WO2008000263A1 - Stellvorrichtung - Google Patents

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WO2008000263A1
WO2008000263A1 PCT/DK2007/000314 DK2007000314W WO2008000263A1 WO 2008000263 A1 WO2008000263 A1 WO 2008000263A1 DK 2007000314 W DK2007000314 W DK 2007000314W WO 2008000263 A1 WO2008000263 A1 WO 2008000263A1
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WO
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spring
pressure
adjusting device
piston
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/DK2007/000314
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrik Dantzer
Kurt Beuschau
Original Assignee
Damcos A/S
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Publication date
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Priority to GB0822846A priority patent/GB2452449B/en
Priority to US12/305,473 priority patent/US8430019B2/en
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    • 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
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1476—Special return means
    • 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
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • 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
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/068—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the helical type

Definitions

  • the invention relates to an adjusting device which has a master cylinder with a main piston and a spring cylinder with a spring piston, wherein the main piston can be acted upon in its two directions of movement with pressure and the spring piston acted upon in one direction by the pressure of a spring and in the opposite direction by an operating pressure is, wherein a pressure chamber of the spring cylinder with a first pressure chamber of the master cylinder is connectable and a second pressure chamber of the master cylinder is connected to a supply line.
  • Such actuators are e.g. used for the actuation of valve flaps. They usually have a hydraulically acting cylinder which is housed in a housing, wherein the piston rod exits through an opening in one end of the housing. In the case of linearly moved valve flaps, the linear movement of the piston rod is usually transmitted directly. With swiveling valve flaps, the linear movement of the piston must first be converted into a rotation. This happens e.g. with the help of a steep thread between the piston rod and the housing, which leads to a rotation of the cylinder rod. Another possibility is the use of a rack with a corresponding pinion, wherein the conversion of the linear movement into a rotational movement then typically takes place outside of the housing.
  • Double-acting actuators are controlled via two pressure lines, wherein opening by applying a control pressure to a first pressure line and by applying the control pressure on a second pressure line closing the valve flap takes place.
  • Double-acting actuators are usually dimensioned according to the torque and the angle of rotation or after the lifting force and the stroke length, which is required for a reliable operation of the valve flap.
  • single-acting actuators can be equipped with a single control pressure line.
  • the piston is moved by the control pressure against the force of a spring, which ensures the return movement of the piston when the control pressure is reduced.
  • This has the advantage that even with a fault, such as a pressure drop in the control line, a return movement of the piston can take place.
  • the flaps are frequently opened by the application of a control pressure, while closing is effected by the spring force. This will ensure that the valve is closed even if the system malfunctions.
  • the valve can also be controlled the other way around, so that it closes when creating a control pressure.
  • the dimensioning of the spring is based on the required closing force, both losses in the springs and the decrease in spring force are taken into account with decreasing spring tension.
  • springs e.g. Plate or coil springs used, which are clamped between one of the piston sides and the corresponding end of the housing.
  • gas springs The use of different types of gas springs is known.
  • a disadvantage of such trained single-acting actuators is that the piston is constantly exposed to the spring force. In addition to the actuating force for actuating the valve flap so ne force must be applied, which compensates for the spring force. This force could be applied by increasing the control pressure, which However, often only expensive to implement. Therefore, the effective piston area is usually increased. Due to the larger cross-section increases at the same control pressure, the entire voltage in the housing, so that the housing must be designed correspondingly stronger.
  • the invention is based on an adjusting device, as known from DE 19543 237 A1.
  • a hydraulic adjusting device is disclosed, which has a master cylinder and a spring cylinder arranged separately therefrom. Due to the separate arrangement, the tensioning of the spring is not done via the main piston, so that the master cylinder can be made smaller than in conventional single-acting actuators.
  • the main piston is moved in the open position by a first pressure chamber of the master cylinder is supplied with the control pressure.
  • a pressure chamber of the spring cylinder is acted upon by the control pressure, so that the spring is compressed.
  • a reduction of the operating pressure, whether by a fault or intentional engagement, leads to a relaxation of the spring.
  • pressure medium is pressed from the pressure chamber of the spring cylinder in a second pressure chamber of the master cylinder. Since the first pressure chamber of the master cylinder has at least a reduced pressure, the main piston is moved in the closed position.
  • the spring force is thus transmitted hydraulically to the main piston at pressure drop. It can be a translation of Spring force done, which, for example, a shorter spring length can be used, resulting in a more compact design.
  • the hydraulic transmission also reduces the tendency of the inclining device to oscillate, since the hydraulic fluid serves as damping.
  • an adjusting device in which a spring cylinder is arranged outside the master cylinder.
  • the spring cylinder is biased by the control pressure, which also serves to actuate the master cylinder.
  • the control pressure which also serves to actuate the master cylinder.
  • the actuating force which is generated by the spring and is intended to move the main piston back into the closed position, decreases with increasing relaxation of the spring.
  • a valve flap If a valve flap is moved by the main piston, this should generally engage in the closed position in order to ensure reliable seating of the closed valve flap. For this purpose, an additional force is required at the end of the closing movement.
  • the spring is dimensioned according to the force required for a safe closing of the valve flap, which takes place at the end of the adjusting movement. The result is that the spring is oversized over a large area, since the spring force decreases with increasing relaxation of the spring.
  • the invention has for its object to make a single-acting Stellvor- direction more effective.
  • the closing pressure that can be applied by the spring piston corresponds to the ratio of the spring force to the effective spring piston surface
  • a reduction in the effective spring piston surface can compensate for the decrease in the spring force due to the increasing expansion of the spring. It is possible to generate the same pressures on the closing side of the main piston at the beginning and at the end of the return movement, while lower pressures prevail in the middle part of the closing movement.
  • volume change are dimensioned, with the power requirement at the end of the closing movement mainly on the ratio of the effective spring piston surfaces. Since the main piston does not have to contribute to the tension of the spring and the existing at the end of the closing movement closing pressure acts on the main piston with a corresponding design of the spring cylinder similar to the operating pressure, the main piston can be dimensioned according to the same criteria as they are based on double-acting actuators. The adjusting device is thus smaller than known single-acting adjusting devices. It is conceivable, the spring housing and spatially separated from
  • the size of the effective spring piston surface For example, it may depend on the position of the main piston or the pressure in individual pressure chambers and pressure lines.
  • the effective spring piston surface is dependent on the position of the 5 spring piston. This results in a simple structure, since the spring piston can serve as a mechanical actuator, for example, valve devices.
  • the spring cylinder at least 0 has two separate pressure chambers, which are arranged on the same side of the spring piston, wherein the number of effective pressure chambers is variable.
  • the number of effective pressure chambers is variable.
  • the effective spring piston surface at the beginning and during most of the closing movement for example, two pressure chambers are under pressure, while at the end of the movement, only one pressure chamber is under pressure.
  • the effective spring piston surface at the end of the closing movement is smaller than at the beginning of the closing movement, so that a higher pressure can be generated.
  • An increase in the number of pressure chambers acting against the spring force ent with appropriate design of these pressure chambers can in principle to produce any Kraft responsible Torque characteristics are used.
  • the number of effective pressure chambers can be controlled, for example, depending on the position of the main piston. 5
  • the number of effective pressure chambers of the spring cylinder is dependent on the position of the spring piston. This can ensure that at each position of the spring piston and the predetermined number of pressure chambers is effective.
  • the spring piston can act as an actuator, for example for valve elements. te be used. Such valves can be used, for example, to relieve individual pressure chambers to a tank.
  • the adjusting device has a control valve which connects the pressure chambers of the spring cylinder with the supply line, wherein in a first position, a pressure compensation from the pressure chambers of the spring cylinder prevents the supply line and is released in a second position.
  • This control valve thus ensures that by the control pressure, a pressure in the pressure chambers of the spring cylinder can be generated, so that the spring piston is deflected against the spring force. If the valve is moved to the second position at reduced control pressure, at least one pressure chamber of the spring cylinder is relieved to the supply line, whereby the effective spring piston surface is reduced.
  • the control valve can be moved, for example, by a mechanical element, which is engaged with the spring piston, against the force of a spring in the second position.
  • a valve is arranged in the connection between the pressure chamber of the spring cylinder and the first pressure chamber of the master cylinder.
  • the position of the valve is dependent on the pressure in the supply line, wherein upon application of a minimum pressure, the first pressure chamber of the master cylinder is relieved and at low pressure at least one of the pressure chambers of the spring cylinder is connected to the first pressure chamber of the master cylinder.
  • the discharge is usually to a tank. Since the valve is dependent on the pressure of the supply line, there is automatically a connection of the pressure chamber of the spring cylinder to the first pressure chamber of the master cylinder as soon as a pressure drop occurs in the supply line. As a result, the piston is moved back automatically, without an external influence is required. This ensures a safe closing even in case of emergency.
  • the second pressure chamber of the master cylinder can be relieved directly to the tank. As a result, it can be prevented that the main piston remains in an intermediate position, for example, if only a reduced control pressure is available. By relieving the second pressure chamber is rather ensured that the main piston is moved by the spring cylinder back to its original position.
  • the pressure lines are arranged in walls of the cylinders. Such an embodiment results in a compact, störunan memorie adjusting device, since no external lines between the spring cylinder and master cylinder must be laid.
  • the spring cylinder has at least one check valve which is arranged between the pressure chambers of the spring cylinder.
  • a valve prevents pressure equalization between the pressure chambers of the spring cylinder when one of these pressure chambers is relieved in order to reduce the effective spring piston area. If a control pressure is applied, the check valve is opened by this, so that all pressure chambers of the spring cylinder can be pressurized.
  • the spring piston is designed in two stages.
  • a two-stage design of the spring piston can easily two separate pressure chambers are realized. The seal between these pressure chambers then takes place via the spring piston.
  • the spring piston has a plurality of spring piston surfaces, 5 which overlap at least partially in the direction of movement. This may be e.g. to act on several, juxtaposed, composite pistons.
  • the power transmission between the individual piston part can be done both mechanically and hydraulically.
  • the master cylinder has a transmission element which rotates due to the movement of the main piston.
  • the transmission element with rotating main piston with this rotatably and axially movably connected. If the main piston performs only a translational movement, the transmission element may be e.g. be forced to rotate by a thread arranged between it and the main piston.
  • a pivotable valve flap e.g. be directly connected. This can be dispensed with an additional transmission gear.
  • the transmission element has a receptacle which allows a positive connection to an output element.
  • a spindle of the valve flap can be easily connected to the transmission element.
  • a simple replacement of the valve flaps is also possible
  • the adjusting device has a shaft which extends through the entire adjusting device.
  • the shaft may be formed as a single component o or as part of the transmission element. It rotates with the transmission element or the main piston and can tion display and serve to control valves of the actuator. It is also conceivable to control the number of effective pressure chambers depending on the position of the shaft. In the shaft and pressure lines can be integrated, so that can be dispensed with additional lines.
  • the shaft is designed in several parts.
  • a multi-part design of the shaft facilitates the assembly or disassembly of the spring cylinder, since this can be disassembled because of the necessary Federvor- tension only with the aid of heavy machinery.
  • a division of the shaft in the axial direction is particularly favorable, although a concentric division is also possible.
  • the spring has a bias in each position of the spring piston. This ensures that the spring can apply a force even in the closed position, ie at the maximum possible extent.
  • the master cylinder and the spring cylinder are arranged on a common axis.
  • a valve arrangement can be arranged favorably between the two cylinders, since at this point mechanical signals representing the positions of both pistons and the valve flap can be made particularly easily accessible.
  • At least one of the spring pressure chambers has a pressure sensor.
  • a signal can be generated which, for example, can be forwarded to a higher-level safety device as soon as an undesired pressure drop occurs.
  • the adjusting device has at least one mechanical element which is arranged between the main piston and the spring piston, wherein axial forces can not be transmitted via the at least one mechanical element with the spring relaxed until it stops and no axial forces can be transmitted between the main piston and the spring piston are.
  • a mechanical element can be used independently of the embodiment of the spring cylinder, ie also in spring cylinders in which the effective spring piston surface is not changeable.
  • the force exerted by the spring on the spring piston can be transmitted to the main piston even if the connecting line between a pressure chamber of the spring cylinder and the first pressure chamber of the master cylinder is leaking, whereby the spring relaxes.
  • the closing or at least the non-opening of the valve flap is thus ensured even in the case of leaks in the adjusting device.
  • the length of the at least one mechanical element is less than the proper distance between the main piston and the spring piston. While in normal operation no power transmission through the mechanical element from the spring piston to the main piston is possible, the distance between the main piston and spring piston is reduced in a leak and there is a mechanical force transmission from the spring piston to the main piston by means of the mechanical elements. If the movement of the spring piston on the main piston normally transmitted by a liquid pressure medium, the use of the mechanical elements leads to a sudden pressure drop within the pressure chambers of the spring cylinder. By the mechanical elements so the security that a return movement is increased.
  • the mechanical element is pressure-tight and mounted axially displaceable in openings in a wall between the master cylinder and the spring cylinder.
  • the wall serves on the one hand to guide the mechanical element, on the other hand to separate the pressure chamber of the spring cylinder and the first pressure chamber of the master cylinder.
  • the pressure-resistant bearing prevents pressure equalization between the pressure chamber of the spring cylinder and the first pressure chamber of the master cylinder.
  • the mechanical element is floating. It is moved during the opening movement by the main piston, which therefore must be acted upon with a slightly larger force. In the opposite direction, the mechanical element is then moved by the spring piston. On an attachment of the mechanical element to one of the two pistons can be dispensed with, so that the number of necessary components is kept low.
  • the mechanical element is firmly connected to the spring piston. As a result, it is not necessary that the main piston must apply an additional force during the opening movement.
  • the mechanical element is arranged eccentrically with respect to the spring piston. As a result, it also serves as an anti-rotation device for the spring piston.
  • the mechanical element is formed as a cylindrical rod.
  • Such an element is easy to produce.
  • to seal the mechanical element in the wall between see master cylinder and spring cylinder simple sealing rings are used. The production remains cost-effective.
  • Fig. 2 shows a valve assembly, as between the master cylinder and
  • Fig. 6 shows the hydraulic circuit diagram with the pressure states for
  • Fig. 7 shows an alternative control of the valve
  • Fig. 8 is a hydraulic circuit diagram of a preferred embodiment with a multi-level spring piston.
  • Fig. 1 designed as a rotary actuator actuator 1 is shown.
  • a master cylinder 2 and a spring cylinder 3 are arranged on a common axis and connected to one another at one end face.
  • the master cylinder 2 has a mounting flange 4 on its other end face.
  • a main piston 5 is arranged, which is guided via a non-self-locking thread 6. Due to this thread 6, the main piston 5 rotates at an axial displacement. This rotation is transmitted by positive engagement on a transmission element 7, wherein the transmission element 7 is fixed in the axial direction and thus can perform no axial movement. It is fixed in the axial direction by a ring 8, which is screwed into the master cylinder 2.
  • the transmission element 7 has an inner cavity 9 which is designed such that it can receive a further transmission element, for example a spindle, in a form-fitting manner.
  • a further transmission element for example a spindle
  • Such a photograph may e.g. be designed as a triangular, square or hexagon.
  • a shaft 10 is arranged, which also extends through the spring cylinder 3 and is fixedly connected to the transmission element 7.
  • the shaft 10 thus performs a rotation in response to the movement of the main piston 5 and can thereby as a position indicator or as a control of valves of the
  • Adjustment device 1 can be used.
  • the embodiment shown has an alternative position indicator 11. This is pressed by a spring against an eccentric surface on the transmission element 7 and thus changes its radial position in response to the rotation of the transmission element 7.
  • the master cylinder 2 has a first pressure chamber 19 and a second pressure chamber 12.
  • For pressure chamber 12 includes two formed between the main piston 5 and transmission element 7 annular cavities.
  • the master cylinder 2 is connected via a supply, not shown. connected to a control pressure, wherein the inlet port with the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2 is in communication.
  • the same control pressure also acts on a first pressure chamber 13 and a second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3, which are formed by the stepped configuration of the spring piston 15.
  • the two pressure chambers 13, 14 of the spring cylinder 3 are pressure-tightly separated from each other.
  • pressure equalization can take place from the first pressure chamber 13 to the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3.
  • the spring piston 15 is acted upon on the two pressure chambers 13, 14 opposite side by the force of a spring 17, which is designed as an interconnection of disc springs.
  • the spring 17 is installed under tension, so that a certain minimum force is exerted on the spring piston 15 in each position. In this case, the spring 17 is guided over part of its length on the inner side by the spring piston 15. To guide the other part, a guide tube 18 is provided which guides the outside of the spring 17.
  • the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2 is closed by a ceiling-shaped wall 20. This wall 20 limits the movement of the main piston 5 and the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2. Die
  • Wall 20 is provided with an external thread 26, which is in engagement with a corresponding internal thread 27 of the master cylinder 2. As a result, the wall 20 in the master cylinder 2 is obtained.
  • the wall 20 has three openings 21, 22, 23, through which the shaft 10 and two rotationally symmetrical mechanical elements 24, 25 are guided. In this case, seals are provided which prevent a pressure loss through the wall 20.
  • the mechanical elements 24, 25 are fixedly connected to the spring piston 15 and arranged so that they at a pressure loss in the second Pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 are pressed by the spring piston 15 against the main piston 5, the latter is then affected sufficiently to hold a valve flap, which may be connected via a spindle to the transmission element 7, at least in the current position or completely move back. Thus, it is prevented that the valve flap moves in the event of a leak in the interior of the adjusting device 1 in an undefined position.
  • the mechanical elements 24, 25 do not transfer forces between the pistons 5, 15 during normal operation because the pistons 5, 15 are controlled so that the minimum distance between them is greater than the length of the mechanical elements 24, 25
  • the mechanical elements 24, 25 are used, for example, at the end of the normal closing movement for force transmission between the pistons 5, 15.
  • they can also be stored in a floating manner, wherein they must then be moved during opening instead of the spring piston 15 from the main piston 5, whereby the load on the main piston 5 increases slightly.
  • seals between the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 and the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2 are required. If more than one mechanical element 24, 25 is provided, or the only mechanical element 24, 25 arranged eccentrically to the spring piston axis, then the spring piston 15 is prevented simultaneously from rotating. In this case, the rotation of the shaft 10 can be used relative to the spring piston 15 for controlling a valve device.
  • Spring cylinder 3 due to the relative incompressibility of the pressure medium quickly, when the mechanical elements 24, 25 rest on the main piston 5. Since the first pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 is under pressure in all other situations, a simple pressure transmitter or pressure switch can be used to indicate a possible leakage. This can be done optically, mechanically or electrically.
  • a valve arrangement is shown as it can be arranged between the master cylinder 2 and spring cylinder 3.
  • a valve 30 of the valve arrangement has a valve slide 31, which is loaded in the closing direction by the pressure in the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2 and in the opening direction by a spring, not shown.
  • the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 is connected to the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2, so that pressure medium from the pressure chamber 14 can flow into the pressure chamber 19, whereby the main piston 5 is moved.
  • a check valve 32 which is arranged between a low pressure port 33 and the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2, is acted upon by the pressure in the first pressure chamber 19 in the closing direction.
  • the check valve 32 is opened by the valve spool 31 when it is in the closed position.
  • a check valve 16 is provided which connects the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3 and the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 with each other.
  • the check valve 16 ensures that a pressure compensation can take place only from the first pressure chamber 13 to the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3, and not in the opposite direction.
  • FIG. 3 shows a control valve 34, via which a supply line 35 is connected to the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3 becomes.
  • the control valve 34 is pressurized by the pressure in the supply line 35 and a plunger 36 in the opening direction and by the pressure in the first pressure chamber 13 and a spring in the closing direction.
  • the plunger 36 is moved in the opening direction by a specially mounted, spring-loaded element 39, which is in communication with the spring piston 15, as soon as the spring piston 15 has reached a corresponding position.
  • the shaft 10 is designed accordingly, for example in the form of a camshaft, and so the plunger 36 is actuated or that the actuation by one of the mechanical elements 24, 25 or any other internal or external mechanical signal.
  • Fig. 4 the hydraulic circuit diagram of a preferred embodiment is shown, wherein the state during the opening is shown.
  • the feed port 11 of the actuator 1 is e.g. acted upon by means of a pump with a control pressure via the supply line 35.
  • the control pressure is then applied to the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2.
  • the main piston 5 shifts in
  • the valve 30 is moved by the control pressure in the position shown in Fig. 4, in which it relieves the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2 to the tank 37.
  • the valve 30 is formed with differently sized actuating flaps, so that it can be safely moved by the control pressure even if the closing pressure prevails in the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3.
  • the control pressure is above the control valve 34 and in the first pressure chamber
  • valve 34 When the spring piston 15 reaches a predefined position, the valve 34 is moved to the position shown in FIG. This happens, for example, by one of the mechanical elements 24, 25. As a result, the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3 is relieved to the unpressurized supply line 35. Then only a smaller spring piston surface against the spring 17 is effective, whereby a higher pressure on the main piston 5 can be transmitted.
  • the check valve 16 prevents pressure equalization from the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 to the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3, which is relieved via the control valve 34 to the supply line 35.
  • Fig. 7 a simplified control of the valve 30 is shown.
  • valve 30 is moved by the pressure in the supply line 35 against a spring 38 in the position in which it relieves the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2 to the tank 37. If the pressure in the supply line 35 drops, the valve 30 is moved by the spring 38 into the position in which it connects the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 with the first pressure chamber 19 of the master cylinder 2. The valve 30 connects in this embodiment in its initial position, the second pressure chamber 14 of the spring cylinder 3 with the first pressure chamber 19 of the master cylinder. 2
  • the spring piston 15 is formed as a multi-level piston, that is, that the two spring piston surfaces partially overlap in the direction of movement.
  • two pressure chambers 13, 14 are also formed, wherein the first pressure chamber 13 is relieved from a certain position of the spring piston 15 via the valve 34 to the control line 35.
  • excess pressure fluid from the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2 and from the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3 is returned during closing in the supply line 35 of the adjusting device 1. If there is still a residual pressure in the supply line 35 of the adjusting device 1, this pressure may under certain circumstances counteract the movement of the main piston 5, so that this and thus also the valve flap remain in an intermediate position. Since an increased force is usually required for overcoming the static friction, and since the spring cylinder 3 according to the invention transmits less force in intermediate positions than in the end positions, it may occur in this situation with further pressure drop that the return movement of the main piston 5 is no longer is completely executed.
  • the Venetian tilan angel be changed so that excess pressure fluid from the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2 and from the first pressure chamber 13 of the spring cylinder 3 is performed when closing instead of the supply line 35 of the actuator 1 via a non-return line in a tank 33.
  • valve flap may remain in a half-open position if the control pressure drops during opening. This can be prevented by changing the valve arrangement so that the second pressure chamber 12 of the master cylinder 2 is not pressurized until the spring piston 15 has completely tensioned the spring stack 17.

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Abstract

Stellvorrichtung, die einen Hauptzylinder (2) und einen davon getrennt an geordneten Federzylinder (3) aufweist, wobei bei Druckabfall die Feder kraft hydraulisch auf den Hauptzylinder (2) übertragen wird. Um eine derartige Stellvorrichtung effektiver zu gestalten, ist die wirksame Federkolbenfläche veränderbar.

Description

Stellvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung, die einen Hauptzylinder mit einem Hauptkolben und einen Federzylinder mit einem Federkolben aufweist, wobei der Hauptkolben in seine beiden Bewegungsrichtungen mit Druck beaufschlagbar ist und der Federkolben in eine Richtung durch den Druck einer Feder und in entgegengesetzter Richtung durch einen Betriebsdruck beaufschlagbar ist, wobei ein Druckraum des Federzylinders mit einer ersten Druckkammer des Hauptzylinders verbindbar ist und eine zweite Druckkammer des Hauptzylinders mit einer Versorgungsleitung verbunden ist.
Derartige Stellvorrichtungen werden z.B. für die Betätigung von Ventilklappen eingesetzt. Sie weisen in der Regel einen hydraulisch wirkenden Zylinder auf, der in einem Gehäuse untergebracht ist, wobei die Kolbenstange durch eine Öffnung in einem Ende des Gehäuses austritt. Bei line- ar bewegten Ventilklappen wird die lineare Bewegung der Kolbenstange meist direkt übertragen. Bei schwenkbaren Ventilklappen muß die lineare Bewegung des Kolbens erst in eine Rotation umgewandelt werden. Dies geschieht z.B. mit Hilfe eines Steilgewindes zwischen Kolbenstange und Gehäuse, das zu einer Rotation der Zylinderstange führt. Eine andere Möglichkeit stellt die Verwendung einer Zahnstange mit einem entsprechenden Ritzel dar, wobei die Umwandlung der linearen Bewegung in eine rotatorische Bewegung dann typischerweise außerhalb des Gehäuses erfolgt.
Es wird zwischen doppelt wirkenden und einfach wirkenden Stellvorrichtungen unterschieden. Doppelt wirkende Stellvorrichtungen werden über zwei Druckleitungen gesteuert, wobei durch Anlegen eines Steuerdrucks an eine erste Druckleitung ein Öffnen und durch Anlegen des Steuer- drucks an eine zweite Druckleitung ein Schließen der Ventilklappe erfolgt. Doppelt wirkende Stellvorrichtungen werden normalerweise nach dem Drehmoment und dem Drehwinkel bzw. nach der Hubkraft und der Hublänge dimensioniert, was für ein zuverlässiges Betätigen der Ventilklappe erforderlich ist.
Einfach wirkende Stellvorrichtungen kommen dagegen mit einer einzigen Steuerdruckleitung aus. Dabei wird der Kolben durch den Steuerdruck entgegen der Kraft einer Feder bewegt, die bei Verringerung des Steuer- drucks für die Rückstellbewegung des Kolbens sorgt. Das hat den Vorteil, daß auch bei einer Störung, beispielsweise einem Druckverlust in der Steuerleitung, eine Rückstellbewegung des Kolbens erfolgen kann. Bei Ventilklappen erfolgt häufig das Öffnen der Klappen durch das Anlegen eines Steuerdrucks, während das Schließen durch die Federkraft erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, daß das Ventil auch bei einer Störung des Systems geschlossen wird. Das Ventil kann aber auch andersherum gesteuert werden, so daß es sich beim Anlegen eines Steuerdrucks schließt.
Die Dimensionierung der Feder erfolgt anhand der erforderlichen Schließ- kraft, wobei sowohl Verluste in den Federn als auch das Nachlassen der Federkraft bei abnehmender Federspannung berücksichtigt werden. Als Federn werden z.B. Teller- oder Schraubfedern verwendet, die zwischen einer der Kolbenseiten und dem entsprechenden Ende des Gehäuses verspannt werden. Auch der Einsatz verschiedener Arten von Gasfedern ist bekannt.
Ein Nachteil derartig ausgebildeter einfach wirkender Stellvorrichtungen besteht darin, daß der Kolben ständig der Federkraft ausgesetzt ist. Neben der Stellkraft zum Betätigen der Ventilklappe muß also auch noch ei- ne Kraft aufgebracht werden, die die Federkraft ausgleicht. Diese Kraft könnte durch eine Erhöhung des Steuerdrucks aufgebracht werden, was allerdings häufig nur aufwendig realisierbar ist. Deshalb wird in der Regel die wirksame Kolbenfläche vergrößert. Durch den größeren Querschnitt steigt bei gleichem Steuerdruck auch die gesamte Spannung im Gehäuse, so daß die Gehäuse entsprechend kräftiger ausgelegt werden müssen.
Das führt dazu, daß einfach wirkende Stellvorrichtungen mehr Bauraum benötigen als doppelt wirkende Stellvorrichtungen bei gleichem Drehmoment bzw. gleicher Hubkraft. Dadurch entstehen höhere Fertigungs- und Transportkosten. Darüber hinaus wirkt sich die größere Bauweise gerade beim Einsatz der Stellvorrichtungen an Bord von Schiffen negativ aus, da das Mehrgewicht eine vibrationssichere Montage erschwert.
Die Erfindung geht aus von einer Verstellvorrichtung, wie sie aus DE 19543 237 A1 bekannt ist. Dort ist eine hydraulische Stellvorrichtung of- fenbart, die einen Hauptzylinder und einen davon getrennt angeordneten Federzylinder aufweist. Durch die getrennte Anordnung erfolgt das Spannen der Feder nicht über den Hauptkolben, so daß der Hauptzylinder kleiner dimensioniert werden kann, als bei üblichen einfach wirkenden Stellvorrichtungen.
Der Hauptkolben wird in Öffnungsstellung bewegt, indem eine erste Druckkammer des Hauptzylinders mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird. Dabei wird gleichzeitig ein Druckraum des Federzylinders mit dem Steuerdruck beaufschlagt, so daß die Feder komprimiert wird. Eine Verringerung des Betriebsdrucks, ob durch eine Störung oder einen absichtlichen Eingriff, führt zu einer Entspannung der Feder. Dadurch wird Druckmittel aus dem Druckraum des Federzylinders in eine zweite Druckkammer des Hauptzylinders gedrückt. Da die erste Druckkammer des Hauptzylinders zumindest einen verringerten Druck aufweist, wird der Hauptkolben in Schließstellung bewegt. Die Federkraft wird also bei Druckabfall hydraulisch auf den Hauptkolben übertragen. Dabei kann eine Übersetzung der Federkraft erfolgen, wodurch z.B. eine kürzere Federlänge verwendet werden kann, was zu einer kompakteren Bauform führt. Durch die hydraulische Übertragung wird auch die Schwingungsneigung der Steilvorrichtung vermindert, da die Hydraulikflüssigkeit als Dämpfung dient.
Aus EP 0 902 195 A1 ist eine Stellvorrichtung bekannt, bei der ein Federzylinder außerhalb des Hauptzylinders angeordnet ist. Der Federzylinder wird durch den Steuerdruck vorgespannt, der auch zur Betätigung des Hauptzylinders dient. Bei Druckabfall wird die Federkraft mechanisch auf den Hauptkolben übertragen, wobei dabei keine Übersetzung der Federkraft vorgesehen ist.
Bei den bekannten Stellvorrichtungen nimmt die Stellkraft, die durch die Feder erzeugt wird und den Hauptkolben zurück in die Schließstellung bewegen soll, mit zunehmender Entspannung der Feder ab.
Wird durch den Hauptkolben eine Ventilklappe bewegt, soll diese in der Regel in der Schließstellung einrasten, um einen zuverlässigen Sitz der geschlossenen Ventilklappe zu gewährleisten. Dafür ist am Ende der Schließbewegung eine zusätzliche Kraft erforderlich. Die Feder wird nach der Kraft bemessen, die für ein sicheres Schließen der Ventilklappe erforderlich ist, was am Ende der Stellbewegung erfolgt. Das führt dazu, daß die Feder über einen großen Bereich überdimensioniert ist, da die Federkraft mit zunehmender Entspannung der Feder abnimmt.
Am Anfang der Rückstellbewegung ist häufig eine ähnlich große Kraft erforderlich, wie zum sicheren Halten am Ende der Bewegung, da zuerst die statische Reibung der stillstehenden Ventilklappe überwunden werden muß. Während des größten Teils der Schließbewegung ist dagegen nur eine geringere Kraft erforderlich. Die bekannten Stellvorrichtungen sind also in einem großen Bewegungsbereich überdimensioniert, was ein Mehrgewicht verursacht und außerdem grundsätzlich die Gefahr erhöht, die Kolbenstange oder eine Spindel der Ventilklappe zu überlasten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach wirkende Stellvor- richtung effektiver zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei einer Stellvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die wirksame Federkolbenfläche veränderlich ist.
Da der Schließdruck, der durch den Federkolben aufgebracht werden kann, dem Verhältnis der Federkraft zur wirksamen Federkolbenfläche entspricht, kann durch eine Verringerung der wirksamen Federkolbenfläche das Nachlassen der Federkraft aufgrund der zunehmenden Ausdehnung der Feder kompensiert werden. Dabei ist es möglich, am Anfang und am Ende der Rückstellbewegung gleiche Drücke an der Schließseite des Hauptkolbens zu erzeugen, während im mittleren Teil der Schließbewegung geringere Drücke herrschen.
Durch die veränderliche wirksame Federkolbenfläche kann der Federzy- linder nach der für die Durchführung der Schließbewegung notwendigen
Volumenänderung dimensioniert werden, wobei sich der Kraftbedarf am Ende der Schließbewegung hauptsächlich auf das Verhältnis der wirksamen Federkolbenflächen auswirkt. Da der Hauptkolben nicht zur Spannung der Feder beitragen muß und der am Ende der Schließbewegung vorhandene Schließdruck auf den Hauptkolben bei entsprechender Auslegung des Federzylinders ähnlich dem Betriebsdruck wirkt, kann der Hauptkolben nach den gleichen Kriterien dimensioniert werden, wie sie doppelt wirkenden Stellvorrichtungen zugrunde gelegt werden. Die Stellvorrichtung wird damit kleiner als bekannte einfach wirkende Stellvorrich- tungen. Dabei ist denkbar, das Federgehäuse auch räumlich getrennt vom
Hauptgehäuse anzuordnen. Die Größe der wirksamen Federkolbenfläche kann beispielsweise von der Position des Hauptkolbens oder von dem Druck in einzelnen Druckkammern und Druckleitungen abhängig sein.
Vorzugsweise ist die wirksame Federkolbenfläche von der Position des 5 Federkolbens abhängig. Dadurch ergibt sich ein einfacher Aufbau, da der Federkolben als mechanisches Betätigungselement beispielsweise für Ventilvorrichtungen dienen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Federzylinder mindestens0 zwei voneinander getrennte Druckräume auf, die an der gleichen Seite des Federkolbens angeordnet sind, wobei die Anzahl der wirksamen Druckräume veränderbar ist. Mit Hilfe einer veränderbaren Anzahl von Druckräumen läßt sich auf einfache Art und Weise die wirksame Federkolbenfläche beeinflussen. Am Anfang und während des größten Teils der5 Schließbewegung stehen beispielsweise zwei Druckräume unter Druck, während am Ende der Bewegung nur noch ein Druckraum unter Druck steht. Dadurch wird die wirksame Federkolbenfläche am Ende der Schließbewegung kleiner als am Anfang der Schließbewegung, so daß ein höherer Druck erzeugt werden kann. Eine Erhöhung der Anzahl der ent- o gegen der Federkraft wirkenden Druckräume bei entsprechender Auslegung dieser Druckräume kann prinzipiell zur Erzeugung beliebiger Kraftbzw. Drehmomentcharakteristiken genutzt werden. Die Anzahl der wirksamen Druckräume kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Position des Hauptkolbens gesteuert werden. 5
Dabei ist besonders bevorzugt, daß die Anzahl der wirksamen Druckräume des Federzylinders von der Position des Federkolbens abhängig ist. Dadurch kann gewährleistet werden, daß an jeder Position des Federkolbens auch die vorbestimmte Anzahl an Druckräumen wirksam ist. Gleich- o zeitig kann der Federkolben als Stellglied beispielsweise für Ventilelemen- te verwendet werden. Derartige Ventile können z.B. dafür eingesetzt werden, einzelne Druckräume zu einem Tank zu entlasten.
Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung ein Steuerventil auf, das die Druckräume des Federzylinders mit der Versorgungsleitung verbindet, wobei in einer ersten Stellung ein Druckausgleich von den Druckräumen des Federzylinders zur Versorgungsleitung verhindert und in einer zweiten Stellung freigegeben wird. Dieses Steuerventil sorgt also dafür, daß durch den Steuerdruck ein Druck in den Druckräumen des Federzylinders er- zeugt werden kann, so daß der Federkolben entgegen der Federkraft ausgelenkt wird. Wird bei verringertem Steuerdruck das Ventil in die zweite Stellung bewegt, wird mindestens ein Druckraum des Federzylinders zur Versorgungsleitung entlastet, wodurch sich die wirksame Federkolbenfläche verringert. Das Steuerventil kann dabei beispielsweise durch ein mechanisches Element, was mit dem Federkolben im Eingriff steht, entgegen der Kraft einer Feder in die zweite Stellung bewegt werden.
Vorteilhafterweise ist in der Verbindung zwischen dem Druckraum des Federzylinders und der ersten Druckkammer des Hauptzylinders ein Ventil angeordnet. Durch dieses Ventil wird sichergestellt, daß beim Anliegen eines Steuerdrucks an der zweiten Druckkammer des Hauptzylinders dieser Druck nicht auch über den Druckraum des Federzylinders in die erste Druckkammer des Hauptzylinders gelangt und damit einer Bewegung des Hauptkolbens entgegensteht.
Bevorzugterweise ist die Stellung des Ventils vom Druck in der Versorgungsleitung abhängig, wobei bei Anliegen eines Mindestdrucks die erste Druckkammer des Hauptzylinders entlastet wird und bei zu geringem Druck zumindest einer der Druckräume des Federzylinders mit der ersten Druckkammer des Hauptzylinders verbunden ist. Durch die Entlastung der ersten Druckkammer wird sichergestellt, daß der Hauptkolben durch den Steuerdruck bewegt werden kann. Dabei erfolgt die Entlastung in der Regel zu einem Tank. Da das Ventil vom Druck der Versorgungsleitung abhängig ist, erfolgt automatisch eine Verbindung des Druckraums des Federzylinders zur ersten Druckkammer des Hauptzylinders, sobald in der Versorgungsleitung ein Druckabfall auftritt. Dadurch wird der Kolben automatisch zurück bewegt, ohne daß eine externe Einflußnahme benötigt wird. Dadurch ist ein sicheres Schließen auch im Havariefall gewährleistet.
Vorteilhafterweise ist die zweite Druckkammer des Hauptzylinders direkt zum Tank entlastbar. Dadurch kann verhindert werden, daß der Hauptkolben beispielsweise in einer Zwischenstellung verharrt, wenn nur ein verringerter Steuerdruck zur Verfügung steht. Durch die Entlastung der zweiten Druckkammer wird vielmehr dafür gesorgt, daß der Hauptkolben durch den Federzylinder zurück in seine Ausgangsstellung bewegt wird.
Es ist besonders bevorzugt, daß die Druckleitungen in Wänden der Zylinder angeordnet sind. Eine derartige Ausführung ergibt eine kompakte, störunanfällige Stellvorrichtung, da keine externen Leitungen zwischen Federzylinder und Hauptzylinder verlegt werden müssen.
Vorzugsweise weist der Federzylinder mindestens ein Rückschlagventil auf, das zwischen den Druckräumen des Federzylinders angeordnet ist. Durch ein solches Ventil wird ein Druckausgleich zwischen den Druckräumen des Federzylinders verhindert, wenn einer dieser Druckräume entlas- tet wird, um die wirksame Federkolbenfläche zu verringern. Wird ein Steuerdruck angelegt, wird durch diesen das Rückschlagventil geöffnet, so daß alle Druckräume des Federzylinders mit Druck beaufschlagt werden können.
Vorzugsweise ist der Federkolben zweistufig ausgeführt. Durch eine zweistufige Ausführung des Federkolbens können auf einfache Art und Weise zwei getrennte Druckräume realisiert werden. Die Abdichtung zwischen diesen Druckräumen erfolgt dann über den Federkolben.
Bevorzugterweise weist der Federkolben mehrere Federkolbenflächen auf, 5 die sich in Bewegungsrichtung zumindest teilweise überlappen. Dabei kann es sich z.B. um mehrere, aneinandergereihte, zusammengesetzte Kolben handeln. Die Kraftübertragung zwischen den einzelnen Teilkolben kann dabei sowohl mechanisch als auch hydraulisch erfolgen. 0 Vorzugsweise weist der Hauptzylinder ein Übertragungs-element auf, das aufgrund der Bewegung des Hauptkolbens rotiert. Dafür wird das Übertragungselement bei rotierendem Hauptkolben mit diesem drehfest und axial beweglich verbunden. Führt der Hauptkolben nur eine translatorische Bewegung durch, kann das Übertragungselement z.B. durch ein zwischen5 ihm und dem Hauptkolben angeordnetes Gewinde zum Rotieren gezwungen werden. An ein derartiges Übertragungselement kann eine schwenkbare Ventilklappe z.B. direkt angekoppelt werden. Dadurch kann auf ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe verzichtet werden.
o Dabei ist besonders bevorzugt, daß das Übertragungselement eine Aufnahme aufweist, die eine formschlüssige Verbindung zu einem Abtriebselement ermöglicht. Durch die Integration einer Aufnahme in das Übertragungselement kann eine Spindel der Ventilklappe mit dem Übertragungselement leicht verbunden werden. Durch eine Normierung dieser Aufnah- 5 me ist dabei auch ein einfacher Austausch der Ventilklappen oder der
Stellvorrichtungen untereinander möglich.
Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung eine Welle auf, die sich durch die gesamte Stellvorrichtung erstreckt. Die Welle kann als einzelnes Bauteil o oder als Teil des Übertragungselements ausgebildet sein. Sie dreht sich mit dem Übertragungselement bzw. dem Hauptkolben und kann zur Posi- tionsanzeige und zur Steuerung von Ventilen der Stellvorrichtung dienen. Es ist ebenfalls denkbar, in Abhängigkeit der Stellung der Welle die Anzahl der wirksamen Druckräume zu steuern. In die Welle können auch Druckleitungen integriert sein, so daß auf zusätzliche Leitungen verzichtet werden kann.
Dabei ist besonders bevorzugt, daß die Welle mehrteilig ausgeführt ist. Eine mehrteilige Ausführung der Welle erleichtert die Montage bzw. Demontage des Federzylinders, da dieser wegen der notwendigen Federvor- Spannung nur unter Zuhilfenahme von schweren Maschinen zerlegt werden kann. Dabei ist eine Teilung der Welle in axialer Richtung besonders günstig, obwohl eine konzentrische Teilung ebenfalls möglich ist.
Vorzugsweise weist die Feder in jeder Position des Federkolbens eine Vorspannung auf. Dadurch wird sichergestellt, daß die Feder auch in der Schließposition, also bei maximal möglicher Ausdehnung, eine Kraft aufbringen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hauptzylinder und der Fe- derzylinder auf einer gemeinsamen Achse angeordnet. Dadurch kann einerseits Material eingespart und andererseits eine Ventilanordnung günstig zwischen den beiden Zylindern angeordnet werden, da an dieser Stelle mechanische Signale, die die Positionen beider Kolben und der Ventilklappe wiedergeben, besonders leicht zugänglich gemacht werden kön- nen.
Vorzugsweise weist mindestens einer der Federdruckräume einen Drucksensor auf. Durch einen solchen Sensor läßt sich ein Signal erzeugen, das beispielsweise an eine übergeordnete Sicherheitseinrichtung weitergelei- tet werden kann, sobald ein ungewollter Druckabfall auftritt. Vorzugsweise weist die Stellvorrichtung mindestens ein mechanisches Element auf, das zwischen Hauptkolben und Federkolben angeordnet ist, wobei über das mindestens eine mechanische Element bei bis zum Anschlag entspannter Feder axiale Kräfte und bei bis zum Anschlag ge- spannter Feder keine axialen Kräfte zwischen Hauptkolben und Federkolben übertragbar sind. Ein solches mechanisches Element kann dabei unabhängig von der Ausführungsform des Federzylinders eingesetzt werden, d.h. auch bei Federzylindern, bei denen die wirksame Federkolbenfläche nicht veränderbar ist. Durch diese mechanischen Elemente kann die Kraft, die die Feder auf den Federkolben ausübt, auch dann auf den Hauptkolben übertragen werden, wenn die Verbindungsleitung zwischen einem Druckraum des Federzylinders und der ersten Druckkammer des Hauptzylinders undicht ist, wodurch die Feder entspannt. Das Schließen oder zumindest das Nichtöffnen der Ventilklappe wird also auch im Falle von Un- dichtigkeiten innerhalb der Stellvorrichtung gewährleistet.
Vorzugsweise ist die Länge des mindestens einen mechanischen Elements geringer als der ordnungsgemäße Abstand zwischen Hauptkolben und Federkolben. Während bei ordnungsgemäßem Betrieb keine Kraft- Übertragung durch das mechanische Element vom Federkolben auf den Hauptkolben möglich ist, verringert sich bei einer Undichtigkeit der Abstand zwischen Hauptkolben und Federkolben und es erfolgt eine mechanische Kraftübertragung vom Federkolben auf den Hauptkolben mit Hilfe der mechanischen Elemente. Wird die Bewegung des Federkolbens auf den Hauptkolben im Normalfall durch ein flüssiges Druckmittel übertragen, führt der Gebrauch der mechanischen Elemente zu einem plötzlichen Druckabfall innerhalb der Druckräume des Federzylinders. Durch die mechanischen Elemente wird also die Sicherheit, daß eine Rückstellbewegung erfolgt, erhöht. Vorzugsweise ist das mechanische Element druckdicht und axial verschiebbar in Öffnungen in einer Wand zwischen Hauptzylinder und Federzylinder gelagert. Dadurch ist ein besonders einfacher Aufbau der Stellvorrichtung möglich, wenn der Hauptzylinder und der Federzylinder auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Dabei dient die Wand zum einen zur Führung des mechanischen Elementes, zum anderen zur Trennung des Druckraums des Federzylinders und der ersten Druckkammer des Hauptzylinders. Durch die druckfeste Lagerung wird dabei ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum des Federzylinders und der ersten Druck- kammer des Hauptzylinders verhindert.
Vorzugsweise ist das mechanische Element schwimmend gelagert. Dabei wird es während der Öffnungsbewegung durch den Hauptkolben bewegt, der deshalb mit einer geringfügig größeren Kraft beaufschlagt werden muß. In entgegengesetzter Richtung wird das mechanische Element dann durch den Federkolben bewegt. Auf eine Befestigung des mechanischen Elements an einem der beiden Kolben kann so verzichtet werden, so daß die Anzahl der notwendigen Bauelemente gering gehalten wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mechanische Element fest mit dem Federkolben verbunden. Dadurch ist es nicht nötig, daß der Hauptkolben während der Öffnungsbewegung eine zusätzliche Kraft aufbringen muß.
Bevorzugterweise ist das mechanische Element exzentrisch gegenüber dem Federkolben angeordnet. Dadurch dient es gleichzeitig als Verdrehsicherung für den Federkolben.
Vorzugsweise ist das mechanische Element als zylindrische Stange aus- gebildet. Ein solches Element läßt sich einfach herstellen. Gleichzeitig können zur Abdichtung des mechanischen Elements in der Wand zwi- sehen Hauptzylinder und Federzylinder einfache Dichtringe verwendet werden. Die Herstellung bleibt damit kostengünstig.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungs- beispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 2 eine Ventilanordnung, wie sie zwischen Hauptzylinder und
Federzylinder angeordnet werden kann,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Steuerventil,
Fig. 4 ein hydraulisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform mit den Druckzuständen während des Öffnens,
Fig. 5 das hydraulische Schaltbild mit den Druckzuständen am Anfang der Schließbewegung,
Fig. 6 das hydraulische Schaltbild mit den Druckzuständen zum
Ende der Schließbewegung,
Fig. 7 eine alternative Steuerung des Ventils und
Fig. 8 ein hydraulisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform mit einem mehrstöckigen Federkolben.
In Fig. 1 ist eine als Drehantrieb ausgelegte Stellvorrichtung 1 dargestellt. Dabei sind ein Hauptzylinder 2 und ein Federzylinder 3 auf einer gemeinsamen Achse angeordnet und an einer Stirnseite miteinander verbunden. Der Hauptzylinder 2 weist an seiner anderen Stirnseite einen Montageflansch 4 auf. Innerhalb des Hauptzylinders 2 ist ein Hauptkolben 5 angeordnet, der über ein nicht selbsthemmendes Gewinde 6 geführt wird. Aufgrund dieses Gewindes 6 rotiert der Hauptkolben 5 bei einer axialen Ver- Schiebung. Diese Rotation wird durch Formschluß auf ein Übertragungselement 7 übertragen, wobei das Übertragungselement 7 in Axialrichtung festgelegt ist und somit axial keine Bewegung ausführen kann. Dafür wird es in axialer Richtung durch einen Ring 8 fixiert, der in den Hauptzylinder 2 eingeschraubt ist.
Das Übertragungselement 7 weist einen inneren Hohlraum 9 auf, der derart ausgebildet ist, daß er ein weiteres Übertragungselement, beispielsweise eine Spindel, formschlüssig aufnehmen kann. Eine solche Aufnahme kann z.B. als Dreikant, Vierkant oder Sechskant ausgebildet sein.
Auf der Rotationsachse des Hauptzylinders 2 ist eine Welle 10 angeordnet, die sich auch durch den Federzylinder 3 hindurch erstreckt und fest mit dem Übertragungselement 7 verbunden ist. Die Welle 10 führt also eine Rotation in Abhängigkeit der Bewegung des Hauptkolbens 5 aus und kann dadurch als Positionsanzeiger oder als Steuerung von Ventilen der
Stellvorrichtung 1 genutzt werden.
Die gezeigte Ausführungsform weist einen alternativen Positionsanzeiger 11 auf. Dieser wird durch eine Feder gegen eine exzentrische Fläche am Übertragungselement 7 gedrückt und verändert somit seine radiale Position in Abhängigkeit der Rotation des Übertragungselements 7.
Der Hauptzylinder 2 weist eine erste Druckkammer 19 und eine zweite Druckkammer 12 auf. Zur Druckkammer 12 gehören zwei zwischen Hauptkolben 5 und Übertragungselement 7 gebildete ringförmige Hohlräume. Der Hauptzylinder 2 wird über einen nicht dargestellten Zulauf- anschluß mit einem Steuerdruck beaufschlagt, wobei der Zulaufanschluß mit der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 in Verbindung steht. Der gleiche Steuerdruck beaufschlagt auch einen ersten Druckraum 13 und einen zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3, die durch die stufenförmige Ausgestaltung des Federkolbens 15 gebildet werden. Die beiden Druckräume 13, 14 des Federzylinders 3 sind druckdicht voneinander getrennt. Über ein in Fig. 1 nicht dargestelltes Rückschlagventil 16 kann ein Druckausgleich vom ersten Druckraum 13 zum zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 erfolgen. Der Federkolben 15 wird auf der den beiden Druckräumen 13, 14 entgegenliegenden Seite durch die Kraft einer Feder 17 beaufschlagt, die als Zusammenschaltung von Tellerfedern ausgeführt ist. Die Feder 17 wird unter Spannung eingebaut, so daß auf den Federkolben 15 in jeder Position eine gewisse Mindestkraft ausgeübt wird. Dabei wird die Feder 17 über einen Teil ihrer Länge auf der Innensei- te durch den Federkolben 15 geführt. Zur Führung des anderen Teils ist ein Führungsrohr 18 vorgesehen, das die Außenseite der Feder 17 führt.
Die erste Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 ist durch eine deckeiförmige Wand 20 verschlossen. Diese Wand 20 begrenzt die Bewegung des Hauptkolbens 5 und die erste Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2. Die
Wand 20 ist mit einem Außengewinde 26 versehen, das mit einem entsprechenden Innengewinde 27 des Hauptzylinders 2 im Eingriff steht. Dadurch wird die Wand 20 im Hauptzylinder 2 erhalten.
Die Wand 20 weist drei Öffnungen 21 , 22, 23 auf, durch die die Welle 10 und zwei rotationssymmetrische mechanische Elemente 24, 25 geführt sind. Dabei sind Dichtungen vorgesehen, die einen Druckverlust durch die Wand 20 verhindern.
Die mechanischen Elemente 24, 25 sind mit dem Federkolben 15 fest verbunden und so angeordnet, daß sie bei einem Druckverlust im zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 vom Federkolben 15 gegen den Hauptkolben 5 gedrückt werden, wobei letzterer dann ausreichend beeinflußt wird, um eine Ventilklappe, die über eine Spindel mit dem Übertragungselement 7 verbunden sein kann, zumindest in der derzeitigen Stellung festzuhalten oder vollständig zurückzubewegen. Somit wird verhindert, daß sich die Ventilklappe im Falle einer Undichtigkeit im Inneren der Stellvorrichtung 1 in eine Undefinierte Position bewegt. In der gezeigten Ausführung werden die mechanischen Elemente 24, 25 im normalen Betrieb keine Kräfte zwischen den Kolben 5, 15 übertragen, weil die Kolben 5, 15 so gesteuert werden, daß der Mindestabstand zwischen ihnen größer ist als die Länge der mechanischen Elemente 24, 25. Es sind aber andere Ausführungen denkbar, worin die mechanischen Elemente 24, 25 z.B. am Ende der normalen Schließbewegung zur Kraftübertragung zwischen den Kolben 5, 15 genutzt werden.
In der gezeigten Ausführungsform sind die mechanischen Elemente 24, 25 durch Federringe 28, 29 mit dem Federkolben 15 fest verbunden. Sie können jedoch auch schwimmend gelagert werden, wobei sie dann allerdings während des Öffnens statt vom Federkolben 15 vom Hauptkolben 5 bewegt werden müssen, wodurch die Belastung des Hauptkolbens 5 etwas ansteigt. In beiden Fällen sind Abdichtungen zwischen dem zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 und der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 erforderlich. Ist mehr als ein mechanisches Element 24, 25 vorgesehen, oder das einzige mechanische Element 24, 25 exzentrisch zur Federkolben-achse angeordnet, dann wird der Federkolben 15 gleichzeitig am Drehen gehindert. In diesem Falle kann auch die Rotation der Welle 10 relativ zum Federkolben 15 zur Steuerung einer Ventilvorrichtung genutzt werden.
In der gezeigten Ausführung fällt der Druck im ersten Druckraum 14 des
Federzylinders 3 aufgrund der relativen Inkompressibilität des Druckmittels schnell ab, wenn die mechanischen Elemente 24, 25 auf dem Hauptkolben 5 anliegen. Da der erste Druckraum 14 des Federzylinders 3 in allen anderen Situationen unter Druck steht, kann ein einfacher Druckgeber oder Druckschalter dazu genutzt werden, eine evtl. Leckage anzuzeigen. Dies kann sowohl optisch, mechanisch oder elektrisch erfolgen.
In Fig. 2 ist eine Ventilanordnung dargestellt, wie sie zwischen Hauptzylinder 2 und Federzylinder 3 angeordnet werden kann. Ein Ventil 30 der Ventilanordnung weist einen Ventilschieber 31 auf, der in Schließrichtung durch den Druck in der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 belastet wird und in Öffnungsrichtung durch eine nicht dargestellte Feder. In der dargestellten Offen-Stellung ist der zweite Druckraum 14 des Federzylinders 3 mit der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 verbunden, so daß Druckmedium vom Druckraum 14 in die Druckkammer 19 strömen kann, wodurch der Hauptkolben 5 bewegt wird.
Ein Rückschlagventil 32, welches zwischen einem Niederdruckanschluß 33 und der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 angeordnet ist, wird durch den Druck in der ersten Druckkammer 19 in Schließrichtung beaufschlagt. Das Rückschlagventil 32 wird durch den Ventilschieber 31 geöffnet, wenn sich dieser in der Schließstellung befindet.
Desweiteren ist ein Rückschlagventil 16 vorgesehen, das den ersten Druckraum 13 des Federzylinders 3 und den zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 miteinander verbindet. Das Rückschlagventil 16 stellt sicher, daß ein Druckausgleich nur vom ersten Druckraum 13 zum zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 erfolgen kann, und nicht in entgegengesetzter Richtung.
In Fig. 3 ist ein Steuerventil 34 dargestellt, über das eine Versorgungsleitung 35 mit dem ersten Druckraum 13 des Federzylinders 3 verbunden wird. Dabei wird das Steuerventil 34 durch den Druck in der Versorgungsleitung 35 und einen Stößel 36 in Öffnungsrichtung und durch den Druck im ersten Druckraum 13 und einer Feder in Schließrichtung mit Druck beaufschlagt. Der Stößel 36 wird durch ein eigens dafür angebrachtes, fe- derbelastetes Element 39, das mit dem Federkolben 15 in Verbindung steht, in Öffnungsrichtung bewegt, sobald der Federkolben 15 eine entsprechende Position erreicht hat. Dadurch wird der erste Druckraum 13 des Federzylinders 3 zur Versorgungsleitung 35 entlastet, so daß die wirksame Federkolbenfläche verkleinert wird. Möglich ist auch, daß die Welle 10 entsprechend ausgebildet ist, beispielsweise in Form einer Nockenwelle, und so den Stößel 36 betätigt oder daß die Betätigung durch eines der mechanischen Elemente 24, 25 oder irgendein anderes internes oder externes mechanisches Signal erfolgt.
In Fig. 4 ist das hydraulische Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wobei der Zustand während des Öffnens gezeigt ist. Zum Öffnen wird der Zuführanschluß 11 der Stellvorrichtung 1 z.B. mit Hilfe einer Pumpe mit einem Steuerdruck über die Versorgungsleitung 35 beaufschlagt. Der Steuerdruck liegt dann in der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 an. Dadurch verschiebt sich der Hauptkolben 5 in
Fig. 1 und in Fig. 4 nach rechts.
Das Ventil 30 wird durch den Steuerdruck in die in Fig. 4 gezeigte Position bewegt, in der es die erste Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 zum Tank 37 entlastet. Dabei ist das Ventil 30 mit unterschiedlich großen Betätigungsklappen ausgebildet, damit es auch dann sicher durch den Steuerdruck bewegt werden kann, wenn im zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 noch der Schließdruck herrscht.
Der Steuerdruck liegt über das Steuerventil 34 auch im ersten Druckraum
13 des Federzylinders 3 und weiter über das Ventil 16 im zweiten Druck- räum 14 des Federzylinders 3 an. Dadurch wird der Federkolben 15 in der Zeichnung nach oben bewegt und spannt dabei die Feder 17. Die Verbindung des zweiten Druckraums 14 des Federzylinders 3 zur ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 ist dabei über das Ventil 30 gesperrt.
Fällt nun der Steuerdruck ab, entweder um einen Schließvorgang einzuleiten oder aufgrund einer Störung, herrschen die in Fig. 5 dargestellten Verhältnisse. Die Versorgungsleitung 35 ist drucklos, so daß die zweite Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 entlastet ist. Das Ventil 30 wird durch den Druck im zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 in die gezeigte Position bewegt, da der Gegendruck aus der Versorgungsleitung 35 fehlt. Dadurch wird der zweite Druckraum 14 des Federzylinders 3, der mit dem ersten Druckraum 13 über das Ventil 16 verbunden ist, mit der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 verbunden. Da der erste Druckraum 13 und der zweite Druckraum 14 des Federzylinders 3 durch die Feder 17 unter Druck gesetzt werden, findet von dort ein Druckausgleich zur ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 statt und der Hauptkolben 5 bewegt sich in der Zeichnung nach links.
Erreicht der Federkolben 15 eine vordefinierte Stelle, wird das Ventil 34 in die in Fig. 6 dargestellte Position bewegt. Dies geschieht z.B. durch eines der mechanischen Elemente 24, 25. Dadurch wird der erste Druckraum 13 des Federzylinders 3 zur drucklosen Versorgungsleitung 35 entlastet. Dann ist nur noch eine kleinere Federkolbenfläche gegen die Feder 17 wirksam, wodurch ein höherer Druck auf den Hauptkolben 5 übertragen werden kann. Das Rückschlagventil 16 verhindert einen Druckausgleich vom zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 zum ersten Druckraum 13 des Federzylinders 3, die über das Steuerventil 34 zur Versorgungsleitung 35 entlastet ist. In Fig. 7 ist eine vereinfachte Ansteuerung des Ventils 30 dargestellt. Dabei wird das Ventil 30 durch den Druck in der Versorgungsleitung 35 gegen eine Feder 38 in die Position bewegt, in der es die erste Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 zum Tank 37 entlastet. Sinkt der Druck in der Versorgungsleitung 35, wird das Ventil 30 durch die Feder 38 in die Position bewegt, in der es den zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 mit der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2 verbindet. Das Ventil 30 verbindet bei dieser Ausführungsform in seiner Ausgangsstellung den zweiten Druckraum 14 des Federzylinders 3 mit der ersten Druckkammer 19 des Hauptzylinders 2.
In Fig. 8 ist der Federkolben 15 als mehrstöckiger Kolben ausgebildet, d.h., daß sich die beiden Federkolbenflächen in Bewegungsrichtung teilweise überlappen. Dadurch werden ebenfalls zwei Druckräume 13, 14 gebildet, wobei der erste Druckraum 13 ab einer gewissen Position des Federkolbens 15 über das Ventil 34 zur Ansteuerleitung 35 entlastet wird.
In den gezeigten Ausführungsformen wird überschüssiges Druckmittel aus der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 und aus dem ersten Druckraum 13 des Federzylinders 3 beim Schließen in die Versorgungsleitung 35 der Stellvorrichtung 1 zurückgeführt. Falls dabei noch ein Restdruck in der Versorgungsleitung 35 der Stellvorrichtung 1 vorhanden ist, kann dieser Druck unter Umständen der Bewegung des Hauptkolbens 5 entgegenwirken, so daß dieser und damit auch die Ventilklappe in einer Zwischenposition stehenbleiben. Da für die Überwindung der statischen Friktion meist eine erhöhte Kraft erforderlich ist, und da der Federzylinder 3 entsprechend der Erfindung in Zwischenpositionen weniger Kraft überträgt als in den Endpositionen, kann es bei weiterem Druckabfall in dieser Situation vorkommen, daß die Rückstellbewegung des Hauptkolbens 5 nicht mehr vollständig ausgeführt wird. Falls es erforderlich ist, auch in diesem Fall ein zuverlässiges Schließen zu gewährleisten, kann die Ven- tilanordnung so geändert werden, daß überschüssiges Druckmittel aus der zweiten Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 und aus dem ersten Druckraum 13 des Federzylinders 3 beim Schließen statt in die Versorgungsleitung 35 der Stellvorrichtung 1 über eine drucklose Rückleitung in einen Tank 33 geführt wird.
Aus den gleichen Gründen kann die Ventilklappe in einer halb offenen Stellung stehenbleiben, falls der Steuerdruck während des Öffnens absinkt. Dies kann verhindert werden, indem die Ventilanordnung so geän- dert wird, daß die zweite Druckkammer 12 des Hauptzylinders 2 erst dann mit Druckmittel beaufschlagt wird, wenn der Federkolben 15 den Federstapel 17 vollständig gespannt hat.

Claims

Patentansprüche
1. Stellvorrichtung, die einen Hauptzylinder mit einem Hauptkolben 5 und einen Federzylinder mit einem Federkolben aufweist, wobei der
Hauptkolben in seine beiden Bewegungsrichtungen mit Druck beaufschlagbar ist und der Federkolben in eine Richtung durch den Druck einer Feder und in entgegengesetzter Richtung durch einen Betriebsdruck beaufschlagbar ist, wobei ein Druckraum des Feder-0 Zylinders mit einer ersten Druckkammer des Hauptzylinders verbindbar ist und eine zweite Druckkammer des Hauptzylinders mit einer Versorgungsleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Federkolbenfläche veränderbar ist. 5 2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Federkolbenfläche von der Position des Federkolbens (15) abhängig ist.
3. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- o kennzeichnet, daß der Federzylinder (3) mindestens zwei voneinander getrennte Druckräume (13, 14) aufweist, die an der gleichen Seite des Federkolbens (15) angeordnet sind, wobei die Anzahl der wirksamen Druckräume (13, 14) veränderbar ist.
5 4. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der wirksamen Druckräume (13, 14) des Federzylinders (3) von der Position des Federkolbens (15) abhängig ist.
0 5. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Steuerventil (34) aufweist, das die Druck- räume (13, 14) mit der Versorgungsleitung (35) verbindet, wobei in einer ersten Stellung ein Druckausgleich von den Druckräumen (13, 14) zur Versorgungsleitung (35) verhindert und in einer zweiten Stellung freigegeben wird.
5
6. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen einem Druckraum (13, 14) des Federzylinders (3) und der ersten Druckkammer (19) des Hauptzylinders (2) ein Ventil (30) angeordnet ist. 0
7. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Ventils (30) vom Druck in der Versorgungsleitung (35) abhängig ist, wobei bei Anliegen eines Mindestdrucks die erste Druckkammer (19) entlastet wird und bei5 zu geringem Druck zumindest einer der Druckräume (13, 14) des
Federzylinders (3) mit der ersten Druckkammer (19) des Hauptzylinders (2) verbunden ist.
8. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- o kennzeichnet, daß die zweite Druckkammer (12) des Hauptzylinders (2) direkt zum Tank (37) entlastbar ist.
9. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitungen in Wänden der Zylinder an-5 geordnet sind.
10. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Federzylinder (3) mindestens ein Rückschlagventil (16) aufweist, das zwischen den Druckräumen (13, 14) 0 angeordnet ist.
11. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Federkolben (15) zweistufig ausgeführt ist.
12. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge- 5 kennzeichnet, daß der Federkolben (15) mehrere Federkolbenflächen aufweist, die sich in Bewegungsrichtung zumindest teilweise überlappen.
13. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge-0 kennzeichnet, daß der Hauptzylinder (2) ein Übertragungselement
(7) aufweist, das aufgrund der Bewegung des Hauptkolbens (5) rotiert.
14. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungs-element (7) eine Aufnahme5 aufweist, die eine formschlüssige Verbindung zu einem Abtriebselement ermöglicht.
15. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Welle (10) aufweist, die sich durch die o gesamte Stell-vorrichtung (1 ) erstreckt.
16. Stellvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (10) mehrteilig ausgeführt ist. 5
17. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (17) in jeder Position des Federkolbens (15) eine Vorspannung aufweist.
18. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge- o kennzeichnet, daß Hauptzylinder (2) und Federzylinder (3) auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
19. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Druckräume (13, 14) des Federzylinders (3) einen Drucksensor aufweist.
5
20. Stellvorrichtung, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein mechanisches Element (24, 25) aufweist, das zwischen Hauptkolben (5) und Federkolben (15) angeordnet ist, wobei über das mindes-0 tens eine mechanische Element (24, 25) bei bis zum Anschlag entspannter Feder (17) axiale Kräfte und bei bis zum Anschlag gespannter Feder (17) keine axialen Kräfte zwischen Hauptkolben (5) und Federkolben (15) übertragbar sind. 5 21. Stellvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des mindestens einen mechanischen Elements (24, 25) geringer ist als der ordnungsgemäße Abstand zwischen Hauptkolben (5) und Federkolben (15).
o
22. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Element (24, 25) druckdicht und axial verschiebbar in Öffnungen im Deckel (20) zwischen Hauptzylinder (2) und Federzylinder (3) gelagert ist. 5
23. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Element (24, 25) schwimmend gelagert ist.
24. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch ge- o kennzeichnet, daß das mechanische Element (24, 25) fest mit dem
Federkolben (15) verbunden ist.
25. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Element (24, 25) exzentrisch gegenüber dem Federkolben (15) angeordnet ist.
26. Stellvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Element (24, 25) als zylindrische Stange ausgebildet ist.
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