DE1295381B

DE1295381B - Ringkolbenantrieb fuer Stellglieder

Info

Publication number: DE1295381B
Application number: DE1961S0074336
Authority: DE
Inventors: Wehr Hubert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1961-06-14
Filing date: 1961-06-14
Publication date: 1969-05-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Stellglieder mit beidseitig geschlossenem Zylinder in Form eines Ringabschnittes und einem der Ringform angepaßten, gegen die Zylinderwand durch Rollmembranen abgedichteten Kolben, dessen Bewegung mittels eines durch eine schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwand geführten Kolbenarmes nach außen übertragbar ist. Für die Übertragung von Drehmomenten auf Stellglieder von Reglern, z. B. von Drosselklappen, sind bisher vorwiegend Kolbenantriebe verwendet worden, deren lineare Bewegung über ein Gestänge in die Drehbewegung des Stellgliedes umgewandelt werden muß. Um die aufwendige Umwandlung der Linearbewegung in der Drehbewegung zu umgehen, sind auch Kolbenantriebe bekannt, deren Zylinder in Form eines Hohlringes oder Ringabschnittes ausgebildet ist und die einen der Ringform angepaßten Kolben aufweisen, dessen Bewegung auf eine Achse durch einen Schwenkarm übertragen wird, der in einem Schlitz im Zylinder geführt ist. Für beide Systeme sind als Dichtungen zwischen Zylinder und Kolben bereits Rollmembranen verwendet worden, die sich an der Zylinderwand bzw. der Kolbenwand abstützen.
Die bei dem Ringkolbenantrieb zur Übertragung der Kolbenbewegung nach außen notwendige schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwandung wird durch die an der Zylinderwandung anliegenden Rollmembranen abgedeckt. Als nachteilig hat sich dabei herausgestellt, daß die schlitzförmige Öffnung relativ schmal gehalten werden muß, da eine Abdeckung durch die dünnwandigen Rollmembranen ohne schädliche Verformung durch ein im Zylinderraum herrschenden Überdruck nicht bewerkstelligt werden kann.
ES besteht nun die Aufgabe, zur Beseitigung des genannten Nachteils Maßnahmen zu treffen, um die schlitzförmige Öffnung so abzudecken, daß sich die Rollmembranen bei jeder Stellung des Kolbens ohne Verformung an den Schlitzkanten abstützen können.
Als eine Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwand mittels von dem Kolbenarm seitlich verschiebbarer federnder Glieder vor und hinter dem Kolbenarm abzudecken. Eine weitere Lösung wird darin gesehen, daß die schlitzförmige Öffnung für den Kolbenarm mittels eines an den Enden der schlitzförmigen Öffnung eingespannten Gliederbandes abgedeckt ist und die einzelnen Glieder so ausgebildet sind, daß sie bei der Bewegung des Kolbenarmes über Umlenkrollen am Kolbenarm mit Nocken oder Ausnehmungen in den Wänden der schlitzförmigen Öffnung verriegelbar sind.
Ein weiterer Vorschlag zur Lösung der Aufgabe geht dahin, daß der .Kolbenarm in mehrere schmale Arme aufgeteilt ist und die schlitzförmige Öffnung entsprechend in mehrere parallele Öffnungen aufgeteilt ist.
Zur Erläuterung der Problemstellung ist in F i g. 1 ein Längsschnitt durch den an sich bekannten Ringkolbenantrieb dargestellt, während die F i g. 2 bis 5 Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Mittel zur Abdeckung der den Kolbenarm aus dem Zylinderraum führenden schlitzförmigen öffnung zeigen.
Nach F i g. 1 ist der ringförmige Zylinder aus den Teilen 1 und 2 zusammengesetzt, deren Hohlraum z. B. einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und durch kreisförmige Zylinderdeckel 10 und 11 abgeschlossen wird. Der Kolben 3 ist der Form des Zylinders angepaßt und mit Hilfe der Rollmembranen 4 und 9 gegen die Zylinderwände abgedichtet. Die Rollmembranen werden einerseits mit den Schrauben 12 und 13, denen je eine Scheibe unterlegt ist, gegen die Enden des Kolbens gepreßt und sind mit ihrem anderen Ende unter den Zylinderdeckeln 10 und 11 eingeklemmt. Der Kolben verjüngt sich gegen die Enden, damit die Rollmembranen zwischen der Kolbenwand und der Zylinderwand sauber abrollen können. -Der als ringförmiger Hohlkörper ausgebildete Zylinder ist auf seiner Innenwand mit einer schlitzförmigen Öffnung 15 versehen, durch den der Kolbenarm 5 hindurchtreten kann. Der Kolben ist an diesem Kolbenarm um eine Achse 14 im Ringmittelpunkt schwenkbar gelagert. Diese Achse kann unmittelbar mit dem anzutreibenden Stellglied verbunden werden. Es ist natürlich auch möglich, eine Kupplung oder ein Getriebe zwischenzuschalten. In den Zylinderdeckeln 10 und 11 sind die Druckmittelanschlüsse 6 und 7 angebracht, durch die das zur Bewegung des Kolbens benötigte Druckmittel eingeführt wird. Die ab einer gewissen Breite notwendige Abdeckung der schlitzförmigen Öffnung 15 wird beispielsweise durch federnde Glieder 8 bewerkstelligt, welche vom Kolbenarm seitlich, d. h. senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar sind und jeweils vor und hinter dem Kolbenarm den Schlitz abdecken.
Ein schematisch gehaltenes Beispiel für eine solche Abdeckung der schlitzförmigen Öffnung 15 ist in F i g. 2 gezeigt. Der Kolbenarm 5 ist in der Bewegungsrichtung abgeschrägt und die schlitzförmige Öffnung 15 wird mit Hilfe von Gleitsteinen 16 abgedeckt, die von Federn 17 zur Mitte der schlitzförmigen Öffnung 15 gedrückt werden. Die Gleitsteine laufen in entsprechenden Führungen in der inneren Zylinderwand. Der Kolbenarm drückt bei seiner Bewegung die Gleitsteine entgegen der Wirkung der Federn nach außen, während sich die schlitzförmige Öffnung hinter dem Kolbenarm durch die vortretenden Gleitsteine wieder schließt. Auf diese Weise wird eine sichere Auflage für die Rollmembranen gebildet, so daß diese nicht unter der Wirkung des Überdruckes im Zylinderraum durch die schlitzförmige Öffnung herausgepreßt und beschädigt werden können.
Ein weiteres Beispiel für eine Schlitzabdeckung ist in @F i g. 3 und 4 der Zeichnung dargestellt. Die schlitzförmige Öffnung 15 wird hier durch ein Gliederband 18 abgedeckt, das gelenkig an den Enden der schlitzförmigen Öffnung 15, d. h. an den inneren Teilen 2 und 1 des Zylinders befestigt ist und nach Art einer Kette aus einzelnen Bandgliedern 20 besteht, welche durch Bolzen 21 miteinander verbunden sind. Eines der Bandglieder ist in F i g. 4 vergrößert im Grundriß dargestellt. Der Kolbenarm 5 ist unterhalb der schlitzförmigen Öffnung 15 verbreitert und an dieser Stelle mit einer Durchtrittsöffnung 26 für das Gliederband 18 versehen. Statt dessen kann der Kolbenarm unterhalb der schlitzförmigen Öffnung auch gabelförmig ausgeführt sein, wobei die beiden gabelförmigen Teile einen für den Durchtritt des Gliederbandes ausreichenden Abstand besitzen. Um das Gliederband durch die Durchtrittsöffnung 26 zu führen, sind am Kolbenarm je zwei Rollen 19 und 19 a drehbar befestigt. Die einzelnen Bandglieder sind außerdem mit Ausnehmungen 22 versehen, die in der Seitenansicht kreisbogenförmig begrenzt werden. In den Wänden der schlitzförmigen Öffnung sind Nocken 23 angebracht, welche die gleiche Begrenzungskurve wie die Ausnehmungen 22 haben.
Wenn sich der Kolbenarm 5 z. B. nach rechts bewegt, so hebt die linke Rolle 19 das rechts von ihr stehende Bandglied 20 an und dieses greift mit den Begrenzungskanten seiner Ausnehmungen um die oberhalb stehenden Nocken 23 herum. Wenn sich der Kolbenarm 5 weiterbewegt, wird das nächste Bandglied 20 in gleicher Weise angehoben und mit den nächstfolgenden Nocken 23 verriegelt. Auf der anderen Seite des Kolbenarmes werden unterdessen die Bandglieder über die rechten Rollen 19 und 19 a nach unten geführt und hierbei von ihren Nocken 23 entriegelt. Das Gliederband bildet somit außerhalb des von den Rollen 19 eingeschlossenen Raumes eine feste Auflage für die Rollenmembran, da es sich mit seinen seitlichen abgeschrägten Ausnehmungen auf den Nocken 23 der Schlitzwände abstützt. Die Begrenzungskurve der Nocken und der Ausnehmungen der Bandglieder ist so geformt, daß die Teile nur beim Abrollen des Gliederbandes über die Rollen verriegelt oder entriegelt werden. F i g. 3 a zeigt den Kolbenarm 5 mit der Durchtrittsöffnung 26 von vorn.
F i g. 5 zeigt eine Variante der beschriebenen Ausführung, bei welcher die Ausnehmungen nicht an den Bandgliedern, sondern in den Schlitzwänden und die Nocken statt in den Schlitzwänden an den Bandgliedern angebracht sind. Die Bandglieder 20 sind hierbei mit Ansätzen 24 versehen, die entsprechend abgeschrägt sind und hinter die Begrenzungsflächen von Ausnehmungen 25 in der Schlitzwand greifen, wenn die entsprechenden Bandglieder von den Rollen angehoben werden. Die Begrenzungsflächen von Ansätzen und Ausnehmungen sind wieder so ausgeführt, daß sie ineinandergreifen, wenn die Bandglieder über die Rollen 19, 19 a laufen.
Der Kolbenarm kann ferner in schmale Arme aufgeteilt werden, die durch eine gleiche Anzahl von schmalen schlitzförmigen Öffnungen hindurchtreten. Die Kolbenarme können auch abweichend von der Darstellung in der Zeichnung an anderen Stellen der Zylinderwände nach außen geführt werden, beispielsweise in Richtung senkrecht zur Zeichenebene.

Claims

Patentansprüche: 1. Antrieb für Stellglieder mit beidseitig geschlossenem Zylinder in Form eines Ringabschnittes und einem der Ringform angepaßten, gegen die Zylinderwand durch Rollmembranen abgedichteten Kolben, dessen Bewegung mittels eines durch eine schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwand geführten Kolbenarmes nach außen übertragbar ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die schlitzförmige Öffnung (15) in der Zylinderwand mittels von dem Kolbenarm (5) seitlich verschiebbarer federnder Glieder (8) vor und hinter dem Kolbenarm abgedeckt ist.
2. Antrieb für Stellglieder mit beidseitig geschlossenem Zylinder in Form eines Ringabschnittes und einem der Ringform angepaßten, gegen die Zylinderwand durch Rollmembran abgedichteten Kolben; dessen Bewegung mittels Zylinderwand geführten Kolbenarmes nach außen übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmige Öffnung (15) für den Kolbenarm (5) mittels eines an den Enden der schlitzförmigen Öffnung eingespannten Gliederbandes (18) abgedeckt ist und die einzelnen Bandglieder (20) so ausgebildet sind, daß sie bei der Bewegung des Kolbenarmes (5) über Umlenkrollen (19, 19 a) am Kolbenarm mit Nocken (23) oder Ausnehmungen (25) in den Wänden der schlitzförmigen Öffnung verriegelbar sind.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenarm (5) unterhalb der schlitzförmigen Öffnung (15) mit einer Durchtrittsöffnung (26) für das Gliederband (18) versehen ist und je zwei Umlenkrollen (19, 19 a) auf jeder Seite des Kolbenarmes das Gliederband durch die Durchtrittsöffnung führen.
4. Antrieb für Stellglieder mit beidseitig geschlossenem Zylinder in Form eines Ringabschnittes und einem der Ringform angepaßten, gegen die Zylinderwand durch Rollmembranen abgedichteten Kolben, dessen Bewegung mittels eines durch eine schlitzförmige Öffnung in der Zylinderwand geführten Kolbenarmes nach außen übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenarm (15) in mehrere schmale Arme aufgeteilt ist, und daß die schlitzförmige Öffnung (15) entsprechend in mehrere parallele Öffnungen aufgeteilt ist.