustration shown, the upper end of the drive bolt (23) rests against a stop bolt (30) which is

oben her in die Gehäusehaube (14) eingeschraubt ist. Das nach oben herausragende Ende des Anschlagbolzens (30) ist durch eine Schutzhaube (31) abgedeckt. Ein entsprechender Anschlagbolzenis screwed into the housing cover (14) from above. The end of the stop bolt (30) that protrudes upwards is covered by a protective cover (31). A corresponding stop bolt

(32) ragt in den Innenraum des Stellgehäuses (2) hinein und begrenzt den Drehwinkel der Stellantriebswelle (3).(32) protrudes into the interior of the actuator housing (2) and limits the angle of rotation of the actuator shaft (3).

Im oberen Bereich des Stellgehäuses (2) verläuft eine durchgehende Horizontalbohrung (33), von der eine Vertikalbohrung (34) abgeht. An der linken Seite des Stellgehäuses (2) ist ein Stellungsregler (35) angeflanscht. Sein Eingang ist mit der Stellantriebswelle (3) verbunden, während dessen Luftauslaßkanal (36) in die HorizontalbohrungIn the upper part of the actuator housing (2) there is a continuous horizontal bore (33) from which a vertical bore (34) branches off. A position controller (35) is flanged to the left side of the actuator housing (2). Its inlet is connected to the actuator shaft (3), while its air outlet channel (36) leads into the horizontal bore

(33) mündet. Der Stellungsregler (35) ist üblicher Bauart, wie sie beispielsweise in der US-PS 4 509 403, US-PS 4 343 224 oder DE-PS 36 37 068 offenbart sind, auf deren Inhalt hier Bezug genommen wird. Das rechtsseitige Ende der Horizontalbohrung (33) ist durch eine Verschlußhaube (37) gesperrt.(33). The position controller (35) is of a conventional design, as disclosed, for example, in US-PS 4 509 403, US-PS 4 343 224 or DE-PS 36 37 068, the contents of which are referred to here. The right-hand end of the horizontal bore (33) is blocked by a closure cap (37).

Durch die Rückstellkammer (20) erstreckt sich ein als flexibler Schlauch ausgebildeter Luftzuführkanal (38). Untenseitig ist er über ein Fitting (39) mit der Vertikalbohrung (34) verbunden. Obenseitig ist er über ein weiteres Fitting (40) mit dem Membranteller (21) gekuppelt und mündet dort in eine den Membranteller (21), die Membran (18) und die Stützplatte (26) durchdringende Hülse (41). Auf diese Weise hat der Luftauslaßkanal (36) des Stellungsreglers (35) über die Horizontalbohrung (33), die Vertikalbohrung (34), den flexiblen Luftzuführkanal (38) und die Hülse (41) Verbindung zu der Druckkammer (19).An air supply channel (38) designed as a flexible hose extends through the reset chamber (20). At the bottom, it is connected to the vertical bore (34) via a fitting (39). At the top, it is coupled to the diaphragm plate (21) via another fitting (40) and opens into a sleeve (41) that penetrates the diaphragm plate (21), the diaphragm (18) and the support plate (26). In this way, the air outlet channel (36) of the position controller (35) is connected to the pressure chamber (19) via the horizontal bore (33), the vertical bore (34), the flexible air supply channel (38) and the sleeve (41).

Wird vom Stellungsregler (35) her Druck auf diese Verbindung gegeben, wird die Membran (18) nach unten gegen die Wirkung der Schraubenfeder (22) gedrückt. Dabei wird der Antriebsbolzen (23) mitgenommen, d. h. er bewegt sich ebenfalls vertikal nach unten. Diese Bewegung wird auf das Pleuel (11) übertragen, welches dann die Stellantriebswelle (3) um einen entsprechendenIf pressure is applied to this connection from the positioner (35), the membrane (18) is pressed downwards against the effect of the coil spring (22). The drive bolt (23) is also moved along, i.e. it also moves vertically downwards. This movement is transferred to the connecting rod (11), which then moves the actuator shaft (3) by a corresponding

Winkelbetrag verdreht. Dies wiederum wird auf das hier nicht näher dargestellte Ventil übertragen. Der Luftzuführkanal (38) kann dieser Bewegung folgen, da er als flexibler Schlauch ausgebildet ist.This in turn is transferred to the valve, which is not shown here in detail. The air supply channel (38) can follow this movement because it is designed as a flexible hose.

Soll der Antrieb über die Stellantriebswelle (3) reversiert werden, wird der Stellungsregler (35) auf die andere Seite des Stellgehäuses (2) gebracht und dort mit der Stellantriebswelle (3) verbunden (gestrichelt gezeichnet). Vorher wird die Verschlußschraube (37) entfernt und nach Abnahme des Stellungsreglers (35) auf das gegenüberliegende Ende der Horizontalbohrung (33) aufgeschraubt.If the drive is to be reversed via the actuator shaft (3), the positioner (35) is brought to the other side of the actuator housing (2) and connected there to the actuator shaft (3) (shown in dashed lines). The screw plug (37) is removed beforehand and, after removing the positioner (35), screwed onto the opposite end of the horizontal bore (33).

Die in den Figuren (2) und (3) dargestellte Ausführungsform eines Membranstellantriebs (45) weist eine jochförmige Laterne (46) auf, über deren nicht dargestellte Unterseite der Mebranstellantrieb (45) auf ein Stellglied, beispielsweise ein Stellventil, montiert werden kann. An der Laterne (46) ist ein hier nicht näher dargestellter Stellungsregler (47) - um 90° versetzt gezeichnet - angebracht.The embodiment of a diaphragm actuator (45) shown in Figures (2) and (3) has a yoke-shaped lantern (46), via the underside of which (not shown) the diaphragm actuator (45) can be mounted on an actuator, for example a control valve. A position controller (47) not shown here - shown offset by 90° - is attached to the lantern (46).

Auf einem obenseitigen Sockel (48) der Laterne (46) ruht ein Membrangehäuse (49), das aus zwei übereinander angeordneten, kreisförmigen Gehäuseschalen (50, 51) besteht, die an den einander zugewandten Kanten nach außen vorstehende Flansche (52, 53) aufweisen und dort mittels über den Umfang verteilter Schrauben - lediglich angedeutet - gegeneinander verspannt sind. Zwischen den Flanschen (52, 53) ist eine Membran (54) aus einem biegsamen Werkstoff, beispielsweise Kautschukmaterial, eingespannt. Die Membran (54) unterteilt den Innenraum des Membrangehäuses (49) in eine in Figur (2) obenliegende und in Figur (3) untenliegende Druckkammer (55) und eine in Figur (2) untenliegende und in Figur (3) obenliegende Rückstellkammer (56).A membrane housing (49) rests on a top base (48) of the lantern (46), which consists of two circular housing shells (50, 51) arranged one above the other, which have flanges (52, 53) projecting outwards on the edges facing each other and are clamped against each other there by means of screws distributed around the circumference - only indicated. A membrane (54) made of a flexible material, for example rubber material, is clamped between the flanges (52, 53). The membrane (54) divides the interior of the membrane housing (49) into a pressure chamber (55) located at the top in Figure (2) and at the bottom in Figure (3), and a return chamber (56) located at the bottom in Figure (2) and at the top in Figure (3).

In der Rückstellkammer (56) ist ein Membranteller (57)In the reset chamber (56) there is a diaphragm plate (57)

vorgesehen, der auf einer Seite an der Membran (54) anliegt und auf der anderen Seite durch über den Umfang verteilte, als Druckfedern ausgebildete Schraubenfedern (58, 59) abgestützt wird. Die Schraubenfedern (58, 59) liegen an der Innenseit der Gehäuseschale (51) an. An der dem Membranteller (57) abgewandten Seite liegt an der Membran (54) ein im Durchmesser wesentlich kleinerer Anschlagteller (60) an, der den oberen (Figur 2) bzw. unteren (Figur 3) Hubpunkt der Membran (54) durch Anlage an der Gehäuseschale (50) beschreibt.which rests on the membrane (54) on one side and is supported on the other side by helical springs (58, 59) designed as compression springs distributed around the circumference. The helical springs (58, 59) rest on the inside of the housing shell (51). On the side facing away from the membrane plate (57), a stop plate (60) of considerably smaller diameter rests on the membrane (54), which describes the upper (Figure 2) or lower (Figure 3) lifting point of the membrane (54) by resting on the housing shell (50).

Mittig zur Laterne (46) erstreckt sich vertikal nach oben eine Antriebsstange (61). Sie ist - was hier nicht näher dargestellt ist - über einen unteren Verbindungszapfen (62) mit der Spindel eines Stellventils gekuppelt. Nach oben hin durchdringt die Antriebsstange (61) eine Führungsbuchse (63) und ragt so in das Membrangehäuse (49) herein. Sie ist mit der Membran (54) auf eine weiter unten näher beschriebene Weise so verbunden, daß sie die Bewegung der Membran (54) mitmacht.An actuator rod (61) extends vertically upwards in the middle of the lantern (46). It is coupled to the spindle of a control valve via a lower connecting pin (62), which is not shown in detail here. Towards the top, the actuator rod (61) penetrates a guide bush (63) and thus protrudes into the diaphragm housing (49). It is connected to the diaphragm (54) in a manner described in more detail below, so that it follows the movement of the diaphragm (54).

Die beiden Gehäuseschalen (50, 51) weisen vertikal miteinander fluchtende Anschlußstutzen (64, 65) auf, und zwar jeweils in den Böden der Gehäuseschalen (50, 51). Der Anschlußstutzen (65) ist mit einem Ende eines als flexibler Schlauch ausgebildeten Luftzuführkanals (66) verbunden. Der Luftzuführkanal (66) umschlingt einmal die Antriebsstange (61) und mündet in einem dritten Anschlußstutzen (67), welcher den Membranteller (57), die Membran (54) und den Anschlagteller (16) durchdringt. Auf diese Weise hat der Luftzuführkanal (66) Verbindung zur Druckkammer (55).The two housing shells (50, 51) have vertically aligned connecting pieces (64, 65) in the bottoms of the housing shells (50, 51). The connecting piece (65) is connected to one end of an air supply channel (66) designed as a flexible hose. The air supply channel (66) wraps around the drive rod (61) once and opens into a third connecting piece (67) which penetrates the diaphragm plate (57), the diaphragm (54) and the stop plate (16). In this way, the air supply channel (66) is connected to the pressure chamber (55).

Die Darstellung des Membranstellantriebs (45) in den Figuren (2) und (3) unterscheiden sich durch unterschiedliche Montage einzelner Teile, und zwar in folgender Weise.The representation of the diaphragm actuator (45) in Figures (2) and (3) differs due to different assembly of individual parts, namely in the following way.

In der ersten Montagestellung gemäß Figur (2) ruht die Gehäuseschale (51) auf der Oberseite des Sockels (48). DieIn the first assembly position according to Figure (2), the housing shell (51) rests on the top of the base (48). The

Gehäuseschale (51) hat mittig eine von einem Kragen (68) begrenzte öffnung, in dessen Innengewinde die Führungsbuchse (63) eingeschraubt ist. Die Führungsbuchse (63) hat einen außen vorstehenden Ringsteg (69), der sich untenseitig an dem Sockel (48) abstützt, so daß das Membrangehäuse (49) beim Einschrauben der Führungsbuchse (63) nach unten gegen den Sockel (48) verspannt wird. Die Führungsbuchse (63) weist innenseitig eine Gleitringdichtung (70) auf, die einen Luftaustritt an der Antriebsstange (61) vermeidet.The housing shell (51) has an opening in the middle, delimited by a collar (68), into whose internal thread the guide bush (63) is screwed. The guide bush (63) has an annular web (69) that protrudes from the outside and is supported on the base (48) at the bottom, so that the diaphragm housing (49) is clamped downwards against the base (48) when the guide bush (63) is screwed in. The guide bush (63) has a mechanical seal (70) on the inside, which prevents air from escaping at the drive rod (61).

Das Membrangehäuse (49) ist so ausgerichtet, daß der Anschlußstutzen (65) in der Gehäuseschale (51) Verbindung zu dem Stellungsregler (47) hat, und zwar über dessen Luftauslaßkanal (71). Auf diese Weise hat der Stellungsregler (47) Verbindung zu der obenliegenden Druckkammer (55).The diaphragm housing (49) is aligned so that the connection piece (65) in the housing shell (51) is connected to the positioner (47) via its air outlet channel (71). In this way, the positioner (47) is connected to the pressure chamber (55) located above.

In der Antriebsstange (61) verläuft vertikal ein Belüftungskanal (72), der untenseitig in einen Beschleierungsraum (73) des Stellungsregler (47) mündet, der entsprechend dem DE-GM 91 14 872.3 geschlossen ausgebildet ist. In diesem Beschleierungsraum (73) befindet sich eine Hebelübertragungseinrichtung (74), die zum einen mit der Antriebsstange (61) und zum anderen mit dem Eingang des Stellungsreglers (47) so verbunden sind, daß die Translationsbewegung der Antriebsstange (61) in eine in den Stellungsregler (47) eingehende Schwenkbewegung umgewandelt wird.A ventilation channel (72) runs vertically in the actuator rod (61), which opens into a covering chamber (73) of the position controller (47) at the bottom, which is designed to be closed in accordance with DE-GM 91 14 872.3. In this covering chamber (73) there is a lever transmission device (74), which is connected on the one hand to the actuator rod (61) and on the other hand to the input of the position controller (47) in such a way that the translational movement of the actuator rod (61) is converted into a swivel movement entering the position controller (47).

Der Belüftungskanal (72) setzt sich in einer Spannschraube (75) fort, die in das oben offene Ende der Antriebsstange (61) eingeschraubt ist. Die Spannschraube (71) durchsetzt in der ersten Montagestellung gemäß Figur (2) einen an dem Membranteller (57) angeformten und in die Rückstellkammer (56) ragenden Führungsstutzen (76), die Membran (54) und den Anschlagteller (60). Der Kopf (77) der Spannschraube (75) stützt sich über eine Stützhülse (78) druckkammerseitig an demThe ventilation channel (72) continues in a clamping screw (75) that is screwed into the open end of the drive rod (61). In the first assembly position according to Figure (2), the clamping screw (71) passes through a guide socket (76) formed on the diaphragm plate (57) and extending into the return chamber (56), the diaphragm (54) and the stop plate (60). The head (77) of the clamping screw (75) is supported on the pressure chamber side by a support sleeve (78) on the

Anschlagteller (60) ab. Auf diese Weise werden der Anschlagteller (60), die Membran (54), der Membranteller (57) mit dem Führungsstutzen (76) in Richtung auf das obere Ende der Antriebsstange (61) gedrückt und gegenseitig verspannt. Der Kopf (77) der Spannschraube (75) ragt in eine Verschlußschraube (79) hinein, der in einen Kragen (80) der Gehäuseschale (50) eingeschraubt ist und die Druckkammer (55) abdichtet. Ebenfalls verschlossen ist der Anschlußstutzen (64) in der Gehäuseschale (50) mit Hilfe eines Schraubstopfens (81).Stop plate (60). In this way, the stop plate (60), the diaphragm (54), the diaphragm plate (57) with the guide socket (76) are pressed towards the upper end of the drive rod (61) and braced against each other. The head (77) of the clamping screw (75) protrudes into a screw plug (79) which is screwed into a collar (80) of the housing shell (50) and seals the pressure chamber (55). The connection socket (64) in the housing shell (50) is also closed using a screw plug (81).

Der Belüftungskanal (72) hat über eine Querbohrung (82) und Ausnehmungen in der Spannschraube (75) Verbindung zu einer durchgehenden Querbohrung (83) in dem Führungsstutzen (76). Dies bedeutet, daß Luft aus der Rückstellkammer (56) über den Belüftungskanal (72) in den Beschleierungsraum (73) gelangt, wenn das Volumen der Rückstellkammer (56) verkleinert wird. Dies geschieht, wenn vom Stellungsregler (47) Luft über den Luftauslaßkanal (71), den Anschußstutzen (65), den Luftzuführkanal (66) und den Anschlußstutzen (67) in die Druckkammer (55) geleitet wird. Dies hat nämlich eine entsprechende Abwärtsbewegung der Membran (54) und damit der Antriebsstange (61) zur Folge. Bei einer umgekehrten Bewegung der Membran (54), d.h. bei einer Vergrößerung des Volumens der Rückstellkammer (56), wird dieser mit Abluft vom Stellungsregler (47) versorgt. Die Rückstellkammer (56) ist somit immer mit dieser Abluft beschleiert und vor Korrosion geschützt.The ventilation channel (72) is connected to a continuous cross-bore (83) in the guide socket (76) via a cross-bore (82) and recesses in the clamping screw (75). This means that air from the reset chamber (56) passes through the ventilation channel (72) into the air-filled chamber (73) when the volume of the reset chamber (56) is reduced. This happens when air is directed from the positioner (47) through the air outlet channel (71), the connection socket (65), the air supply channel (66) and the connection socket (67) into the pressure chamber (55). This results in a corresponding downward movement of the diaphragm (54) and thus of the actuator rod (61). When the diaphragm (54) moves in the opposite direction, i.e. when the volume of the reset chamber (56) increases, it is supplied with exhaust air from the positioner (47). The reset chamber (56) is therefore always surrounded by this exhaust air and protected from corrosion.

In der zweiten Montagestellung gemäß Figur (3) ist das Membrangehäuse (49) um 180° umgedreht worden. Für diesen Vorgang werden der Schraubstopfen (81) abgeschraubt und die Spannschraube (75) von der Antriebsstange (61) gelöst. Dann wird die Verschraubung zwischen Führungsbuchse (63) und Gehäuseschale (51) gelöst, so daß das Membrangehäuse (49) abgehoben und umgedreht werden kann. Zuvor sind die Spannschraube (75) und die Stützhülse (78) entfernt worden.In the second assembly position according to Figure (3), the diaphragm housing (49) has been turned over by 180°. For this process, the screw plug (81) is unscrewed and the clamping screw (75) is loosened from the drive rod (61). Then the screw connection between the guide bush (63) and the housing shell (51) is loosened so that the diaphragm housing (49) can be lifted off and turned over. The clamping screw (75) and the support sleeve (78) have been removed beforehand.

Nach Umdrehen in die in Figur (3) gezeigte Stellung wird die Führungsbuchse (63) mit der dann unten liegenden Gehäuseschale (50) verschraubt. In die von dem Kragen (68) umschlossene öffnung wird die Spannschraube (75) zusammen mit der Stützhülse (78) eingeführt, und zwar so, daß sie in den Führungsstutzen (76) einfaßt und diesen soweit durchdringt, bis die Spannschraube (75) in das Gewinde in der Antriebsstange (61) einfaßt. Das Einschrauben wird soweit fortgesetzt, bis die Stützhülse (78) zwischen Kopf (77) der Spannschraube (75) und oberem Ende des Führungsstutzens (76) verspannt ist. Der Anschlagteller (60) liegt dann auf dem oberen Ende der Antriebsstange (61).After turning it into the position shown in Figure (3), the guide bush (63) is screwed to the housing shell (50) which is then located underneath. The clamping screw (75) is inserted together with the support sleeve (78) into the opening enclosed by the collar (68) in such a way that it engages in the guide socket (76) and penetrates it until the clamping screw (75) engages in the thread in the drive rod (61). Screwing in is continued until the support sleeve (78) is clamped between the head (77) of the clamping screw (75) and the upper end of the guide socket (76). The stop plate (60) then lies on the upper end of the drive rod (61).

Das Aufsetzen des Membrangehäuses (49) auf den Sockel (48) geschieht nach vorheriger Entfernung des Schraubstopfens (81) in der Weise, daß der Anschlußstutzen (64) mit dem Luftauslaßkanal (71) des Stellungsreglers (47) fluchtet und beide abdichtend miteinander verbunden sind. Auf diese Weise hat der Stellungsregler (47) direkte Verbindung zu der nunmehr untenliegenden Druckkammer (55). Der in dieser Stellung nicht mehr benötigte Luftzuführkanal (66) wird durch Einschrauben des Schraubstopfens (81) in den Anschlußstutzen (65) verschlossen. Die Belüftung der nunmehr oben liegenden Rückstellkammer (56) geschieht wieder über den Belüftungskanal (72). In die Gehäuseschale (51) ist im übrigen ein Belüftungsstopfen (84) eingesetzt, der bei Überdruck in der Rückstellkammer (56) Luft entweichen läßt.The membrane housing (49) is placed on the base (48) after the screw plug (81) has been removed in such a way that the connection piece (64) is aligned with the air outlet channel (71) of the position controller (47) and both are connected to one another in a sealing manner. In this way, the position controller (47) has a direct connection to the pressure chamber (55) which is now located at the bottom. The air supply channel (66), which is no longer required in this position, is closed by screwing the screw plug (81) into the connection piece (65). The ventilation of the reset chamber (56), which is now located at the top, is again via the ventilation channel (72). A ventilation plug (84) is also inserted into the housing shell (51), which allows air to escape in the event of excess pressure in the reset chamber (56).

Der in Figur (4) nur teilweise dargestellte Membranstellantrieb (90) stimmt in seinem grundsätzlichen Aufbau im wesentlichen mit dem Membranstellantrieb (45) gemäß den Figuren (2) und (3) überein. In Figur (4) sind deshalb für gleiche bzw. funktionsgleiche Teile, an denen nichts Wesentliches geändert worden ist, gleiche Bezugsziffern verwendet worden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich dieserThe diaphragm actuator (90), which is only partially shown in Figure (4), is essentially identical in its basic structure to the diaphragm actuator (45) according to Figures (2) and (3). In Figure (4), therefore, the same reference numbers have been used for identical or functionally identical parts where nothing essential has been changed. To avoid repetition, these

Bezugsziffern auf die Beschreibung des Membranstellantriebs (45) gemäß den Figuren (2) und (3) Bezug genommen. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Membranstellantrieb (45) dargestellt.Reference numbers refer to the description of the diaphragm actuator (45) according to Figures (2) and (3). Only the differences to the diaphragm actuator (45) are shown below.

Der Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Figuren (2) und (3) beschränkt sich auf die Ausbildung des hier mit der Bezugsziffer (91) bezeichneten Luftzuführkanals. Er ist hier nicht als flexibler Schlauch ausgebildet, sondern in Form eines Kugelteleskops. Hierzu ist in den Anschlußstutzen (65) ein vertikal ausgerichtetes Teleskoprohr (92) eingesetzt, das in den Innenraum einer Teleskophülse (93) abdichtend einfaßt. Die Teleskophülse (93) durchsetzt den Membranteller (57) und die Membran (54). In der Teleskophülse (93) kann sich das Teleskoprohr (92) vertikal bewegen, wenn vom Stellungsregler (47) über den Luftauslaßkanal (71) und den Luftzuführkanal (91) Druck auf die hier oben liegende Druckkammer (55) gegeben wird. Das Teleskoprohr (92) fährt dann in die Teleskophülse (93) ein.The difference to the embodiment according to figures (2) and (3) is limited to the design of the air supply channel, designated here with the reference number (91). Here it is not designed as a flexible hose, but in the form of a spherical telescope. For this purpose, a vertically aligned telescopic tube (92) is inserted into the connection piece (65), which seals the interior of a telescopic sleeve (93). The telescopic sleeve (93) passes through the membrane plate (57) and the membrane (54). In the telescopic sleeve (93), the telescopic tube (92) can move vertically when pressure is applied to the pressure chamber (55) located above by the position controller (47) via the air outlet channel (71) and the air supply channel (91). The telescopic tube (92) then moves into the telescopic sleeve (93).

Das Umdrehen des Membrangehäuses (49) geschieht in analoger Weise, wie zu dem Membranstellantrieb (45) beschrieben.The diaphragm housing (49) is turned over in a similar manner to that described for the diaphragm actuator (45).

Claims

Claims: Arca-Reqler GmbH, Kempener Str. 18, W-4154 Tönisvorst Pneumatic actuator

1. Pneumatic actuator (1) for actuators, in particular control valves, with a drive housing (12) and with a drive member (18) movable therein, to which a drive element (11, 23) emerging from the drive housing (12) and movable with the drive member (18) is attached for actuating the actuator and which divides the drive housing (12) into a pressure chamber (19) and a return chamber (20) with a return member (22) acting on the drive member (18), a position controller (35) being connected to the pressure chamber (19) via an air outlet channel (36) and an internal air supply channel (66),

characterized in that the air supply channel (38) is guided outside the drive element (11, 23) through the return chamber (20) and the drive member (18) and that the air supply channel (36) is designed in such a way that it can follow the movements of the drive member (18).

2. Pneumatic actuator (45, 90) for actuators, in particular control valves, with a drive housing (49) and with a drive element (54) movable therein, on which a drive element emerging from the drive housing (49) movable with the drive element (54)

(61) for the actuation of the actuator and that the drive housing (49) is in a pressure chamber

(55) and into a return chamber (56) with a return element (58, 59) acting on the drive element (54)

wherein a position controller (47) can be connected to the pressure chamber (19) via an air outlet channel (71) and an internal air supply channel (33, 34, 38), and the drive housing (49) can be mounted in reverse such that in a first mounting position the return chamber (56) and in a second mounting position the pressure chamber (55) are adjacent to the position controller (47), characterized in that the air supply channel (66) is guided outside the drive element (61) through the return chamber (56) and the drive member (54) and that it is designed in such a way that it can follow the movements of the drive member (54), wherein the drive housing (49) has a first connection piece (64) on the pressure chamber side, which in the second mounting position can be connected to the air outlet channel (71) of the position controller (47) and can be locked in the first assembly position, and that the drive housing (49) has a second connection piece (65) on the return chamber side, at which the air supply channel (66) ends and which can be connected to the air outlet channel (71) of the position controller (47) in the first assembly position and can be locked in the second assembly position.

3. Actuator according to claim 1 or 2,

characterized in that the two connecting pieces (64, 65) are aligned with each other.

4. Position controller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air supply channel (66) is at least partially designed as a flexible hose.

5. Actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the air supply channel (91) is designed to be variable in length.

6. Actuator according to claim 5,

characterized in that the air supply channel (91) has telescoping channel sections (92, 93).

7. Actuator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the air supply channel (66) is removable on the return chamber side and on the drive element.

8. Actuator according to one of claims 1 to 7,

characterized in that the drive element (61) has a ventilation bore (72) which opens at one end into the area between the position controller (47) and the drive element (61) and at the other end is connected to the return chamber (56).