DE3019119A1 - Pneumatischer antrieb fuer schalt- und stellglieder - Google Patents

Description

Die Erfindung -besieht, sich auf einen pneumatischen Antrieb für Schalt- und Stellglieder, wie beispielsweise Verschlüsse,. Ventile, Klappen, Schalter, Signalgeber od. dgl. mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben und einer:damit verbundenen, auf das zu betätigende Schalt- oder Stellglied einwirkenden Kolbenstange und mindestenseiner nahe des Zylinderbodens in den Zylinder mündenden Zuführleitung für das gasförmige Druckmedium, wobei in der Zuführleitung ein diese absperrendes bzw. entlüftendes Ventil angeordnet ist und die Zufährleitung zwischen Ventil und innerer Mündung mindestens eine Kbzwsigleituiiä aufweist, die in den llutengrund einer Umgangs geschlossenen, im Zylinder vorgesehenen und einen Dichtring aufnehmenden Nut mündet und der Dichtring bei beaufschlagtem Zylinder den unter Druck stehenden Zylinderraum.dichtend abschliesst. -

Ein solcher pneumatischer Antrieb ist bekannt. Die erwähnte, den Diehtrihg tragende Nut Ist dabei in der inneren Zylinderwand vorgesehen, und zwar in dem vom Kolben überfahrenen Bereich. Der Dichtring wird bei der Beaufschlagung des Zylinders mit dem Druckmedium quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens verschoben, gestaucht, und an den Kolben gepresst. Bei der Entlastung des Zylinders wird der guramieiastisehe weiche Dichtring ebenfalls quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens nach aussen gedrückt. Dieser Dichtring muss entsprechend nachgiebig und elastisch sein, damit er diese Bewegungen durchführen kann, damit er sich in ausreichendem Masse dehnen kann bzw. stauchen lässt. Der vom Dichtring beider Entlüftung des Zylinders freigegebene Spalt wird dabei von der inneren Zylinderwand und der Kolbenwange begrenzt, ist also relativ-kleinflächig, da dieser

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Spaltraum, der das Spiel zwischen Kolben und Zylinderwand ' bestimmt, im Hinblick auf dia ordnungsgemässe Führung des' ^: - ■". Kolbens im Zylinder nicht beliebig vergrössert werden kann. -

Die gegenständliche Erfindung stellt eine Weiterentwicklung dieser bekannten Konstruktion dar und sie zielt darauf, ' die Konstruktion so zu gestalten, -dass, die Entlüftungs- öffnung möglichst gross gewählt «/erden kann, damit die Entlüftung des Zylinderraumes, möglichst rasch vor sich -; - "". geht, ohne dass dadurch das zwischen Kolben, und Zyiinderwand herrschende Spiel, das für die Führung des Kolbens wesentlich ist, beeinflusst und abgeändert werden müsste; Ferner sollen Gleitreibungen am Dichtring, die bislang durch die Relativ-bewegung zwischen diesen und dem Kolben gegeben waren, vermieden werden, was auf eine Erhöhung der Lebensdauer des Dichtringes, absielt. Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, den Sichtring aus einem gegenüber Weichgummi härteren Material zu fertigen, damit mit höheren Differenzdrücken gearbeitet werden kann, was ebenfalls die Geschwindigkeit des EntIuftungsVorganges günstig beeinflusst. Zur Lösung dieser komplexen Aufgaben schlägt die Erfindung vor, dass der Zylinder in dem vom Kolben überfahrenen Bereich, vorzugsweise nahe dem Zylinderboden einen in seiner Querschnittsebene liegenden, umlaufenden Schlitz aufweist, der aus dem Zylinderraum nach aussen führt, und mindestens eine der beiden, diesen Schlitz begrenzenden Ringflächen die umfangsgeschlossene, gegen die andere Ringfläche offene und den. Dichtring tragende Nut aufweist, deren Nutengrund mit der Zuführleitung verbunden ist.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der

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■"■Erfindung-anhand eines Schnollschluss-Eckventiles. Es zeigen: ■ . ■ ■

Fig. 1 einen Längsschnitt bei geöffnetem Ventil,· Fig. 2 einen Längsschnitt, bsi entlüftetem Zylinder in jenem Augenblick, bevor das Ventil schliesst.

Der· pneumatische Antrieb weist einen Zylinder 1 auf, der aus der -ZyI incie-r hülse 2 und dem Zylinderbodan 3 besteht. Diese beiden Teile sind unter Freilassung eines Spaltes ^Li- Miteinander verbunden. Dieser Spalt >+ wird dadurch gebildet, dass Zylinderboden und Zylinderhülse 2 durch zur Achse der Hülse 2 parallele Schrauben miteinander verbunden werden, wobei durch eingelegte Distanzscheiben die Ckrösse dieses Spaltes h bestimmbar ist. Diese Schrauben und die von ihnen durchsetzten Distanzscheiben sind hier nicht dargestellt. Abgeschlossen wird die Zylinderhülse 2 oben durch eine einsetzbare Stirnwand 5 mit einer oder mehreren EntlUftungsbohrungen 6. Diese einsatzbare Stirnwand 5 ist durch sinen Sprengring 7 in ihrer Lage fixiert. In diesem Zylinder 1 ist ein Kolben 3 mit Kolbenringen 9 verschieb-, bar. Mit diesem Kolben S ist die Kolbenstange 10 .formschlüssig-verbunden, die mit ihrem einen Ende in ein Ventilgehäuse 11 eines Eckventiles ragt. Die Kolbenstange tragt einen Ventilteiler 12. Ventilgehäuse 11 und Zylinder sind über einen Flansch 13 und Schrauben fest miteinander verbunden. Das andere Ende I¹I der Kolbenstange kann aus dem Zylinder 1 herausgeführt sein und mit einem Stellanzeiger direkt oder indirekt verbunden werden, der die jeweilige Stellung des Ventiles anzeigt. Eine Schraubenfeder 15? im Zylinder 1 und koaxial zu diesem angeordnet, stützt sich einerseits an der eingesetzten Stirnwand 5? andererseits

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an der Rückseite des Kolbens 8 ab und drückt bei entlüftetem Zylinderraum 16 den Ventilteller 12 gegen seinen Sitz 17. Die Kraft dieser Fedar 15 bestimmt den Schliessdruck des Ventils.

Der in einer Querschnittsebene des Zylinders 1 liegende Spalt 4-, der den ZjI Inder raum ΐβ mit der freien Atmosphäre verbindet, ist einerseits durch die stirnseitige Ringfläche l3 der Zylinderhülse 2, andererseits durch die vom äusseren Rand des Zylinderbodens 3 gebildete Ringfläche 19 begrenzt.

In der stirnseitigen Ringfläche 18 der Zyiinderhülse 2 ist eine umlaufende Nut 20 eingearbeitet, die gegenüber der benachbarten Ringfläche 19 offen ist· In dieser Nut 20 liegt ein Dichtring 21 aus einem gegenüber Weichgummi hartem Material, wobei der Durchmesser des Dichtringquerschnittes etwas grosser ist als die Breite der Nut 20, so dass der Dichtring 21 an beiden Wangen der Mut 20 anliegt. Die Tiefe der Nut 20 ist etwas grosser als der Durchmesser des Dichtringquerschnittes, so dass dieser Dichtring 21"zur Gänze von dieser Wut 20 aufgenommen werden kann, ohne dass er in den Spalt '+ ragt. Seitlich an der "Zyiinderhülse 2 sind drei Wegeventile 22 angeflanscht· Beim Ausführungsbeispiel sind zwei solcher Ventile gezeigt, es können jedoch entlang des Umfanges mehrere solcher Ventile vorgesehen werden» Der Ventilkörper 23 dieser Ventile 22 ist zweckmässigerweise über hier nicht dargestellte Elektromagnete verstellbar« Eine erste Bohrung 2k- des Ventils 22 ist mit einer hier nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden, eine zweite Bohrung 25 dient als Entlüftungsöffnung und führt unmittelbar ins "Freie". Die dritte Bohrung 26 dient zur Beaufschlagung des Zylinderraumes l6 über die in der Zylinderhülse 2 vorgesehene Zuführleitung 27₅ aber auch zur Entlüftung dieses Raumes, Die Mündung 28 der Zuführleitung 27 liegt nahe dem

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■ Zylinderböden 3. Diese ^: _;Zufü-hrieitixng 27 besitzt eine Abzweigleitung 29 5 die unmittelbar in die umlaufends Nut. .führt," wobei: _:zweckmässig:erweise der. Querschnitt dieser Abzweigleitung 29 grosser ist als jener der Zuführleitung -27.: Daräbe-rliinaüS- ist diese Abzweigleitung 29 zweckmässiger-Weise auch"kürzer j also-von geringerer Lange als die Zuführ= leitung: 27." Soweitzum allgemeinen konstruktiven Aufbau des Ä.u3'führuhg^:svbeispieles« - ■:";:"-.".-

■En der aus Fig.1 ersichtlichen Stellung des pneumatischen Antriebes - ist^ ,das-Eckventil geöffnet. Die Ventilkörper verbinden" dabei die^? Druckleitungen 2¹+ mit den Zuführleitungen 2.7^ Der ;in Tder^: Zuführleitung 27 herrschende Druck steht aucll· in der Abzweigleitung 29 an und drückt den Dichtring "21 entlang seines gesamten Urafanges in axialer Ri cht ung des ZyIinders aus der Nut■_ 2O, sο dass er an der Ringfläche 19 des^ Zylinderbodens 3 fest angepresst ist. Damit: 1st":de"r Zylinderraum l6 nach aussen abgedichtet und .der hler^herrsehende-Drück presst den Kolben 8 entgegen der lörkung der. Feder 15 nach'oben, so dass die Feder vorgespannt list,'/Durch,, die Distanzhülse 30 ist der Terschiebeweg das- Kolbens^ nach oben begrenzt. Das Ventil bleibt so lange geöffnet (Fig. 1)^ solange der Zylinderraum 1"6 unter Druck steht.; /-; ; :

Soll;:das;_:Ventil nun geschlossen werden, so werden über die hler nicht, dargestellten Elektromagnete die Ventilkörper "23 in die aus /Fig. 2 ersichtliche. Stellung gedreht. Nun ist die' Zußihrleitung 27 -"und. auch die Abzweigleitung 29 Woev;-^e:3qhvung:2%:mlt der Atmosphäre verbunden und der Druck in. diesen Leltungsabschnitten 27 und 29 bricht zu-. :satnmen. Durch den im ersteh Augenblick herrschenden Differenzdrüek zwischen innen und der Rückseite des Dicht-

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ringes 21 wird dieser Dichtring in die Mt 20 zurückgedrängt (Fig. 2), so dass der im Zylinderraum l6 herrschende Druck sich vornehmlich über den rcxa frei werdenden; Spalt h abbauen kann, was ausserordantlich rasch geschieht, da durch das Zurückdrängeη des Dichtringes 21 in die Nut 20 eine im Verhältnis zu den Querschnittsöffnungen der Bohrungen 25 in den Ventilen 22 ausserordentlieb grosse Oeffnung frei gegeben wird, durch die die Druckluft abströmen kann. Die vorgespannte Feder 15 presst nun den Kolben schlagartig nach unten und scnliesst damit das Ventil, Der beschriebene Vorgang spielt sich innerhalb weniger Mille-Sekunden ab.

Es ist-zweckmässig, die Nut 20 möglichst am äusseren Rand der Ringflächen vorzusehen, wodurch der Querschnitt der vom Dichtring verschlossenen Spaltöffnung noch zusätzlich vergrcssert werden kann, so dass sich der Kntlüftungsvorgang noch rascher abwickelt·· Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ventile 22, die Zuführleitungen 27, die Abzweigleitungen 29 und die Nut 20 in der Zylinderhülse 2 angeordnet. Ohne die Funktion zu beeinträchtigen, könnten, diese Teile auch im Zylinderboden 3 angeordnet werden. Dar Spalt k liegt beim gezeigten Ausführungsbeispiel in der Querschnittsebene des Zylinderbodens 3· Ss wäre möglich, diesen Spalt etwas nach oben zu versetzen.

Dank des erfindungsgemässen Vorschlages wird der Dichtring 21 ausschliesslich und allein in axialer Richtung bewegt, braucht also weder in seiner Ebene gestaucht, noch gedehnt zu werden, wie dies bei der bislang bekannten Konstruktion der Fall war. Auch gleitet die Zylinderwand nicht mehr am Dichtring, was dessen Lebensdauer günstig beeinflusst. Da

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der Dichtring seine i'feite nicht mehr verändern muss, kann für diesen.Dichtring ein gegenüber Weichgummi härteres Material-verwendet werden, so dass mit höheren Differenzd rück en. gearbeitet werden kann. Trotz konstanter Spaltweite verbreitet sich der Spalt in radialer Richtung nach aussen. Auch dies begünstigt die Geschwindigkeit des Druckabfalles bei der i£ntlüftung das Zylinders. Es ist auch möglich, die Schliesskraft für das Ventil, die hier durch die Feder 15 aufgebracht wird, auf einem anderen VJe.ge zu erzeugen, beispielsweise durch doppelwirkende Pneumatikz-/linder od. dgl. Eine weitere AusführungsVariante liegt darin, dass in einer Ringfläche mehrere Nuten oder in beiden den Spalt '+' begrenzenden Ring.fläche η jeweils llutt-ri- vorgesehen werden. Im .letzteren Fall können diese Nuten in gleichen, oder in gegeneinander versetzten ebenen liegen..Im ersten Fall liegen dann die von den Nuten aufgenommenen Dichtringe bei beaufschlagtem Zylinder unmittelbar aneinander an.

Der erfirxi'.uigsgemässe pneumatische Antrieb wurde in Verbindung mit einem Ventil vorstehend beschrieben. Dieser pneumatische Antrieb kann euch für andere S'telivorgänge verwendet werden, er wird überall dort zweckmässigerweise eingesetzt, wo ausserordent-lich rasche Schlies^geschwir.digkeiten gefordert werden·.

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Claims (3)

1. P ate nt an s p. r ti c h e

   Pneumatischer Antrieb für Schalt- und Stellglieder wie beispielsweise Verschlüsse, Ventile, Klappen, Schalter, Signalgeber od. dgl. mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben und einer damit verbundenen, auf das zu betätigende Schalt- oder -Stellglied -einwirkenden Kolbenstange und mindestens einer nahe des Zylinderbodens in den Zylinder mündenden Zuführleitung für das gasförmige Druckmedium, wobei in der Zuführleitung ein diese absperrendes bzw. entlüftendes Ventil angeordnet ist und die Zuführleitung zwischen Ventil und innerer Mündung mindestens eine Abzweigleitung aufweist, die in den Nutengrund einer umfangsgeschlossenen, im Zylinder vorgesehenen und einen Dichtring aufnehmenden Nut mündet und der Dichtring bei beaufschlagtem Zylinder den unter Druck stehenden Zylinderraum dichtend abschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) in dem vom Kolben (8) überfahrenen Bereich, vorzugsweise nahe dem Zylinderboden (3) einen in seiner Querschnittsebene

   liegenden, umlaufenden Schlitz (H-) aufweist, der aus dem Zylinderraum nach aussen führt, und mindestens eine der beiden, diesen Schlitz begrenzenden Ringflächen (18, 19) die umfangsgeschlossene, gegen die andere Ringfläche offene und den Dichtring (21) tragende Nut (20) aufweist, deren Nutengrund mit der Zuführleitung (29, 27) verbunden ist.

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2. 2. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der den Schlitz (V) begrenzenden Ringflächen (19) durch den äusseren Rand des Zylinderbodens (3) gebildet ist,
3. 3. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (20) im äusseren Randbereich der Ringfläche (18, 19) angeordnet ist,

   h. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (21) aus einem gegenüber Weichgummi harten Material besteht.

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