DE19826878C2

DE19826878C2 - Hydraulically or pneumatically driven, compact rotary actuator

Info

Publication number: DE19826878C2
Application number: DE1998126878
Authority: DE
Inventors: Manfred Koppers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: DE19826878A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen hydraulisch oder pneumatisch druck beaufschlagbaren Drehantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Derartige Drehantriebe werden in der Industrie zum Schwenken von Ventilklappen, Vorrichtungen usw. eingesetzt, wobei an der Kolben stange ein Drehmoment und ein Schwenkwinkel verlangt wird.The invention is directed to a hydraulic or pneumatic pressure Actuatable rotary drive according to the preamble of the claim. Such rotary drives are used in the industry for swiveling Valve flaps, devices etc. used, being on the piston rod torque and swivel angle is required.

Die Hauptbauelemente solcher Drehantriebe sind die Kolbenstange, der Antriebskolben und das Zylindergehäuse. Beiderseits des Antriebskolbens befinden sich Druckräume, die gegeneinander und nach außen abgedichtet sind. Bei wechselseitiger Beaufschlagung der Druckräume mit Druckme dium wird der Antriebskolben in der Längsachse des Drehantriebes ver fahren.The main components of such rotary drives are the piston rod, the Drive piston and the cylinder housing. On both sides of the drive piston there are pressure rooms that are sealed against each other and to the outside are. When the pressure chambers are acted upon alternately dium, the drive piston is ver in the longitudinal axis of the rotary drive drive.

Der Antriebskolben hat auf seinem Außendurchmesser und auf seinem Innendurchmesser gegenläufig angebrachte Steilgewinde, die innen mit der Kolbenstange und außen über einen Klemmring mit dem Zylindergehäuse formschlüssig verbunden sind.The drive piston has on its outside diameter and on its Inner diameter counter-rotating helix thread, the inside with the Piston rod and the outside via a clamping ring with the cylinder housing are positively connected.

Beim Verfahren in der Längsachse des Drehantriebes wird der Antriebs kolben durch das äußere Steilgewinde in Drehung versetzt und überträgt diese Drehung durch das innere Steilgewinde auf die Kolbenstange. Durch die gegenläufige Anordnung der beiden Steilgewinde wird der Drehwinkel der Kolbenstange vergrößert.When moving in the longitudinal axis of the rotary drive, the drive piston is rotated and transmitted by the external steep thread this rotation through the internal steep thread on the piston rod. By the opposite arrangement of the two steep threads becomes the angle of rotation the piston rod enlarged.

Die nachveröffentlichte DE 197 39 508 A1 betrifft einen hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Drehantrieb, von dem im Oberbegriff des Patentan spruchs als Stand der Technik ausgegangen wird. Sie zeigt in Fig. 3 einen Drehantrieb, wie er für die Betätigung von Ventilklappen eingesetzt wird, mit einem außerhalb des Drehantriebes (Pos. 12) in einem Zusatzgehäuse eingebauten Federpaket (Pos. 21).The post-published DE 197 39 508 A1 relates to a hydraulically or pneumatically driven rotary drive, which is assumed in the preamble of the patent as prior art. It shows in Fig. 3 a rotary actuator, as used for the actuation of valve flaps, with a spring assembly (item 21) installed outside the rotary actuator (item 12) in an additional housing.

Das Öffnen der Ventilklappe erfolgt dann durch Beaufschlagung des Dreh antriebsdruckraumes mit dem Druckmedium. Hierbei wird über ein fest mit dem Antriebskolben verbundenes Rohr (Pos. 20) die Bewegung des Antriebskolbens auf das außerhalb des Drehantriebes angeordnete Federpaket übertragen und spannt dieses vor. Der Antriebskolben muss hierbei, durch Beaufschlagung mit dem Druckmedium, die Kraft zur Erzeugung des gewünschten Drehmomentes und die Kraft zur Spannung des Federpaketes aufbringen. Dieses führt zwangsläufig zu einer wesentlichen Vergrößerung des Drehantriebes.The valve flap is then opened by applying the rotation drive pressure chamber with the pressure medium. This is about a feast tube connected to the drive piston (item 20) the movement of the Drive piston on that arranged outside the rotary drive Transfer the spring assembly and preload this. The drive piston must here, by applying the pressure medium, the force for Generation of the desired torque and the force for tension of the spring assembly. This inevitably leads to one substantial enlargement of the rotary drive.

Aus der DE 197 39 508 A1, Fig. 4, ist auch bekannt, das außerhalb des Drehantriebes angeordnete Federpaket (Pos. 37) durch einen Zusatzkolben (Pos. 38) unabhängig vom Antriebskolben (Pos. 8), der zur Erzeugung des Drehmomentes vorgesehen ist, zu spannen. Hierbei sind der Drehantrieb, das Federpaket und die Spann- und Rückzugselemente auf der Mittelachse hintereinander angeordnet, was zu einer extrem langen Bauweise und einer Vielzahl von Bauelementen führt.From DE 197 39 508 A1, FIG. 4, it is also known that the spring assembly (item 37) arranged outside the rotary drive is provided by an additional piston (item 38) independently of the drive piston (item 8), which is provided for generating the torque is to tension. Here, the rotary drive, the spring assembly and the tensioning and retracting elements are arranged one behind the other on the central axis, which leads to an extremely long construction and a large number of components.

Die US 5 170 693 A zeigt einen Drehantrieb mit integriertem Federpaket und einem Zusatzkolben (Pos. 20) im Drehantrieb; jedoch spannt der flie gende Kolben bzw. Zusatzkolben (Pos. 20) nicht das Federpaket, sondern bewegt den Arbeitskolben (Pos. 30, 32), welcher die Feder vorspannt. (siehe Sp. 6, Zeilen 40 bis 51).US 5 170 693 A shows a rotary drive with an integrated spring assembly and an additional piston (item 20) in the rotary drive; however, the flow stretches Pistons or additional pistons (item 20) not the spring assembly, but moves the working piston (item 30, 32), which prestresses the spring. (see col. 6, lines 40 to 51).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten, kurzbauen den Drehantrieb zu schaffen, bei dem die Kolbenstange durch die Kraft des gespannten Federpaketes in die Ausgangsposition zurückgedreht wird. The invention has for its object a compact, short construction to create the rotary drive in which the piston rod by the force of tensioned spring assembly is rotated back to the starting position.

Dieses wird nach dem Vorschlag der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs erreicht. Der fliegende Kolben zum Spannen des Federpaketes ist unmittelbar vor dem An triebskolben, mit Blickrichtung vom hinteren zum vorderen Gehäuse deckel, angeordnet, und das Federpaket wird bei Zuführung des Druck mediums durch den fliegenden Kolben vorgespannt, unabhängig vom Drehmoment, welches der Antriebskolben an der Kolbenstange erzeugt. Bei Abfallen des Druckes im Druckraum wird der Antriebskolben, durch die über den Ansatz des fliegenden Kolbens auf ihn ausgeübte Kraft des gespannten Federpaketes, wieder in seine Ausgangslage zurückgeschoben und dreht dabei die Kolbenstange in die Ausgangslage zurück.This is achieved according to the proposal of the invention by the features of the claim. The flying piston for tensioning the spring assembly is immediately before the on drive piston, looking from the rear to the front housing lid, arranged, and the spring assembly is when the pressure is applied biased by the flying piston, regardless of Torque generated by the drive piston on the piston rod. At The pressure in the pressure chamber causes the drive piston to drop force exerted on him by the approach of the flying piston tensioned spring assembly, pushed back into its original position and turns the piston rod back to the starting position.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Drehantrieb mit Federrückstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 1 shows a section through a rotary actuator with spring return according to an embodiment of the invention.

Das kreisrunde Gehäuse 1 wird durch den vorderen Gehäusedeckel 2 und den hinteren Gehäusedeckel 2a mittels Schrauben geschlossen.The circular housing 1 is closed by the front housing cover 2 and the rear housing cover 2 a by means of screws.

Die Welle 11 ist im hinteren Gehäusedeckel 2a radial gelagert und durch die Dichtung 16 nach außen hin abgedichtet. Im vorderen Gehäusedeckel 2a ist die Welle 11 axial und radial gelagert. Die axiale Lagerung wird durch einen Einlegering 17 und die Kugellager 17a und die Verschrau bung 18 vorgenommen.The shaft 11 is mounted radially in the rear housing cover 2 a and sealed to the outside by the seal 16 . In the front housing cover 2 a, the shaft 11 is mounted axially and radially. The axial storage is made by an insert ring 17 and the ball bearing 17 a and the screwing 18 .

Die Welle 11 hat einen im Durchmesser vergrößerten Bereich 12, in den ein Steilgewinde 8 eingeschnitten ist. Der Antriebskolben 1 ist an seinem Innendurchmesser 8a und seinem Außendurchmesser 8b mit Steilgewinde versehen und ist mit der Dichtung 19 an der Welle 11 abgedichtet. Das äußere Steilgewinde 8b greift in das Steilgewinde 8c des Klemmringes 20 ein, der beim Anziehen der Schrauben 21 durch den Ansatz 22 des hinteren Gehäusedeckels 2a mit dem Gehäuse 4 verspannt wird. The shaft 11 has an enlarged diameter region 12 , into which a steep thread 8 is cut. The drive piston 1 is provided on its inner diameter 8 a and its outer diameter 8 b with steep thread and is sealed with the seal 19 on the shaft 11 . The outer steep thread 8 b engages in the steep thread 8 c of the clamping ring 20 , which is clamped to the housing 4 by tightening the screws 21 through the shoulder 22 of the rear housing cover 2 a.

Der Antriebskolben 1 hat unterhalb des äußeren Steilgewindes 8b einen zylindrischen Ansatz mit dem Drehdurchmesser "A", auf dem der Hals 23 des fliegenden Kolbens 3 gleitet. Der fliegende Kolben 3 ist im Gehäuse 4 durch die Dichtung 14 und am Antriebskolben 1 durch die Dichtung 15 abgedichtet. Die Schulter 3a des fliegenden Kolbens 3 steht im Kontakt mit dem auf dem vorderen Gehäusedeckel 2 aufliegenden Federpaket 6, welches durch die Welle 11 geführt wird. Der Weg des fliegenden Kolbens 3 wird durch den Ansatz 24 im Gehäuse 4 begrenzt. Wird durch die Bohrung 9 im Gehäuse 4 und die Bohrung 10 im Antriebskolben 1 Druckmedium in die Druckkammer 5 geleitet, so bewegen sich der fliegende Kolben 3 und der Antriebskolben 1 unabhängig voneinander in Richtung auf den vorderen Gehäusedeckel 2. Der fliegende Kolben 3 spannt das Federpaket 6, und unabhängig davon erzeugt der Antriebs kolben 1 bei seiner axialen Bewegung durch die Steilgewinde 8a, 8b auf seinem inneren und äußeren Durchmesser ein Drehmoment an der Welle 11. Zur Vergrößerung des Drehwinkels der Welle 11 werden die Steilgewinde 8a und 8b gegenläufig geschnitten. Die wirksame Kol benfläche des Antriebskolbens 1 kann durch Veränderung des Dicht durchmessers "A" vergrößert oder verkleinert werden. Wird der Druck in der Druckkammer 5 abgebaut, so schiebt die Kraft des gespannten Federpaketes 6 über den Ansatz 7 des fliegenden Kolbens 3 in seine Ausgangslage zurück, und über die Steilgewinde wird die Welle 11 in ihre Ausgangsposition zurück gedreht.The drive piston 1 is below the steep outer thread 8 b a cylindrical projection with the rotational diameter "A", on which the neck 23 slides of the flying piston. 3 The flying piston 3 is sealed in the housing 4 by the seal 14 and on the drive piston 1 by the seal 15 . The shoulder 3 a of the flying piston 3 is in contact with the spring assembly 6 resting on the front housing cover 2 , which is guided by the shaft 11 . The path of the flying piston 3 is limited by the neck 24 in the housing 4 . Is through the bore 9 in the housing 4 and the bore 10 passed 1 pressure medium in the pressure chamber 5 in the drive piston, then the floating piston 3 and the drive piston 1 to move independently in the direction of the front housing cover. 2 The flying piston 3 tensions the spring assembly 6 , and regardless of this, the drive piston 1 generates axial torque through the helical threads 8 a, 8 b on its inner and outer diameter a torque on the shaft 11 . To increase the angle of rotation of the shaft 11 , the steep threads 8 a and 8 b are cut in opposite directions. The effective Kol benfläche the drive piston 1 can be increased or decreased by changing the sealing diameter "A". If the pressure in the pressure chamber 5 is reduced, the force of the tensioned spring assembly 6 pushes back into its starting position via the shoulder 7 of the flying piston 3 , and the shaft 11 is rotated back into its starting position via the steep thread.

In Fig. 2 ist ein Drehantrieb dargestellt, bei dem der Antriebskolben 1 in beiden Richtungen durch das Druckmedium bewegt wird.In FIG. 2, a rotary drive is shown, in which the drive piston 1 is moved in both directions by the pressure medium.

Die in Fig. 1 dargestellten Bauteile fliegender Kolben 3 und Federpaket 6 werden zu diesem Zweck ausgebaut und der Zwischenring 25 mit der Dichtung 26 eingebaut sowie eine weitere Anschlussbohrung 9a in das Gehäuse 4 eingebracht. Durch Zuführen von Druckmedium durch die Anschlussbohrung 9a in die Druckkammer 5a wird der Antriebskolben 1 in seine Ausgangslage zurückgefahren.The components of the flying piston 3 and spring assembly 6 shown in FIG. 1 are removed for this purpose and the intermediate ring 25 with the seal 26 is installed and a further connection bore 9 a is made in the housing 4 . By supplying pressure medium through the connection bore 9 a into the pressure chamber 5 a, the drive piston 1 is returned to its starting position.

In Fig. 3 ist der mit einem Verlängerungshals 27 versehene Antriebskol ben 1 dargestellt. Durch den Deckel 28, der mit dem Verlängerungs hals 27 durch einen Ansatz 29 und Schrauben 30 form- und kraft schlüssig verbunden ist, wird der Antriebskolben 1 am Durchmesser 13 der Welle 11 zusätzlich geführt.In Fig. 3, the provided with an extension neck 27 driving piston ben 1 is shown. Through the cover 28 , which is connected to the extension neck 27 by a projection 29 and screws 30 positively and non-positively, the drive piston 1 is additionally guided on the diameter 13 of the shaft 11 .

Claims

Hydraulically or pneumatically driven rotary drive, in which a drive piston is positively connected to a cylinder housing via a steep thread attached to its outer diameter and a clamping ring fixed in the cylinder housing, and by means of an internal steep thread to a piston rod, and the piston rod has an annular groove which has a Insert ring and inserted rolling bearing ensures the axial fixing of the piston rod in the longitudinal direction of the drive, the movement of the drive piston in the axial direction being achieved by the application of pressure medium to a pressure chamber, and a spring assembly arranged outside the rotary drive being tensioned by an additional piston, characterized in that in front of the drive piston ( 1 ), from a rear housing cover ( 2 a) to a front housing cover ( 2 ) see ge, a flying piston ( 3 ) is provided, which is opposite the cylinder housing ( 4 ) and the drive piston en ( 1 ) is sealed by seals ( 14 , 15 ), and which is acted upon by the introduction of pressure medium into the pressure chamber ( 5 ) of the rotary actuator via a bore ( 10 ) in the drive piston ( 1 ) with pressure medium, which between the front ( 3 a) and the front housing cover ( 2 ) built-in spring assembly ( 6 ) regardless of the torque generated by the drive piston ( 1 ), is biased.