DE10003075A1 - Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder - Google Patents
Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem ArbeitszylinderInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder, wobei im oder am Arbeitszylinder eine Kolbenstangenführung angeordnet ist und die Stangenführung ringförmige Ausnehmungen aufweist sowie in den Ausnehmungen jeweils elastische Dichtringe sowie Führungsmittel befindlich sind. Erfindungsgemäß sind in der Stangenführung oder einem zum Druckraum bzw. Arbeitsraum sich anschließenden, die Kolbenstange konzentrisch umgebenden Zylinderring mindestens eine weitere Nut zur Aufnahme eines weiteren elastischen Dichtrings ausgebildet und Mittel vorgesehen, um auf den weiteren elastischen Dichtring im Bedarfsfall von außen radial zur Kolbenstange gerichtete Kräfte aufzubringen, so daß sich der Dichtring von einer Ruheposition zu einer Dichtposition bewegt oder verformt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Dichtungsvorrichtung für einen mit
Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder,
wobei im oder am Arbeitszylinder eine Kolbenstangenführung
angeordnet ist und die Stangenführung ringförmige Ausnehmungen
aufweist sowie in den Ausnehmungen jeweils elastische Dicht
ringe sowie Führungsmittel befindlich sind, gemäß
Patentanmeldung 199 26 450.3.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DT 26 14 263 ist eine
dynamisch nachstellbare Dichtungs- und Führungsvorrichtung für
Kolben und Kolbenstangen mit mindestens zwei in axialer
Richtung hintereinander angeordneten Kammerungsringen und
mindestens einem zwischen diesen liegenden Dichtring aus
elastischem Material bekannt.
Der Kolben besitzt in Längsrichtung ausgebildete Vor- und
Rücksprünge, die von einem Führungsring umgeben sind. Zwischen
den Führungsringen verbleibt ein Raum zur Aufnahme eines
Dichtrings. Der Dichtring stützt sich zu einer Nut im Kolben
über einen weiteren elastischen Ring ab, so daß eine gewisse
Nachstellbarkeit bedingt durch die Elastizität des weiteren
Ringes gegeben ist.
Die Führungs- und Dichtungsvorrichtung für einen mit Druck
mittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder nach dem
deutschen Patent DE 24 30 573 C3 soll zur Optimierung des
Abdichtens und zur Verschleißminimierung eine axiale Verschie
bung der Führungsringe verhindern. Hierfür wird von dem an sich
bekannten Formschluß durch Nut und Bund bei Kolbendichtungen
Gebrauch gemacht. Dabei soll die nachteilige Stauchung der
Führungsringe vermieden, andererseits aber die Abdichtung
zwischen den Ringen und dem Kolben erhöht werden. Durch
Öffnungen im Kolben soll der am Spreizring erforderliche
Druckaufbau möglich werden.
Beim Arbeitshub wird gemäß der bekannten Lehre durch die
Öffnungen auf vorgesehene Schrägflächen eine Druckkraft ein
geleitet. Der Druck wird durch den vorgesehenen elastischen
Ring nach oben umgelenkt, wodurch alle weiteren Ringe in Rich
tung einer nicht dargestellten Zylinderlauffläche vorspannbar
sind.
Auch wurde durch die Firma Hunger DFE GmbH, Würzburg, ein
extern vorspannbares Dichtsystem vorgestellt.
Bei diesem Stangendichtsystem besitzt der Dichtkörper einen
eingearbeiteten Druckkanal, über den die Dichtung bei Bedarf
mittels einer Anpreßvorrichtung zusätzlich vorgespannt werden
kann.
Hierfür wird der Dichtkörper von einer Kanüle durchstoßen und
zusätzliches Druckmedium fest einstellbar aus der Vorspann
vorrichtung in den Dichtkörper gefördert. Damit soll die
Abstimmung des Gleit- bzw. Dichtverhaltens der Dichtelemente im
eingebauten Hydraulikzylinder vorgenommen werden können, und
hierbei geringste zum Abdichten nötige Dichtungsvorspannung
einstellbar sein. Die Vorspannung kann nach langer Einsatzdauer
durch Verschleiß oder Ermüdung beeinflußt über die Vorspann
einheit zu einem späteren Zeitpunkt verändert, d. h. vergrößert
werden, um die Standzeit des Dichtsystems zu erhöhen. Als
Anwendungsgebiet für das vorgestellte extern vorspannbare
Dichtsystem sind Hydraulikzylinder in Maschinen und Anlagen,
wie z. B. Pressenzylinder, Walzwerkzylinder, Stahlwasserbau
zylinder und weitere bekannt.
Insbesondere die zitierte Lösung des extern vorspannbaren
Dichtsystems der Firma Hunger DFE GmbH erfordert einen speziellen
Dichtring mit dem notwendigen Druckkanal sowie eine
aufwendige Spannvorrichtung mit Kanüle und Druckgefäß. Damit
ist die bekannte Anordnung insgesamt teuer und als Notlauf oder
quasi Reservedichteinrichtung nicht, zumindest nicht kosten
günstig einsetzbar.
Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise bei sogenannten
hydraulischen Oberkolbenpressen im Reparaturfall bei Austausch
eines der Hydraulikzylinder bzw. der Hydraulikkolben ein oberes
Hydraulikölgefäß vollständig geleert werden muß. Auch nach dem
Leeren des Hydraulikvorratsgefäßes verbleibt im Kolbenvolumen
Restöl nicht zu vernachlässigender Menge, das bei der Demontage
des jeweiligen Hydraulikzylinders aufgefangen werden muß und
hierbei die Arbeiten erheblich erschwert. Für den vorstehend
geschilderten Fall wäre es wünschenswert, die Möglichkeit einer
zusätzlichen Abdichtung zu schaffen, um beschädigte Primär
dichtungen, die sich in der Kolbenstangenführung befinden,
austauschen zu können. Des weiteren sollte die Möglichkeit
bestehen, über einen gewissen Zeitraum zusätzliche Dichtungen
zu aktivieren, um Notlaufeigenschaften entsprechender Maschinen
und Einrichtungen, die Hydraulikzylinder verwenden, sicherzu
stellen.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine
weitergebildete Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel
beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder anzugeben, wobei
im oder am Arbeitszylinder eine an sich bekannten Kolbenstan
genführung angeordnet ist und die Stangenführung ringförmige
Ausnehmungen aufweist sowie in den Ausnehmungen jeweils
elastische Primärdichtringe sowie Führungsmittel befindlich
sind und wobei die Vorrichtung über die Möglichkeit verfügt, im
Not- und/oder Reparaturfall Notlaufeigenschaften zu gewähr
leisten, ohne daß auf aufwendige Spezialdichtungen oder
umfangreiche konstruktive Änderungen im Hydraulikzylindersystem
zurückgegriffen werden muß. Weiterhin soll gewährleistet sein,
daß der anstehende Hydraulikdruck selbst für ein Aktivieren
einer Notlauf-Dichtung sorgt.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Dich
tungsvorrichtung gemäß den Merkmalen, wie sie im Patentanspruch
1 definiert sind, wobei die Ansprüche 13 und 14 spezielle Ver
wendungen einer derartigen Vorrichtung aufzeigen.
Die Unteransprüche umfassen mindestens zweckmäßige Ausgestal
tungen und Weiterbildungen der im Hauptanspruch beschriebenen
Lehre.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, in der Stangen
führung oder einem zum Druckraum sich anschließenden, die
Kolbenstange konzentrisch umgebenden Zylinderring mindestens
eine Nutzur Aufnahme eines weiteren elastischen, quasi
Notlauf-Dichtrings einzubringen und darüber hinaus Mittel vor
zusehen, mit deren Hilfe auf diesen weiteren elastischen
Notlauf-Dichtring im Bedarfsfall von außen radial zur Kolben
stange gerichtete Kräfte zur Einwirkung gebracht werden können,
so daß sich der Dichtring nach Art einer Quetschdichtung ver
formt und in Anlage mit der Kolbenstangenfläche gelangt, so daß
die gewünschte Abdichtung gewährleistet ist.
Der elastische Dichtring soll ein Standardring einfachster
Bauart, z. B. ein sogenannter O-Ring sein, der kostenkünstig
verfügbar ist. Dadurch, daß an den weiteren Dichtring nur
relativ geringe Anforderungen bezüglich der Langzeitstabilität
zu stellen sind, ist es nicht notwendig, auf teure Spezial
materialien zurückzugreifen.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung befindet sich
der zusätzlich vorgesehene Zylinderring in einer umlaufenden
Ausnehmung in der Stangenführung, und zwar an deren oberen
Ende. Der Zylinderring stellt ein Tragteil dar, das den ela
stischen Dichtring mindestens teilweise aufnimmt, andererseits
aber bei Krafteinwirkung ein seitliches Heraustreten des
elastischen Dichtrings in Richtung Kolbenstange ermöglicht.
Das Tragteil ist in Kolbenstangen-Axialrichtung verstellbar und
nimmt hier den weiteren elastischen Dichtring mit und preßt
diesen an eine gegenüberliegende Anschlagfläche, so daß sich
das gewünschte Verformen des Dichtrings und das Anpressen oder
Drücken gegen die Oberfläche der Kolbenstange ergibt.
Die erwähnte Anschlagfläche kann Teil eines Einsatzstücks zur
Aufnahme einer der Kolbenstangen-Führungsbänder sein, so daß
sich der zusätzliche konstruktive Aufwand in vertretbarem
Rahmen bewegt.
Für den bevorzugten Einsatzfall bei einer hydraulischen Ober
kolbenpresse befindet sich in der Stangenführung eine Menge von
verschließbaren Zugangsbohrungen, die jeweils die Betätigung
eines Schraubbolzens ermöglichen, mit dessen Hilfe das Tragteil
zum Zylindergestell hin bewegt werden kann.
In dem Fall, wenn die Stangenführung zu Austauschzwecken z. B.
der Primärdichtungen demontiert werden muß, wird zunächst das
Tragteil über die Schraubbolzenverbindung zur Anschlagfläche
bewegt, so daß sich die weitere Dichtung von einer Ruheposition
in die Dichtposition hin zur Kolbenstange bewegt. Damit ist der
Arbeitsraum des Hydraulikzylinders sicher verschlossen und es
kann die Stangenführung entnommen werden. Im Arbeitsraum ver
bleibendes Hydrauliköl oder dergleichen Flüssigkeit muß nicht
entfernt, aufgefangen und/oder entsorgt werden, so daß sich die
Reparaturzeiten verkürzen und der Reparaturaufwand verringert.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die weitere
Dichtung im Betriebsfall zur Sicherung von Notlaufeigenschaften
zu aktivieren, indem eine entsprechende Verstellung des Trag
teils vorgenommen wird, so daß zumindest eine mit derarten
Hydraulikzylindern versehene Maschine noch über eine gewisse
Zeit verfüg- und damit einsetzbar ist.
Bei einer zweiten Ausführungsform ist die Nut als Ringkanal in
der Stangenführung oder bei einer dritten Ausführungsform in
einem Ringtragteil oberhalb der Stangenführung und mit dieser
verbunden ausgebildet. Die Nut stellt hier einen Ringkanal dar,
der eine Tiefe zur vollständigen Aufnahme des weiteren Dicht
rings aufweist.
Vom Ringkanal im wesentlich radial nach außen gerichtet
erstreckt sich ein Medienzuführkanal, wobei dieser am äußeren
Ende einen Medienanschluß besitzt, um über ein geeignetes
fluides Medium den im Ringkanal befindlichen Dichtring
bedarfsweise von seiner Ruheposition zur Dichtposition zu
bewegen und gegen die Oberfläche der Kolbenstange, aber auch
umgekehrt zu drücken bzw. zu bewegen. Für die Rückbewegung kann
am Medienanschluß ein Vakuum angelegt werden.
Der vorerwähnte Medienzuführkanal ist durch das Zylindergestell
führbar, wobei in diesem Fall am Zylindergestell der Medienan
schluß ausgebildet ist. Der Medienanschluß kann ein Standard
steck- oder -schraubanschluß zum Zuführen von unter Druck
stehenden fluiden Medien sein.
Insbesondere bei der zweiten und dritten Ausführungsform
besteht die Möglichkeit, einen elastischen Dichtring zu ver
wenden, der einen vorgespannten Stahlfederring aufweist, wobei
der Stahlfederring dafür Sorge trägt, daß im unbelasteten
Zustand der Dichtring bestrebt ist, sich nach außen, d. h. weg
von der Dichtposition zu bewegen. Dann, wenn mit Druckbeauf
schlagung die Vorspannung des Stahlfederrings überwunden wurde,
wird der Dichtring von der Ruheposition in die Dichtposition
bewegt und entsprechend verformt.
Der bei den Ausführungsbeispielen erwähnte Zylinderring oder
das Ringtragteil umgibt die Kolbenstange beabstandet konzen
trisch und ist gemeinsam mit der Stangenführung am oder im
Arbeitszylinder montiert.
In erfindungsgemäßer Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, die
weitere Nut als konische Ringnut auszubilden, wobei die Breite
der Ringnut am kolbenstangennahen Ende kleiner als die Breite
am kolbenstangenfernen Ende ist.
Die konische Ringnut steht dann mit einem Kanal in Verbindung,
welcher in einen Raum enthaltend ein Rückschlagventil mündet.
Das Rückschlagventil verschließt eine Raumöffnung federbelastet
nach außen. Die Raumöffnung führt in eine Kammer oder geht in
eine solche Kammer über, die mit unter Betriebsdruck stehender
Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel füllbar ist, wobei die
Zuführung der Hydraulikflüssigkeit in die Kammer über ein z. B.
Kugelventil, das in eine Bohrung verschraubt einbringbar ist,
abgesperrt werden kann.
Dadurch, daß die Kammer über die Zuführung mit Hydraulik
flüssigkeit bei geöffnetem Ventil sich füllt, baut sich gegen
das Rückschlagventil unter Überwindung der Ventilschließkraft
ein Druck auf. Damit strömt die Hydraulikflüssigkeit zum
kolbenstangenfernen Ende der konischen Ringnut. Aufgrund der
konischen Ausführungsform der Nut ist bei gegebenen Druckver
hältnissen die in Richtung Kolbenstange sich aufbauende Kraft
groß genug, um ein Anpressen und Abdichten des weiteren
elastischen Dichtrings zur Oberfläche der Kolbenstange zu
erreichen.
Bei dieser Ausführungsform wird also der Betriebshydraulikdruck
genutzt, um die Notlaufdichtung in Form eines O-Rings zu
aktivieren, wobei die Gestalt der Ringnut für entsprechende,
ausreichende Preßkräfte des Ringes sorgt.
Wie dargelegt, kann die Druckvorrichtung, d. h. der zusätzliche
Dichtring in einer umlaufenden Nut der üblichen Stangenführung
untergebracht werden, um eine Verwendung als zusätzliche Not
lauf-Dichtung zu ermöglichen. Hierbei wird in der vorstehend
beschriebenen Weise über einen Medienzuführkanal mit entspre
chendem Medienanschluß der Dichtring mit Druckbeaufschlagung
aktiviert und in die Dichtposition überführt. Besondere
Einsatzfälle sind hier Zylinderanordnungen an Geräten oder
Einrichtungen, wo eine plötzliche Leckage in Notfällen eine
bestimmte Zeit überbrückt werden muß, wie z. B. Fahrwerke von
Luftfahrzeugen, Wassersperrbauwerke mit hydraulischen Ver
stelleinrichtungen, Positionsmaschinen mit Hydraulikzylindern
und weitere mehr.
Grundsätzlich gilt, daß in Ruhestellung zwischen dem zusätz
lichen Dichtring und der Kolbenstange ein Spalt verbleibt.
Durch diesen Spalt ist sichergestellt, daß z. B. bei einer
Beschädigung der Kolbenstange diese Beschädigung nicht zu einer
unerwünschten Oberflächenveränderung des Notlauf-Dichtrings
führt, da eben kein Kontakt zwischen Dichtring und Kolbenstange
besteht. Bei Beschädigung der Kolbenstange kann diese, z. B.
durch Beschleifen der Oberfläche repariert werden, wobei der
Dichtring von der Bereitschaftsstellung in die Funktions
stellung überführt wird und dann die gewünschten Notlauf-
Eigenschaften sicherstellt. Mit anderen Worten besteht im
normalen Betrieb kein Oberflächenkontakt zwischen dem zusätz
lichen Dichtring und der Kolbenstange, so daß auch kein Ver
schleiß des Dichtrings eintritt.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform mit Quetschdichtung und
Schraubbolzen;
Fig. 2 eine Detaildarstellung des Aufbaus der Dichtungsvor
richtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform mit einem durch ein
fluides Medium bewegbaren bzw. verformbaren weiteren
Dichtring;
Fig. 4 eine Detaildarstellung der Ausführungsform nach
Fig. 3;
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform ähnlich wie diejenige in
ihrer Darstellung nach Fig. 3, jedoch mit einem
Dichtring, welcher eine Stahlfedereinlage besitzt;
Fig. 6 eine Detaildarstellung der Vorrichtung nach Fig. 5;
Fig. 7 eine weitere Teildarstellung eines Ausführungsbei
spiels mit einem zusätzlichen Notlauf-Dichtring in
einem Kanal in der Stangenführung;
Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Ober
kolbenpresse mit der Dichtungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform;
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel mit einer konisch verlaufenden
Ringnut zur Aufnahme eines weiteren Dichtrings in
Bereitschaftsstellung;
Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel wie in Fig. 9 gezeigt, jedoch
in Funktionsstellung mit geöffnetem Absperrventil; und
Fig. 11 eine prinzipielle Darstellung der konischen Ringnut
mit sich beim Druckaufbau ergebender Verformung des
elastischen Dichtrings.
Die Fig. 1 zeigt in prinzipieller Darstellung einen an sich
bekannten Hydraulikzylinder, welcher gemäß der ersten Aus
führungsform der Erfindung eine spezielle Quetschdichtung zum
Gewährleisten von Notlaufeigenschaften, aber auch für Repara
turzwecke, d. h. für den Austausch der Kolbenstangenführung oder
dort vorgesehenen Dichtungen besitzt.
Der Kolben 1 mit Kolbenstange 2 ist längsverschieblich in einem
Arbeitszylinder 3 angeordnet.
Der Arbeitszylinder 3 weist eine Kolbenstangenführung 4 auf,
die über mehrere ringförmige Ausnehmungen 5 verfügt, in die
elastische Dichtringe 6, ein Ölabstreifring 7 und Führungs
bänder 8 eingesetzt sind. Eine Schraubverbindung 9 fixiert die
Kolbenstangenführung 4 am Gestell bzw. einen am Arbeitszylinder
3 vorgesehenen umlaufenden Flansch 10.
Für den Fall, daß bedingt durch Undichtigkeiten die Kolben
stangenführung 4 bei bekannten Hydraulikzylindern ausgetauscht
werden muß, ist es zunächst erforderlich, Hydrauliköl aus einem
nicht dargestellten Ölvorratsbehälter zu entfernen und gleich
falls für das Absaugen von Hydraulikölresten aus dem Arbeits
raum 11 Sorge zu tragen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein
solches Entfernen nicht vollständig bzw. nur mit erhöhtem Auf
wand möglich ist mit der Folge, daß mit demontierter Kolben
stangenführung 4 und beim Entfernen des Kolbens mit Kolben
stange 1; 2 Öl austritt, was insbesondere z. B. bei hydrau
lischen Oberkolbenpressen problematisch ist.
Um diesem Problem zu begegnen, wird nun vorgeschlagen, oberhalb
der Kolbenstangenführung 4 einen konzentrischen Zylinderring
als Tragteil vorzusehen, wobei der konzentrische Zylinderring
12 bzw. das Tragteil eine Nut 13 zur Aufnahme eines weiteren
quasi Reservedichtrings 14 besitzt. Der weitere elastische
Dichtring befindet sich, wie in der Fig. 2 erkennbar, grund
sätzlich in einer Ruheposition, d. h. es besteht kein Ober
flächenkontakt zwischen dem Dichtring 14 und der Oberfläche 15
der Kolbenstange 2, so daß auch nach einer behobenen Beschä
digung der Kolbenstange eine einwandfreie unverletzte Not
dichtung zur Verfügung steht.
Des weiteren macht die Fig. 2 deutlich, wie mit Hilfe von
Schraubbolzen 16 und entsprechenden Gewindebohrungen 17 im
Arbeitszylinder 3 das Tragteil 12 in Längsrichtung zur einer
Anschlagfläche 18 bewegt werden kann.
Durch diese Bewegung erfolgt ein Verformen des elastischen
Dichtrings 14 und ein Inkontaktbringen des letzteren mit der
Oberfläche 15 der Kolbenstange 2, so daß ein gewünschter
Dichteffekt gegeben ist.
Damit dient der konzentrische Zylinderring 12 bzw. das Tragteil
in Verbindung mit Schraubbolzen 16 und Gewindebohrung 17 dem
Ausüben einer Kraft auf den elastischen Dichtring 14, um diesen
von der normalen, d. h. Ruheposition 29 in eine Dichtposition zu
überführen.
Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, daß der konzentrische
Zylinderring 12 in einer umlaufenden Ausnehmung 19 in der
Stangenführung 4 seinen Sitz hat, so daß eine gemeinsame
Montage von Kolbenstangenführung 4, konzentrischem Dichtring 12
und dem oberen Teil der Stangenführung, der die Anschlagfläche
18 bildet, möglich ist. Der obere Teil der Stangenführung kann
als Einsatzstück 20 zur Aufnahme eines oder mehrerer Führungs
mittel 8 gestaltet sein.
Die Kolbenstangenführung 4 besitzt mehrere Zugangsbohrungen 21,
die durch einen Stopfen 22 jeweils verschließbar sind. Nach
Entfernen des Stopfens 22 kann ein Werkzeug über die Zugangs
bohrung 21 zum Schraubbolzen 16 geführt werden, um die Ver
stellung des Tragteils, wie beschrieben, zu erreichen. Es
versteht sich, daß der konzentrische Zylinderring bzw. das
konzentrische Tragteil 12 umfangsseitig verteilt entsprechende
Bohrungen zur Aufnahme der jeweiligen Schraubbolzen 16 besitzt
und daß im gleichen Maße Gewindebohrungen 17 im Arbeitszylinder
3 eingebracht wurden.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 ist
ein Ringtragteil 23 oberhalb der Stangenführung 4 vorgesehen.
Das Ringtragteil 23 wird über die Schraubverbindung 9 gemeinsam
mit der Stangenführung 4 befestigt, wobei die Abdichtung mit
den Dichtelementen 24 gewährleistet ist.
Im Ringtragteil 23 ist ein Ringkanal 25 eingebracht, welcher
eine Tiefe zur vollständigen Aufnahme des elastischen Dicht
rings 14 besitzt.
Vom Ringkanal 25 erstreckt sich im wesentlichen radial nach
außen gerichtet ein Medienzuführkanal 26, der außenseitig in
einem Medienanschluß 27, der als Steck- oder Schlauchanschluß
ausgebildet sein kann, endet.
Über den Medienanschluß 27 und den Medienzuführkanal 26 kann
ein fluides Medium in den Ringkanal 25 gelangen mit der Folge,
daß sich der elastische Dichtring 14 in Richtung zur Oberfläche
15 der Kolbenstange bewegt und von seiner Ruheposition 29 in
die gewünschte Dichtposition gelangt.
Hinsichtlich der übrigen Funktionen und Elemente sei auf die
vorangegangene Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 verwiesen,
wobei für dieselben Elemente die gleichen Bezugszeichen Ver
wendung finden.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6
findet wiederum ein Ringtragteil 23 Verwendung, das oberhalb
der Stangenführung 4 angeordnet ist, und wobei im Ringtragteil
23 ein Medienzuführkanal 26 befindlich ist, der auch durch die
Wandung des Arbeitszylinders 3 hin zum Medienanschluß 27 führt.
Im Gegensatz zur Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist
jedoch, in Fig. 6 besonders deutlich dargestellt, der elasti
sche Dichtring 14 mit einem vorgespannten Stahlfederring 28
versehen.
Der Stahlfederring 28 spannt den Dichtring 14 radial nach außen
vor.
Mit Zuführen eines Mediums über den Medienanschluß 27, d. h.
Druckbeaufschlagen der Dichtung 14 mit Stahlfederring 28, wird
die Vorspannung des Stahlfederrings überwunden und die Dichtung
bewegt sich hin zur Oberfläche 15 der Kolbenstange 2 mit dem
gewünschten Dichteffekt. Ein Rückspringen des Stahlfederrings
28 mit der Folge einer entsprechenden Bewegung des Dichtrings
14 kann durch Anlegen eines Vakuums über den Medienanschluß 27
realisiert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird von einer zusätz
lichen quasi Notlauf-Dichtung ausgegangen, die sich in einem
Ringkanal 25 in der Stangenführung 4 befindet. Diese Dichtung
dient, wie dargelegt, dem Gewährleisten eines zusätzlichen
Notlaufs dann, wenn plötzliche Leckagen der Primärdichtungen
auftreten.
Hierfür ist wiederum ein Medienzuführkanal 26 ausgebildet, der
durch die Stangenführung 4 verläuft, in eine Fortführung im
Mantel des Arbeitszylinders 3 übergeht und im Medienanschluß 27
endet. Die Funktionen zum Aktivieren des zusätzlichen elasti
schen Dichtrings 14 entsprechen denjenigen wie zu den Fig. 3
bis 6 geschildet.
Von Vorteil ist, daß für die zusätzlichen elastischen Dicht
ringe 14 übliche O-Ringe Anwendung finden können, d. h. keine
Spezialdichtungen erforderlich werden. Damit kann in besonders
kostengünstiger Weise der jeweilige Hydraulikzylinder mit
Notlauf- und Reparaturdichteigenschaften versehen werden, so
daß sich die Zuverlässigkeit mit derartigen Hydraulikzylindern
versehenen Einrichtungen und Maschinen erhöht.
Eine spezielle Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtungsvor
richtung für Hydraulikzylinder zeigt die prinzipielle Darstel
lung einer hydraulischen Oberkolbenpresse gemäß Fig. 8.
Dort befinden sich drei parallel geschaltete Hydraulikzylinder
in einem Pressengestell 30, wobei oberhalb des Pressengestells
30 ein Ölvorratsbehälter 31 befindlich ist.
Für den Fall, daß beispielsweise ein Austausch der Kolben
stangenführung 4 aufgrund Undichtigkeiten erforderlich wird,
besteht die Möglichkeit, die im jeweiligen Zylinder befindliche
zusätzliche Dichtung in der gemäß Fig. 1 und 2 offenbarten
Weise zu aktivieren, ohne daß der Ölvorratsbehälter 31 und der
Arbeitsraum 11 entleert werden müssen. Montageseitig ist über
die verschließbaren Zugangsbohrungen 21 eine leichte Zugäng
lichkeit der Schraubbolzen 16 (siehe jeweils Fig. 2) gewähr
leistet.
Mit Hilfe der Fig. 9 bis 11 soll ein Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung unter Rückgriff auf eine
konische Ringnut 131 erläutert werden.
Gemäß Fig. 9 ist im Bereich der Kolbenstangenführung 4 eine
zusätzliche Nut in Form einer konischen Ringnut 131 z. B.
eingefräst. Diese konische Ringnut 131 besitzt eine Breite, die
am kolbenstangennahen Ende kleiner als die Breite am kolben
stangenfernen Ende ist. Damit wird durch die geänderten
Flächenverhältnisse beim Druckaufbau für eine ausreichende
Preßkraft des elastischen Dichtrings 14 Sorge getragen.
Die Verformung des elastischen Dichtrings 14 beim Druckaufbau
ist in der Fig. 11 nachvollziehbar gezeigt.
In der Bereitschaftsstellung des weiteren Ausführungsbeispiels
nach Fig. 9 befindet sich der elastische Dichtring 14 in Ruhe
position. Die Darstellung nach Fig. 10 zeigt die Funktion des
elastischen Dichtrings 14, welcher dadurch aktiviert wird, daß
das Absperrventil 37 in eine solche Position verstellt ist, daß
die Zuführung 36 zur Kammer 35 sich mit unter Betriebsdruck
stehender Hydraulikflüssigkeit füllt.
Mit aufbauendem Druck in der Kammer 35 wird die Kraft des
Rückschlagventils 33 überwunden, d. h. die Raumöffnung 34 frei
gegeben. Infolgedessen strömt die Hydraulikflüssigkeit weiter
über den Kanal 32 hinein in die konische Ringnut 131, wodurch
sich ein Druck auf die Rückseite des Dichtrings 14 aufbaut und
eine Kraftwirkung in Richtung Kolbenstange 2 die Folge ist.
Das Rückschlagventil 33 sichert die erwünschte Dichtposition
des elastischen Dichtrings 14 auch dann, wenn der Betriebsdruck
der Hydraulikflüssigkeit z. B. beim Zurückfahren des Kolbens
abfällt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein externes Druckmittelzu
führen nicht notwendig, wobei durch die Form der konischen
Ringnut für ausreichende Kräfte bei gegebenen Druckverhält
nissen gesorgt ist.
1
Kolben
2
Kolbenstange
3
Arbeitszylinder
4
Kolbenstangenführung
5
ringförmige Ausnehmungen in der Stangenführung
6
elastische Dichtringe
7
Ölabstreifring
8
Führungsmittel bzw. Führungsbänder
9
Schraubverbindung
10
Flansch
11
Arbeitsraum
12
konzentrischer Zylinderring/Tragteil
13
weitere Nut zur Aufnahme eines weiteren elastischen
Dichtrings
14
weiterer elastischer Dichtring
15
Oberfläche der Kolbenstange
16
Schraubbolzen
17
Gewindebohrung
18
Anschlagfläche zum Gegenpressen
19
umlaufende Ausnehmung in der Stangenführung für
Zylinderring
20
Einsatzstück zur Aufnahme eines Kolbenstangenführungs
bands
21
verschließbare Zugangsbohrung
22
Stopfen
23
Ringtragteil oberhalb der Stangenführung
24
Dichtelemente zwischen Arbeitszylinder und Stangen
führung bzw. Zylinderring/Ringtragteil
25
Ringkanal in der Stangenführung
26
Medienzuführkanal
27
Medienanschluß
28
Stahlfederring
29
Ruheposition
30
Pressengestell
31
Ölvorratsbehälter
131
konische Ringnut
32
Kanal
33
Rückschlagventil
34
Raumöffnung
35
Kammer
36
Zuführung für Kammer
37
Absperrventil
Claims (14)
1. Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlag
ten Kolben in einem Arbeitszylinder, wobei im oder am Arbeits
zylinder eine Kolbenstangenführung angeordnet ist und die
Stangenführung ringförmige Ausnehmungen aufweist sowie in den
Ausnehmungen jeweils elastische Dichtringe sowie Führungsmittel
befindlich sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
in der Stangenführung (4) oder einem zum Druck- oder Arbeits
raum (11) sich anschließenden, die Kolbenstange (2) konzen
trisch umgebenden Zylinderring (12) mindestens eine weitere Nut
(13) zur Aufnahme eines weiteren elastischen Dichtrings (14)
ausgebildet ist und weiterhin Mittel vorgesehen sind, um auf
den weiteren elastischen Dichtring (14) im Bedarfsfall von
außen radial zur Kolbenstange (2) gerichtete Kräfte aufzu
bringen, so daß sich der Dichtring (14) von einer Ruheposition
(29) zur Dichtposition bewegt oder verformt.
2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die weitere Nut als konische Ringnut (131) ausgebildet ist,
wobei die Breite der Ringnut (131) am kolbenstangennahen Ende
kleiner als die Breite am kolbenstangenfernen Ende ist.
3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ringnut (131) mit einem Kanal (32) in Verbindung steht,
welcher in einen Raum, enthaltend ein Rückschlagventil (33),
mündet, wobei das Rückschlagventil (33) eine Raumöffnung (34)
federbelastet nach außen verschließt, weiterhin die Räumöffnung
(34) in eine Kammer (35) übergeht, die mit unter Betriebsdruck
stehender Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel füllbar ist,
wobei die Zuführung (36) zum Füllen der Kammer (35) mit
Hydraulikflüssigkeit über ein Absperrventil (37) oder der
gleichen Mittel verschließbar ist.
4. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zylinderring (12) in einer umlaufenden Ausnehmung (19) in
der Stangenführung (4) angeordnet ist und ein Tragteil für den
weiteren elastischen Dichtring (14) bildet, wobei das Tragteil
in Kolbenstangen-Axialrichtung verstellbar ist, im Tragteil
eine nutförmige Aufnahme für den elastischen Dichtring (14)
vorgesehen ist, wobei mit Verstellung des Tragteils der Dicht
ring (14) an eine Anschlagfläche (18) preßbar ist und sich
hierbei gegen die Oberfläche (15) der Kolbenstange (2) drückend
verformt.
5. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlagfläche (18) Teil eines Einsatzstücks (20) zur
Aufnahme eines der Kolbenstangen-Führungsbänder (8) ist.
6. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Tragteil über eine Schraubbolzenverbindung (16), die sich
in ein Zylindergestell oder einen Abschnitt des Arbeitszylin
ders (3) erstreckt, verstellbar ist, wobei in der Stangen
führung (4) verschließbare Zugangsbohrungen (21) zum Schraub
bolzen (16) eingebracht sind.
7. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nut als Ringkanal (25) in der Stangenführung (4) oder in
einem Ringtragteil (23) oberhalb der Stangenführung (4) und mit
dieser verbunden ausgebildet ist, und dieser Ringkanal (25)
eine Tiefe zur vollständigen Aufnahme des weiteren Dichtrings
(14) aufweist, wobei vom Ringkanal (25) sich im wesentlich
radial nach außen gerichtet ein Medienzuführkanal (26)
erstreckt, wobei der Medienzuführkanal (26) am äußeren Ende
einen Medienanschluß (27) besitzt, um über ein geeignetes
fluides Medium den im Ringkanal (25) befindlichen Dichtring
(14) bedarfsweise von seiner Ruheposition (29) zur Dichtposition
gegen die Oberfläche (15) der Kolbenstange (2) und
umgekehrt zu drücken bzw. zu bewegen.
8. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Medienzuführkanal (26) durch ein Zylindergestell oder den
Arbeitszylinder (3) führt und am Zylindergestell oder am
Arbeitszylinder (3) der Medienanschluß (27) ausgebildet ist.
9. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der oder die weiteren elastischen Dichtringe (14) handels
übliche O-Ringe sind.
10. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
der oder die weiteren elastischen Dichtringe (14) einen vorge
spannten Stahlfederring (28) aufweisen, wobei mit Druckbeauf
schlagung die Vorspannung überwunden wird und der Dichtring
(14) sich von der Ruheposition (29) in die Dichtposition bewegt
und verformt.
11. Dichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Medienanschluß (27) ein gasförmiges oder flüssiges Medium
führt.
12. Dichtungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Zylinderring (12) oder das Ringtragteil (23) die Kolben
stange (4) beabstandet umgibt und gemeinsam mit der Stangen
führung (4) an oder in einem Gestell oder einem Flanschab
schnitt des Arbeitszylinders (3) montiert ist.
13. Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen nach
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 für eine hydraulische
Kolben-, insbesondere Oberkolbenpresse als Notlauf- und/oder
Reparaturdichtung.
14. Verwendung einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen nach
mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 als Notlauf-Dichtung im
Falle Undichtigkeit der üblichen Primär-Hydraulikdichtungen.
Priority Applications (10)
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---|---|---|---|
DE2000103075 DE10003075A1 (de) | 2000-01-25 | 2000-01-25 | Dichtungsvorrichtung für einen mit Druckmittel beaufschlagten Kolben in einem Arbeitszylinder |
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JP2000620265A JP2004500520A (ja) | 1999-05-19 | 2000-03-15 | 作用シリンダ内にて圧力媒体の作用を受けるピストンのための密封装置 |
US09/926,569 US6658987B1 (en) | 1999-05-19 | 2000-03-15 | Sealing device for a piston which is subjected to the action of a pressure medium and which is arranged in a working cylinder |
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DE10003075A1 true DE10003075A1 (de) | 2001-08-02 |
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