DE3248701C2 - Einfach wirkende pneumatische Betätigungseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine einfach wirkende pneumatische Betätigungseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Betätigungseinheiten werden häufig verwendet zum Betätigen von Steuerventilen für Fluidströme. Derartige Steuerventile werden z. B. in Verfahren ausübenden Fabriken angewendet und werden häufig auch durch pneumatische Betätigungseinrichtungen betätigt, die aus Zylinder und Kolben bestehen. Derartige Ventile werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen hergestellt und angewendet. Es könnte die Herstellung wesentlich vereinfachen, wenn eine gemeinsame Betätigungseinheit für in weiten Grenzen variierende Ventilausführungen eingesetzt werden könnten. Dies gilt insbesondere dann, wenn einfach wirkende Zylinder eingesetzt werden könnten, bei denen die Rückführung durch Feder erfolgt, wobei es wünschenswert wäre; wenn derartige Betätigungseinrichtungen in einer oder in einer dazu umgekehrten Stellung in Verbindung mit einem zu betätigenden Ventil oder dergleichen eingesetzt werden könnte.

Die DE-U 77 37 221 betrifft eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung mit einem gedrosselten Bypass zum Kolben und mit einem direkt im Zylinder angeordneten und in offener Verbindung mit dem Drucköl stehenden Gasdruckpolster. Die Drosselung im Bypass dient als Dämpfungseinrichtung, während das Polster dazu dienen soll, temperaturabhängige Dehnungen des Drucköls auszugleichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine pneumatische Betätigungseinheit so weiterzubilden, daß diese einfach in unterschiedlichen Einsatzstellungen gegenüber einer zu betätigenden Einrichtung verwendet werden kann, ohne daß Teile ausgetauscht oder Änderungen vorgenommen werden müssen.

Diese Aufgabe findet ihre Lösung in der Lehre des Anspruchs 1. Die Betätigungsstange besteht dabei aus drei Stangenabschnitten, einem als Drucklufteinlaß dienenden Endabschnitt, einem mit dem Kolben verbindbaren Zwischenabschnitt, der die Druckluftverbindung zum Inneren des Zylinders aufweist, und einem Betätigungs-Endabschnitt, der gegebenenfalls mit einem Ventilglied oder einem anderen durch die Betätigungseinheit zu betätigenden Teil verbindbar ist. Die drei Stangenabschnitte sind mit ihren Enden (gegenseitig) verschraubbar. Jedes Ende des Zwischenabschnittes ist abdichtend wahlweise mit dem als Drucklufteinlaß dienenden Endabschnitt oder dem Betätigungs- Endabschnitt so verbindbar, daß der Zylinder in beiden - gegeneinander um 180° gedrehten - Stellungen einsetzbar ist.

Die Erfordernisse für die zu betätigende Einrichtung können entweder verlangen, daß die Feder oberhalb oder unterhalb des Kolbens angeordnet ist. Dies läßt sich mit der Lehre der Erfindung leicht verwirklichen. Es brauchen lediglich die (äußeren) Stangenabschnitte der Einheit vertauscht zu werden und die Einheit aus Kolben und Zylinder umgedreht zu werden.

Vorteilhafterweise wird der Kolben gegen relative Drehung in dem Zylinder in einer extremen Stellung (endlagen-) gesichert, durch Eingriff des Kolbens an unverlierbaren Muttern, die überdies zu Montagezwecken verwendet werden.

Eine Verdrehung des Zwischenabschnitts der Kolbenstange dann gegenüber dem Kolben durch Eingriff in eine - eine Abflachung aufweisende (z. B. D-förmige) - Öffnung verhindert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Halbschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungseinheit gemäß der Erfindung, wobei auch zugehörige Teile eines zu betätigenden Ventils gezeigt sind, sowie

Fig. 2 in ähnlicher Darstellung die Einheit in einer abgewandelten Stellung.

Fig. 1 zeigt eine Betätigungseinheit mit einem Zylinder 1, in dem ein Kolben 2 verschiebbar ist. Der Zylinder ist mit Hilfe von unverlierbaren Muttern 3 auf einem Träger 4 befestigt, der einen Teil des Steuerventils bildet, das mit der Einheit betätigt werden soll. Der Träger ist verlängert und bildet ein Lager sowie eine Abdichtung 5 für eine Betätigungsstange 6, die mit dem zu betätigenden Ventil 7 verbunden ist.

Das obere Ende des Zylinders 1 weist ebenfalls unverlierbare Muttern 8 auf, die verwendet werden, um einen Lagerring 9 abzustützen, der an dem oberen Bereich der Stange 6 angreift. Die unverlierbaren Muttern 8 dienen weiterhin als Lagebestimmungsteile für ein ringförmiges Federwiderlager 11, an dem zwei Druckfedern 12 und 13 anliegen, die den Kolben 2 in Richtung auf die Schließstellung des Ventils 7 in der dargestellten Arbeitsweise drängen. Das Federwiderlager 11 weist eine axiale rohrförmige Verlängerung 14 auf, die als Hubbegrenzungsteil für den Kolben 2 dient.

Der Kolben 2 weist eine Umfangsdichtung 15 auf, die mit der Innenwand des Zylinders 1 zusammenwirkt. Außerdem weist der Kolben einen vorspringenden Anschlag 16 auf, der mit dem Hubbegrenzungsteil 14 zusammenwirkt und zugleich zur (seitlichen) Lagerung der beiden Federn 12 und 13 dient.

Die Betätigungsstange 6 ist unterteilt in drei durch Gewinde miteinander verbindbare Abschnitte. Zu diesen gehört ein End- oder Druckluft-Einlaßabschnitt 6a, ein Zwischenabschnitt 6b und ein Betätigungsabschnitt 6c, der mit Ventil 7 verbindbar ist.

Zusätzlich zu der Dichtung 5 ist die Betätigungseinheit von dem Inneren des Ventils mit Hilfe einer doppellippigen Stangendichtung 17 ausgerüstet, die mit dem Betätigungsabschnitt 6c zusammenwirkt.

Der Druckluft-Einlaßabschnitt 6a und der Zwischenabschnitt 6b der Stange 6 sind beide hohl ausgebildet. Dadurch kann Druckluft dem Zylinder über eine oder mehrere Öffnungen 18 in dem Zwischenabschnitt 6b und durch entsprechende Spalte 19 zugeführt werden, die in dem Ende des Betätigungsabschnittes 6c vorgesehen sind. Der Betätigungsabschnitt 6c ist im wesentlichen eine massive Stange, die das untere Ende des Zwischenabschnittes 6b abschließt. Eine Dichtung 21 ist zwischen beiden vorgesehen. In ähnlicher Weise ist eine Dichtung 24 zwischen den Abschnitten 6a und 6b vorgesehen.

Der Kolben 2 greift an einer Schulter 22 auf Abschnitt 6b an und ist gegen diesen durch ein Ende des Abschnittes 6c angedrückt, wobei zwischen beiden eine weitere Dichtung 23 eingeschaltet ist. Um eine Drehung des Kolbens 2 auf dem Stangenabschnitt 6b zu verhindern, ist eine abgeflachte - z. B. D-förmige - Öffnung in dem Kolben 2 vorgesehen, in die ein entsprechend geformter Abschnitt des Stangenabschnittes 6b eingreift.

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn Druck dem Inneren der (Hohl-) Stange 6a, 6b zugeführt wird, der Druck durch die Öffnungen 18 und 19 in den Zylinder 1 unterhalb des Kolbens 2 gelangt und den Kolben gegen die Wirkung der Federn 12 und 13 bewegt, bis der Kolben 2 gegen den Hubbegrenzungsteil 14 stößt. Bei Belüftung der Stange 6a, 6b führen die Federn den Kolben 2 in die dargestellte Stellung zurück, wobei das Ventilglied 7 auf dem Ventilsitz aufsitzt (und schließt)
Wenn die Einheit nicht auf einem Ventilgehäuse montiert ist, bewegen die Federn den Kolben 2 etwas weiter, so daß der Kolben an den unverlierbaren Muttern 3 angreift. Dazu ist eine Ausnehmung 26 am Kolben 2 vorgesehen, in die die Muttern eingreifen. Dadurch wird jede relative Drehung zwischen Kolben 2 und Zylinder 1 in dieser Stellung verhindert.

Weil die Stange 6 in drei Abschnitten ausgebildet ist, können dieselben Komponenten (Abschnitte 6a, 6b, 6c) auch verwendet werden, wenn die Einheit in umgekehrter Stellung gemäß Fig. 2 montiert werden muß.

Es ist ersichtlich aus Fig. 2, daß der Drucklufteinlaß 6a der Stange 6 nunmehr am Kolbenende des Zwischenabschnittes 6b befestigt ist, während der Betätigungsabschnitt 6c mit dem anderen Ende des Zwischenabschnittes 6b verbunden ist. Die unverlierbaren Muttern 3 werden verwendet, um das Lager 9 zu montieren, während die unvertierbaren Muttern 8 dazu dienen, den Zylinder 1 auf dem Träger 4 zu montieren.

Bei dieser Betriebsweise wirkt die Dichtung 21 so, daß sie das Bodenende des hohlen Zwischenabschnittes 6b abschließt, während Druckluft auf die Oberseite des Kolbens 2 über die Öffnung 18 und über eine oder mehrere Spalte 26 zugeführt wird, die zwischen dem Drucklufteinlaßabschnitt 6a und dem Kolben 2 vorgesehen sind.

Es ist somit ersichtlich, daß dieselben Stangenabschnitte in beiden Arbeitsweisen eingesetzt werden können, so daß die Vorratshaltung an Teilen vereinfacht wird. Außerdem kann jeder dieser Teile leicht ausgetauscht werden wenn dies erforderlich ist, ohne daß die ganze Stange ersetzt werden muß. Auch können unterschiedliche Formen der unteren (Betätigungs-) Endabschnitte 6c in Abhängigkeit von der Gestaltung des Ventils eingesetzt werden.

Wenn die Einheit an dem Ventilglied 7 oder einem anderen zu betätigenden Teil nicht befestigt ist, ist ersichtlich, daß kein Widerlager für den Kolben 2 vorliegt. Dieser kann sich daher gegen die unverlierbaren Muttern 3 legen und wird durch diese undrehbar gehalten. Da der Zwischenabschnitt 6b selbst nicht gegenüber Kolben 2 sich verdrehen kann, ist das Anschrauben der Abschnitte 6a bzw. 6c an das jeweilige Ende des Zwischenabschnitts 6b besonders einfach.

Claims (7)

1. Einfach wirkende pneumatische Betätigungseinheit, bestehend aus einem Zylinder (1), einem darin in einer Richtung durch Druckluft und in der Gegenrichtung durch Federkraft (12, 13) bewegbaren Kolben (2) mit an beiden Enden des Zylinders aus diesem herausgeführter Betätigungsstange (6), die entlang eines Abschnittes zur Zuführung der Druckluft von außen zu der von der Federanordnung abgewandten Seite des Kolbens (2) hohl ausgebildet ist und mit einem Ende (6c) mit einem durch die Einheit zu betätigenden Teil (7) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Betätigungsstange (6) aus drei miteinander verbindbaren und voneinander trennbaren Stangenabschnitten (6a, 6b, 6c) besteht, einem aus dem einen Ende des Zylinders (1) herausgeführten, als Drucklufteinlaß dienenden hohlen Endabschnitt (6a), einem mit dem Kolben (2) verbindbaren, zur Einleitung der Druckluft in den Zylinder wenigstens eine Querbohrung aufweisenden hohlen Zwischenabschnitt (6b) und einem aus dem anderen Ende des Zylinders (1) herausgeführten Betätigungsabschnitt (6c), der mit dem zu betätigenden Teil (7) verbindbar ist;
• - daß die Stangenabschnitte (6a, 6b, 6c) miteinander verschraubbar sind, wobei der Zwischenabschnitt (6b) an jedem seiner beiden Enden wahlweise mit dem Endabschnitt (6a) oder mit dem Betätigungsabschnitt (6c) abdichtend verschraubbar ist;
• - daß der Zylinder (1) und der Zwischenabschnitt (6b) mit Kolben (2) und Federanordnung (12, 13) gegenüber Endabschnitt (6a) und Betätigungsabschnitt (6c) in beiden um 180° quer zur Längsachse des Zylinders (1) gedrehten Stellungen einsetzbar ist.

2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) und der Kolben (2) jeweils Drehsicherungselemente (3, 26, 8) aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie in der einen, durch Federkraft bestimmten Endstellung des Kolbens (2) im gegenseitigen Eingriff stehen.

3. Betätigungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (6b) der Betätigungsstange (6) mit dem Kolben (2) in einem - eine relative Drehung zwischen diesen beiden unterbindenden - Eingriff steht.

4. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) im Bereich seiner beiden Enden unverlierbar angeordnete Muttern (8,3) aufweist, über die dieser (1) mit je einem seiner Enden an einem Träger (4) des zu betätigenden Teils (7) oder einem Lagerring (9) zur Führung der Betätigungsstange (6) befestigbar ist.

5. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (3, 8) an einem Ende des Zylinders (1) als Drehsicherungselement mit Vertiefungen (26) im Kolben (2) zusammenwirken.

6. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das zu betätigende Teil (7) ein Ventil ist.

7. Betätigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) und der Lagerring (9) axial beabstandet sind.