CH591034A5 - Schubkolbenantrieb. - Google Patents

Description

  
 



   Die Erfindung betrifft einen Schubkolbenantrieb mit aus mindestens einem Kolben und einem Zylinder gebildeten, zueinander verschiebbaren Teilen und mit einem flexiblen, elastischen Dichtungsschlauch, der an seinen Enden mit den Teilen verbunden ist und eine leckfreie Abdichtung für ein Arbeitsmedium bildet.



   Es sind tropfdichte Schubkolbenantriebe bekannt. Unter tropfdicht wird hierbei verstanden, dass kein gleitendes Dichtungselement verwendet wird, da ein solches nie vollkommen abdichtet, sondern während der Gleitbewegung, wenn auch in geringsten Mengen, Druckmedium austreten   lässt.   



  Bei bekannten Schubkolbenantrieben, die im Sinne der vorstehenden Ausführungen vollkommen tropfdicht sind, ist der Kolben durch ein Membran mit dem festen Gehäuse verbunden. Damit ist zwar eine Bewegung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse sowie eine vollkommene Abdichtung der beiden Teile möglich, jedoch ist das Druckmedium durch die Verwendung des Membrans begrenzt. Dies gilt auch dann, wenn anstelle der Membranscheibe ein Rollmembran Verwendung findet.



   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schubkolbenantrieb der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass er mit erheblich höheren Drücken beaufschlagt werden kann, ohne seine Eigenschaft der absoluten Dichtung zu verlieren.



   Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der gegenüber dem Zylinder oder Kolben verschiebbare Dichtungsschlauch mit einer, in den Kolben oder Zylinder übergehenden, sich in Bewegungsrichtung des Kolbens oder Zylinders erstreckenden Ubergangszone verbunden und auf einer festen undloder durchströmenden flüssigen Gleitschicht abgestützt ist.



   Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. eine Eine erste Ausführungsform eines Schubkolbenantriebs,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung der in Fig. 1 mit III bezeichneten Stelle und
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Schubkolbenantriebs.



   Der in Fig. 1 dargestellte Schubkolbenantrieb weist einen quaderförmigen Zylinder 1 (Fig. 2) mit einer kreiszylindrischen Bohrung 2 auf. Die eine Stirnseite des Zylinders   list    durch einen Zylinderboden 3 abgeschlossen, z. B. durch nichtdargestellte Schraubenbolzen in den vier Ecken des Zylinderquerschnitts. Der Spalt zwischen dem Zylinder 1 und dem Zylinderboden 3 ist durch einen in einer Nut 4 des Zylinders 1 liegenden O-Ring 5 abgedichtet.



   In der Zylinderbohrung 2 ist ein Kolben 6, der zylindrisch oder leicht konisch ausgebildet ist, mit einer im wesentlichen zylindrischen Kolbenstange 7 gelagert. Die Kolbenstange 7 ist in einer Führungsbüchse 8 verschiebbar geführt, welche ihrerseits in einem Klemmstück 9 befestigt ist. Das Klemmstück 9 ragt durch eine Bohrung 10 des Zylinderbodens 3 auf die Aussenseite und ist mittels einer Mutter 11 im Zylinderboden 3 festgeschraubt. Das Klemmstück 9 weist einen Längskanal 12 mit Mündungen 13 auf, durch den das Arbeitsmedium, z. B. Druckgas oder Drucköl, ein- oder ausströmt. In der Nähe der Mündungen 13 ist das Klemmstück 9 mit einer kugelförmigen Verdickung 14 versehen, welche an ihrer Oberfläche Wulste 15 aufweisen kann.

  Die kugelförmige Verdickung 14 des Klemmstückes 9 dient dazu, das eine Ende eines elastisch dehnbaren, zylinderförmigen Dichtungsschlauches 17 fest zwischen der Wandung der Zylinderbohrung 2 und dem Klemmstück 9 festzuklemmen, während das andere Ende 18 des Dichtungsschlauches 17 am Aussenumfang des Kolbens 6 fest haftet, z. B. durch Vulkanisation oder Klebung.



   Wesentlich ist, dass der Dichtungsschlauch 17 sich an der Wandung der Zylinderbohrung 2 abstützen kann, wenn Arbeitsmedium durch den Längskanal 12 über die Mündungen 13 in den Innenraum des Dichtungsschlauches 17 eintritt.



   Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist am Übergang zwischen dem Zylinder 1 und dem Zylinderboden 3 eine Ringnut 19 ausgespart, die über einen Ringspalt 20 mit der Zylinderbohrung 2 verbunden ist. Weiter ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass der Dichtungsschlauch aussenseitig mit einer festhaftenden Gleitschicht21 versehen ist. Die Ringnut 19 steht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit einer Leitung 22 in Verbindung, welche von aussen in die Wandung des Zylinders 1 gebohrt ist und an welcher eine Zuführungsleitung 23 anschliesst, welche in bekannter Weise mittels einer Rohrverschraubung 24 im Zylinder 1 befestigt ist. Durch die Leitung 23 wird Schmiermittel unter Druck zugeführt. Dasselbe tritt über die Ringnut 19 und den Ringspalt 20 zwischen den Dichtungsschlauch 17 und die Wand der Zylinderbohrung 2, breitet sich am Umfang des Dichtungsschlauches 17 aus und tritt kolbenseitig ins Freie.

  Damit das verbrauchte Schmiermittel gesammelt und zurückgeführt werden kann, ist das kolbenseitige Ende des Zylinders 1 mit einem Dichtungsbalg 25 versehen, der einerseits in einer Nut 26, gegebenenfalls unter Verwendung einer Klemmbride, gehalten und andererseits mit einem Schraubenbolzen 27 am Kolben 6 festgeklemmt ist.



  Der Dichtungsbalg 25 wird hierbei zwischen einem Deckel 28 und einem Formkörper 29 festgeklemmt, welch letzterer sich auf eine Büchse 30 abstützt, welche in einem Vorsprung 31 des Kolbens 6 geführt ist.



   Das sich im Innern des Dichtungsbalges 25 sammelnde Schmiermittel tritt über Ablaufleitungen 32, 33 ins Freie, wo die Ableitung mittels einer, im Zylinder 1 durch eine Rohrverschraubung 24 befestigten Leitung 34 erfolgt. Die Ablaufleitungen 32, 33 können auch an anderer Stelle vorgesehen sein; sie haben lediglich die Funktion der Entleerung des Innenraumes des Dichtungsbalges 25 zu erfüllen.



   In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform eines Schubkolbenantriebes dargestellt, bei welcher der Dichtungsschlauch 35 an einem glatten und stirnseitig abgerundeten Kolben 36 anliegt. Das Klemmen des einen Endes 16 des Dichtungsschlauches 35 erfolgt durch ein Klemmstück 37, das mittels eines Schraubenbolzens 38 am Kolben 36 befestigt ist. Die zylindrische Partie 37' des Klemmstückes 37 führt den Kolben 36. Das Klemmstück 37 weist Bohrungen 39 auf, die den Druchtritt des Arbeitsmediums auf die Aussenseite des Dichtungsschlauches 35 erlauben. Das andere Ende 18 des Dichtungsschlauches 35 ist mit dem Zylinderrand 40 festhaftend verbunden, welcher gegenüber dem Zylinder 41 und der Zylinderbohrung 2 verengt ist.

  Eine Bohrung 43 im Kolben 36 dient der Zuleitung des Arbeitsmediums, wobei der Anschluss an eine nichtdargestellte Druckquelle mittels eines durchbohrten Schraubenbolzens 42 erfolgt, der zudem einen Anschlussteil 44 auf dem Kolben 36 festhält.

 

   Der Anschlussteil 44 weist Gewindebohrungen 45, 46 für den Anschluss von Leitungen für die Zuführung bzw. Abfüh rung des Schmiermittels auf. Das Anschlussteil 44 weist Gewindebohrungen 45, 46 für den Anschluss von Leitungen für die Zuführung bzw. Abführung des Schmiermittels auf. Das
Anschlussteil 44 weist eine Bohrung 47 mit einer Ringnut 48 auf, die mittels zweier in Ringnuten 49 liegenden O-Ringen
50 abgedichtet ist. An der Ringnut 48 schliesst eine im Kol ben 36 angeordnete Längsbohrung 51 an, durch welche das
Schmiermittel zu dem einen Ende 16 des Dichtungsschlau ches 35 geführt wird.

  Zwischen dem Kolben 36 und seinem gerundeten, durch eine O-Ring-Dichtung 52 abgedichteten
Kopfstück 53 wird ein schmaler Ringspalt 54 gebildet, durch  welchen das Schmiermittel sich zwischen dem Kolben 36 und dem Dichtungsschlauch 35 ausbreiten kann und am andern Ende 18 des Dichtungsschlauches ins Freie tritt. Ein Dichtungsbalg 25 sammelt das austretende Schmiermittel und leitet es über eine Leitung 55 dem Ablaufanschluss 46 zu.



   Der Schraubenbolzen 38, der das Klemmstück 37, das eine Ende 16 des Dichtungsschlauches 35 und das Kopfstück 53 am Kolben 36 festhält, ist ebenfalls durchbohrt, so dass das zugeführte Arbeitsmedium in den Zylinderraum eintreten kann und von dort über die Bohrungen 39 die Aussenseite des Dichtungsschlauches 35 beaufschlagt. Der Zylinderraum ist mittels eines Schraubdeckels 56 abgeschlossen und mit einer O-Ring-Dichtung 57 abgedichtet.



   Die Funktion des Schubkolbenantriebes nach Fig. 4 ist dieselbe wie diejenige der Ausführung nach Fig. 1, mit dem Unterschied jedoch, dass der Dichtungsschlauch 35 am Zylinder festhaftet und am Kolben festgeklemmt ist.



   Der beschriebene Schubkolbenantrieb kann mit hohen Betriebsdrücken arbeiten, beispielsweise 100 atü und mehr. Der Dichtungsschlauch 17, 35, der zweckmässig aus einem Elastomer hergestellt ist, kann, da er bei Druckbeaufschlagung sich an der Zylinderwandung bzw. am Kolben abstützt, günstige Elastizitätseigenschaften aufweisen, so dass die Kraft für den Leerhub gering ist. Auch die Reibung zwischen dem Dichtungsschlauch 17, 35 und der Zylinderbohrung 2 bzw.



  dem Kolben 36 ist bei Anwendung der beschriebenen Druckschmierung ausserordentlich gering, d. h. kann kleiner als 0,001 werden. Diese ausserordentlich niederen Reibungswerte können dadurch erklärt werden, dass zwischen Dichtungsschlauch und Stützwandung sich eine hydrostatische Schmierung ausbildet, d. h. praktisch keine Berührung der Oberfläche des Dichtungsschlauches mit der Oberfläche der Bohrung 2 bzw. des Kolbens 36 stattfindet.



   Unter der Voraussetzung, dass das Arbeitsmedium unter den herrschenden Betriebsbedingungen als volumenbeständig angenommen werden kann, ist der Hub der zugeführten Druckmediumsmenge praktisch proportional. Damit ergeben sich interessante Anwendungsmöglichkeiten bei Steueranlagen zur Übertragung von Schaltbewegungen verschiedenster Art. Durch die Verwendung eines Schmiermittels zwischen dem Dichtungsschlauch und der Wandung der Zylinderbohrung bzw. des Kolbens können, wie bereits erwähnt, sehr niedrige Reibungswerte erreicht werden. Aber auch ohne diese Druckschmierung sind die Reibungswerte dank der verwendeten Gleitschichten, sei es auf dem Dichtungsschlauch oder auf der Wandung der Zylinderbohrung, verhältnismässig niedrig.

 

   Der beschriebene Schubkolbenantrieb kann in paarweiser Anordnung verwendet werden, z. B. durch Verbinden der beiden Kolben der Schubkolbenantriebe. Damit erhält man einen doppelt wirkenden Schubkolbenantrieb. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Schubkolbenantrieb mit aus mindestens einem Kolben und einem Zylinder gebildeten, zueinander verschiebbaren Teilen und mit einem flexiblen, elastischen Dichtungsschlauch, der an seinen Enden mit den Teilen verbunden ist und eine leckfreie Abdichtung für ein Arbeitsmedium bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenüber dem Zylinder (1) oder Kolben (36) verschiebbare Dichtungsschlauch (17, 35) mit einer, in den Kolben (6) oder Zylinder (41) übergehenden, sich in Bewegungsrichtung des Kolbens (6) oder Zylinders (41) erstreckenden Übergangszone verbunden und auf einer festen und/oder durchströmenden flüssigen Gleitschicht (21) abgestützt ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsschlauch (17; 35) an dem einen Ende (18) den Kolben (6) an einer zylindrischen oder konischen Umfangspartie umgibt bzw. an der Innenwandung des Zylinders (41) anliegt und die Kolbenführung bildet, wobei das eine Ende (18) mit dem Kolben (6) bzw. der Innenwandung des Zylinders (41) festhaftend, z. B. durch Vulkanisation oder Klebung, verbunden ist.

   2. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6 bzw. 36) eine Kolben.

   stange (7) bzw. eine Führung (37') aufweist, mit welcher er in einer Führung (8) im Innenraum des Schlauchs (17) bzw. an der Innenwandung des Zylinders (41) längsbeweglich geführt ist.

   3. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende (16) des Dichtungsschlauchs (17; 35) mittels eines Klemmstücks (9 bzw. 37) zwischen der Wandung der Zylinder-Bohrung (2) und dem Zylinderboden (3) bzw. zwischen dem Kolben (36) und einem Kopfstück (53) gehalten ist.

   4. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmstück (9 bzw. 37) ein im Zylinderboden (3) bzw. am Kolben (36) befestigter Teil ist, welcher einen Verbindungskanal (12 bzw. 39) mit mindestens einer Mündung (13 bzw. 39') zum Innenraum des Dichtungsschlauches (17) bzw. zu dem die Aussenseite des Dichtungsschlauches (35) umgebenden Raum aufweist.

   5. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsschlauch (17; 35) zwischen seiner Aussenseite bzw. Innenseite und der Wandung der Zylinderbohrung (2) bzw. dem Kolben (36) über eine Leitung (23) mit einem unter Druck stehenden Schmiermedium beaufschlagt ist.

   6. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch oder Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsschlauch (17; 35) an seiner auf der Zylinderbohrung (2) bzw.

   dem Kolben (36) gleitenden Seite mit einer Gleitschicht (21) versehen ist.

   7. Schubkolbenantrieb nach Patentanspruch oder Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Zylinderbohrung (2) bzw. der Kolben (36) mit einer Gleitschicht versehen ist, z. B. aus PTFE oder Polymethylenoxid.

   8. Schubkolbenantrieb nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Schmiermediums gleich oder proportional dem Druck im Schubkolbenantrieb ist.

   9. Schubkolbenantrieb nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht ein elastisches und flexibles Maschen- oder Netzwerk ist, welches mit glatten und/oder texturierten Kunststoff-Fäden oder -garnen, z. B. aus Nylon oder PTFE, versehen ist.

   10. Schubkolbenantrieb nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschen- oder Netzwerk auf seiner Rückseite mit glatten und/oder texturierten elastischen, klebbaren Fäden oder Garnen, z. B. aus Elastomer, Nylon oder Baumwolle, versehen ist.