SE514794C2 - Pneumatiskt eller hydrauliskt manöverdon - Google Patents

Description

20 25 30 (_71 ...à .[11 \'l xO 4*- Den mekanism som sarnmankopplar kolv/kolvar med vridaxeln baseras i nästan samtliga fall på någon av följande principer: *Kuggstång *Scotch-Yoke *Länkar Kuggstångsdon består av en eller flera kolvar som i sin ena ände består av kuggsegment. Dessa kuggsegment går sedan mot axeln som i sin tur är utformade som ett ”kugghjul”. Då kolven rör sig längs cylindern kommer kuggarna att vrida axeln och ett vridmoment skapas. Momentet kommer att vara oberoende av vridningsvinkeln (om drivtrycket är konstant). Nackdelarna med denna typ av don är flera, bland annat att det konstanta manövermomentet överensstämmer dåligt med momentbehovet hos ventilema och att linjeanliggriing mellan kuggarna ger ett högt kontakttryck med stor tendens till glappbildning och utmattningsskador som följd.

Scotch-Yoke-don är en lösning där en rulle (av rullagertyp) är fastsatt i kolvens ena ände. I donets axel är en platta fastsatt som har spår i vilka rullarna kan löpa.

Momentkurvan ger härvid högst moment i kolvarnas ytterlägen och lägst i kolvarnas mittläge. Fördelarna med sådana don är bl a att momentkurvans förrn ofta stämmer bra med ventilens momentbehov. En allvarlig nackdel är dock att rullen och det spår i vilken den löper blir utsatt för ett högt yttryck pga av linjeanliggning med tendens till glappbildning och utmattningsskador.

Länkdon tillverkas främst av ventiltillverkare. I flertalet fall är dessa don så konstruerade att en eller två kolvar sitter på en kolvstång, vilken i sin tur är sarnmankopplad till vridaxeln med hjälp av en länkmekariism. Fördelen är bl a att alla krafter tas upp via glidlager, vilket i sin tur resulterar i en utbredd kraftupptagning med relativt låga yttryck som följd. Utseendet på momentkurvan kan variera, men liksom för Scotch-Yoke-donen kan en momentkurva som passar bra till ventilernas momentbehov erhållas. Nackdelen med länkdonen är att de är jämförelsevis dyra att tillverka bland annat pga många ingående delar. 10 15 20 25 30 514 794 3 En annan indelningsgiund för manöverdon av ovan beskriven art är dess utseende vad gäller uppbyggnad av kolv-cylinderfiirilrtionen. En första typ är kompaktdon, där vridaxeln sitter direkt i cylindern. Den måste då vara tâtad så att trycket i cylindem inte går förlorat. Sådana kompakta don har fördelen av sin ringa volym och att de är relativt sett billiga i tillverkning. Såvitt är bekant är dessa don på marknaden idag alltid uppbyggda som kuggstångsdon eller Scotch-Yoke-don, exempelvis som beskrivs i US-A-3253518 och DE-A-3 925887. Nackdelen med de konstruktioner av kompaktdon som finns, kuggstångsdon och Scotch-Yoke-don, är som ovan antytts att de båda bygger på en linjeanliggning mellan kraflöverförande delar och att de därför utsätts för höga yttryck, som gör att kontaktytorna slits ut relativt fort. Dessa typer av don anses därför ofia ej vara användbara för mer krävande applikationer.

En annan typ är don med separat hus och cylindrar och till denna typ hör nästan alla länkdon. Vid denna ”hus och cylindefi- typ sitter länkmekanismen tillsammans med vridaxeln i ett hus separerat från cylindern/cylindrama. En viktig fördel med denna typ av don är att man till ett och samma hus kan montera cylindrar med olika diameter och därigenom kompensera för exempelvis lågt lufttryck. En annan fördel är att man lättare kan utforma vridaxeln som en hålaxel, ivilken spindeln fiån ventilen kan sticka in i. Ett sådant don beskrivs i FR-A-2l39731, där två kolvar är förbundna med en centralt anordnad kolvstång och med en ursparing i denna som rymmer änden och fästpunlcten för en kraftig medbringarpinne som i sin tur påverkar och vrider drivaxeln. Det finns väsentliga olägenheter med manöverdon av typen ”hus och cylindef, exempelvis att de oftast blir dyra att tillverka, då de tar jämförelsevis lång tid att montera bland annat pga det stora antalet ingående delar, och flertalet av dessa delar också är dyra att tillverka. Dessutom måste manöverdon av denna typ göras relativt mycket längre än motsvarande kompaktdon, vilket är besvärande inte minst då utrymmet runt om rörledningar i processindustrin oftast är mycket begränsat. Don av ”hus och cylinder” typ anses således idag såväl för dyra för komplicerade och för utrymmeskrävande och svårplacerade. 10 15 20 25 30 514 794 Det är uppenbart att kompaktdon uppvisar många fördelar gentemot don med separat hus och cylindrar och förutom att de är billiga att tillverka är de till stor del standardiserade vad det gäller gränssnitten, dels på manöverdonets undersida mot ventilen, dels på donets översida mot ventillägesställaren eller indikeringar samt även mot anslutning av magnetventil. Att ändå inte kompaktdon utförs med arman krañöverföringsmekanísm än kuggstång eller Scotch-Yoke don med deras kända begränsningar och mekaniska olägenheter som inledningsvis beskrivits trots att dessa don varit kända runt 20-25 år, beror förmodligen på att ingen lämplig sådan annan överföringsmekanism, exempelvis ett för kompaktdon praktisk och enkel länkkonstruktion framkommit.

Syftet med uppfinningen är sålunda att tillhandahålla ett manöverdon som i sig förenar fördelarna hos kompaktdonen med fördelarna hos länkdonen, varvid erhålls ett manöverdon som är billigt att tillverka, lätt att passa in även i trånga utrymmen och dessutom är slitstarkt och därför användbart för mer krävande applikationer, för vilka kända manöverdon av kompakttyp ej anses lärnpliga. I detta syfte har manöverdonet enligt uppfinningen de drag som franigår av tillhörande patentkrav.

Uppfinningen avser sålunda ett pneumatiskt eller hydrauliskt verksamt manöverdon, försedd med tvâ kolvar och en vridaxel, och av den typ som definierats inledningsvis. Varje kolv hos donet är försedd med en utskjutande del som är avpassad att vid kolvens längsgående rörelse kunna passera obehindrat utanför vridaxeln och därvid tjänstgöra som kolvstång. En medbringarpinne är ledbart fästad i en lagringspunkt hos var och en av nämnda två utskjutande kolvdelar och anordnad att genom en i sin längsriktning rörlig forbindning med vridaxeln överföra kolvarnas fram- respektive återgående rörelse i längsled till en motsvarande medurs eller moturs riktad vridrörelse hos vridaxeln. En av medbringarpinnarna är därvid anordnad ovanför den andra räknat längs vridaxeln.

Varje medbringarpinne är därvid anordnad antingen sträckaride sig genom en tvärs vridaxelns riktning utformad hålighet hos axeln eller så är den anordnad att fritt löpa i spår anordnade i vridaxeln eller på dess utsida på axelns utsida, men i bägge 10 15 20 25 30 514 794 fallen så att pinnen är glidbart rörlig i förhållande till axeln. Båda kolvarna kan vara försedda med en anordning för ândlägesjustering i ett eller båda ândlägena i cylindems längsriktning. Medbringarpinnens lagringspunkt i varje kolv är företrädesvis belägen i omedelbar närhet av den inre ytan hos cylindern. Mellan axel och medbringarpinne kan därvid lämpligen vara anordnat ett lager eller ytbeläggning med låg fiiktion. Den utskjutande delen av kolvarna, kolvstången, kan också vara anordnad att vid kolvamas frarn- och återgående rörelse lagra sidolaafier mot vridaxeln respektive cylinderytan.

Genom att utföra de två kolvarna i ett tvåkolvs manöverdon med utstående delar - - som samtidigt fimgerar som separata kolvstänger, som var och en i sin tur samverkar med var sin medbringarpinne och som i sin tur är anordnade separat anslutna till vridaxeln, den ena bredvid eller, sett längs axeln, ovanför den andra, vinns att medbringare, kolvstänger och vridaxeln kan utföras med så små dimensioner respektive tvärsnitt att det blir konstruktionsmässigt möjligt att utföra ett tvåkolvs manöverdon i form av ett kompaktdon, med de väsentliga fördelar som därvid vinns och som har diskuterats ovan.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvisning till ritningen, i vilken figur l är en längsvy av ett manöverdon i en föredragen utföringsform enligt uppfinningen i genomskärning, figur 2 samma manöverdon i genomskärning längs linjen A-A i figur 1 och figur 3 en längsvy i genomskärning av ett manöverdon försett med ändlägesjustering.

I figur l och 2 visas ett enligt en föredragen utföringsform utformat manöverdon 10, som begränsas av en cylinder ll, gavlar 12 i vardera änden av cylindern ll. ' Cylindern ll och gavlarna 12 innesluter därvid gemensamt ett slutet cylinderrum l3. I cylinderrummet 13 finns två varandra motställda kolvar 14 anordnade att tätande mot cylindern ll kunna röra sig fram och åter i cylinderrummet l3. Varje kolv 14 har en tätning 15 liggande tätande an mot cylindern ll. Varje kolv 14 har en utskjutande del, kolvstången l4A,B vettande bort från respektive närmaste gavel 12. Kolvstången l4A,B hos varje kolv 14 är anpassad att vid kolvens rörelse 10 15 20 25 30 fram och åter obehindrat kunna passera vid sidan av en vridaxel 16, som är anordnad vridbart lagrad (vid position 16A) genom cylinderrummet 13. Vridaxeln 16 är i sin tur försedd med ett lager 16B som tar upp lasten från den utskjutande delen 14A,B hos kolven 14. På varje kolvs kolvstång 14A,B är fäst en medbringarpinne 17, som är ledbart lagrad i kolvdelen 14Ai en lagringspunkt 18 med en lagertapp 18A, som går igenom ett upptaget cirkulärt hål i kolvdelen 14A,B och medbringarpinnen 17. Lagertappen 18A visas försedd med ett lager eller glatt ytbeläggning 19, men det omvända förhållandet kan också förekomma, nämligen att lagertappen 18A är rörlig i ett lager placerat i själva kolven 14. I det här illusterade utförandet sitter således tappen 18A fast i kolven och medbringarpinnen 17 har ett lager 19 och vrider sig runt tappen 18A.

Kolvstängerna 14A,B och medbiingarpinnama 17 är anordade separat anslutna till vridaxeln 16 och som framgår av figur 2 med den ena pinnen ovanför den andra sett i axelns längsriktning. Medbringarpinnen 17 har en i sin längsriktning rörlig förbindelse 20 med vridaxeln 16, anordnad så att en fram och återgående rörelse hos kolven 14 ger vridaxeln l6 ett vridande moment. Här illustreras detta förhållande genom att pinnen 17 är anordnad fritt löpande genom ett hål diametralt Den medbringarpinnen 17 och vridaxeln 16 kan naturligtvis, om så önskas, utformas på anordnad igenom vridaxeln 16. rörliga förbindelsen 20 mellan annat sätt inom ramen för uppfinningen, exempelvis genom spår anordnade urtagna i axelytan eller genom en utanpå axelytan anordnad förbindning, exempelvis en fastlödd rörbit med glatt inneryta. Medbringarpinnen 17 glider på detta sätt i sin längsriktning i förhållande till vridaxeln 16, men ger således vridaxeln 16 samtidigt ett vridande moment, när kolven 14 rör sig fram eller åter i cylinderrummet 13, som svar på om en krafi bringas påverka den ena eller andra sidan av kolven 14.

Mellan medbringarpinnen 17 och vridaxeln 16 finns ett lager 21 för att underlätta pinnens 17 glidning fram och åter genom vridaxeln 16. Kolvstängema 14A,B hos de båda kolvama 14 är anordnade så att den högra kolvens kolvstång 14B ligger på ena sidan om vridaxeln 16, medan den vänstra kolvens kolvstång 14A ligger på den motsatta sidan. Den i figur 1 visade placeringen av kolvstängema 14A resp. 14B är naturligtvis endast ett exempel på hur dessa delar kan anordnas och de kan l0 15 20 25 30 514 794. således byta plats utan att deras funktion ändras, annat än att vridaxeln 16 då kommer att vridas åt andra hållet jämfört med vad som sker i det visade exemplet.

I figur 3 visas en detalj av ett manöverdon 10 med cylindern 11, gavlarna 12, vridaxeln 16 och medbringarpinnen 17 identisk med den i figur 1 och 2 beskrivna utföringsformen, men för åskådlighets skull visas endast en av kolvarna 14, vilken visas försedd med en ändlägesjusterskruv 22 som är fastsatt i ena gaveln 12 och som löper i en urtagning 23 i kolvstången 14A.

Vid drifi anbringas en kraft, exempelvis i förrn av ett pneumatiskt eller hydrauliskt skapat tryck, mot kolvarna i manöverdonets cylinderrum 13 antingen mellan kolvarna 14 eller mellan varje kolv 14 och närbelägna gavel 12. Om krañen appliceras mellan de båda kolvarna 14 kommer dessa att röra sig i riktning mot respektive närmaste gavel 12 och därmed kommer i den här illustrerade utföringsforrnen medbringarpinnen 17 att vridas medurs och därmed även ge vridaxeln 16 en motsvarande vridning medurs. Om krafi anbringas mot kolvarna 14 utanför dessa, dvs mellan varje kolv 14 och respektive närmaste gavel 12, kommer medbringarpinnen 17 att vridas moturs och därigenom även ge vridaxeln 17 en moturs riktad vridning. Om de utskjutande delarna, dvs kolvstängerria 14A resp 14B, av kolvarna är anordnade omvänt eller med andra ord bytt plats, kommer såsom antytts ovan, vridaxeln 16 att vridas i motsatta riktningar mot vad här visas och diskuteras.

Bland många fördelar med det nya manöverdonet märks: 1. All kraftöverfcåring sker genom en utbredd lastfördelning via två kolvar med ett enkelt länksystem, vilket resulterari såväl lång livslängd som små glapp. (Både i medbringarpinnens infästning i respektive kolv resp i medbringarpinnens lagring i vridaxeln används ”normalt” glidlager eller ytbehandling). 2. Genom att varje medbringarpinne är ledbart infast i kolven kan lagringspunkten ligga nära cylinderytan och därigenom maximera hävarmen till vridaxelns 10 514 794 centrum. Detta resulterar i ett maximalt uttagbart vridmoment for varje given cylinderdiameter. 3. Pinnen tillåts hela tiden utnyttja vridaxelns hela diameter . 4. Genom att donet är utfört som ett kompaktdon vilket möjliggjorts genom den specifika krafiöverforingen till drivaxeln med två separata kolvstänger och medbringaipinnar, gör det synnerligen lämpligt för inmontering i trånga utrymmen, exempelvis inom processindustrin.

Claims (6)

10 15 20 25 30 514 794 PATENTKRAV

1. Pneumatiskt eller hydrauliskt manöverdon (10), vilket har en cylinder (ll) som i sin längsled är begränsad av en gavel (12) på ömse sidor därigenom begränsande och omgivande ett cylinderrum (13), en tvärs cylinderns (11) längsled anordnad och utanför cylinderrummet (13) lagrad vridaxel (16), två kolvar (14) löpande i längsled i cylinderrummet (13) och anordnade att röra sig mot vridaxeln (16), då en kraft bringas påverka den närmast respektive gavel (12) belägna sidan av varje kolv (14) och i motsatt riktning, då en krafi bringas påverka motstående sida av kolvarna (14), varvid vridaxeln (16) är anordnad att vrida sig vid nämnda kolvrörelseri cylinderns (ll) längsled, k ä n n e t e c k n a t a v a t t varje kolv (14) är försedd med en utskjutande del, kolvstång (14A,14B), som är avpassad att vid kolvens (14) längsgående rörelse kunna passera obehindrat utanför vridaxeln (16), att en medbringarpinne (17) är ledbart fastad i en lagringspunkt (18) hos vardera av nämnda två kolvstänger (14A,14B) och att de två rnedbringarpinnarna (17) är anordnade på avstånd från varandra längs vridaxeln (16) för att genom en i sin längsriktning rörlig förbindning (20) med vridaxeln (16) överföra kolvarnas (14) frarn- och återgående rörelse i längsled till en moturs eller medurs riktad vridrörelse hos vridaxeln (16).

2. Manöverdonenligtkravl, kan tecknat av att åtminstone en av medbringarpinnama (17) för nänmda rörliga förbindning (20) är anordnad sträckande sig genom en tvärs vridaxelns (16) riktning utformad hålighet hos vridaxeln (16) och så att medbringarpinnen (17) är glidbart rörlig i förhållande till vridaxeln (16).

3. Manöverdonenligtkravl,kännetecknarav att åtminstone en av medbringarpinnarna (17) för nämnda rörliga íörbindning (20) är anordnad att fiitt löpa i spår upptagna i vridaxeln (16) eller anordnade på dess utsida. 10 15 20 7 9 47;- 514 10

4. Manöverdon enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k - n a t a v a t t åtminstone en kolv (14) är försedd med anordning (22) för ändlägesjustering i ett eller båda ändlägena i cylinderns (11) lângsrilctriing.

5. Manöverdon enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k - n a t a v t t medbringarpinnens (17)lagringspunkt (18)i varje kolv (14) är belägen i omedelbar närhet av den inre ytan hos cylindern (11).

6. Manöverdon enligt krav 2, k ä n n e t e c k - n a t a v a t t mellan vridaxel (16) och medbringarpínne (17) är anordnat ett lager eller en ytbeläggning (21) med låg friktion. 7 Manöverdon enligt något av kraven 1-6, k ä n n e t e c k - n a t a v a t t den utskjutande delen (14A,14B) av kolven eller kolvama är anordnad att vid kolvens eller kolvamas fram- och återgående rörelse lagra sido- krafier mot vridaxeln ( 16) respektive cylinderytan (11).