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Das Stammpatent betrifft einen hydraulischen Stempel bzw. Stütze od. dgl., dessen Innenstempel in einem den Druckraum bildenden Aussenstempel unter Zwischenschaltung von Dichtungsmitteln axial verschieblich geführt ist und kennzeichnet sich dadurch, dass der Innenstempel und der diesen umschliessende Aussenstempel durch einen stulpenförmig geführten, bei der Relativbewegung der Stempelteile eine Abwälzbewegung am Innen- und Aussenstempel ausführenden flüssigkeitsdichten Balg aus flexiblem, insbesondere elastisch verformbarem Werkstoff miteinander verbunden sind.
Hiedurch wird die Verbindung der beiden Stempelteile von gleitend ineinander geführten Dichtflächen unabhängig, so dass der bei der Relativverschiebung der Stempelteile wirksame Reibungswiderstand auf einen geringen Bruchteil des bei den bekannten Stempelkonstruktionen vorhandenen Betrages verringert wird. Da keine unmittelbare Abdichtung zwischen den ineinander geführten Stempelwandungen erfolgt, können gegenüber den zum Stande der Technik gehörenden Bauarten wesentlich grössere Fertigungstoleranzen in Kauf genommen werden. Ausserdem vermögen sich eine etwaige Korrosion und/oder Deformation der Stempelwandungen auf die Abdichtung der Stempclteile in keiner Weise nachteilig auszuwirken.
Der Rollbalg wird zweckmässig mit seinen stimseitigen Endabschnitten am Innen- und Aussenstempel fest eingespannt, wobei es sich in der Regel empfiehlt, die Einspannstellen für den Rollbalg an der Aussenwand des Innenstempels bzw. an der Innenwand des Aussenstempels vorzusehen. Der die Abdichtung über-
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des inneren und äusseren Ausbauteiles ab, wozu es nur einer geringen, vorzugsweise elastischen Verformung des den Rollbalg bildenden Werkstoffes und eines entsprechend geringen Kraftaufwandes bedarf.
Durch den die beiden Stempelteile flüssigkeitsdicht verbindenden Rollbalg wird ferner der ausserhalb des Druckraumes liegende Teil des Stempels bzw. der Stütze sehr wirksam gegen Korrosion geschützt. Ferner ist es insbesondere bei Verwendung von Wasser als Druckflüssigkeit ohne weiteres möglich, die unmittelbar dem Druckmittel ausgesetzten Stempelflächen mit einem korrosionsfesten Schutzaberzug zu versehen, da diese Flächen nicht mehr die Funktion von Dichtungsflächen, die einer besonderen und sorgfältigen Bearbeitung bedürfen, zu erfüllen haben.
Der flüssigkeitsdichte Rollbalg wird zweckmässig aus einem mit Gewebeeinlagen versehenen elastischen Werkstoff, beispielsweise aus Natur- oder Kunstkaursch. 1k, aus Kunststoffen verschiedener Art oder aus deren. Mischungen hergestellt. Hiebei ist der Rollbalg in solcher Weise ausgebildet, dass vor allem die Abwälzbewegung mit der dabei erfolgenden Veränderung des Balg-Durchmessers ohne weiteres durcl1ge- führt werden können. Eine Dehnbarkeit des Rollbalges in seiner Längsrichtung ist nicht oder nur in einem ganz geringen Mass erforderlich. Das Mass der bei der Abwälzbewegung erforderlich werdenden DurchmesserverÅanderung des Balges wird möglichst gering gehalten. Eine genaue Anpassung des Rollbalges an die Abmessungen des Innen- und Aussenstempels ist nicht erforderlich, da sich die dem Innen- bzw.
Aussenstempel zugekehrten Wandungsflächen des Rollbalges unter dem Druck des Druckmediums gegen die ihnen zu- * 1. Zusatzpatent Nr. 224049.
* 2. Zusatzpatent Nr. 224051),
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gekehrten Wandungen des Innen- und Aussenstempels anlegen.
Gemäss einem weiteren Merkmal des Stammpatentes kann die am Innenstempel vorgesehene Einspannstelle am inneren Ende des Innenstempels und die am Aussenstempel vorgesehene Einspannstelle im wesentlichen Abstand vom inneren Ende des Aussenstempels vorgesehen werden. Am inneren Ende des Innenstem- pels wird zweckmässig eine Führungsplatte befestigt, welche mit Durchbrechungen bzw. Randausnehmun- gen für die flüssigkeitsleitende Verbindungder beiderseits der Führungsplatte vorgesehenen Teile des Druckraumes versehen ist. Der dem Innenstempel zugekehrte Endabschnitt des Rollbalges kann in diesem Falle zwischen der Führungsplatte und der Stirnseite des Innenstempels eingespannt werden.
Der Aussenstempel besteht zweckmässig aus zwei nach einer etwa quer zur Stempelachse verlaufenden Ebene geteilten Zylinderabschnitten, zwischen welchen der dem Aussenstempel zugekehrte Endabschnitt des Rollbalges eingespanntist. Hiebei empfiehlt es sich ferner, die beiden Zylinderabschnitte des Aussen- stempels durch einen deren Enden-aussen und/oder innen-muffenartig überdeckenden Kupplungsring lös- barmiteinanderzukuppeln. Hiedurchergibtsichdie Möglichkeit, für den Aussenstempel Zylinderabschnitte zu verwenden, die an den einander zugekehrten Enden jeweils den gleichen Durchmesser aufweisen. Es können also hÅandelsübliche Rohrabschnitte verwendet werden, ohne dass z.
B. ein Ende der Zylinderabschnitte zum Einstecken oder Einschrauben des andern Zylinderabschnittes erweitert und/oder bearbeitet werden muss.
Während die parallel zum Innen-und Aussenstempel verlaufenden Längenabschnitte des Rollbalges durch den Flüssigkeitsdruck gegen die Aussenwand des Innenstempels bzw. die Innenwand des Aussenstempels angepresst und hiedurch abgestützt werden, muss der stulpenförmig gebogene Längenabschnitt des Rollbalges den im Druckraum herrschenden Flüssigkeitsdruck ohne eine derartige Abstützung aufnehmen. Infolgedessen
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die Beanspruchungen des Rollbalges Imwendeten Werkstoffes zu Ermüdungserscheinungen bzw. nach einer gewissen Benutzungszeit sogar zur Bildung von Poren, Rissen od. dgl. führen können.
Hinzukommt, dass bei relativ hohen Flüssigkeitsdrücken die in diesem Bereich eintretenden Materialdehnungen von den am Innen- und Aussenstempel anliegerden Längenabschnitten des Rollbalges zur Mitte des stulpenförmig gebogenen Bereiches hin progressiv zunehmen, so dass sich in der Mitte des umgestülpten, den Ringraum zwischen Innen- und Aussenstempel überbrückenden Rollbalgabschnittes unter Umständen Dehnungsspitzen ergeben, die zu einer im Querschnitt spitz zulaufenden Form der Ausstülpung führen und ausser hohen Zugbeanspruchungen auch starke Biegebeanspruchungen des Rollbalgwerkstoffes zur Folge haben.
Diese sich auf einen kleinen Flächenbereich konzentrierendenhohen Zug- und Biegebeanspruchungen führen insbesondere bei mit Gewebeeinlagen od. dgl. versehenenRollbälgen unter Umständen zu einem Reissen des zwischen den Gewebefäden befindlichen elastischen Werkstoffes, so dass es zunächst im mittleren Bereich der Rollbalgwand zur Bildung relativ klei- ner Risse, Poren, Löcher od. dgl. kommt, die sich jedoch mit der Zeit zur Oberfläche des Rollbalges hin weiterbilden undschliesslich ein Undichtwerden des Rollbalges und damit dessen Unbrauchbarkeit zur Folge haben können.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich diese Schwierigkeiten in überraschend einfacher Weise dadurch beseitigen lassen, dass der Rollbalg auf dem Innenbogen seines stulpenförmig gebogenen Längenabschnittes gegen eine ringförmige Einlage abgestützt ist. Diese Einlage gewährleistet auch bei re- lativ hohen Flüssigkeitsdrücken im Stempeldruckraum eine im Querschnitt etwa halbkreisförmige Ausstül- pung des Rollbalges, so dass sich auf einen kleinen Längenbereich des Rollbalges konzentrierende Zug- und Biegebeanspruchungen vermieden werden.
Durch die sich unabhängig von der jeweiligen Stellung der Stempelteile jeweils gegen den Innenbogen des stulpenförmig gebogenen Rollbalgabschnittes abstützende ringförmige Einlage erfährt der Rollbalg somit jeweils in dem Bereich, in dem die mit Abstand grössten Beanspruchungen auftreten, eine ausserordentlich wirksame Abstützung und damit mittelbar eine Verstärkung, so dass auch bei mit Gewebeeinlagen od. dgl. versehenen Rollbälgen die vorstehend beschriebene Riss- und Porenbildung mit Sicherheit vermieden wird.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die ringförmige Einlage um ihre Ringachse drehbar bzw. torsionsverformbar. Dasheisst die ringförmige Einlage erhält eine solche Ausgestaltung bzw. wird aus
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ren vermag. Hiebei wird vorzugsweise eine solche Ausbildung gewählt, dass die ringförmige Einlage der bei der Relativbewegung der Stempelteile erfolgenden Umstülpbewegung des Rollbalges entsprechend abrollbar ist.
Auf diese Weise erreicht man, dass die ringförmige Einlage der jeweiligen Verformung des Rollbalges folgend unter laufender Torsionsverformung eine Abrollbewegung an dem ihr zugekehrten Oberflächenbereich des Rollbalges ausführt, so dass sie, ohne dass es irgendwelcher zusätzlicher Mittel be-
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darf, stets im Bereich des stulpenförmig gebogenen Rollbalgabschnittes gehalten und durch den Flüssigkeitsdruck im Druckraum des Stempels gegen den Innenbogen dieses Rollbalgabschnittes angedrückt wird.
Um mit Sicherheit eine der Verformung des Rollbalges entsprechende Torsionsverformung der ringförmigen Einlage zu gewährleisten, wird diese an ihrer Oberfläche mit einer Aufrauhung bzw. Profilierung versehen, durch die die Mitnahmefähigkeit durch den Rollbalg erhöht wird. Hiedurch wird auch bei einer besonders glatten Oberfläche des Rollbalges und einer Schmierwirkung des flüssigen Druckmediums eine der Umstülpbewegung des Rollbalges entsprechende Abrollbewegung und Torsionsverformung der ringförmigen Einlage gewährleistet.
Die an der Oberfläche der ringförmigen Einlage vorgesehene Aufrauhung bzw. Profilierung führt ferner zu einer Verbesserung der Abdichtung gegenüber der Rollbalgoberfläche, so dass sich der innerhalbdes Stempeldruckraumes herrschende Flüssigkeitsdruck nicht mehr unmittelbar, sondern nur noch mittelbar über die ringförmige Einlage auf den Innenbogen des stulpenförmig gebogenen Rollbalgabschnittes auswir- kenkann. Dies führt zu einer weitgehend gleichmässigen Beanspruchung des gesamten umgestülpten Rollbalgabschnittes, so dass keinerlei örtliche Belastungsspitzen mehr auftreten können.
Die ringförmige Einlage erhält in der Regel einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser etwa dem Abstand der an den umgestülpten Längenabschnitt angrenzenden, einander zuge- kehrten Rollbalgoberflächen entspricht, vorzugsweise jedoch etwas grösser als dieser Abstand bemessen wird.
Hiedurch erreicht man, dass im Bereich der Umstülpung der gesamte Zwischenraum zwischen dem am In- nen-bzw. Aussenstempel anliegenden Längenabschnitt des Rollbalges durch die ringförmige Einlage ausgefüllt ist, wobei sie-sofern ihr Durchmesser etwas grösser als der Abstand zwischen den an die Umstülpung angrenzenden, einander zugekehrten Rollbalgoberfläche bemessen wird-zwischen den am Innen- und Aussenstempel anliegenden Längenabschnitten des Rollbalges gewissermassen eingespannt ist. Infolgedessen wird die Einlage auch bei Druckentlastung des Stempeldruckraumes zuverlässig in ihrer Lage im Bereich der Ausstülpung gehalten und führt auch in diesem Falle bei einer Relativbewegung der Stempelteile eine der Umstülpbewegung des Rollbalges entsprechende Drehbewegung bzw. Torsionsverformung aus.
Für die Herstellung der ringförmigen Einlage kommen in erster Linie elastisch. verformbare Werkstoffe grosser Querschnittsstabilität in Frage, beispielsweise natürliche oder synthetische Kautschukarten oder aber Kunststoffe mit gummiartigen Eigenschaften. Um die Querschnittsstabilität der ringförmigen Einlage zu erhöhen, kann diese mit Verstärkungseinlagen, beispielsweise Schnüren, Drähten od. dgl. versehen werden, die jedoch eine solche Ausbildung besitzen müssen, dass die Torsionsverformbarkeit der Einlage hiedurch nicht oder nur in geringem Masse verringert wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen Fig. l einen Stempel, teils in der Ansicht, teils im Längsschnitt, und Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. l in vergrössertem Massstab.
Der Stempel besteht aus einem Innenstempel 1 und einem Aussenstempel 2, die durch einen flexiblen Rollbalg 3 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Der Rollbalg 3 besteht aus elastomerem Material, z. B. aus Natur- oder Kunstkautschuk, aus einem Kunststoff mit gummiartigen Eigenschaften oder aus einer Mischung derartiger Werkstoffe. Ausserdem kann der Rollbalg 3 mit Gewebeeinlagen versehen sein, die beispielsweise aus zwei in den elastischen Werkstoff des Rollbalges eingebetteten, übereinander angeordneten Kordbahnen bestehen können.
Die am Aussen- und Innenstempel eingespannten Randabschnitte 3a, 3b des Rollbalges 3 weisen eine gegenüber seinem übrigen Längenbereich höhere Festigkeit auf und sind zu diesem Zweck wulstartig verstärkt. InnerhalbderRandwulste3a, 3b können ferner Versteifungsringe 4a, 4b vorgesehen werden, die aus Drahtlitzen, Drahtkord od. dgl. bestehen können. Die Länge des Rollbalges 3 ist grösser als die halbe Hublänge des Stempels bemessen, so dass der Rollbalg bei eingeschobenem Innenstempel entlastet und bei gesetztem, d. h. im wesentlichen ausgeschobenem Innenstempel ausschliesslich durch den im Druckraum des Stempels herrschenden Flüssigkeitsdruck belastet ist.
Als zugfeste Einlagen können ausser Kordgewebe auch andere Werkstoffe, beispielsweise Metall- oder Kunststoffgewebe, Verwendung finden, solange sie die Bedingung erfüllen, mit einer begrenzten Dehnbarkeit die Eigenschaft einer hohen Zugfestigkeit zu verbinden,
Der Randwulst 3a des Rollbalges 3 ist in einer Ringkammer 5 gelagert, die durch entsprechend geformte Ausnehmungen eines Kupplungsringes 6 und einer Klemmbacke 7 gebildet wird. Der Kuppljcgsring 6 ist unter Zwischenschaltung einer Dichtung P auf einen Gewindeabschnitt 9 des äusseren Zylinderabschnit- tes 2b des Aussenstempels aufgeschraubt, während die Klemmbacke 7 mit dem inneren Zylinder & bschnitt 2a des Aussenstempels 2 verschweisst ist.
Zur Ausübung der zum Einspannen des Randwulstes 3a erforderlichen Verspannungskräfte und zur Verbindung der beiden Zylinderabschnitte 2a, 2b des Aussenstempels
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dient ein Spannring10, der auf der Klemmbacke 7 frei drehbar, jedoch in Richtung zum äusseren Zylinder- abschnitt 2b des Aussenstempels 2 axial unverschieblich gelagert und mittels eines in axialer Richtung stei- gend ausgebildeten Gewindes mit dem Kupplungsring 6 verbunden ist.
Der Kupplungsring 6 besitzt einen etwa radial nach innen gerichteten Ringflansch 6a, in dem sämt- liche dem Stempeldruckraum 11 und dem mit diesem leitend verbundenen Ringraum 11a zugeordneten Ven- tile angeordnet sind. In der Zeichnung ist lediglich ein als Überdruckventil ausgebildetes Rückschlagven- til 12 dargestellt, während das gleichfalls als Rückschlagventil ausgebildete Einströmventil und das ausser- dem vorgesehene Raubventil nicht zu erkennen sind.
Der innere Randwulst3b des Rollbalges ist in einer Ringkammer 13 am inneren Ende des zylindrischen
Teiles 1a des Innenstempels 1 gelagert, die durch entsprechend geformte Ausnehmungen einer Klemmplat- te 14 und der Abschlussplatte 15 des Zylinderabschnittes la gebildet wird. Die Abschlussplatte 15 ist mit- tels Gewinde 16 in den zylindrischen Teil la des Innenstempels 1 eingeschraubt. Auf ihrer Stirnseite ist sie mit einem koaxial angeordneten Gewindebolzen 17 versehen, auf dessen in grösserem Abstand von dem inneren Ende des zylindrischen Teiles la befindlichen freien Ende eine Führungsplatte 18 aufgeschraubt ist, die mehrere Durchbrechungen 19 grösseren Querschnittes besitzt. Die auf den Gewindebolzen 17 aufge- schobene Klemmplatte 14 ist mittels einer Mutter 20 gegen die Abschlussplatte 15 bzw. den Randwulst 3b des Rollbalges 3 verspannt.
Der Rollbalg 3 ist auf dem Innenbogen seines stulpenförmig gebogenen Längenabschnittes 3c gegen eine ringförmige Einlage 21 abgestützt. Die ringförmige Einlage 21 besteht aus einem elastisch verform- baren Werkstoff grosser Querschnittsstabilität-bei dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel aus Gummi- der jedoch trotz seiner grossen Querschnittsstabilität eine leichte Torsionsverformung der Einlage 21 um ihre ringförmige Achse zulässt.
Die ringförmige Einlage 21 besitzt einen im wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt und ist an ihrer Oberfläche mit in Längsrichtung verlaufenden nutenartigen Vertiefungen 21a
Querschnitt und ist an ihrer Oberfläche mit in Längsrichtung verlaufenden nutenartigen Vertiefungen 21a versehen, die, wie die Zeichnung erkennen lässt, untereinander etwa gleiche Ausbildung besitzen sowie mit geringem seitlichem Abstand nebeneinander über den Querschnitt der ringförmigen Einlage 21 verteilt angeordnet sind. Die Längsnuten 21a schliessen zwischen sich untereinander gleich ausgebildete rippenar- tige Vorsprünge 21b ein. des über die Längsrippen 21b gemessenen Aussendurchmessers d der ringförmigen Einlage 21 und beträgt oei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel etwa ein Zehntel bis ein Fünfzehntel des Querschnittsdurchmessers d.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Querschnittsdurchmesser d der ringförmigen Einlage 21 etwa um das doppelte Mass der Höhe der Rippen 21b grösser als der Abstand a zwischen den an den umgestülpten Rollbalgabschnitt 3c angrenzenden einander zugekehrten Rollbalgoberflächen. Die Längsrippen 21b und/oder die Innenfläche des umgestülpten Rollbalgabschnittes 3c erfahren infolgedessen eine elastische Verformung, so dass die ringförmige Einlage 21 zwischen dem sie auf mehr als halber Querschnittsumfangslänge umschliessenden Längenabschnitt des Rollbalges 3 elastisch eingespannt ist.
Hiedurch wird einerseits gewährleistet, dass die ringförmige Einlage 21 der bei der Relativbewegung der Stempelteile l, 2 eintretenden Umstillpbewegung des Rollbalges 3 entsprechend um ihre Ringachse fortlaufend umgestülpt wird und eine dementsprechende Abrollbewegung auf der ihr zugekehrten Oberfläche des Rollbalges 3 ausführt, derart, dass die Einlage 21 stets im Bereich des stulpenförmig gebogenen Rollbalgabschnittes 3c verbleibt.
Ausserdem bewirkt die elastische Verformung der Längsrippen 21b und der diesen zugekehrten Oberflächenab- schnitte des Rollbalges 3 eine ausserordentlich wirksame Abdichtung zwischen der ringförmigen Einlage 21 und dem Innenbegen des umgestülpten Rollbalgabschnittes 3c, so dass sich der innerhalb des Druckraumes 11 und des Ringraumes lla herrschende Flüssigkeitsdruck nicht unmittelbar auf den Innenbogen der Um- stalpung ge auswirken kann,
sondern lediglich mittelbar über die in ihrem Kern eine verhältnismässig grosse Querschnittsstabilität aufweisende ringförmige Einlage 21. Durch diesen auf den freiliegenden Umfangsbereich der ringförmigen Einlage 21 einwirkenden Flüssigkeitsdruck wird die Einlage ausserdem gegen den Innenbogen des umgestülpten Rollbalgabschnittes 3c angepresst, so dass die Einlage auch in den Fällen mit Sicherheit im Bereich der Ausstülpung 3c gehalten wird, in denen der in der Zeichnung dargestellte : Stem- pel in einer um 1800 gedrehten Stellung eingebaut wird.
An Stelle von Längsnuten 21a bzw. Längsrippen 21b können auch spiralförmig verlaufende Nuten geringer Tiefe vorgesehen werden, die gleichfalls in geringem Abstand nebeneinander angeordnet sowie untereinander gleich ausgebildet werden. Ausserdem können auch sonstige Mittel zur Erhöhung der Mitnahme- fähigkeit der ringförmigen Einlage 21 durch den Rollbalg 3 bzw. zur Verbesserung der Abdichtung der Oberfläche der Einlage 21 gegenüber der Rollbalgoberfläche vorgesehen werden.
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Die Erfindung lässt sich ausser bei hydraulischen Stempeln bzw. Grubenstempeln auch bei sonstigen hy- draulischen Stützen bzw. Pfeilern, Wänden od. dgl. verwenden, die aus zwei längsverschieblich ineinander geführten Teilen bestehende Stützen besitzen, die durch einen flexiblen, bei der Relativbewegungder Stützenteile eine Abwälzbewegung an den Stützenteilen ausführenden flexiblen Balg flüssigkeitsdicht mit- einander verbunden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulischer Stempel, insbesondere Grubenstempel bzw. Stütze od. dgl., bei welchem in einem den Druckraum bildenden Aussenstempel der Innenstempel axial verschieblich geführt und mit dem ihn umschliessenden Aussenstempel durch einen stulpenförmig geführten, bei der Relativbewegung der Stempelteile eine Abwälzbewegung am ihnen-und Aussenstempel ausführenden, flüssigkeitsdichten Balg aus flexiblem, insbesondere elastisch verformbarem Werkstoff verbunden ist, nach Patent Nr. 208318, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Rollbalg (3) auf dem Innenbogen seines stulpenförmig gebogenen Längenabschnittes (3c) gegen eine ringförmige Einlage (21) abgestützt ist.