DE9314412U1 - Pressure actuated actuator - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLER · GRqSSE**P.Ofc.Ll$llEF ; ^ALfNTiJJ · GIHSKEPATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLER · GRqSSE**P.Ofc.Ll$llEF ; ^ALfNTiJJ · GIHSKE
24,09.1993 gi.hk 76 87524.09.1993 gi.hk 76 875
Revo Antriebstechnik GmbH, Richard-Lucas-Str. 6,
41812 ErkelenzRevo Antriebstechnik GmbH, Richard-Lucas-Str. 6,
41812 Erkelenz
Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Stellantrieb, insbesondere pneumatischen Schwenkantrieb, der in einem Zylinderbehäuse eine Schaltwelle mit mindestens einem darauf drehfest angeordneten Zahnrad und über Zahnstangen mit dem Zahnrad kämmende, in dem Zylindergehäuse geführte Betätigungskolben aufweist, die von zwischen den Betätigungskolben und den Zylinderdeckeln angeordneten, vorgespannten Druckfedereinheiten beaufschlagt sind, welche jeweils eine sich auf einer Führungshülse und einem zu der Führungshülse relativ beweglichen Gegenstück abstützende Druckfeder besitzen.The invention relates to a pressure medium-operated actuator, in particular a pneumatic swivel drive, which has a control shaft in a cylinder housing with at least one gear wheel arranged thereon in a rotationally fixed manner and actuating pistons which mesh with the gear wheel via racks and are guided in the cylinder housing, which are acted upon by pre-tensioned compression spring units arranged between the actuating pistons and the cylinder covers, each of which has a compression spring supported on a guide sleeve and a counterpart which is movable relative to the guide sleeve.
Derartige Stell- bzw. Schwenkantriebe sind weit verbreitet im Einsatz und dienen beispielsweise zur Betätigung von Armaturen mit einem Stellwinkel von 90°, Sie lassen sich einfach z.B. auf eine Klappe oder einen Kugelhahn montieren. Die Kraftübertragung geschieht über einenSuch actuators or rotary actuators are widely used and are used, for example, to operate valves with an actuating angle of 90°. They can be easily mounted on a flap or a ball valve, for example. The power is transmitted via a
Zahnstangen-Ritzel-Eingriff. Wie sich aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 92/07195 ergibt, greifen zu diesem Zweck mit je einer Zahnstange versehene Kolbenhemden der Betätigungskolben in das bzw. die Zahnritzel der in dem Zylindergehäuse drehbar gelagerten Schaltwelle ein. Die Betätigungskolben übertragen somit ihre jeweilige Längsbewegung innerhalb des Druckraumes auf die drehbare Schaltwelle und veranlassen, daß die Schaltwelle - und damit entsprechend eine Klappe oder ein Kugelhahn der Armatur - eine entsprechende Drehbewegung ausführt. Die Größe dieser Drehbewegung kann sich von wenigen Winkelgraden bis gegebenenfalls hin zu mehreren vollen Umdrehungen erstrecken. Die Betätigungskolben und die Zahnstange sind hierbei gegenläufig angetrieben.Rack-pinion engagement. As can be seen from the international publication WO 92/07195, for this purpose the piston skirts of the actuating pistons, each provided with a rack, engage the pinion or pinions of the control shaft rotatably mounted in the cylinder housing. The actuating pistons thus transfer their respective longitudinal movement within the pressure chamber to the rotatable control shaft and cause the control shaft - and thus a flap or ball valve of the fitting - to perform a corresponding rotary movement. The size of this rotary movement can range from a few degrees to several full revolutions. The actuating pistons and the rack are driven in opposite directions.
PATENTANWÄLTE · HEMMERICH · MÜLLER · GROSSE .K)Ll-MQEFi · VfcL6NTift - GIHSKE -2-PATENT ATTORNEYS · HEMMERICH · MÜLLER · GROSSE .K)Ll-MQEFi · VfcL6NTift - GIHSKE -2-
Mit den zwischen den Zylinderdeckeln und den Betätigungskolben angeordneten Druckfedern wird jeder Kolben unter Vorlast gehalten, so daß bei einem möglichen Ausfall des Druckmediums der Schwenkantrieb von den Druckfedern in eine vorbestimmte Drehstellung gebracht wird. Die Druckfedern verschieben nämlich die belasteten Betätigungskolben nach innen und stellen damit die von den Betätigungskolben angetriebene Schaltwelle in eine bestimmte Drehlage.The compression springs arranged between the cylinder covers and the actuating pistons keep each piston under preload, so that in the event of a possible failure of the pressure medium, the swivel drive is brought into a predetermined rotational position by the compression springs. The compression springs move the loaded actuating pistons inwards and thus place the switching shaft driven by the actuating pistons into a specific rotational position.
Damit sich die Druckfedern nicht mehr über die Verschraubung der Zylinderdeckel verspannen lassen müssen, ist es bekannt, Druckfedereinheiten bzw. -patronen vorzusehen, so daß die Druckfeder in einem geschlossenen System unter Vorspannung vorliegt. Das erleichtert nicht nur den Einbau und die richtige Positionierung der Druckfedern in dem Stell- bzw. Schwenkantrieb, sondern schließt es auch aus, daß bei einem notwendigen Öffnen der Zylinderdeckel die Druckfedern aus dem Zylindergehäuse unkontrolliert herausspringen. Allerdings hat sich bei den bekannten Druckfedereinheiten gezeigt, daß von Druckfedereinheit zu Druckfedereinheit unterschiedliche Vorspannungen vorliegen; außerdem sind zum Zusammenbau der Druckfedereinheiten, d.h. zum Vorspannen der Druckfedern spezielle Spannvorrichtungen notwendig.In order to avoid having to tighten the compression springs by screwing the cylinder cover, it is known to provide compression spring units or cartridges so that the compression spring is pre-tensioned in a closed system. This not only makes it easier to install and correctly position the compression springs in the actuator or swivel drive, but also prevents the compression springs from jumping out of the cylinder housing in an uncontrolled manner when the cylinder cover needs to be opened. However, it has been shown with the known compression spring units that the pre-tensions vary from compression spring unit to compression spring unit; in addition, special tensioning devices are required to assemble the compression spring units, i.e. to pre-tension the compression springs.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem druckmittelbetätigten Stellantrieb, insbesondere pneumatischen Schwenkantrieb, der eingangs genannten Art die beschriebenen Nachteile der bekannten Druckfedereinheiten zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of avoiding the described disadvantages of the known compression spring units in a pressure medium-operated actuator, in particular a pneumatic swivel drive, of the type mentioned at the beginning.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Führungshülse eine den Abstand zu dem Gegen- bzw. Druckstück überbrückende Distanzbuchse angeordnet ist. Diese bewirkt in verblüffend einfacher Weise, daß sich eine an allen Druckfedereinheiten gleiche Vorspannung erreichen läßt, da sich nämlich aufgrund der entsprechend übereinstimmenden Abmessungen der Distanzbuchsen eine stets definierte Länge der sich zwischenThis object is achieved according to the invention in that a spacer bushing is arranged in the guide sleeve to bridge the distance to the counter or pressure piece. This has the effect in an astonishingly simple manner that an equal preload can be achieved on all compression spring units, since due to the corresponding matching dimensions of the spacer bushings, a constantly defined length of the
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einem Fuß der Führungshülsen und dem Gegen- bzw. Druckstück abstützenden Druckfedern ergibt.a foot of the guide sleeves and the compression springs supporting the counterpart or pressure piece.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Distanzbuchse mit einem Anschlagbund in der Führungshülse geführt ist. Der Bund erfüllt somit eine doppelte Funktion, indem er einerseits die sich aufgrund von Stellbewegungen der Betätigungskolben des Stellantriebes in die Führungshülse entsprechend eintauchende Distanzbuchse verkantungsfrei führt; andererseits begrenzt er bei sich entspannender Druckfedereinheit die Hubendlage der Distanzbuchse, die sich mit ihrem Bund an einen Innenkragen der Führungshülse anlegt.One embodiment of the invention provides that the spacer bush is guided in the guide sleeve with a stop collar. The collar thus fulfills a dual function in that, on the one hand, it guides the spacer bush, which is immersed in the guide sleeve due to the adjustment movements of the actuating pistons of the actuator, without jamming; on the other hand, it limits the stroke end position of the spacer bush when the compression spring unit relaxes, which rests with its collar against an inner collar of the guide sleeve.
Nach einem Vorschlag der Erfindung liegt das Gegenstück dem freien Ende der Distanzbuchse fest an, wobei es die Distanzbuchse vorzugsweise übergreift, und nimmt den Schraubkopf einer in die Distanzbuchse eingechraubten Zylinderschraube auf. Zum Vorspannen der Druckfeder bedarf es dann keiner besonderen Vorspannvorrichtung mehr, denn es braucht lediglich die Zylinderschraube, beispielsweise mittels eines in einen Innensechskant des Schraubkopfes eingesetzten Schlüssels, nur noch so weit in die Distanzbuchse eingeschraubt zu werden, bis sich das Gegen- bzw. Druckstück fest auf die Distanzbuchse aufgesetzt hat. Da ein weiteres Einschrauben dann nicht mehr möglich ist, wird sich folglich bei allen Druckfedereinheiten die gleiche Vorspannung der Druckfeder einstellen.According to a proposal of the invention, the counterpart rests firmly against the free end of the spacer sleeve, preferably overlapping the spacer sleeve, and accommodates the screw head of a cylinder head screw screwed into the spacer sleeve. To pre-tension the compression spring, no special pre-tensioning device is then required, because the cylinder head screw only needs to be screwed into the spacer sleeve, for example using a key inserted into a hexagon socket of the screw head, until the counterpart or pressure piece is firmly seated on the spacer sleeve. Since further screwing is then no longer possible, the same pre-tension of the compression spring will be set for all compression spring units.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the claims and the following description, in which an embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail. Shown are:
Fig. 1 eine im Schnitt dargestellte Draufsicht auf einen Stellbzw. Schwenkantrieb mit zwischen den Zylinderdeckeln undFig. 1 is a sectional plan view of an actuator or rotary actuator with between the cylinder covers and
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den Betätigungskolben angeordneten Druckfedereinheiten; undcompression spring units arranged on the actuating piston; and
Fig. 2 als Einzelheit in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt einer Druckfedereinheit.Fig. 2 shows a cross-section of a compression spring unit as a detail in an enlarged view.
Bei einem Stell- bzw. Schwenkantrieb 1 ist ein Zylindergehäuse 2 beidseitig von Deckeln 3 geschlossen, die über nicht dargestellte Schrauben mit dem Zylindergehäuse 2 verbunden und jeweils über einen Dichtring 4 gegen das Zylindergehäuse 2 abgedichtet sind. Im Inneren des Zylindergehäuses 2 sind sich gegenüberliegend zwei Betätigungskolben 5 bzw. 6 angeordnet, von denen jeder aus einem Kolbenfuß 7 und einem Kolbenhemd 8 besteht, wobei jedes Kolbenhemd 8 mit einer Zahnstange 9 versehen ist; die Betätigungskolben 5, 6 können beispielsweise mit den Zahnstangen 9 als einstückiges Bauteil aus Aluminium gegossen werden. Die Betätigungskolben 5, 6 sind über einen Dichtring 10 gegen das Zylindergehäuse 2 abgedichtet.In an actuator or rotary drive 1, a cylinder housing 2 is closed on both sides by covers 3, which are connected to the cylinder housing 2 via screws (not shown) and are each sealed against the cylinder housing 2 via a sealing ring 4. Inside the cylinder housing 2, two actuating pistons 5 and 6 are arranged opposite one another, each of which consists of a piston base 7 and a piston skirt 8, with each piston skirt 8 being provided with a rack 9; the actuating pistons 5, 6 can, for example, be cast with the racks 9 as a one-piece component made of aluminum. The actuating pistons 5, 6 are sealed against the cylinder housing 2 via a sealing ring 10.
Die Zahnstangen 9 der Betätigungskolben 5, 6 kämmen mit einem Ritzel 11, das auf einer in dem Zylindergehäuse 2 in abgedichteten Gleitlagern gelagerten Schaltwelle 13 drehfest angeordnet ist. Zum Verbinden des Stellantriebes 1 mit einem nicht dargestellten Steuerventil ist an das Zylindergehäuse 2 eine abgedichtete Anschlußplatte 16 angeschraubt. Zur Führung der Betätigungskolben 5, 6 während ihrer Hin- und Herbewegungen sind einerseits symmetrisch verteilt vier Führungsstangen 17 bzw. 18 vorgesehen, von denen jeweils die beiden Führungsstangen 17 im Kolbenfuß des Betätigungskolbens 5 und die beiden Führungsstangen 18 im Kolbenfuß 7 des Betätigungskolbens 6 befestigt sind. Die Führungsstangen 17 bzw. 18 tauchen in Sackbohrungen 20 des Kolbenhemdes 8 des jeweils gegenüberliegenden Betätigungskolbens 5 bzw. 6 ein. Die Führungsstangen 17 bzw. 18 bewirken ein sich gegenseitiges Abstützen der Betätigungskolben 5, 6 und gewährleisten zudem einen guten Zahneingriff von Zahnstange 9 und Ritzel 11, was eine innere Kolbenlagerung entbehrlich macht. Weiterhin sind die Betätigungskolben 5, 6 noch auf zentrisch im ZylindergehäuseThe racks 9 of the actuating pistons 5, 6 mesh with a pinion 11, which is arranged in a rotationally fixed manner on a switching shaft 13 mounted in the cylinder housing 2 in sealed plain bearings. To connect the actuator 1 to a control valve (not shown), a sealed connection plate 16 is screwed to the cylinder housing 2. To guide the actuating pistons 5, 6 during their back and forth movements, four guide rods 17 and 18 are provided, distributed symmetrically, on the one hand, of which the two guide rods 17 are fastened in the piston base of the actuating piston 5 and the two guide rods 18 in the piston base 7 of the actuating piston 6. The guide rods 17 and 18 penetrate into blind holes 20 in the piston skirt 8 of the opposite actuating piston 5 and 6, respectively. The guide rods 17 and 18 ensure that the actuating pistons 5, 6 support each other and also ensure good meshing of the rack 9 and pinion 11, which makes an internal piston bearing unnecessary. Furthermore, the actuating pistons 5, 6 are still mounted centrally in the cylinder housing.
PATENTANWÄLTE ■ HEMMERICH ■ MÜLLER . GEflögs£: POLTMÖEfl · VA^E^tiN · GlHSKE _5PATENT ATTORNEYS ■ HEMMERICH ■ MÜLLER . REGIONAL FEDERATION: POLTMÖEfl · VA^E^tiN · GlHSKE _5
angeordneten Mittenstangen 21, auf dem die Kolbenfiiße 7 bei Hubbewegungen gleiten, geführt.arranged center rods 21, on which the piston feet 7 slide during stroke movements.
Zur Rückstellung der Betätigungskolben 5, 6 in ihre in Fig.To return the actuating pistons 5, 6 to their positions shown in Fig.
1 gezeigte Position dienen Druckfedern 22 von Druckfedereinheiten 23, die im Zylindergehäuse 2 in sich gegenüberliegenden Deckelbzw. Kolbenausnehmungen 24 bzw. 25 angeordnet sind. In der Regel sind zwischen den Zylinderdeckeln 3 und den Betätigungskolben 5 bzw. 6 über den Umfang verteilt sechs Druckfedereinheiten 23 vorhanden.The position shown in Figure 1 is provided by compression springs 22 of compression spring units 23, which are arranged in the cylinder housing 2 in opposite cover or piston recesses 24 and 25. As a rule, six compression spring units 23 are present distributed around the circumference between the cylinder covers 3 and the actuating pistons 5 and 6.
Wie sich im einzelnen der Fig. 2 entnehmen läßt, weist die Druckfedereinheit 23 eine Führungshülse 26 mit einer darin tauchkolbenartig angeordneten Distanzbuchse 27 auf. Diese ist mit einem Anschlagbund 28 versehen, der sich in der in Fig.As can be seen in detail in Fig. 2, the compression spring unit 23 has a guide sleeve 26 with a spacer sleeve 27 arranged therein in the manner of a plunger. This is provided with a stop collar 28 which is in the position shown in Fig.
2 gezeigten, unter der Kraft der vorgespannten Druckfeder 23 ausgefahrenen Hub-Endlage der Distanzbuchse 27 an einen die Durchtrittsöffnung für die sich relativ zu der Führungshülse2 shown, under the force of the pre-tensioned compression spring 23 extended stroke end position of the spacer sleeve 27 to a passage opening for the relative to the guide sleeve
26 verschiebende Distanzbuchse 27 begrenzenden Innenkragen 29 anlegt. Die Distanzbuchse 27 weist eine mit einem Innengewinde ausgebildete Durchgangsbohrung 30 auf, in die eine Zylinderschraube 31 eingeschraubt ist.26 sliding spacer bush 27 is placed against the inner collar 29. The spacer bush 27 has a through hole 30 with an internal thread into which a cylinder head screw 31 is screwed.
Der Schraubkopf 32 der Zylinderschraube 31 wird von einem Gegenbzw. Druckstück 33 aufgenommen, das in der Fig. 2 gezeigten Einbaulage, in der die Zylinderschraube 31 soweit in die Distanzbuchse 27 eingeschraubt worden ist, bis das Gegen- bzw. Druckstück 33 der Stirnfläche des freien Endes der DistanzbuchseThe screw head 32 of the cylinder head screw 31 is received by a counter or pressure piece 33, which in the installation position shown in Fig. 2, in which the cylinder head screw 31 has been screwed into the spacer bushing 27 until the counter or pressure piece 33 of the front face of the free end of the spacer bushing
27 fest anliegt, diese vorteilhaft geringfügig übergreift, was einen guten Sitz begünstigt; gleichwohl könnten die Stirnflächen des Gegen- bzw. Druckstückes 33 und des freien Endes der Distanzbuchse 27 alternativ bündig aneinanderliegen. Die vor dem Aufschrauben des Gegen- bzw. Druckstückes 33 über die Führungshülse 26 aufgesteckte Druckfeder 22 wird in der gezeigten Einbaulage mit definierter Länge und damit vorbestimmter Vorspannung zwischen einem Außenkragen 34 am Fußende der27 rests firmly, advantageously overlapping it slightly, which promotes a good fit; nevertheless, the end faces of the counter or pressure piece 33 and the free end of the spacer bush 27 could alternatively lie flush against one another. The compression spring 22, which is placed over the guide sleeve 26 before screwing on the counter or pressure piece 33, is in the installation position shown with a defined length and thus predetermined preload between an outer collar 34 at the foot end of the
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Führungshülse 26 und einem Außenkragen 35 am Kopfende des Gegenbzw. Druckstückes 33 eingeschlossen.Guide sleeve 26 and an outer collar 35 at the head end of the counter or pressure piece 33.
Claims (3)
dadurch gekennzeichnet,2. Pressure medium-operated actuator according to claim 1,
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO2005061906A1 (en) * | 2003-04-11 | 2005-07-07 | Schunk Gmbh & Co. Kg Fabrik Für Spann- Und Greifwerkzeuge | Rotary or pivoting device and connection module for a rotary or pivoting device |
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1993
- 1993-09-24 DE DE9314412U patent/DE9314412U1/en not_active Expired - Lifetime
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| US7228784B2 (en) | 2003-04-11 | 2007-06-12 | Schunk Gmbh & Co-Kg Fabrik Fuer Spann-Und Greifwerkzeuge | Rotary or pivoting device and connection module for a rotary or pivoting device |
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