Der Patentanspruch des Hauptpatents 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, wobei der gegenüber dem Zylinder oder Kolben verschiebbare Dichtungsschlauch mit einer, in den Kolben oder Zylinder übergehenden, sich in Bewegungsrichtung des Kolbens oder Zylinders erstreckenden Übergangszone verbunden und auf einer festen und/oder durchströmenden flüssigen Gleitschicht abgestützt ist.
Für die Schaffung leckfreier Schubkolbenantriebe mit hoher Leistungsdichte ist die Ausbildung des bewegten Endes des Dichtungsschlauchs und der Übergang zum Kolben bzw.
Zylinder wesentlich. In dieser Übergangszone gehen Teile geringerer Steifigkeit allmählich in Teile grösserer Steifigkeit über.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Übergangszone so zu gestalten, dass sie den auftretenden Beanspruchungen genügt, ohne auf die Ausführungsformen nach dem Hauptpatent beschränkt zu sein.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Übergangszone mindestens teilweise über ihre Länge elastisch verformbar ist und sich durch den Arbeitsmediumdruck von der Arbeitsmediumseite aus mit im Mittel abnehmender Pressung über die Gleitschicht am Zylinder bzw.
Kolben ab stützt.
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellt und nachfolgend beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt einer zwischen einem Teil des Schubkolbenantriebs, z.B. dem Kolben, und dem Dichtungsschlauch liegenden Übergangszone mit zwei Teilkörpern,
Fig. 2 einen Schnitt einer Übergangszone mit drei Teilkörpern,
Fig. 3 einen Schnitt einer Übergangszone mit vier Teilkörpern, deren Trennflächen unterhalb der Oberfläche der Übergangszone verlaufen,
Fig. 4 & 5 einen Schnitt einer Übergangszone mit je sechs Teilkörpern,
Fig. 6 einen Schnitt einer Übergangszone mit sieben Teilkörpern, von denen ein Teilkörper die anderen hülsenförmig umgibt,
Fig. 7 einen Schnitt einer Übergangszone mit drei, an einem elastischen, flexiblen Metallschlauch anschliessenden Teilkörpern, und
Fig. 8 einen Schnitt einer Übergangzone mit zwei Teilkörpern.
In den Figuren ist ein Dichtungsschlauch 17 (Fig. 1) dargestellt, dessen Ende 18 mit einer, in den Kolben 6 übergehenden Übergangszone A verbunden ist, die sich in Bewegungsrichtung des Kolbens erstreckt. Die Übergangszone A kann sowohl Partien des Dichtungsschlauchs 17 als auch Partien des Kolbens 6 umfassen. Im Innenraum des Dichtungsschlauchs 17 ist der Druck des Arbeitsmediums wirksam; seine Wirkung erstreckt sich jedoch auch über die Übergangszone A, die wie noch im einzelnen darzulegen ist, sich aus mehreren Teilkörpern zusammensetzt, von denen einzelne aus einem Material geringer Steifigkeit, z.B. demMaterial desDichtungsschlauchs, bestehen können. Entsprechend stützt sich die Übergangszone A durch den Arbeitsmediumdruck von der Arbeitsmediumseite aus mit im Mittel abnehmender Pressung an der Stützwandung des Kolbens bzw. des Zylinders ab.
Wird als Gleitschicht ein Schmiermittelfilm durch Zuführung von Schmiermedinm unter Druck gebildet, so wird diese Gleitschicht dadurch aufrechterhalten, dass durch die Einwirkung des Arbeitsmediumdrucks die Übergangszone A derart verformt wird, dass sich zwischen derselben und der Stützwandung ein Drosselbereich variabler Spalthöhe und variabler Spaltausdehnung bildet.
In Fig. 1 besteht die Übergangszone A aus zwei Teilkörpern 60, 70 unterschiedlicher Steifigkeit, die in einer stufenförmig ausgebildeten Anlagefläche 62 festhaftend, d. h. durch Klebung oder chemische Bindung miteinander verbunden sind. Der Teilkörper 60 stellt eine Verlängerung des Endes 18 des Dichtungsschlauches 17 mit einer Verdickung 61 dar und besitzt die geringere Steifigkeit als der einen Teil des Kolbens 6 bildende Teilkörper 70. Man erreicht damit eine von der Arbeitsmediumseite aus gegen den Kolben 6 abnehmende Verformung der Oberfläche der Übergangszone A.
In Fig. 2 weist die Übergangszone A drei Teilkörper 60, 63, 70 mit zwei Anlageflächen 62 auf, von denen diejenige zwischen den Teilkörpern 60, 63 schräg von der Arbeitsmediumseite weg die Umfangsfläche derÜbergangszoneA durchdringt.
Fig. 3 zeigt eine Übergangszone A mit vier Teilkörpern 60, 64,70. Die beiden Teilkörper 64 liegen hülsenförmig zwischen den Teilkörpern 60,70 und weisen unter sich als auch bezüglich der Teilkörper 60, 70 unterschiedliche Steifigkeit auf. Alle Anlageflächen 62 liegen unterhalb der Oberfläche der Übergangszone A.
In Fig. 4 besteht die Übergangszone A aus sechs Teilkörpern; einen mit derVerdickung6l versehenenTeilkörper60 kleinster Steifigkeit, daran anschliessendvier scheibenförmige Teilkörper65 grösserer Steifigkeit und daran anschliessend den, einen Teil des Scheibenkolbens 6 bildenden Teilkörper 70 grösserer Steifigkeit. Von den dazwischenliegenden Anlageflächen 62 bildet mindestens eine eine festhaftende Verbindung. Wegen der grösseren Zahl von Teilkörpern mit zunehmender Steifigkeit nimmt die Pressung gegen die Stützwandung auch dann nicht in allzu grossen Sprüngen ab, wenn, wie hier, die Anlageflächen der scheibenförmigen Teilkörper die Oberfläche der Übergangszone A durchstossen. Es brauchen nicht alle Anlageflächen festhaftend ausgebildet sein, z. B. wenn der Kolben 6 dauernd durch eine Gegenkraft belastet ist.
Fig. 5 zeigt eine der Fig. 4 ähnliche Ausführung der Übergangszone A mit sieben Teilkörpern. An die scheibenförmigen Teilkörper 65 schliesst noch ein hülsenförmiger Teilkörper 63 an.
In Fig. 6 weist die Übergangszone A einen am Dichtungsschlauchende 18 sich fortsetzenden Teilkörper 60 mit von der Arbeitsmediumseite aus abnehmender Materialstärke auf.
Innerhalb des Teilkörpers 60 liegen fünf Teilkörper 66 und der Teilkörper 70 unterschiedlicher Steifigkeit.
Wird die Zahl von steifer werdenden Teilkörpern immer mehr bei entsprechender Verminderung ihrer Materialstärke erhöht, so erhält man im Grenzfall eine Übergangszone kontinuierlich ändernder Steifigkeit. Eine solche Ubergangszone kann aus Kunststoff, z.B. Polyurethan, hergestellt sein, wobei auch der Kolben 6 einen integralen Teil derselben bilden kann.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform mit einem Metallschlauch
17, dessen Ende 18 mit der aus den Teilkörpern 67, 68,70 bestehenden Übergangszone A verbunden ist. Obwohl die Teil körper aus demselben Material bestehen können, verformt sich die Übergangszone A unterschiedlich. Hier bildet der, in seiner
Wandstärke gegen den Kolben 6 hin zunehmende, zweckmässig innenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagte Teilkörper 68 den vorgesteuerten Drosselbereich für die hydrostatische
Druckschmierung. Die Teilkörper 67,70 dienen der Führung, lassen jedoch den Schmiermittelstrom, z. B. durch Nuten am
Umfang durchtreten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 liegt die vom Arbeitsmediumdruck beaufschlagte Drossel im Innern der Übergangszone A, die sich aus dem elastisch verformbaren Teilkörper 60 mit der Verdickung 61 und einem festen, nicht verformbaren, in den Kolben 6 übergehenden Teilkörper 70 zusammensetzt. Der
Teilkörper 70 weist eine dichtungsschlauchseitige Teilzone 71 mit einem kleineren Durchmesser auf als die daran anschliessende Teilzone 72, deren Durchmesser mit der zugehörigen Stützwandung, d.h. hier mit der Zylinderwandung, ein geringes Spiel aufweist.
Die Drossel besteht aus einem, über eine Bohrung 73 vom Arbeitsmediumdruck beaufschlagten, von einer Feder 74 an einem Anschlag 75 gehaltenen Drosselkolben 76. Das Schmiermittel strömt in den durch die Teilzone 71 und die zugehörige Stützwandung gebildeten Spaltraum und von dort mindestens zum grössten Teil über eine Leitung 77 zum Kolben 76, wo es sich entspannt und über eine Leitung 77 abströmt.
Der geringere Teil des Schmiermittels strömt durch den von der Teilzone 72 und der Stützwandung gebildeten Spalt, der jedoch auch vollständig, z. B. durch eine O-Ring-Dichtung, abgedichtet sein kann. Auch mit dieser Drossel kann der Schmiermitteldruck zum Arbeitsmediumdruck im Gleichgewicht gehalten werden. Der Kolben 76 kann, falls dies erforderlich ist, durch Dämpfungseinrichtungen gedämpft werden.
Auch könnenTeilkörper in Form dünner metallischerScheiben zwischen Teilkörpern kleinerer Steifigkeit angeordnet sein.
Auch dünne, auf der Oberfläche von Teilkörpern geringerer Steifigkeit aufgebrachte Schichten grösserer Steifigkeit sind anwendbar.
In Fig. 1-7 verformt sich die Übergangszone A mindestens in einem ersten Teilbereich entsprechend dem Arbeitsmedium und stützt sich mit einer im Mittel abnehmenden Pressung an der Stützwandung ab; an den ersten Teilbereich schliesst ein zweiter Teilbereich an, welcher unter abnehmender Verformung sich nicht mehr an der Stützwandung abstützt und somit selbsttragend ist. Übergangszonen mit ebenen oder gewölbten scheibenförmigen Teilkörpern unterschiedlicher Steifigkeit mit die Umfangsfläche derselben durchstossenden Anlageflächen ergeben stufenweise, bis an die Umfangsfläche wirksame Unterschiede bezüglich der örtlichen Verformbarkeit und somit einen stufenweisen Abbau der Pressung der Übergangszone A bzw. eines Teilbereichs derselben an der Stützwandung.
Eine kontinuierlich abnehmende Pressung an der Stützwandung kann durch eine Übergangszone mit entweder stufenlos ändernder Steifigkeit oder einer endlichen Zahl von Teilkörpern mit unterhalb der Oberfläche der Übergangszone stetig verlaufenden Anlageflächen erreicht werden. Im letzteren Fall deckt der am wenigsten steife Teilkörper die ganze Oberfläche der Üb er- gangszone mit nur zwei fest aneinander haftenden Teilkörpern, wie dies in Fig. 1 des Hauptpatents dargestellt ist. Auch in diesem Fall wird zweckmässig eine von der Arbeitsmediumseite aus abnehmende örtliche Verformbarkeit der Übergangszone angestrebt.
Die Übergangszone A ist in Fig. 1-8 in ihrer Länge durch einen Masspfeil angegeben und erstreckt sich vom Ende 18 des Dichtungsschlauchs, d.h. wo die Materialstärke des Dichtungsschlauchs sich zu ändern beginnt, bis zu dem, einen Teil des Kolbens 6 bildenden Teilkörper. Selbstverständlich lassen sich die Ausführungsformen nach Fig. 1-8 in analoger Weise auch bei einem Schubkolbenantrieb nach Fig. 5 des Hauptpatents anwenden.
The claim of the main patent relates to a thrust piston drive with parts formed from at least one piston and a cylinder, mutually displaceable parts and with a flexible, elastic sealing hose which is connected at its ends to the parts and forms a leak-free seal for a working medium, the opposite to the Cylinder or piston displaceable sealing hose is connected to a transition zone which merges into the piston or cylinder and extends in the direction of movement of the piston or cylinder and is supported on a solid and / or flowing liquid sliding layer.
The creation of the moving end of the sealing tube and the transition to the piston or piston are essential for creating leak-free thrust piston drives with high power density.
Cylinder essential. In this transition zone, parts of less rigidity gradually change into parts of greater rigidity.
The object of the present invention is to design the transition zone in such a way that it meets the stresses that occur, without being restricted to the embodiments according to the main patent.
This object is achieved according to the invention in that the transition zone is at least partially elastically deformable over its length and, as a result of the working medium pressure from the working medium side, with an average of decreasing pressure over the sliding layer on the cylinder or
Piston supports.
The invention is illustrated in the accompanying drawing using several exemplary embodiments and is described below.
It shows:
Fig. 1 is a section of an intermediate part of the piston actuator, e.g. the piston, and the sealing tube lying transition zone with two parts,
2 shows a section of a transition zone with three partial bodies,
3 shows a section of a transition zone with four sub-bodies, the separating surfaces of which run below the surface of the transition zone,
Fig. 4 & 5 a section of a transition zone with six partial bodies each,
6 shows a section of a transition zone with seven part-bodies, one part-body of which surrounds the other in the form of a sleeve,
7 shows a section of a transition zone with three part-bodies adjoining an elastic, flexible metal hose, and
8 shows a section of a transition zone with two part bodies.
In the figures, a sealing hose 17 (FIG. 1) is shown, the end 18 of which is connected to a transition zone A which merges into the piston 6 and extends in the direction of movement of the piston. The transition zone A can comprise both parts of the sealing hose 17 and parts of the piston 6. The pressure of the working medium is effective in the interior of the sealing hose 17; however, its effect also extends over the transition zone A, which, as will be explained in detail below, is composed of several sub-bodies, some of which are made of a material of low rigidity, e.g. the material of the sealing hose. Correspondingly, the transition zone A is supported by the working medium pressure from the working medium side with an average of decreasing pressure on the supporting wall of the piston or cylinder.
If a lubricant film is formed as a sliding layer by supplying lubricant under pressure, this sliding layer is maintained in that the transition zone A is deformed by the action of the working medium pressure in such a way that a throttle area of variable gap height and variable gap expansion is formed between it and the supporting wall.
In Fig. 1, the transition zone A consists of two sub-bodies 60, 70 of different rigidity, which are firmly adhering in a stepped contact surface 62, i.e. H. are connected to one another by gluing or chemical bonding. The partial body 60 is an extension of the end 18 of the sealing hose 17 with a thickening 61 and has the lower rigidity than the partial body 70 forming part of the piston 6. This results in a deformation of the surface of the piston 6 that decreases from the working medium side towards the piston 6 Transition zone A.
In Fig. 2 the transition zone A has three sub-bodies 60, 63, 70 with two contact surfaces 62, of which the one between the sub-bodies 60, 63 penetrates the peripheral surface of the transition zone A obliquely away from the working medium side.
Fig. 3 shows a transition zone A with four sub-bodies 60, 64, 70. The two partial bodies 64 lie in the shape of a sleeve between the partial bodies 60, 70 and have different stiffnesses among themselves and with respect to the partial bodies 60, 70. All contact surfaces 62 are below the surface of the transition zone A.
In Fig. 4, the transition zone A consists of six sub-bodies; a partial body 60 provided with the thickening 61 of the lowest stiffness, followed by four disc-shaped partial bodies 65 of greater stiffness and then the partial body 70 of greater stiffness which forms part of the disc piston 6. At least one of the contact surfaces 62 in between forms a firmly adhering connection. Because of the larger number of partial bodies with increasing rigidity, the pressure against the support wall does not decrease in large jumps even if, as here, the contact surfaces of the disc-shaped partial bodies pierce the surface of the transition zone A. Not all contact surfaces need to be firmly adhered, e.g. B. when the piston 6 is constantly loaded by a counterforce.
FIG. 5 shows an embodiment of the transition zone A, similar to FIG. 4, with seven sub-bodies. A sleeve-shaped partial body 63 also adjoins the disk-shaped partial body 65.
In FIG. 6, the transition zone A has a partial body 60 which continues at the sealing hose end 18 and whose material thickness decreases from the working medium side.
Within the sub-body 60 are five sub-bodies 66 and the sub-body 70 of different rigidity.
If the number of part-bodies becoming more rigid is increased more and more with a corresponding reduction in their material thickness, then in the limit case a transition zone of continuously changing rigidity is obtained. Such a transition zone can be made of plastic, e.g. Polyurethane, be made, wherein the piston 6 can form an integral part thereof.
Fig. 7 shows an embodiment with a metal hose
17, the end 18 of which is connected to the transition zone A consisting of the partial bodies 67, 68, 70. Although the partial bodies can consist of the same material, the transition zone A deforms differently. Here he forms in his
The partial body 68, expediently acted upon by the working medium on the inside, increases the wall thickness towards the piston 6, the piloted throttle area for the hydrostatic
Pressure lubrication. The partial body 67,70 are used for guidance, but allow the flow of lubricant, for. B. by grooves on
Step through scope.
In the embodiment according to FIG. 8, the throttle acted upon by the working medium pressure lies in the interior of the transition zone A, which is composed of the elastically deformable part body 60 with the thickening 61 and a solid, non-deformable part body 70 which merges into the piston 6. Of the
Partial body 70 has a partial zone 71 on the sealing hose side with a smaller diameter than the adjoining partial zone 72, the diameter of which corresponds to the associated supporting wall, i. here with the cylinder wall, has a little play.
The throttle consists of a throttle piston 76, acted upon by the working medium pressure via a bore 73 and held by a spring 74 at a stop 75. The lubricant flows into the gap formed by the subzone 71 and the associated support wall and from there at least for the most part via a Line 77 to piston 76, where it relaxes and flows off via line 77.
The smaller part of the lubricant flows through the gap formed by the sub-zone 72 and the support wall, which, however, is also completely, e.g. B. can be sealed by an O-ring seal. The lubricant pressure can also be kept in equilibrium with the working medium pressure with this throttle. The piston 76 can, if necessary, be dampened by damping devices.
Partial bodies in the form of thin metallic disks can also be arranged between partial bodies of lesser rigidity.
Thin layers of greater rigidity applied to the surface of part bodies of lower rigidity can also be used.
In FIGS. 1-7, the transition zone A is deformed at least in a first partial area in accordance with the working medium and is supported on the support wall with a pressure that decreases on average; the first sub-area is followed by a second sub-area which, with decreasing deformation, is no longer supported on the supporting wall and is therefore self-supporting. Transition zones with flat or curved disc-shaped part-bodies of different rigidity with contact surfaces penetrating the circumferential surface of the same result in gradual differences in terms of local deformability that are effective up to the circumferential surface and thus a gradual reduction in the pressure of transition zone A or a sub-area thereof on the supporting wall.
A continuously decreasing pressure on the supporting wall can be achieved by a transition zone with either continuously changing stiffness or a finite number of sub-bodies with contact surfaces running continuously below the surface of the transition zone. In the latter case, the least rigid sub-body covers the entire surface of the transition zone with only two sub-bodies firmly adhering to one another, as shown in FIG. 1 of the main patent. In this case too, a local deformability of the transition zone that decreases from the working medium side is expediently sought.
The length of the transition zone A is indicated in Figs. 1-8 by a dimension arrow and extends from the end 18 of the sealing tube, i.e. where the material thickness of the sealing hose begins to change, up to the partial body forming part of the piston 6. Of course, the embodiments according to FIGS. 1-8 can also be used in an analogous manner in a push piston drive according to FIG. 5 of the main patent.