DE102005006209A1

DE102005006209A1 - Doppel-Differentialzylinder und Verfahren zu seiner Montage

Info

Publication number: DE102005006209A1
Application number: DE200510006209
Authority: DE
Inventors: Johannes Feger
Original assignee: HYCO HENGSTLER HYDRAULIK GmbH
Current assignee: HENGSTLER ZYLINDER GMBH, DE
Priority date: 2005-02-11
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2025-02-12
Also published as: DE102005006209B4

Abstract

Ein Doppel-Differentialzylinder (1) weist eine erste Einheit (2) aus einem Zylinderboden (4), einem Zylinderrohr (5), einem Führungskopf (7), einer Kolbenstange (8) und einem Kolben (9) und eine zweite Einheit (3) aus einem Kolbenrohr (15), einem Innenkolben (16), einem Außenkolben (17) und einem Stangenkopf (18) auf. Die zweite Einheit (3) ist in der ersten Einheit (2) gleitend und dichtend gelagert. Es ist ein erster Anschluss (22) zum Beaufschlagen zweier Wirkflächen (25, 27) mit einem Fluid in Ausfahrrichtung und ein zweiter Anschluss (30) zum Beaufschlagen zweier weiterer Wirkflächen (33, 35) mit einem Fluid in Einfahrrichtung vorgesehen. Die erste Einheit (2) besteht aus mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen. Die zweite Einheit (3) besteht aus mindestens zwei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Doppel-Differentialzylinder und ein Verfahren zu seiner Montage mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen bzw. Montageschritten. Unter einem Doppel-Differentialzylinder wird ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Zylinder verstanden, der sowohl in Ausfahrrichtung wie auch in Einfahrrichtung je zwei beaufschlagbare Wirkflächen aufweist. Die Wirkräume der beiden gleichsinnig in Ausfahrrichtung wirksamen Wirkflächen sind miteinander verbunden. Die Projektion der beiden gleichsinnig in Ausfahrrichtung wirksamen Wirkflächen in Achsrichtung des Zylinders überlappen einander, so dass auf kleinem Außendurchmesser des Zylinders, also auf kleinem Bauraum, hohe Kräfte erzeugbar sind. Die Wirkräume der beiden gleichsinnig in Einfahrrichtung wirksamen Wirkflächen sind miteinander verbunden. Die Projektion der beiden gleichsinnig in Einfahrrichtung wirksamen Wirkflächen in Achsrichtung des Zylinders überlappen einander nicht, so dass bei gleich hohem Systemdruck des Fluids die in Ausfahrrichtung erzeugbaren Kräfte größer sind als die in Einfahrrichtung erzeugbaren Kräfte. Insoweit kann der Doppel-Differentialzylinder auch als 4-Kammer-Zylinder bezeichnet werden. Der Doppel-Differentialzylinder wird insbesondere als Stützzylinder eingesetzt, beispielsweise dort, wo in Ausfahrrichtung besonders hohe Kräfte erzeugt bzw. aufgenommen werden müssen.

Aus der DE 299 09 132 U1 ist ein hydraulischer Stempel, insbesondere für den Bergbau, bekannt, der als Doppel-Differentialzylinder ausgebildet ist. Dieser Doppel-Differentialzylinder weist zwei Einheiten auf, die ineinander gleitend und dichtend gelagert sind. Die erste Einheit weist einen Zylinderboden, ein Zylinderrohr, einen Führungskopf, eine Kolbenstange und einen Kolben auf. Die zweite Einheit weist ein Kolbenrohr, einen Innenkolben, einen Außenkolben und einen Stangenkopf auf. Beide Einheiten sind jeweils schematisch als feste einstückige Einheiten verdeutlicht. Am Zylinderrohr sind beabstandet zueinander zwei Anschlüsse vorgesehen. Der eine Anschluss dient zur Beaufschlagung zweier Wirkräume mit einem Hydraulikmedium in Ausfahrrichtung. Der zweite Anschluss dient zur Beaufschlagung zweier weiterer Wirkräume mit Hydraulikmedium in Einfahrrichtung. Jeder Wirkraum besitzt eine Wirkfläche. Die in Ausfahrrichtung effektiven Wirkflächen überlappen einander in der Projektion, wobei sich nicht nur die erzeugten Kräfte addieren, sondern der Zylinder auch mit einem kleinen Außendurchmesser auskommt. Die eine Wirkfläche wird von einer kreisförmigen Wirkfläche und die andere Wirkfläche von einer Kreisringfläche, also einer Differentialfläche, gebildet. Auch in Einfahrrichtung sind zwei miteinander verbundene Wirkflächen vorgesehen. Diese beiden Wirkflächen sind als Kreisringflächen ausgebildet. Damit wird ein hydraulischer Stempel aufgezeigt, bei dem ohne große Erhöhung des Gesamtgewichts und ohne Wahl größerer Zylinderinnendurchmesser die Erhöhung der wirksamen Wirkflächen zur Erzeugung größerer Kräfte bei gleichem Druck ermöglicht wird. Da die beiden Einheiten schematisch jeweils als feste einstückige Einheiten dargestellt sind, so dass nicht erkennbar ist, wie ein solcher Doppel-Differentialzylinder hinsichtlich seiner einzelnen Teile hergestellt, montiert und zu Wartungs- und Reparaturzwecken gestaltet werden könnte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppel-Differentialzylinder der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, der herstellungs-, montage- und servicefreundlich ausgebildet ist, ein geringes Gewicht aufweist sowie einen kleinen Bauraum benötigt.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die erste Einheit wird aus mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen aufgebaut. Zu einem dieser drei Teile gehört auf jeden Fall der Zylinderboden. Das zweite Teil weist mindestens den Führungskopf auf, während das dritte Teil mindestens den Kolben umfasst. Durch diese lösbare Gestaltung wird der Zwischenraum zwischen Zylinderrohr und Kolbenstange für die zweite Einheit zugänglich, so dass eine Montage und eine Demontage zu Herstellungs- und zu Service- und Reparaturzwecken möglich wird. Es ist aber auch möglich, das Zylinderrohr entweder mit dem Zylinderboden oder mit dem Führungskopf zu verbinden. Das Zylinderrohr selbst kann auch mehrteilig gestaltet werden. In ähnlicher Weise besteht die Möglichkeit, die Kolbenstange entweder dem Teil zuzuordnen, welches den Zylinderboden aufweist. Andererseits kann die Kolbenstange aber auch beispielsweise mit dem Kolben einstückig oder unlösbar verbunden werden. Das Zylinderrohr sollte auf seinem Innendurchmesser konstanten Durchmesser aufweisen, also keine radial nach innen vorstehende Absätze besitzen. Damit wird der Außenkolben der anderen Einheit nicht nur im Zylinderrohr verschiebbar untergebracht, sondern kann auch gänzlich aus dem Zylinderrohr herausgezogen bzw. wieder eingefügt werden. Die Dichtungen und Führungselemente am Außenkolben lassen sich im Reparatur- und Servicefall auf diese Weise austauschen. Entsprechendes gilt für den Führungskopf der ersten Einheit. Die diesbezügliche lösbare Verbindung gestattet es, in Verbindung mit der Unterteilung der zweiten Einheit auch hier einen Austausch von Dichtungen und Führungselementen vorzunehmen. Die mit dem Zylinderboden verbundene Kolbenstange sollte einen axial durchgehenden Außendurchmesser aufweisen, also diesbezüglich keinen radial nach außen vorstehenden Vorsprung besitzen, um das Einschieben des Innenkolbens zu ermöglichen. Auch die Verankerung des Kolbens an der Kolbenstange ist gegenüber diesem Außendurchmesser der Kolbenstange rückversetzt. Damit wird der Innenkolben der zweiten Einheit vollständig montier- und demontierbar, ebenso der Kolben, so dass bei der Montage und Demontage auch hier Dichtungs- und Führungselemente eingebracht oder ausgetauscht werden können.

Die zweite Einheit muss mindestens aus zwei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehen. Das eine Teil umfasst mindestens das Kolbenrohr, während das andere Teil den Stangenkopf aufweist. Durch diese lösbare Verbindung zwischen den beiden Teilen wird nicht nur der Kolben und der Führungskopf zugänglich, sondern es ergibt sich auch die Möglichkeit, einen Stangenkopf einzusetzen, der einen größeren maximalen Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Kolbenrohres. Diese Relation ist in vielen Fällen erforderlich, um die hohen auszuübenden Kräfte aufzunehmen bzw. zu übertragen. Für die Verbindung zwischen Kolbenrohr und Außenkolben bzw. Innenkolben gibt es verschiedene Möglichkeiten. Um diese Teile materialsparend herzustellen, empfiehlt sich auch hier eine weitergehende Unterteilung und eine lösbare Verbindung der Teile. Das Kolbenrohr, das Zylinderrohr und die Kolbenstange sind zweckmäßig aus Rohrmaterial abschnittsweise hergestellt. Die durchmessermäßige Abstimmung relativ zueinander wird so gewählt, dass das Kolbenrohr so zwischen Zylinderrohr und Kolbenstange platziert wird, dass zu beiden Seiten die in Einfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkräume mit ihren Wirkflächen entstehen. Durch eine radiale Durchbrechung des Kolbenrohres können diese beiden, in Einfahrrichtung beaufschlagten Wirkräume miteinander verbunden werden. Es ist aber auch möglich, mindestens eine Verbindungsleitung in das Innere der Kolbenstange zu legen, um die beiden Wirkräume miteinander zu verbinden, die in Ausfahrrichtung beaufschlagt werden. Die durchmessermäßige Gestaltung und Abstimmung der einzelnen Teile richtet sich nach üblichen Kriterien und berücksichtigt Zug- und Druckkräfte sowie Knickung. Insgesamt entsteht damit ein Doppel-Differentialzylinder, dessen einzelne Teile materialsparend herstellbar sind. Die Einheiten lassen sich in einfacher Weise montieren und demontieren, so dass auch die Reparatur- und Servicefreundlichkeit gegeben ist. Die Unterteilung trägt auch dazu bei, eine beanspruchungsgerechte Herstellung zu ermöglichen. Der Doppel-Differentialzylinder besitzt weiterhin die Vorteile eines geringen Gewichts, eines geringen notwendigen Bauraums mit entsprechend kleinem Innendurchmesser des Zylinderrohrs. Er eignet sich zur Aufbringung bzw. Aufnahme hoher Kräfte, insbesondere in Ausfahrrichtung. Er besitzt damit Vorteile, die ihn gegenüber bisherigen Konstruktionen als überlegen ausweisen. Dies gilt beispielsweise für die Verwendung als Stützzylinder an fahrbaren Baukränen, beweglichen Maschinen, wie Autobetonpumpen und dergleichen.

Es versteht sich, dass in montiertem Zustand die einzelnen Bestandteile der ersten Einheit miteinander verbunden sind. Gleiches gilt für die Teile der zweiten Einheit. Die beiden Einheiten sind relativ zueinander verschiebbar gelagert, wie dies bekanntermaßen für jeden Zylinder mit Kolbenstange und Kolben typisch ist. Während die erste Einheit aus mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen bestehen muss, kommt die zweite Einheit im einfachsten Fall mit mindestens zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen aus. Dies schließt nicht aus, dass auch die zweite Einheit in mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundene Teile unterteilt ist. Bei einer dieser Möglichkeiten stellen der Außenkolben, der Innenkolben und das Kolbenrohr jeweils getrennt hergestellte, lösbar zusammengefügte Teile dar. Noch zweckmäßiger ist eine Unterteilung der zweiten Einheit in die vier getrennt herzustellenden und lösbar zusammenzufügenden Teile, nämlich den Stangenkopf, das Kolbenrohr, den Außenkolben und den Innenkolben.

Es sollte eine Unterteilung zwischen Zylinderboden und Zylinderrohr vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, das Zylinderrohr aus einem Abschnitt von Rohrmaterial herzustellen, während der Zylinderboden beispielsweise vorteilhaft als Schmiedeteil hergestellt werden kann. Die Verbindung zwischen Zylinderboden und Zylinderrohr kann lösbar, beispielsweise mit Hilfe einer Gewindeverbindung, oder unlösbar, beispielsweise als Schweißverbindung, ausgebildet sein. Entsprechendes gilt zwischen Kolbenrohr und Rohrkopf. Von einem solchen Rohrkopf wird dann vorteilhaft Gebrauch gemacht, wenn der Führungskopf nicht mit Hilfe einer Gewindeverbindung, sondern mit Hilfe einer Anzahl Schrauben, die über den Umfang verteilt angeordnet sind, realisiert wird.

Auch eine Unterteilung zwischen Zylinderboden und Kolbenstange ist sinnvoll. Auch diese Verbindung kann lösbar oder unlösbar ausgebildet sein. Auch damit lässt sich wiederum die Kolbenstange vorteilhaft und materialsparend aus Rohrmaterial herstellen, wobei sich gleichsam automatisch der Vorteil ergibt, dass die Kolbenstange mit ihrer inneren Ausnehmung einen Teil der Verbindungsleitung zwischen den beiden in Ausfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkräumen bildet.

Die erste Einheit kann einen Rohrkopf, das aus einem Rohrabschnitt gebildete Zylinderrohr und den Zylinderboden als zunächst separat hergestellte Teile aufweisen, wobei diese drei Teile durch zwei Schweißungen dauerhaft und unlösbar miteinander verbunden sind. Diese Möglichkeit ist besonders sinnvoll, um die Lauffläche des Außenkolbens durchgehend und gleichmäßig zu bearbeiten und trotzdem eine lösbare Verbindung zwischen Rohrkopf und Führungskopf unter Einsatz einer Anzahl Schrauben zu verwirklichen. Der Rohrkopf kann den einen Anschluss für die Beaufschlagung der beiden Wirkräume tragen, die in Einfahrrichtung beaufschlagt werden.

Die zweite Einheit kann den Stangenkopf, das aus einem Rohrabschnitt gebildete Kolbenrohr, den Außenkolben und den Innenkolben als zunächst separat hergestellte Teile aufweisen, wobei diese vier Teile durch Gewindeverbindungen lösbar miteinander verbunden sind. Hierdurch wird zwar die Anzahl der Einzelteile der zweiten Einheit erhöht, jedoch ist eine materialsparende Fertigung möglich. Es ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, für jedes einzelne Teil der zweiten Einheit sinnvollerweise auch verschiedene Materialien einzusetzen. So können der Außenkolben und der Innenkolben beispielsweise auch aus einer besonders leichten Aluminiumlegierung hergestellt werden, während das Kolbenrohr beanspruchungsgerecht aus Stahl besteht.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die erste Einheit den Zylinderboden, die Kolbenstange und den Kolben als zunächst separat hergestellte Teile aufweist, wobei diese drei Teile durch zwei Gewindeverbindungen lösbar miteinander verbunden sind.

Bei allen Ausführungsformen des Doppel-Differentialzylinders ergibt sich die Möglichkeit, die Anschlüsse an unterschiedlichen Teilen der ersten Einheit zu verwirklichen, beispielsweise einen ersten Anschluss am Zylinderboden und einen zweiten Anschluss im Rohrkopf. Um die beiden Anschlüsse jedoch benachbart unterzubringen, können diese auch beide am Zylinderboden untergebracht werden. In all diesen Fällen kann zusätzlich ein erstes Lasthalteventil vorgesehen sein, das den beiden mit einem Fluid in Ausfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkflächen vorgeschaltet ist. Je nach Anwendungsfall kann auch ein weiteres Lasthalteventil vorgesehen sein, das den beiden mit einem Fluid in Einfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkflächen vorgeschaltet ist. Bei diesen Lasthalteventilen handelt es sich entweder um entsperrbare Rückschlagventile oder um Senkbremshalteventile, die insbesondere vom jeweils anderen Druck aufsteuerbar ausgebildet und angeordnet sind. Solche Lasthalteventile sind an sich bekannt. Entsprechende Leitungsverbindungen lassen sich in einfacher Weise im Zylinderboden unterbringen, ohne dass die Anordnung von gesonderten Verbindungsleitungen erforderlich würde.

Wenn die beiden Lasthalteventile und die beiden Anschlüsse zur Beaufschlagung der Wirkflächen in Einfahrrichtung und in Ausfahrrichtung im Zylinderboden angeordnet sind, sollte die Kolbenstange Kanalabschnitte für die Beaufschlagung der Wirkflächen in Einfahrrichtung und in Ausfahrrichtung aufweisen, so dass die Kolbenstange damit auch die Funktion von Verbindungsleitungen erbringt. Diese Verbindungsleitungen sind damit zugleich auch geschützt im Innern des Zylinders untergebracht.

Ein Verfahren zur Montage eines Doppel-Differentialzylinders geht von einer Konstruktion aus, bei der die erste Einheit aus fünf einzelnen, zunächst separat hergestellten Teilen besteht, die im Laufe der Montage zusammengefügt werden. Diese fünf zunächst separaten Teile sind der Zylinderboden, das Zylinderrohr, der Führungskopf, die Kolbenstange und der Kolben. Die zweite Einheit ist ebenfalls geteilt und weist vier zunächst separat hergestellte Teile auf, nämlich das Kolbenrohr, den Innenkolben, den Außenkolben und den Stangenkopf. Auch diese Teile werden im Verlaufe der Montage zusammengefügt. Im Einzelnen wird zunächst der Zylinderboden mit dem Zylinderrohr verschweißt, und diese Vor-Einheit kann ohne weiteres fertig bearbeitet werden. Dies gilt insbesondere für die Lauffläche des Außenkolbens. Dann empfiehlt es sich, die insoweit vorher fertig bearbeitete Kolbenstange in den Zylinderboden einzufügen. Die Verbindung kann lösbar oder unlösbar hergestellt werden. Es versteht sich, dass dabei auf Achsparallelität zu achten ist. In einem weiteren nachfolgenden Schritt oder auch parallel dazu wird der Außenkolben und der Innenkolben auf dem Kolbenrohr montiert, so dass damit eine zweite Voreinheit entsteht, die in die erste Einheit aus Zylinderboden, Zylinderrohr und Kolbenstange eingeschoben werden kann. Da an der zweiten Einheit der Stangenkopf noch fehlt, ist es insoweit möglich, den Kolben mit der Kolbenstange und den Führungskopf mit dem Zylinderrohr zu verbinden. Schließlich und endlich wird der Stangenkopf mit dem Kolbenrohr lösbar verbunden, und es entsteht der Doppel-Differentialzylinder in montiertem Zustand, der aber auch demontierbar ist, wobei seine sämtlichen Einzelteile austauschbar und zugänglich werden.

Sofern dem Zylinderrohr ein Rohrkopf zugeordnet wird, wird dieser zweckmäßig mit dem Zylinderrohr verschweißt, während der Führungskopf dann mit dem Rohrkopf lösbar verschraubt wird. Auch hier – wie ebenfalls in allen anderen beschriebenen Ausführungsformen – muss die durchmessermäßige und wandstärkenmäßige Festlegung der Einzelteile beanspruchungsgerecht nach entsprechender Berechnung erfolgen.

Es ist möglich, dass der Führungskopf, der Kolben, die Kolbenstange und der Zylinderboden mit dem angeschweißten Zylinderrohr und dem angeschweißten Rohrkopf zur Bildung der ersten Einheit miteinander lösbar verschraubt werden. Diese Möglichkeit beinhaltet drei Schraubverbindungen zwischen den einzelnen Teilen der ersten Einheit. Bezüglich der zweiten Einheit sind der Außenkolben, der Innenkolben, der Stangenkopf und das Kolbenrohr lösbar miteinander verschraubt.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des Doppel-Differentialzylinders.

2 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform des Doppel-Differentialzylinders.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Lasthalteventils in der Ausführungsform eines entsperrbaren Rückschlagventils.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines Lasthalteventils in der Ausführungsform eines Senkbremshalteventils.

FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des Doppel-Differentialzylinders 1. Der Doppel-Differentialzylinder 1 weist in montiertem Zustand im Wesentlichen zwei relativ zueinander bewegliche Einheiten, nämlich eine erste Einheit 2 und eine zweite Einheit 3 auf. Die beiden Einheiten 2 und 3 sind gleitend und dichtend ineinander gelagert, so dass sie gegeneinander relativbewegbar angeordnet sind. Die Nuten zur Aufnahme der Dichtungen sind dargestellt. Die Dichtungen und Führungsbänder selbst sind nicht dargestellt. Die relativen Dimensionen der Elemente der Einheiten 2 und 3 sind so gewählt, wie es aus 1 entnehmbar ist.
Die erste Einheit 2, die bevorzugt ortsfest angeordnet wird, weist einen Zylinderboden 4, ein Zylinderrohr 5, einen Rohrkopf 6, einen Führungskopf 7, eine Kolbenstange 8 und einen Kolben 9 auf. Der Zylinderboden 4 ist vorzugsweise als Schmiedeteil ausgebildet und über eine Schweißnaht 10 unlösbar mit dem Zylinderrohr 5 verbunden. Das Zylinderrohr 5, welches aus einem Rohrabschnitt gefertigt ist, ist andererseits über eine Schweißnaht 11 mit dem Rohrkopf 6 unlösbar verbunden. Zwischen dem Rohrkopf 6 und dem Führungskopf 7 besteht eine lösbare Verbindung mit Hilfe einer Anzahl Schrauben 12, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Kolbenstange 8 ist ebenfalls aus Stangen- oder Rohrmaterial gefertigt und über eine Gewindeverbindung 13 lösbar in den Zylinderboden 4 eingeschraubt. Der Kolben 9 ist zunächst als separates Teil hergestellt und über eine Gewindeverbindung 14 lösbar mit der Kolbenstange 8 verbunden. Wie später noch aufgezeigt wird, könnte die Gewindeverbindung 13 auch durch eine unlösbare Verbindung, beispielsweise eine Verschweißung, erfolgen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Zylinderboden 4 und die Kolbenstange 8 von vornherein einstückig, also aus einem Materialstück, herzustellen und einzusetzen. Weitere Möglichkeiten werden weiter unten beschrieben. Es ist erkennbar, dass bei ortsfest gelagertem Zylinderboden 4 somit auch die Kolbenstange 8 und der Kolben 9 ortfest angeordnet sind.
Die zweite Einheit 3 weist ein Kolbenrohr 15, einen Innenkolben 16, einen Außenkolben 17 und einen Stangenkopf 18 auf. Das Kolbenrohr 15 ist aus einem Rohrabschnitt gebildet. Zur lösbaren Verbindung zwischen Kolbenrohr 15 und Außenkolben 17 ist eine Gewindeverbindung 19 vorgesehen. Der Innenkolben 16 weist einen radialen Vorsprung 20 auf, mit dessen Hilfe sowie unter Verwendung der Gewindeverbindung 19 auch der Innenkolben 16 lösbar mit dem Kolbenrohr 15 verbunden ist. Am anderen Ende des Kolbenrohres 15 ist zwischen Stangenkopf 18 und Kolbenrohr 15 eine Gewindeverbindung 21 vorgesehen. Der Stangenkopf 18 wird vorzugsweise an einem beweglichen Teil gelagert bzw. abgestützt, so dass damit die Einheiten 2 und 3 relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Der Außendurchmesser des Stangenkopfes 18 ist in der Regel größer als der Außendurchmesser des Kolbenrohres 15 und damit des Innendurchmessers des Führungskopfes 7.
Im Zylinderboden 4 ist ein erster Anschluss 22 vorgesehen. Von diesem Anschluss 22 führt eine Leitung 23 zu einem ersten Wirkraum 24 mit zugehöriger Wirkfläche 25, die als Kreisringfläche von dem Innenkolben 16 und dem Außenkolben 17 zwischen Zylinderrohr 5 und Kolbenstange 8 gebildet wird. Es ist ein zweiter Wirkraum 26 mit zugehöriger Wirkfläche 27 vorgesehen. Die Wirkfläche 27 ist als Kreisfläche ausgebildet. Der Wirkraum 26 wird vom Stangenkopf 18, dem Kolbenrohr 15, dem Kolben 9 und der Kolbenstange 8 begrenzt. Die beiden Wirkräume 24 und 26 stehen in dauernder Verbindung über eine Längsbohrung 28 und eine Querbohrung 29. Der Anschluss 22 und damit die Wirkflächen 25 und 27 werden in Ausfahrrichtung der Einheit 3 relativ zur Einheit 2 mit einem Fluid beaufschlagt.
An dem Rohrkopf 6 ist ein zweiter Anschluss 30 vorgesehen, von dem eine Leitung 31 zu einem ersten Wirkraum 32 führt. Der erste Wirkraum 32 weist eine kreisringförmige Wirk fläche 33 auf, die an dem Außenkolben 17 gebildet ist. Es ist ein zweiter Wirkraum 34 mit Wirkfläche 35 vorgesehen. Auch die Wirkfläche 35 ist als Kreisringfläche ausgebildet. Zwischen den Wirkräumen 32 und 34 besteht dauernde Verbindung über eine Verbindungsbohrung 36 im Kolbenrohr 15. Über den Anschluss 30 erfolgt die druckmäßige Beaufschlagung der Wirkflächen 33 und 35 in Einfahrrichtung der zweiten Einheit 3 relativ zur ersten Einheit 2. Es ist erkennbar, dass sich die Projektion der Wirkflächen 25 und 27 auf eine Fläche senkrecht zur Achse 37 des Doppel-Differentialzylinders 1 überlappen, während die Projektion der Wirkflächen 33 und 35 eine solche Überlappung nicht aufweist, so dass sich diesbezüglich die Wirkflächen 33 und 35 nur gleichsinnig ergänzen. Hierdurch wird zugleich erkennbar, dass in Ausfahrrichtung bei gleichem Systemdruck größere Kräfte erzeugbar sind als in Einfahrrichtung.
Die Ausführungsform des Doppel-Differentialzylinders 1 gemäß 2 baut in wesentlichen Bereichen auf der Ausführungsform der 1 auf, weshalb bezüglich der Beschreibung auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden kann. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 1 sind hier jedoch beide Anschlüsse 22 und 30 im Zylinderboden 4 untergebracht. Der Zylinderboden 4 und die Kolbenstange 8 sind einstückig hergestellt, was durch entsprechende Schraffur angedeutet ist. Die Kolbenstange 8 besitzt nicht nur die Längsbohrung 28 zur Beaufschlagung des Wirkraums 26, sondern noch einen weiteren Kanalabschnitt 38 mit Querbohrung 39 zur Beaufschlagung der beiden Wirkräume 32 und 34, die auch hier über die Verbindungsbohrung 36 in dauernder Verbindung stehen. Der Kanalabschnitt 38 wird in die Kolbenstange 8 mit Hilfe einer Sackbohrung eingebracht, deren Eingangsende durch eine angedeutete Kugel 40 oder ein anderes Verschlusselement dauerhaft verschlossen wird. Entsprechendes gilt für die Anbringung der Leitung 31, die die Verbindung von dem Anschluss 30 zu dem Kanalabschnitt 38 herstellt.
Die beiden Einheiten 2 und 3 können aus den verschiedenen Elementen, wie sie eingangs beschrieben wurden, in verschiedener Weise konstruktiv aufgebaut und dann auch montiert bzw. im Wartungsfall auch demontiert werden. 1 zeigt eine sehr weitgehende Unterteilung der beiden Einheiten 2 und 3. Eine weitere Möglichkeit sieht vor, die Kolbenstange 8 und den Kolben 9 einstückig auszubilden, wobei die Gewindeverbindung 14 entfällt. Dieses Teil bleibt dann über die Gewindeverbindung 13 mit dem Zylinderboden 4 verschraubbar, wobei vor der Verschraubung der Innenkolben 16 auf die Kolbenstange 8 aufzuschieben ist. Auch die Einheit aus Zylinderboden 4, Zylinderrohr 5 und Rohrkopf 6 kann mit Hilfe der Anbringung der beiden Schweißungen 10 und 11 zuvor hergestellt werden. Der Führungskopf 7 wird auf das Kolbenrohr 15 aufgeschoben. Der Außenkolben 17 wurde vor dem Einschrauben der Einheit aus Kolbenstange 8 und Kolben 9 in das Zylinderrohr 5 eingesetzt. In einem weiteren Montageschritt wird nun die Einheit aus Stangenkopf 18 und Kolbenrohr 15 mit dem Außenkolben 17 verschraubt, wobei gleichzeitig der Innenkolben 16 festgelegt wird. Schließlich wird der Führungskopf 7 mit Hilfe der Schrauben 12 festgelegt. Die Demontage geschieht in umgekehrter Reihenfolge. Weitere Zusammenfassungen von Elementen sind möglich, um jeweils eine Montage und Demontage zu ermöglichen. Beispielsweise kann auch eine vorgebildete Einheit aus Zylinderrohr 5, Rohrkopf 6 und Führungskopf 7 gebildet werden, wobei dann die Schweißnaht 10 zur Verbindung mit dem Zylinderboden 6 zu einem späteren Zeitpunkt angebracht wird. Weiterhin ist es möglich, aus dem Kolbenrohr 15 und dem Innenkolben 16 eine Einheit zu bilden, also eine solche einstückige Einheit einzusetzen. Weitere Möglichkeiten sind erkennbar.
Bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen, aber auch bei allen anderen Realisierungsmöglichkeiten, besteht die Möglichkeit, Lasthalteventile 41 einzusetzen. In 3 ist schematisch ein Lasthalteventil 41 in Form eines entsperrbaren Rückschlagventils 42 verdeutlicht. 4 zeigt die Ausbildung des Lasthalteventils 41 als Senkbremshalteventil 43. Die gemeinsame Funktion dieser beiden Ausführungsformen von Lasthalteventilen 41 besteht darin, dass sie ein Rückschlagventil aufweisen, welches den Druck in dem jeweiligen Wirkraum absperrt, so dass beispielsweise die Last nicht absinken kann. Zu diesem Zweck weist sowohl das entsperrbare Rückschlagventil 42 wie auch das Senkbremshalteventil 43 einen Anschluss 44 auf, über den Verbindung zu dem entsprechenden Wirkraum, beispielsweise dem Wirkraum 24, besteht. Ein solches Lasthalteventil 41 weist auch einen Aufsteueranschluss 45 auf und besitzt ansonsten einen Anschluss 46 für die jeweilige Steuerleitung.
Solche Lasthalteventile 41 können als fertige Einheiten beispielsweise in die Anschlüsse 22 und/oder 30 des Doppel-Differentialzylinders 1 eingeschraubt werden. Sie sind damit gleichsam automatisch in der betreffenden Leitungsverbindung eingebaut. Es ist aber auch möglich, Lasthalteventile 41 innerhalb des Zylinderbodens 8 unterzubringen, wobei sie dann jeweils in der Leitung 23 bzw. 31 anzuordnen sind. Die Lasthalteventile 41 werden über ihren jeweiligen Aufsteueranschluss 45 an den jeweils anderen Anschluss angeschlossen. Wenn also z. B. das Lasthalteventil 41 am Anschluss 22 oder jedenfalls dem Wirkraum 24 vorgeschaltet eingesetzt wird, wird sein Aufsteueranschluss 45 über eine nicht dargestellte Verbindungsleitung von dem Anschluss 30 angesteuert.

1: Doppel-Differentialzylinder
2: erste Einheit
3: zweite Einheit
4: Zylinderboden
5: Zylinderrohr
6: Rohrkopf
7: Führungskopf
8: Kolbenstange
9: Kolben
10: Schweißnaht
21: Gewindeverbindung
22: erster Anschluss
23: Leitung
24: erster Wirkraum
25: Wirkfläche
26: zweiter Wirkraum
27: Wirkfläche
28: Längsbohrung
29: Querbohrung
30: zweiter Anschluss
41: Lasthalteventil
42: entsperrbares Rückschlagventil
43: Senkbremshalteventil
44: Anschluss
45: Aufsteueranschluss
46: Anschluss
11: Schweißnaht
12: Schraube
13: Gewindeverbindung
14: Gewindeverbindung
15: Kolbenrohr
16: Innenkolben
17: Außenkolben
18: Stangenkopf
19: Gewindeverbindung
20: Vorsprung
31: Leitung
32: erster Wirkraum
33: Wirkfläche
34: zweiter Wirkraum
35: Wirkfläche
36: Verbindungsbohrung
37: Achse
38: Kanalabschnitt
39: Querbohrung
40: Kugel

Claims

Doppel-Differentialzylinder (1) mit einer ersten Einheit (2) aus einem Zylinderboden (4), einem Zylinderrohr (5), einem Führungskopf (7), einer Kolbenstange (8) und einem Kolben (9) und einer zweiten Einheit (3) aus einem Kolbenrohr (15), einem Innenkolben (16), einem Außenkolben (17) und einem Stangenkopf (18), wobei die zweite Einheit (3) in der ersten Einheit (2) gleitend und dichtend gelagert ist, und mit einem ersten Anschluss (22) zum Beaufschlagen zweier Wirkflächen (25, 27) mit einem Fluid in Ausfahrrichtung und einem zweiten Anschluss (30) zum Beaufschlagen zweier weiterer Wirkflächen (33, 35) mit einem Fluid in Einfahrrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (2) aus mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen besteht, und dass die zweite Einheit (3) aus mindestens zwei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundenen Teilen besteht.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (2) so unterteilt ist, dass zumindest ein Teil den Zylinderboden (4), ein weiteres Teil den Führungskopf (7) und das dritte Teil den Kolben (9) aufweist.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einheit (3) so unterteilt ist, dass zumindest ein Teil den Stangenkopf (18) und der weitere Teil den Außenkolben (17) und/oder den Innenkolben (16) aufweist.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auch die zweite Einheit (3) in mindestens drei in montiertem Zustand lösbar miteinander verbundene Teile unterteilt ist, die den Außenkolben (17), den Innenkolben (16) und das Kolbenrohr (15) aufweisen.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterteilung zwischen Zylinderboden (4) und Zylinderrohr (5) vorgesehen ist.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterteilung zwischen Zylinderboden (4) und Kolbenstange (8) vorgesehen ist.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (2) einen Rohrkopf (6), das aus einem Rohrabschnitt gebildete Zylinderrohr (5) und den Zylinderboden (4) als zunächst separat hergestellte Teile aufweist, wobei diese drei Teile durch zwei Schweißungen (10, 11) dauerhaft und unlösbar miteinander verbunden sind.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einheit (3) den Stangenkopf (18), das aus einem Rohrabschnitt gebildete Kolbenrohr (15), den Außenkolben (17) und den Innenkolben (16) als zunächst separat hergestellte Teile aufweist, wobei diese vier Teile durch Gewindeverbindungen (19, 21) lösbar miteinander verbunden sind.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (2) den Zylinderboden (4), die Kolbenstange (8) und den Kolben (9) als zunächst separat hergestellte Teile aufweist, wobei diese drei Teile durch zwei Gewindeverbindungen (13, 14) lösbar miteinander verbunden sind.
Doppel-Differentialzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lasthalteventil (41) vorgesehen ist, das den beiden mit einem Fluid in Ausfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkflächen (25, 27) vorgeschaltet ist, und/oder dass ein zweites Lasthalteventil (41) vorgesehen ist, das den beiden mit einem Fluid in Einfahrrichtung zu beaufschlagenden Wirkflächen (33, 35) vorgeschaltet ist.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruche 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lasthalteventile (41) vom jeweils anderen Druck aufsteuerbar ausgebildet und angeordnet sind.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruche 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lasthalteventile (41) als entsperrbare Rückschlagventile (42) oder Senkbremshalteventile (43) ausgebildet sind.
Doppel-Differentialzylinder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Lasthalteventile (41) und die beiden Anschlüsse (22, 30) zur Beaufschlagung der Wirkflächen (25, 27, 33, 35) in Einfahrrichtung und in Ausfahrrichtung im Zylinderboden (4) angeordnet sind. und dass die Kolbenstange (8) Kanalabschnitte (28, 38) für die Beaufschlagung der Wirkflächen (25, 27, 33, 35) in Einfahrrichtung und in Ausfahrrichtung aufweist.
Verfahren zur Montage eines Doppel-Differentialzylinder, mit einer ersten geteilten Einheit (2) aus mindestens einem Zylinderboden (4), einem Zylinderrohr (5), einem Führungskopf (7), einer Kolbenstange (8) und einem Kolben (9) und einer zweiten geteilten Einheit (3) aus mindestens einem Kolbenrohr (15), einem Innenkolben (16), einem Außenkolben (17) und einem Stangenkopf (18), insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderboden (4) mit dem Zylinderrohr (5) verschweißt wird, dass die Kolbenstange (8) in den Zylinderboden (4) eingefügt wird, dass der Außenkolben (17) und der Innenkolben (16) auf dem Kolbenrohr (15) montiert und die so gebildete zweite Einheit in die erste Einheit aus Zylinderboden (4), Zylinderrohr (5) und Kolbenstange (8) eingeschoben wird, dass nachfolgend der Kolben (9) mit der Kolbenstange (8) und der Führungskopf (7) mit dem Zylinderrohr (5) verbunden werden, worauf schließlich der Stangenkopf (18) mit dem Kolbenrohr (15) lösbar verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderrohr (5) auch mit einem Rohrkopf (6) verschweißt wird, und dass der Führungskopf (7) mit dem Rohrkopf (6) lösbar verschraubt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskopf (7), der Kolben (9), die Kolbenstange (8) und der Zylinderboden (4) mit dem angeschweißten Zylinderrohr (5) und dem angeschweißten Rohrkopf (6) zur Bildung der ersten Einheit (2) miteinander lösbar verschraubt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkolben (17), der Innenkolben (16), der Stangenkopf (18) und das Kolbenrohr (15) zur Bildung der zweiten Einheit (3) miteinander lösbar verschraubt werden.