DK155456B - Drejningsaktuator - Google Patents

Description

DK 155456 B

Den foreliggende opfindelse angår et pneumatisk drivorgan, eksempelvis til omstyring eller indstilling af ventiler, og af den art som omfatter en cylinder, der har et stempel indrettet til forskydelse heri, hvilket stempel udviser en 5 aksialt forløbende tandstangdel med tænder, som er i indgreb med tænder på et drivelement, der er anbragt til drejning i mindst en cylindervæg, på tværs af stemplets aksiale retning og tætnet ført igennem cylindervæggen, hvilket stempel på sin modsat tandstangdelen værende side er forsynet 10 med en udsparing til at rumme en del af en returfjeder til stemplets returbevægelser.

Forskellige typer af sådanne drivorganer kendes i teknikken, f.eks. til åbning og lukning af ventiler såsom kugleventiler. Eksempler på sådanne kendte drivorganer findes i beskrivel-15 serne til svensk fremlæggelsesskrift nr. 337.746 og 361.712, tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.647.385 og 2.430.268 samt til fransk patent nr. 2.121.444.

I et sådant kendt drivorgan anvendes fjedre til stemplets returslag, og fjedrene er korte samt omslutter stanglignende 20 elementer til styring af stemplet under dets forskydning. De korte fjedre afgiver kun en lille mindste returkraft, og selve returkraften varierer stærkt over stemplets slaglængde.

I et sådant kendt drivorgan anvendes fjedre til stemplets returslag, og fjedrene er korte samt omslutter stanglignende 25 elementer til styring af stemplet under dets forskydning. De korte fjedre afgiver kun en lille returkraft, og denne kraft varierer stærkt over stemplets slaglængde. Anbringelsen af styreelementer til styring af stempelforskydningen er en ulempe i form af en forøgelse i komponentantallet i drivor-30 ganet og forøger risikoen for, at stemplet sætter sig fast i cylinderen.

Et særligt problem i forbindelse med et sådant drivorgan knytter sig til den kendsgerning, at dets funktion ofte er således, at ventilen eller en lignende af drivorganet drevet ind- 2

DK 1 55456 B

retning holdes åben, når stemplet påvirkes af trykluft. Når trykket ophører, skal ventilen lukkes af fjederen. Hvis imidlertid fjedrene kun udøver en lille kraft, eller hvis fjederkraften ændres således at kun en svag kraft udøves på stemp-5 let i den sidste fase af dets lukkebevægelse, er der risiko for, at ventilen ikke bliver fuldstændigt lukket, hvilket naturligvis kan resultere i alvorlige følger.

Et formål med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en drivindretning, ved hvilken førnævnte ulemper undgås. Det-10 te opnås med en drivindretning ifølge opfindelsen, som er ejendommelig ved, at udsparingen til at rumme fjederen forløber et væsentligt stykke ind i stemplets tandstangdel, således at fjederens ene i udsparingen indsatte ende endog, når stemplet befinder sig i den stilling, hvori fjederen er komprimeret 15 maksimalt, forløber aksialt omtrent op til. eller forbi en radial linie gennem drivelementets drejningscenter.

Som følge af den således i forhold til den kendte teknik forøgede længde for udsparingen til fjederen bliver det muligt uden at ændre drivorganets yderdimensioner at få.· forøget 20 det resulterende afgivne drejningsmoment fra drivelementet i begge drivorganets yderstillinger, hvor den ene yderstillings drejningsmoment hidrører fra trykmediets tryk mod stemplet under modvirkning af friktionskræfterne og fjederkraften i fjederens mest sammentrykkede tilstand, og den anden yderstil-25 lings drejningsmoment hidrører fra fjederkraften i fjederens mindst sammentrykkede tilstand under modvirkning af friktionskræfterne.

Da fjederen i dens mest sammentrykkede tilstand kun yder en smule større trykkraft end i dens mindst sammentrykkede til-30 stand, idet dens trykkraft ændres relativt mindre mellem nævnte to tilstande end fjedrene i de hidtil kendte drivorganer af samme art og med samme slaglængde for drivorganets stempel, bliver den til rådighed værende fjederkraft i fjederens mindst sammentrykkede tilstand større end i de hidtil kendte drivorga-35 3

DK 155456 B

ner af samme art og med samme slaglængde, stempeldiameter, trykmediumtryk og resulterende trykkraft.

Derved bliver også drejningsmomentet større for drivorganet i fjederens mindst sammentrykkede tilstand som følge af de i 5 krav 1 trufne foranstaltninger, der bevirker, at en længere fjeder end normalt kan få plads i drivorganet. Alt andet lige, kan der opnås et større drejningsmoment i begge stemplets yderstillinger ved at anvende en længere fjeder, som f.eks. yder mindre trykkraft i mest sammentrykket tilstand og højere tryk-10 kraft i mindst sammentrykket tilstand end de hidtil anvendte korte fjedre. Stemplet vil således blive returneret af fjederen langt sikrere og mere veldefineret, end det er tilfældet ved kendte drivorganer. Blandt en af følgerne for ovennævnte er, at det samme drivorgan kan anvendes til at betjene, om-15 styre eller indstille større ventiler, end det hidtil har været muligt.

Praktiske forsøg har vist, at et drivorgan ifølge opfindelsen kan anvende fjedre, som afgiver et fire gange større arbejde end de hidtil kendte drivorganer under samme betingelser.

20 Drivorganets funktion kan blive yderligere forbedret ved, at tandstangdelens omkredsflade, der ligger an mod cylinderens indervæg, er belagt med fluorplast.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret i forbindelse med en udførelsesform og under henvisning til den 25 delvis skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et længdesnit gennem et drivorgan ifølge opfindelsen, fig. 2 viser det i fig. 1 viste drivorgan set fra siden, fig. 3 viser det i fig. 1 viste drivorgan set fra enden med 30 visse dele bortskåret, og fig. 4 viser i større målestokforhold et længdesnit, der viser 4

DK 155456 B

de vigtigste konstruktionselementer i et med stempelreturfø-ringsfjedre forsynet drivorgan som vist i fig. 1.

I fig. 1-3 omfatter et pneumatisk drivorgan 1 en cylinder 2 med to indbyrdes modstående krumme sideflader 2a og to ind-5 byrdes modstående plane sideflader 2b. Inderfladerne for siderne 2a og 2b afgrænser sammen med indvendige endevægge 5 et cylindrisk kammer 3. De indvendige endevægge 5 er udformet i et med de udvendige endevægge 4, der er fastgjort til cylindervæggene 2 ved hjælp af skruer 7. I de indvendige ende-10 vægge 5 er udformet noter 5a, som hver rummer en O-ring 6 til tætning af cylinderkammeret 3.

Gennem cylinderens plane sidevægge 2b forløber et cylindrisk drivelement 10, hvis akse forløber vinkelret på cylinderens akse. Drivelementet er tætnet anbragt i de plane sidevægge 2b 15 og har et udvendigt fastgørelsesorgan 10b, der eksempelvis er bestemt til at drive, påvirke eller omstyre en ikke vist kugleventil. Fastgørelsesorganet kan være indrettet til at drejes en vinkel på 90°.

Den midterste del af drivelementet 10 er forsynet med tænder 20 10a, som passer sammen med tænder 11a på to aksialt forlø bende tandstangdele 11, som hver er forbundet med et stempel 12.

Hvert af stemplerne 12 er indrettet til at forskydes mellem to endestillinger i kammeret 3 og er forsynet med en rundtgående 25 not 12a til at rumme en O-ring 13.

Stemplerne er forskydelige mellem to endestillinger, der er bestemt af de indvendige endevægge 5 og af tandstangdelene 11, nemlig de stillinger, hvori tandstangdelene støder mod de modstående, indadvendende overflader på stemplet.

30 I en endevæg 4 er indrettet to forbindelsesåbninger 15,16 til ikke viste trykmediumforsyningsledninger. Åbningen 15 er forbundet med den midterste del af kammeret 3 via en kanal 17 i den udvendige endevæg 4, en aksialt forløbende kanal 18 og 5

DK 155456 B

Den anden åbning 16 står i forbindelse med kammeret 3 i nærheden af de to indervægge 5 via tilsvarende kanaler 20,21.

Ved at tilføre trykmedium under overtryk til et af hullerne 15 eller 16 kan stemplerne 12 bringes til at forskydes imod 5 og bort fra hinanden til drejning af drivelementet 10.

Forskydningen af stemplerne 12 bort fra hinanden kan alterna-tivt desuden ske imod virkningen af en fjederkraft med henblik på hvilket, som det fremgår af det højre stempel 12 og tilhørende tandstangdel 11 i fig. 1 og 3, stemplerne er for-10 synet med aksialt forløbende udsparinger eller boringer 24, i hvilke fjedre er anbragt.

Disse fjedre er benævnt 26 i den i fig. 4 viste udførelsesform.

Som det fremgår af fig. 1 og 4, forløber boringerne 24 langs 15 praktisk taget hele tandstangdelens 11 længde, hvilket betyder, at fjedrene 26 vil være forholdsvis lange.

I den i fig. 3 viste udførelsesform er to boringer 24 til at rumme fjedre 26 anbragt nær ved hinanden.

Stemplerne 12 er også forsynet med to centralt anbragt borin-20 ger 27 til at modtage fjedre 28 af kortere længde, som det fremgår af fig. 4. Fjedrene 26,28 modtages også i udsparingerne 29,30 i de indvendige og udvendige endevægge 5,4.

Når stemplerne 12 og tilhørende tandstangdele 11 rummer fjedre 26,28, vil stemplerne normalt kun forskydes bort fra hinanden 25 under indvirkning af en trykmediumkraft, idet fjedrene bevirker, at stemplerne returneres til deres udgangsstillinger.

Som det fremgår af fig. 1 er boringen eller recessen 24 i tandstangdelen 11 på stemplet 12 af en sådan længde, at en fjeder 26, som er indsat i udsparingen, forløber ikke blot op til en 30 radial linie vinkelret på stempelaksen gennem drivelementets 10 drejningscentrum, men forbi denne linie, endog når stemplet 6

DK 155456 B

befinder sig i en stilling, i hvilken fjedrene er sammentrykket mest muligt.

Som følge af, at fjedrene 26 er relativt lange, vil stemplerne 12 og respektive tandstangdele 11 udføre en ensartet og vel-5 defineret returbevægelse, hvilken bevægelse overføres til drivelementet 10. Fjedrene kan også være væsentligt forspændt i deres yderstillinger, hvorved det sikres, at drivelementet altid vil dreje til sin grænsestilling, og dette betyder i praksis, at en ventil, som betjenes af dette drivorgan, altid 10 vil blive sikkert lukket.

Det vil forstås, at de centrale fjedre 28 i fig. 4 også vil medvirke til denne sikre ventillukkende operation, men de kan ikke bibringes den samme forspænding som fjedrene 26 uden at sætte drivorganets korrekte funktion på spil.

15 Tandstangdelens 11 omkredsflader, som ligger an imod og styres af cylinderens indervæg, er belagt med et lag fluorplast, såsom polytetraflourethylen 11b, til opnåelse af mindst mulig friktion under stemplernes bevægelse i cylinderen.

Ifølge en ændret udførelsesform anvendes kun et enkelt stempel 20 med tilhørende tandstangdel til aktivering af drivelementet 10. I denne udførelsesform er cylinderkammeret noget kortere end i de øvrige udførelsesformer.

Stemplerne og tilhørende tandstangdele er fortrinsvis altid forsynet med lange boringer 24 af den omtalte art. De samme 25 stempler kan derved anvendes,uanset om drivorganet er bestemt til forskydning i begge retninger under trykmediumtryk eller kun i en retning, hvor stemplernes returføring opnås af fjedertryk. Det samme drivorgan kan således anvendes i begge tilfælde, idet det på det aktuelle brugssted besluttes, hvorledes 30 stemplerne skal returneres.

Claims (2)

1. Pneumatisk drivorgan, eksempelvis til omstyring eller indstilling af ventiler, og som omfatter en cylinder (2), hvori et stempel (12) er forskydeligt anbragt og har en ak-sialt forløbende tandstangdel (11) med tænder (11a), der er 5. indgreb med tænder (10a) på et drivelement (10), som er drejeligt lejret i mindst en cylindervæg (2b) på tværs af stemplets aksiale retning, hvor drivelementet (10) er tætnet ført igennem cylindervæggen, og hvor stemplet (12) på sin modsat tandstangdelen værende side er forsynet med en udspa-10 ring eller boring til at modtage en del af en fjeder (26) til stemplets returføring, kendetegnet ved, at udsparingen (24) for fjederen (26) forløber et væsentligt stykke ind i stemplets tandstangdel (11), således at en i udsparingen indsat fjeders (26) ene ende, endog når stemplet 15 befinder sig i den stilling, hvori fjederen er maksimalt sammentrykket, forløber aksialt næsten hen til eller forbi drivelementets (10) drejningscenter.

2. Drivorgan ifølge krav 1, kendetegnet ved, at en væsentlig del af tandstangdelens (11) omkredsflade, som 20 ligger an imod og styres af cylinderens (2) indervæg, er belagt med polytetrafluorethylen (11b).