DE9314410U1 - Pressure actuated actuator - Google Patents
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Description
24.09.1993 gi.si 76 87424.09.1993 gi.si 76 874
Revo Antriebstechnik GmbH
Richard-Lucas-Straße 6, 41812 ErkelenzRevo Drive Technology GmbH
Richard-Lucas-Strasse 6, 41812 Erkelenz
Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Stellantrieb, insbesondere pneumatischen Schwenkantrieb, der in einem Zylindergehäuse eine Schaltwelle mit mindestens einem darauf drehfest angeordneten Zahnrad und über Zahnstangen mit dem Zahnrad kämmende, in dem Zylindergehäuse geführte Betätigungskolben aufweist, die aus einem Kolbenfuß und einem Kolbenhemd bestehen.The invention relates to a pressure medium-operated actuator, in particular a pneumatic swivel drive, which has a control shaft in a cylinder housing with at least one gear wheel arranged thereon in a rotationally fixed manner and actuating pistons which mesh with the gear wheel via racks and are guided in the cylinder housing and consist of a piston base and a piston skirt.
Derartige Stell- bzw. Schwenkantriebe sind weit verbreitet im Einsatz und dienen beispw. zur Betätigung von Armaturen mit einem Stellwinkel von 90 . Sie lassen sich einfach z.B. auf eine Klappe oder einen Kugelhahn montieren. Die Kraftübertragung geschieht über einen Zahnstangen-Ritzel-Eingriff. Wie sich aus der Internationalen Offenlegungsschrift WO 92/ 07 195 ergibt, greifen zu diesem Zweck die je mit einer Zahnstange versehenen Kolbenhemden der Betätigungskolben in das bzw. die Zahnritzel der in dem Zylindergehäuse drehbar gelagerten Schaltwelle ein. Die Betätigungskolben übertragen somit ihre jeweilige Längsbewegung innerhalb des Druckraumes auf die drehbare Schaltwelle und veranlassen, daß die Schaltwelle eine entsprechende Drehbewegung ausführt. Die Größe dieser Drehbewegung kann sich von wenigen Winkelgraden bis ggf. hin zu mehreren vollen Umdrehungen erstrecken. Die Betätigungskolben und die Zahnstange sind hierbei gegenläufig angetrieben.Such actuators or rotary actuators are widely used and are used, for example, to operate valves with an actuating angle of 90. They can be easily mounted on a flap or a ball valve, for example. The power is transmitted via a rack and pinion engagement. As can be seen from the International Patent Application WO 92/07 195, the piston skirts of the actuating pistons, each provided with a rack, engage with the pinion or pinions of the control shaft, which is rotatably mounted in the cylinder housing. The actuating pistons thus transmit their respective longitudinal movement within the pressure chamber to the rotatable control shaft and cause the control shaft to perform a corresponding rotary movement. The size of this rotary movement can range from a few angular degrees to several full revolutions. The actuating pistons and the rack are driven in opposite directions.
Zur Führung der Betätigungskolben in dem Zylindergehäuse weisen sowohl der Kolbenfuß als auch das Kolbenhemd der Betätigungskolben in weitem Abstand voneinander angeordnete Kolbengleitbänder auf, die ein Verkanten bei den Kolbenbewegungen ausschließen. Allerdings hat sich dabei der unvermeidliche AbriebTo guide the actuating pistons in the cylinder housing, both the piston base and the piston skirt of the actuating pistons have piston sliding bands arranged at a large distance from one another, which prevent jamming during piston movements. However, the inevitable abrasion
PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜtLEff-Z3RQ^SB**|3OLV*M|I*E#l3:. VALENTIN · GIHSKE -2-PATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜtLEff-Z3RQ^SB**|3OLV*M|I*E # l3 : . VALENTIN · GIHSKE -2-
an den Kolbengleitbändern als nachteilig herausgestellt; dieser führt nicht nur zu Verschmutzungen der Luft, sondern auch im Ventil, das folglich blockieren kann.on the piston sliding bands has been shown to be disadvantageous; this not only leads to contamination of the air, but also in the valve, which can subsequently block.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einenThe invention is therefore based on the object of
Stellantrieb der eingangs genannten Art ohne die beschriebenenActuator of the type mentioned above without the described
Nachteile zu schaffen, insbesondere die Kolbenführung zu verbessern.Disadvantages, in particular to improve the piston guidance.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Betätigungskolben auf mindestens einer Führungsstange angeordnet sind, die einerseits im Kolbenfuß des einen Betätigungskolbens befestigt ist und andererseits in das Kolbenhemd des anderen Betätigungskolbens eintaucht. Auf diese Weise egeben sich Betätigungskolben, die sich aufgrund der vorzugsweise vier symmetrisch verteilten Führungsstangen gegeneinander bzw.- seitig abstützen. Es bedarf daher keiner Kolbengleitbänder mehr, und entsprechend können keine die Luft und/oder Ventile blockierenden Verschmutzungen auftreten, was die Betriebssicherheit des Stellbzw. Schwenkantriebes wesentlich erhöht; außerdem ist der Wartungsaufwand geringer.This object is achieved according to the invention in that the actuating pistons are arranged on at least one guide rod, which is fastened on the one hand in the piston base of one actuating piston and on the other hand dips into the piston skirt of the other actuating piston. This results in actuating pistons which are supported against each other or on the other side by the preferably four symmetrically distributed guide rods. Piston sliding bands are therefore no longer required and accordingly no contamination can occur which blocks the air and/or valves, which significantly increases the operational reliability of the actuating or swivel drive; in addition, the maintenance effort is lower.
Wenn vorteilhaft eine die Führungsstange aufnehmende Sackbohrung des Kolbenhemdes mit einer Kunststoffbuchse versehen ist, stellen sich gute Gleiteigenschaften und ein verschleißarmer Betrieb ein .If a blind bore in the piston skirt that accommodates the guide rod is provided with a plastic bushing, good sliding properties and low-wear operation are achieved.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jedem Betätigungskolben eine den Kolbenfuß zentrisch durchdringende, mit ihrem einen Ende in der Schaltwelle und mit ihrem anderen Ende in dem Gehäusedeckel angeordenete Mittenstange zugeordnet ist. Die Betätigungskolben sind somit sowohl auf der bzw. den Führungsstangen - bei vier Führungsstangen ist ein gewünscht guter Zahneingriff von Ritzel und Kolbenstange gewährleistet, und eine innere Kolbenlagerung kann daher entfallen - als auch auf den Mittenstangen geführt; bei Stellbewegungen bewegen sich die Betätigungskolben mit ihren Kolbenfüßen folglichOne embodiment of the invention provides that each actuating piston is assigned a central rod that penetrates the piston base centrally, with one end in the selector shaft and the other end in the housing cover. The actuating pistons are thus guided both on the guide rod(s) - with four guide rods, the desired good meshing of the pinion and piston rod is ensured, and an internal piston bearing can therefore be omitted - and on the central rods; during adjustment movements, the actuating pistons move with their piston bases as a result.
PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MQLL^V-jGRQeSE'-'BOLL'MEfliftt. VALENTIN . GIHSKE -3-PATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MQLL^V-jGRQeSE'-'BOLL'MEfliftt. VALENTINE . GIHSKE -3-
auf den Mittenstangen nach innen bzw. nach außen, wobei sich aufgrund der Führungsstangen eine gegenseitige Abstützung der beiden Betätigungskolbenbei deren Hin- und Herbewegungen erreichen läßt.on the center rods inwards or outwards, whereby the guide rods allow mutual support of the two actuating pistons during their back and forth movements.
Es empfiehlt sich, daß die Mittenstangen von einer auf einen gegenüber dem Gehäusedeckel vorkragenden Gewindeabschnitt aufgeschraubten Mutter lagegesichert sind. Das ermöglicht es auf einfache Weise die Schließstellungen bspw. der Klappe einer Armatur von außen, nämlich über die Schraubverbindung, exakt einzustellen und damit ein auf etwaige Fertigungstoleranzen zurückzuführendes Spiel auszugleichen. Dies insbesondere dann, wenn nach einem Vorschlag der Erfindung die Mittenstangen deckelseitig in einer Anschlaghülse geführt sind und an ihren gegenüberliegenden Enden einen sich von innen her an den Kolbenfuß anlegenden Bund besitzen. Es liegen dann von außen in beiden Hubrichtungen verstellbare Endanschläge vor, und zwar einmal über die Anschlaghülsen und zum anderen über die Bunde.It is recommended that the center rods are secured in position by a nut screwed onto a threaded section that protrudes from the housing cover. This makes it easy to precisely adjust the closed positions of, for example, the flap of a fitting from the outside, namely via the screw connection, and thus compensate for any play that may be due to manufacturing tolerances. This is particularly the case if, according to a suggestion of the invention, the center rods are guided in a stop sleeve on the cover side and have a collar on their opposite ends that rests on the piston base from the inside. There are then end stops that can be adjusted from the outside in both stroke directions, namely once via the stop sleeves and secondly via the collars.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich ausFurther features and advantages of the invention result from
den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der einthe claims and the following description, in which a
in den Zeichnungen dargestelltes Auführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen:The embodiment of the subject matter of the invention shown in the drawings is explained in more detail. They show:
Figur 1 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht auf einenFigure 1 is a sectional plan view of a
Stell-bzw. Schwenkantrieb; und
Figur 2 den Antrieb gemäß Figur 1 entlang der Linie II- II geschnitten.Actuator or rotary actuator; and
Figure 2 shows the drive according to Figure 1, cut along the line II- II.
Bei einem Stell- bzw. Schwenkantrieb 1 ist ein Zylindergehäuse 2 beidseitig von Deckeln 3 geschlossen, die über nicht dargestellte Schrauben mit dem Zylindergehäuse 2 verbunden und jeweils über einen Dichtring 4 gegen das Zylindergehäuse 2 abgedichtet sind. Im Inneren des Zylindergehäuses 2 sind sich gegenüberliegend zwei Betätigungskolben 5 bzw. 6 angeordnet, von denen jeder aus aus einem Kolbenfuß 7 und einem KolbenhemdIn an actuator or rotary actuator 1, a cylinder housing 2 is closed on both sides by covers 3, which are connected to the cylinder housing 2 via screws (not shown) and are each sealed against the cylinder housing 2 via a sealing ring 4. Inside the cylinder housing 2, two actuating pistons 5 and 6 are arranged opposite each other, each of which consists of a piston base 7 and a piston skirt
PATENTANWÄLTE ■ HEMMERICH · MUU-ER^RpeSE'-'eOLLWEfEFS· VALENTIN · GIHSKE -4-PATENT ATTORNEYS ■ HEMMERICH · MUU-ER^RpeSE'-'eOLLWEfEFS· VALENTIN · GIHSKE -4-
8 besteht, wobei jedes Kolbenhemd 8 mit einer Zahnstange 9 versehen ist; die Betätigungskolben 5,6 können bspw. mit den Zahnstangen 9 als einstückiges Bauteil aus Aluminium gegossen werden. Die Betätigungskolben 5,6 sind über einen Dichtring 10 gegen das Zylindergehäuse 2 abgedichtet.8, whereby each piston skirt 8 is provided with a rack 9; the actuating pistons 5, 6 can, for example, be cast with the racks 9 as a one-piece component made of aluminum. The actuating pistons 5, 6 are sealed against the cylinder housing 2 by a sealing ring 10.
Die Zahnstangen 9 der Betätigungskolben 5,6 kämmen mit einem Ritzel 11, das auf einer in dem Zylindergehäuse 2 in abgedichteten Gleitlagern 12 (vgl. Fig. 2) gelagerten Schaltwelle 13 drehfest angeordnet ist. An ihrem nach oben ausdem Zylindergehäuse 2 vorkragenden Ende ist die Schaltwelle 13 mit einem Vierkant 14 ausgebildet, der mit einer Sichtanzeige 15 versehen ist, was es einer Bedienungsperson ermöglicht, die jeweilige Stellposition einer bspw. von dem Stellantrieb 1 zu betätigenden Klappe einer Armatur zu erkennen. Zum Verbinden des Stellantriebes mit einem nicht dargestellten Steuerventil ist an das Zylindergehäuse 2 eine abgedichtete Anschlußplatte 16 (vgl. auch Fig. 2) angeschraubt.The racks 9 of the actuating pistons 5, 6 mesh with a pinion 11, which is arranged in a rotationally fixed manner on a control shaft 13 mounted in the cylinder housing 2 in sealed plain bearings 12 (see Fig. 2). At its end protruding upwards from the cylinder housing 2, the control shaft 13 is formed with a square 14, which is provided with a visual indicator 15, which enables an operator to recognize the respective setting position of a valve flap to be actuated by the actuator 1, for example. To connect the actuator to a control valve (not shown), a sealed connection plate 16 (see also Fig. 2) is screwed onto the cylinder housing 2.
Zur Führung der Betätigungskolben 5, 6 während ihrer Hin- und Herbewegungen sind einerseits vier Führungsstangen 17 bzw. 18 (vgl. Fig. 2) vorgesehen, von denen jeweils die beiden Führungsstangen 17 im Kolbenfuß 7 des Betätigungskolbens 5 und die beiden Führungsstangen 18 im Kolbenfuß 7 des Betätigungskolbens 6 befestigt sind (vgl. Fig. 1). Die Führungsstangen 17 bzw. 18 tauchen in mit Kunststoffbüchsen 19 versehenen Sackbohrungen 20 des Kolbenhemdes 8 des jeweils gegenüberliegenden Betätigungskolbens 5 bzw. 6 ein. Die Führungsstangen 17 bzw. 18 bewirken ein sich gegenseitiges Abstützen der Betätigungskolben 5,6 und gewährleisten zudem einen guten Zahneingriff von Zahnstange 9 und Ritzel 11, was eine innere Kolbenlagerung entbehrlich macht.To guide the actuating pistons 5, 6 during their back and forth movements, four guide rods 17 and 18 are provided (see Fig. 2), of which the two guide rods 17 are fastened in the piston base 7 of the actuating piston 5 and the two guide rods 18 are fastened in the piston base 7 of the actuating piston 6 (see Fig. 1). The guide rods 17 and 18 are inserted into blind holes 20 provided with plastic bushings 19 in the piston skirt 8 of the respective opposite actuating piston 5 and 6. The guide rods 17 and 18 provide mutual support for the actuating pistons 5, 6 and also ensure good meshing of the rack 9 and pinion 11, which makes an internal piston bearing unnecessary.
Weiterhin sind die Betätigungskolben 5,6 noch auf zentrisch im Zylindergehäuse 2 angeordneten Mittenstangen 21, auf denen die Kolbenfüße 7 bei Hubbewegungen gleiten, geführt. Sie sind mit ihrem einen Ende in der sich zwischen den Kolbenhemden 8Furthermore, the actuating pistons 5, 6 are guided on central rods 21 arranged centrally in the cylinder housing 2, on which the piston feet 7 slide during stroke movements. They are guided with one end in the space between the piston skirts 8
PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLER·.pRQS^E.« 1P1OLLMEIER:. VALENTIN · GIHSKE _5-PATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLER·.pRQS^E.« 1 P 1 OLLMEIER:. VALENTIN · GIHSKE _5-
in einer Lagerschale 23 und einem diesen umschließenden Zentrierring 22 (vgl. Fig. 2) abstützenden Schaltwelle 13 sowie mit ihrem anderen Ende in einer in die Deckel 3 eingesetzten Anschlaghülse 24 angeordnet. Auf einen gegenüber den Deckeln 3 vorkragenden Gewindeabschnitt 25 der Mittenstangen 21 sind Dichtmuttern 26,27 aufgeschraubt. Außerdem besitzen sie einen Bund 28, der sich von innen her an den Kolbenfuß 7 des Betätigungskolbens 5 bzw. 6 anlegt. Mit Hilfe der Anschlaghülsen 24 und der Bunde 28 ist es in Kombination mit den Dichtmuttern 26,27 möglich, in Schließ- bzw. Hubrichtung der Betätigunskolben 5,6 von außen einstellbare Endanschläge vorzusehen. Zur Rückstellung der Betätigungskolben 5,6 in ihre in Figur 1 gezeigte Position dienen nicht dargestellte Druckfedern, die sich in gegenüberliegenden Deckel- bzw. Kolbenausnehmungen 29 bzw. 30 abstützen.in a bearing shell 23 and a centering ring 22 surrounding it (see Fig. 2) supporting the switching shaft 13 and with its other end in a stop sleeve 24 inserted into the cover 3. Sealing nuts 26, 27 are screwed onto a threaded section 25 of the center rods 21 that protrudes from the cover 3. They also have a collar 28 that rests from the inside on the piston base 7 of the actuating piston 5 or 6. With the help of the stop sleeves 24 and the collars 28, in combination with the sealing nuts 26, 27, it is possible to provide end stops that can be adjusted from the outside in the closing or stroke direction of the actuating pistons 5, 6. Compression springs (not shown) are used to return the actuating pistons 5, 6 to their position shown in Figure 1 and are supported in opposite cover or piston recesses 29 and 30, respectively.
Die gegenseitige Abstützung der Betätigungskolben 5 bzw. 6 über die - wie auch die Mittenstangen 21 der Führung bei Kolbenbewegungen dienenden - Führungsstangen 17 bzw. 18 erlaubt es, den Stell- bzw. Schwenkantrieb 1 ohne eine innere Kolbenlagerung und ohne Kolbengleit bänder vorzusehen, wobei insbesondere der Wegfall der Kolbengleit bänder die Betriebsweise und die Standzeit des Stellantriebs entscheidend verbessert, weil Verschmutzungen aufgrund eines Abriebs vermieden sind.The mutual support of the actuating pistons 5 and 6 via the guide rods 17 and 18 - which, like the center rods 21, serve to guide the piston movements - allows the actuator or swivel drive 1 to be provided without an internal piston bearing and without piston sliding bands, whereby the elimination of the piston sliding bands in particular significantly improves the operation and service life of the actuator because contamination due to abrasion is avoided.
Claims (5)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-09-24 DE DE19939314410 patent/DE9314410U1/en not_active Expired - Lifetime
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