EP0099546A1

EP0099546A1 - Drehantrieb

Info

Publication number: EP0099546A1
Application number: EP83106886A
Authority: EP
Inventors: Hans Heuschröck
Original assignee: AVA Steuerungstechnik GmbH
Current assignee: AVA Steuerungstechnik GmbH
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1984-02-01
Also published as: DE3227275A1

Abstract

Ein Drehantrieb enthält eine Antriebswelle 8 zur Betätigung von Armaturen. Der Drehantrieb enthält zwei Kolben 1, 2 die unter der Einwirkung des Druckes eines Strömungsmittels in einem Zylinder 3 hin- und hergehende Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen ausführen. Die Kolben sind innen als Zahnstangen 5, 6 ausgebildet, die mit einem gemeinsamen Ritzel 7 kämmen, das mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Kolben sind auf ihren Oberflächen mit Gleitstreifen 11, 12, 13, 14 versehen, auf denen die Kolben im Zylinder gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb mit zwei Kolben für Ausführen von hin- hergehenden Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen unter der Einwirkung des Druckes eines Strömungsmittels in einem Zylinder, bei dem die Kolben innen als Zahnstangen ausgebildet sind und die Zahnstangen mit einem gemeinsamen Ritzrel kämmen, das mit einer Antriebswelle des Drehantriebs verbunden ist.
Ein derartiger Drehantrieb ist aus der DE-PS 16 01 746 bekannt. Dieser Antrieb wird vor allem in der Steuerungstechnik eingesetzt und dient zur Betätigung von Armaturen. Die Kolben sind relativ zu dem Ritzel symmetrisch zueinander angeordnet. Die Bewegungen der beiden Kolben sind durch das Ritzel miteinander gekoppelt, wobei sich die Kolben je nach dem Relativdruck zwischen den beiden Kolben und außerhalb davon entweder auseinander oder aufeinander zu bewegen und auf diese Weise eine Drehbewegung des Ritzels und der damit verbundenen Antriebswelle bewirken.
Die Kolben des Drehantriebs neigen dazu, sich zu verklemmen und festzufressen. Um dies zu verhindern, ist in der DE-PS 16 01 746 bereits vorgeschlagen worden, die Kolben in am Zylinder befestigten Führungsstangen zu führen. Allerdings hat diese Konstruktion den Nachteil, daß die Führungsstangen sehr präzise gearbeitet und eingepaßt sein müssen, um einerseits ein möglichst reibungsarmes Gleiten der Kolben zu ermöglichen und um andererseits die erforderliche Dichtheit der Kolben zu gewährleisten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb der eingangs genannten Art zu entwickeln, der bei hoher Betriebssicherheit kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben auf ihren Oberflächen mit Gleitstreifen versehen sind, auf denen die Kolben im Zylinder gelagert sind.
Erfindungsgemäß gleiten die Kolben unmittelbar auf der Innenwand des Zylinders. Da die Kolben nahezu ohne Spiel im Zylinder laufen, ist ein Verkippen oder gar Festfressen der Kolben ausgeschlossen. Der Aufbau des Drehantriebs ist trotzder hohen Betriebssicherheit einfach und damit kostengünstig.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist jeweils ein Gleitstreifen an den Enden eines jeden Kolben angeordnet.
Es ist von Vorteil, wenn die Gleitstreifen aus mehreren Schichten zusammengesetzt sind.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes enthalten die Gleitstreifen eine innere Schicht aus Stahl, eine mittlere Schicht aus Bronze und eine äußere Schicht aus Polytetrafluoräthylen. Die äußerste Schicht aus Polytetrafluoräthylen, die dünn im Vergleich zu den anderen Schichten ist, reibt sich beim Gebrauch des Dreh_- antriebs sehr schnell ab. Der Polytetrafluoräthylen-Abrieb füllt die Poren der Zylinderwand und dient als Schmierfilm zwischen Kolben und Zylinder.
Es erweist sich als zweckmäßig, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes zumindest einer der Kolben durch einen in Arbeitsrichtung der Kolben verstellbaren Anschlag in seinem Hub begrenzbar ist.
Auf diese Weise läßt sich der Drehwinkel des erfindungsgemäßen Drehantriebs in einer oder in beiden Drehrichtungen verstellen. Der Drehantrieb läßt sich dadurch universell einsetzen, so daß Betriebs- und Lagerhaltungskosten gesenkt werden können.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehantriebs vorgeschlagen, daß die Antriebswelle einstückig ausgebildet ist und auf beiden Seiten des Ritzels dieselbe Querschnittsfläche aufweist.
Da zum Auseinanderdrücken der Kolben ein Strömungsmittel zwischen die Kolben eingepreßt wird, ist die resultierende Schubkraft, die das Strömungsmittel auf die im Zylindergehäuse gelagerte Antriebswelle ausübt, bei dieser Ausgestaltung gleich Null. Druckbelastungen durch die Antriebswelle auf die Spindel angeschlossener Bauteile, z.B. eine Armaturenspindel, entfallen. Als weiterer Vorteil der Antriebswelle mit beidseitig gleichen geometrischen Abmessungen ist anzuführen, daß der Drehantrieb je nach Einbaulage rechts- oder linksdrehend einsetzbar ist, so daß sich die Lagerhaltung um die Hälfte reduziert.
Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Hierbei zeigen die Figuren 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Drehantriebs im Querschnitt.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drehantrieb mit zwei Kolben 1, 2 in einem Zylinder 3. Die Kolben 1, 2 und der Zylinder 3 sind beispielsweise aus Aluminium gefertigt. Der Zylinder 3 ist an seinen Enden durch Endkappen 4 verschlossen. Die Kolben sind an ihren Innenseiten als Zahnstangen 5, 6 ausgebildet, wobei die Zahnstangen 5,6 mit einem gemeinsamen Ritzel 7 kämmen. Das Ritzel 7 ist mit einer Antriebswelle 8 des Drehantriebs verbunden, an die beispielsweise eine nicht dargestellte Armaturenspindel angeschlossen ist. Die Kolben 1, 2 sind mit Dichtringen 9, 10 versehen.
Erfindungsgemäß sind die Kolben 1, 2 mittels Gleitstreifen 11, 12 und 13,14 im Zylinder 3 gelagert. Jeweils ein Gleitstreifen befindet sich am äußeren Randbereich der Kolben 1, 2 wobei immer ein Gleitstreifen 11,13 sich über den gesamten Umfang der Kolben 1,2 erstreckt, während der andere der Gleitstreifen 12,14 sich am vorderen Ende des als Zahnstange 5,6 ausgebildeten Teils des Kolbens befindet. Die Gleitstreifen 11 bis 14 sind aus drei Schichten zusammengesetzt,wobei die innere Schicht aus Edelstahl, die mittlere aus Bronze und die äußere Schicht aus Polytetrafluoräthylen besteht. Das Polytetrafluor- äthylenmaterial reibt sich beim Gebrauch des Drehantriebs sehr schnell ab und bildet einen Gleitfilm, der sich teilweise in die Poren des Zylinder-Wandmaterials legt und auf dem die Kolben 1,2 im Zylinder 3 gleiten.
Der Zylinder 3 enthält Zuführungen 15 für ein Strömungsmittel, die in die Zylinderkammer an der Außenseite der Kolben 1,2 münden, sowie eine in der Figur nicht dargestellte Zuführung, die in den Zylinderraum zwischen den beiden Kolben 1, 2 mündet. Unter der Einwirkung des Druckes des Strömungsmittels führen die Kolben 1, 2 in dem Zylinder 3 hin- und hergehende Bewegungen aus, wobei das Ritzel 7 zwischen einer Position von 0° und 90° gedreht wird. Bei der Bewegung sind die Kolben 1, 2 auf den Gleitstreifen 11 bis 14 gelagert, die ein Verkippen der Kolben 1, 2 sicher verhindern.
Die Antriebswelle 8 ist oberhalb und unterhalb der Zeichenebene in der Zylinderwand in Lagerbuchsen gelagert. Der Durchmesser der Antriebswelle ist auf beiden Seiten des Ritzels gleich groß, so daß durch den Druck des Strömungsmittels zwischen den beiden Kolben keine resultierende Kraft auf die Antriebswelle entsteht.
Der Drehantrieb gemäß Figur 2 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Figur 1 im wesentlichen dadurch, daß die Rückstellung der Kolben 1, 2 nicht durch den Druck eines Strömungsmittels, sondern mittels Druckfedern 16 erfolgt, welche in Endkappen 17 des Zylinders 3 eingelassen sind.
Das Strömungsmittel wird nur in den inneren Zylinderraum zwischen den Kolben 1, 2 geführt. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß bei einem Druckausfall das Ritzel 7 und damit auch die zu schaltende Armatur automatisch in ihre Nullposition gestellt werden.
Figur 3 zeigt einen Drehantrieb ähnlich dem Drehantrieb gemäß Figur 1. Im Unterschied dazu ist hier ein Anschlag vorgesehen, mit dem der Hub eines der Kolben verstellbar ist. _Beispielweise lassen sich beide Endlagen um + 11,25° verstellen, so daß der Gesamtschwenkbereich des Drehantriebs 0 bis 112,5° beträgt.
Zur Hubbegrenzung weist eine Endkappe 18 eine zentrale Durchführung auf, durch die eine mit einem der Kolben verbundene Hülse 19 geführt ist. Die Hülse 19 weist ein Innengewinde auf, in das eine Schraube 20 eingeschraubt ist..Der Schraubenkopf ist größer als der Durchmesser der burchführung für die Hülse und ist in einer an die Durchführung sich anschließende Bohrung 21 mit größerem Durchmesser als die Durchführung hin- und herbewegbar. Die Bohrung 21 weist an ihrer Außenseite ein Gewinde auf, in das ein Deckel 22 eingeschraubt ist.
Bei Bewegung der Kolben 1;2 bewegen sich die Hülse 19 und die Schraube 20 mit dem Kolben 2. Der Kohlbenhub. wird dabei in der einen Richtung durch den Anschlag der Schraube 20 am inneren Rand 23 der Bohrung 21 und in der anderen Richtung durch den Anschlag der Schraube 20 am Deckel 22 begrenzt. Durch Verdrehen der Schraube 20 und des Deckels 21 lassen sich die Endlagen der Kolben 1, 2 verändern.
Figur 4 zeigt einen Drehantrieb ähnlich demjenigen gemäß Figur 2, jedoch ist hier wie bei dem Drehantrieb nach Figur 3, der Hub der Kolben 1, 2 verstellbar.

Claims

1. Drehantrieb mit zwei Kolben für das Ausführen von hin- und hergehenden Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen unter der Einwirkung des Druckes eines Strömungsmittels in einem Zylinder,:bei dem die Kolben innen als Zahnstangen ausgebildet sind und die Zahnstangen mit einem gemeinsamen Ritzel kämmen, das mit einer Antriebswelle des Drehantriebs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (1,2) auf ihren Oberflächen mit Gleitstreifen (11,12,13,14) versehen sind, auf denen die Kolben (1,2) im Zylinder (3) gelagert sind.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Gleitstreifen (11,12,13,14) an den Enden eines jeden Kolbens (1,2) angeordnet ist.

3. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstreifen (11,12,13,14) aus mehreren Schichten zusammengesetzt sind.

4. Drehnantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstreifen (11,12,13,14) eine innere Schicht aus StaHl, eine mittlere Schicht aus Bronze und eine äußere Schicht aus Polytetrafluoräthylen enthalten.

5. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Kolben (1,2) durch einen in Arbeitsrichtung der Kolben verstellbaren Anschlag in seinem Hub begrenzbar ist.

6. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (8) einstückig ausgebildet ist und auf beiden Seiten des Ritzels (7) dieselbe Querschnittsfläche aufweist.