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Die
Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder, ausgebildet als einfach
oder doppelt wirkender Hydraulikzylinder, mit einer in der Führungsbuchse
gelagerten und in Zylinderachse abdichtend axial beweglichen Kolbenstange.
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Bei
Maschinenelementen, wie z. B. Kolben von Hydraulikzylindern oder
anderen Arbeitsgeräten, deren
Zylinder einfach oder doppelt wirkend arbeiten und durch Druck beaufschlagt
werden, wirken infolge der beiden Arbeitsrichtungen sowie der verschiedenen
Arbeitsgeschwindigkeiten des hin- und hergehenden Teiles und der
ständig
wechselnden Druckunterschiede nachteilig auf die Dichtelemente,
die zu Beschädigungen
und Undichtigkeiten führen.
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Zur
Vermeidung von Leckagen, was immer mit einem Fluidverlust und Leistungsverlust
verbunden ist, wurden bereits mehrere Lösungen dahingehend vorgestellt.
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So
ist mit der
DE 198
22 805 C2 eine Dichtungsanordnung zur Abdichtung relativ
zueinander bewegter Maschinenteile, nämlich eine Kolbenstangendichtung
zur Abdichtung einer axialbewegbaren Kolbenstange eines Kolbens
für Fluiddämpfer, Luft- und
Hydraulikzylinder bekannt geworden, welche ein Dichtelement aufweist,
in das ein Zentrierelement eingeformt ist, wobei durch das Dichtelement
sowohl eine Abdichtung gegenüber
der Kolbenstange als auch gegenüber
dem Hydraulikzylinder erfolgen soll.
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Eine
weitere Dichtungsausbildung einer Kolbenstange für ein Kolben-Zylinder-Aggregat
ist mit der
DE 198
13 204 C1 bekannt geworden, vorzugsweise für einen
Schwingungsdämpfer,
welcher mit einem Führungskörper ausgebildet
ist, der eine Kolbenstangendichtung, eine Führungsbuchse und einen Abstreifer
aufnimmt. Die im Führungskörper befestigte
Führungsbuchse
bildet mit dem Abstreifer eine Baueinheit, bei der der Abstreifer
am Außendurchmesser
eine etwa kegelstumpfförmig
in die Führungsbuchse übergehende
Außenfläche aufweist,
die am Ende des Abstreifers eine dünnwandige elastische Abstreiflippe
bildet, die zur Auflage auf dem gesamten Umfang der Kolbenstange
geringfügig
konisch nach innen gestellt ist.
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Die
vorgestellten Lösungen
mögen wohl
geeignet sein, bei ihrer Anwendung die erforderlichen Dichtheiten
zwischen den zu bewegenden Teilen zu realisieren, allerdings haften
den bekannten Lösungen
die Nachteile an, dass bei einem Havariefall oder bei einer nach
einem bestimmten Zyklus notwendig werdenden Service-Prüfung, welche
meistens mit dem Auswechseln der Dichtungen verbunden sind, erhebliche
Arbeits- und Zeitaufwendungen erforderlich werden, um die Funktionsfähigkeiten
des betroffenen Hydraulikzylinders sowie der Kolbenstangenführung wieder
herzustellen.
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Unter
Beachtung der Nachteile des Standes der Technik ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, einen Arbeitszylinder bereitzustellen, welcher so
gestaltet ist, dass in einem Havarie- oder Servicefall die Dicht-,
Führungs-
und Abstreifelemente der Kolbenstangenführung ausgewechselt werden
können,
ohne dass weitere Elemente des Hydraulikzylinders demontiert werden
müssen,
ferner sollen die Nachteile des Standes der Technik weitestgehend beseitigt
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Arbeitszylinder in Form eines Hydraulikzylinders gelöst, der
die im Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte
Lösungen
und besondere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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So
wurde ein Arbeitszylinder, in bevorzugter Ausführung als ein Hydraulikzylinder
ausgebildet, entwickelt, welcher so gestaltet ist, dass die Kolbenstange
des Hydraulikzylinders in eine über
die im normalen Betriebseinsatz hinausgehende Endlage eingefahren
werden kann, dies derart, dass die Kolbenstange aus dem Bereich
der Dichtelemente herausziehbar bzw. verfahrbar ist, dabei die in
der Führungsbuchse
des Hydraulikzylinders angeordneten Dichtelemente freigesetzt werden
und so ein ungehinderter Zugang zu den Dichtelementen gegeben ist.
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Somit
wurde eine Möglichkeit
geschaffen, dass im Havarie- oder Servicefall, ohne jeglichen weiteren
Demontageaufwand an dem Hydraulikzylinder, die Verschleißteile gut
zugänglich
und somit leicht auswechselbar sind.
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Gemäss der vorliegenden
Erfindung ist die Führungsbuchse
des Hydraulikzylinders im kolbenseitigen Bereich besonders ausgebildet
und mit Wirkelementen versehen, so dass gesichert ist, dass der Hydraulikzylinder
im ganz normalen Betriebszustand arbeiten kann und gleichfalls die
Gewähr
gegeben ist, dass in einem Service- oder Reparaturfall, wenn die
Kolbenstange in ihre Reparatur-Service-Position verbracht wurde,
kein Öl
aus dem Hydraulikzylinder austreten kann und somit Ölverluste
vermieden werden.
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Dies
ist insbesondere bei doppelt wirkenden Hydraulikzylindern von Bedeutung,
da das auf der Kolbenseite befindliche Öl unter Druck steht und somit
es besonderer Vorkehrungen bedarf, dass hier Leckagen und somit Ölverluste,
vermieden werden. Erfindungswesentlich ist, dass die Führungsbuchse kolbenseitig
mit einem Bypass ausgebildet und zusätzlich eine Kolbenstangendichtung
vorgesehen ist, welche parallel zu dem Bypass in der Führungsbuchse
gelagert ist.
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Zur
Erfindung gehört
auch, dass der Bypass mittels geeigneter Dichtelemente absperrbar
ist und die Leitungen des Bypasses in Ringnuten münden, die
zwischen der Führungsbuchse
und der in der Führungsbuchse
beweglich gelagerten Kolbenstange ausgebildet sind.
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Es
liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Kolbenstange, wenn diese
in ihre Service-Reparatur-Position
verbracht wurde, die Kolbenstangendichtung, welche im Bereich des
Bypasses in der Führungsbuchse
vorgesehen ist, nicht freigesetzt wird, somit die Kolbenstange mittels
dieser Kolbenstangendichtung abgedichtet als auch zusätzlich geführt wird.
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Ferner
gehört
zur Erfindung, dass das Verbringen der Kolbenstange in ihre Service-Reparatur-Position
unmittelbar über
die Steuerung des Hydraulikzylinders erfolgt oder über Einrichtungen,
die direkt hydraulisch mit dem Hydraulikzylinder verbunden sind.
Alternativ zu dieser Lösung
ist die Möglichkeit
gegeben, dass für
den genannten Fall des Verbringens der Kolbenstange in ihre Service-Reparatur-Position,
dies über
externe Einrichtungen erfolgt, die getrennt vom Hydraulikzylinder
arbeiten, somit nicht in das Regelprinzip des Hydraulikzylinders
eingegriffen wird.
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Ein
nach der Erfindung hergestellter Hydraulikzylinder findet beispielsweise
Anwendung in Hochleistungspressen, welche als Kaltschmiedepressen, als
Kunststoffformungspressen, als Kaltumformpressen oder auch als Stanzpressen
ausgebildet sind und bringt hinsichtlich der Ausnutzung und der
Effektivität derart
ausgebildeter Hochleistungspressen die Vorteile der Erfindung zum
Tragen, da notwendig werdende Reparatur- und Service leistungen an
Hydraulikzylindern und deren Wirkelementen wesentlich geringe Zeitaufwendungen
erfordern, wodurch die Reparatur- und Servicezeiten auf ein Minimum
reduziert werden.
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Mit
nachfolgendem Ausführungsbeispiel
soll die Erfindung näher
erläutert
werden. Die dazugehörige
Zeichnung zeigt in
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1:
den Hydraulikzylinder im normalen Betriebszustand in einer prinziphaften
Schnittdarstellung,
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2:
den Hydraulikzylinder in einem Reparatur-Havariefall, die Kolbenstange
in ihrer Reparatur-Service-Position in einer prinziphaften Schnittdarstellung.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 ist
der Aufbau und die Ausbildung eines Hydraulikzylinders 1 mit
seinen funktionswesentlichen Elementen dargestellt und es wird gezeigt,
dass im Zylinderrohr 3 des Hydraulikzylinders 1 linksseitig
eine Führungsbuchse 5 angeordnet
ist, in der die Kolbenstange 2 des Hydraulikzylinders 1 führend und
dichtend gelagert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite, der Arbeitsseite
des Hydraulikzylinders 1, ist auf der Kolbenstange 2 der
Arbeitskolben 9 angeordnet, welcher über vorgesehene Führungen
und Dichtungen im Zylinderrohr 3 führend gelagert ist.
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Rechtsseitig
ist das Zylinderrohr 3 mittels eines Zylinderbodens 4 verschlossen,
linksseitig erfolgt dies über
die im Zylinderrohr 3 vorgesehene Führungsbuchse 5. Im
Arbeitsbereich des Arbeitskolbens 9 sind im Zylinderrohr 3 der Ölzulauf 15 und
der Ölablauf 16 vorgesehen.
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Die
Kolbenstange 2 läuft
in der Führungsbuchse 5,
in der in bekannter Art und Weise die notwendigen Dicht- und Führungselemente
in Form von Führungsringen 6,
Kolbenstangendichtungen 7 und einem Abstreifer 8 angeordnet
sind.
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Im
kolbenseitigen Bereich der Führungsbuchse 5 ist
diese mit einem Bypass 10 ausgebildet, dessen Ölzuführungsleitungen 17 in
Zwischenräume,
vorzugsweise und wie in den 1 und 2 dargestellt,
als Ringnuten 12; 19 ausgebildet und in diese
münden,
die umfangsseitig zwischen der Führungsbuchse 5 und
der Kolbenstange 2 vorgesehen sind. Die Gestaltung der
Zwischenräume
ist nicht auf die Ausführung
als Ringnuten 12; 19 beschränkt, da die Zwischenräume auch
in anderer Form ausgebildet sein können.
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Der
Bypass 10 ist ferner mit einer Zugangsöffnung 18 ausgebildet,
welche mittels einer Dichtschraube 13 verschließbar ist.
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Eine
weitere Kolbenstangendichtung 11 ist in der Führungsbuchse 5 im
Bereich des Bypasses 10 so angeordnet, dass diese zwischen
den Ölzuführungsleitungen 17 vom
Bypass 10 vorgesehen ist und gleichzeitig gewährleistet
wird, dass die Kolbenstange 2, wenn sie in ihre Service-Reparatur-Position verbracht
wurde, sich noch im Bereich der Kolbenstangendichtung 11 befindet
und die Kolbenstangendichtung 11 gleichfalls dichtend wirkt,
wie in 2 gezeigt.
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In
der 1 ist ferner der normale Betriebszustand des Hydraulikzylinders 1 dargestellt.
Die Kolbenstange 2 läuft
führend
in der Führungsbuchse 5 und
der Bypass 10 ist geöffnet,
so dass das im Zylinderrohr 3 befindliche Öl über die Ölzuführungsleitungen 17 und
der Ringnut 19 in den linksseitigen Bereich der Kolbenstange 2,
im Bereich der in der Führungsbuchse 5 vorgesehenen
Führungsringe 6 und Kolbenstangendichtungen 7 gelangen
kann.
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Die Öleinspeisung
in das Zylinderrohr 3 vom Hydraulikzylinder 1 erfolgt über den Ölzulauf 15,
eine Abförderung über den Ölablauf 16,
wobei vorgesehene Steuer- und Regeleinrichtungen die Arbeitsweise des
Hydraulikzylinders 1 steuernd regeln.
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Der
Service- bzw. Reparaturfall am Hydraulikzylinder 1 ist
in der 2 gezeigt, aus der sich ergibt, dass die Kolbenstange 2 mit
dem Arbeitskolben 9 soweit aus der Führungsbuchse 5 herausgefahren wird,
bis die Kolbenstange 2 ihre Service-Reparatur-Position
erreicht hat, wobei wesentlich ist, dass die Kolbenstange 2 nur
soweit verfahren wird, dass die Kolbenstangendichtung 11 nicht
freigesetzt wird, sondern die Kolbenstange 2 sich noch
im Bereich der Kolbenstangendichtung 11 befindet und somit
in der Kolbenstangedichtung 11 dichtend gelagert ist.
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Beim
Verbringen der Kolbenstange 2 in ihre Service-Reparatur-Position
werden die in der Führungsbuchse 5 gelagerten
Führungsringe 6,
Kolbenstangedichtungen 7 und der Abstreifer 8 freigesetzt, so
dass diese frei zugänglich
sind, überprüft und im Bedarfsfalle
ausgewechselt werden können.
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Während des
Verfahrens der Kolbenstange 2 in ihre Service-Reparatur-Position
und während des
Service-Reparatur-Falles ist der Bypass 10, entgegen des
normalen Betriebszustandes, geschlossen, was über Verschlusselemente erfolgt,
vorzugsweise als federbelastende Verschlusselemente ausgebildet,
die in der Zugangsöffnung 18 vom
Bypass vorgesehen sind und ein Verschließen der Ölzulaufleitungen 17 bewirken.
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Durch
das Verschließen
des Bypasses 10 wird bewirkt, dass die Kolbestangendichtung 11 nur von
der Innenseite des Zylinderrohres 3, der Kolbenseite, mit Öl beaufschlagt
wird und somit als Dichtung wirkt.
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Im
normalen Betriebszustand, bei geöffnetem
Bypass 10, wird diese Kolbenstangendichtung 11 von
beiden Seiten mit einem bestimmten Öldruck beaufschlagt, wodurch
diese weitestgehend wirkungslos im gesamten Prozess mitläuft und
nahezu keinem Verschleiß unterliegt.
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Aus
der 2 ergibt sich gleichfalls die Wirkungsweise des
doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 1, da, wie bereits
auch oben ausgeführt,
für die wechselseitigen
Hin- und Herbewegungen des Arbeitskolbens 9 der Ölzulauf 15 und
der Ölablauf 16 umgesteuert
werden, so dass, wie in 2 gezeigt, der Ölablauf 16 der Ölzulauf 15 ist
und der Ölzulauf 15 nun
als Ölablauf 16 fungiert.
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Ist
die Reparatur- bzw. der Servicefall beendet, wird der Bypass 10 geöffnet, so
dass die Ölzuführungsleitungen 17 freigesetzt
sind, es erfolgt die Ansteuerung der Ölzu- und Ölabläufe 15; 16,
so dass der Hydraulikzylinder 1 wieder seinen Betriebszustand
erreicht und seine volle Funktionsfähigkeit gegeben ist.