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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Verbindung mit Längenkompensation gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen doppelt wirkenden Zylinder mit einer derartigen Verbindung.
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Üblicher Weise werden hydraulische Verbindungen durch axial offene Rohre hergestellt. Diese werden oft stirnseitig an einen Anschlussblock angesetzt und dort z.B. verschweißt. Daher müssen derartige Rohre oft genau bemessen sein. Wenn im Betrieb eine Temperaturerhöhung des Rohrers stattfindet, kann seine axiale Ausdehnung eine hohe Kraft auf den Anschlussblock ausüben. Des Weiteren muss das Rohr und damit die Schweißverbindung Kräfte resultierend aus der Längendehnung des Zylinders (z.B. bei Kraftaufbringungen) aufnehmen, was die Schweißnähte zusätzlich belastet.
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Daher sind aus dem Stand der Technik hydraulische Verbindungen bekannt, die aus zwei teleskopartig axial verschiebbaren Rohren bestehen. In der Druckschrift
EP 0 536 740 A1 ist ein derartiges Teleskoprohr für Sprinkleranlagen offenbart, das für Hochdruck geeignet ist, und das nach seinem Einbau Temperatureinwirkungen kompensieren kann. Dazu sind ein Innenrohr und ein Überschubrohr vorgesehen.
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Weiterhin ist es bekannt, einen Endabschnitt eines Rohres oder Schlauchs dichtend in eine z.B. sacklochartige Aufnahmebohrung eines Anschlussblocks einzusetzen. Dann entsteht bei einem hohen hydraulischen Druck eine entsprechend hohe Druckkraft in axialer Richtung des Rohres bzw. in axialer Richtung des Endabschnitts des Schlauches, da der Druck auch an einer Bodenfläche der Aufnahmebohrung anliegt, die der Querschnittsfläche des Rohres oder Schlauches entspricht. Dies gilt auch für die oben beschriebene längenkompensierte hydraulische Verbindung. Diese Druckkraft muss in nachteiliger Weise von dem Anschlussblock abgestützt werden, also an ein weiteres Bauteil übertragen werden.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine längenkompensierte hydraulische Verbindung mit einem Rohr zu schaffen, wobei die Verbindung bei Druckbeaufschlagung keine entsprechende Druckkraft in axialer Richtung des Rohres erzeugt, die von dem Anschlussblock abgestützt, also an ein tragendes Bauteil übertragen werden muss. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen doppelt wirkenden Zylinder mit einer längenkompensierten hydraulischen Verbindung zu schaffen, die bei Druckbeaufschlagung keine entsprechende Druckkraft in axialer Richtung des Rohres erzeugt, die von dem Anschlussblock abgestützt und an den Zylinder übertragen werden muss.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydraulische Verbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen doppelt wirkenden Zylinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
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Die beanspruchte hydraulische Verbindung weist ein Rohr auf, dessen Endabschnitt zur Längenkompensation teleskopartig relativ zu einem inneren kreiszylindrischen Mantel, insbesondere einer fertigungstechnisch einfachen Aufnahmebohrung, eines weiteren Bauteils verschiebbar ist. Erfindungsgemäß ist das weitere Bauteil ein Anschlussblock, wobei am Endabschnitt des Rohres eine radiale Mündung vorgesehen ist, die mit einem Hauptkanal des Anschlussblocks fluidisch direkt verbunden ist. Der Hauptkanal hat eine ebenfalls radiale Mündung in den inneren kreiszylindrischen Mantel. Der Endabschnitt des Rohres weist einen axialen Verschluss auf. „Radial“ und „axial“ sind mit Bezug zu einer Längsachse des Rohres zu verstehen. Für eine Außenseite des axialen Verschlusses, die gleichzeitig eine verschlossene Stirnseite des Rohres ist, ist eine Druckentlastung vorgesehen. Die beiden radialen Mündungen sind gemeinsam und beidseitig, also an zwei verschiedenen Stellen entlang der Längsachse des Rohres betrachtet, abgedichtet. Damit ist eine längenkompensierte hydraulische Verbindung geschaffen, die bei Druckbeaufschlagung keine entsprechende Druckkraft entlang der Längsachse des Rohres erzeugt, die von dem Anschlussblock abgestützt und an ein tragendes Bauteil übertragen werden muss.
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Die erfindungsgemäße Verbindung ist fertigungstechnisch einfach, wenn zwischen dem Endabschnitt und dem inneren kreiszylindrischen Mantel des Anschlussblocks beidseitig der beiden Mündungen um den Endabschnitt umlaufende Dichtungen vorgesehen sind, die gleich groß und/oder baugleich sind.
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Die Druckentlastung kann von einer Tankentlastung gebildet sein, über die die Außenseite zu einem Tankdruck entlastet ist, oder die Druckentlastung ist von einer Öffnung im ersten Anschlussblock gebildet, über die die Außenseite zum Umgebungsdruck entlastet ist.
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Eine Entlastung lediglich auf ein geringes Druckniveau wäre auch denkbar. Dann resultiert eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verringerte Axialkraft.
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Bei der Variante mit der Öffnung ist es fertigungstechnisch einfach, wenn diese und der innere kreiszylindrische Mantel einen gleichen Durchmesser haben und gemeinsam als Durchgangsausnehmung, insbesondere als Durchgangsbohrung des Anschlussblocks gebildet sind.
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Der andere (zweite) Endabschnitt des Rohres kann fluidisch direkt mit einem zweiten Hauptkanal eines zweiten Anschlussblocks verbunden sein.
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Auch am zweiten Endabschnitt des Rohres kann eine zweite radiale Mündung vorgesehen sein.
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Auch die zweite radiale Mündung des zweiten Endabschnitts kann mit dem zweiten Hauptkanal des zweiten Anschlussblocks fluidisch direkt verbunden sein, wobei der zweite Hauptkanal eine zweite radiale Mündung in einen zweiten inneren kreiszylindrischen Mantel, insbesondere eine zweite Aufnahmebohrung des zweiten Anschlussblocks hat. Auch der zweite Endabschnitt weist dann einen axialen Verschluss auf, für den auch eine Druckentlastung vorgesehen ist. Damit ist die erfindungsgemäße Verbindung an beiden Endabschnitten des Rohres gleichartig gestaltet und kraftentlastet. Nur das Rohr per se wird auf Zug belastet und belastet keinen der beiden Anschlussblöcke. Daher muss keiner der beiden Anschlussblöcke Druckkraft entlang der Längsachse des Rohres aufnehmen und an das tragende Bauteil ableiten.
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Alternativ kann der zweite Endabschnitt des Rohres über eine Schraubverbindung am zweiten Anschlussblock befestigt sein. Die mindestens eine Schraube der Schraubverbindung ist parallel zur Längsachse des Rohres gerichtet. Das auf Zug belastete Rohr wird über die auf Zug belastete mindestens eine Schraube am zweiten Anschlussblock gehalten. Auch damit ist die erfindungsgemäße Verbindung beidseitig kraftentlastet. Keiner der beiden Anschlussblöcke muss Kraft entlang der Längsachse des Rohres aufnehmen und an das tragende Bauteil ableiten.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn der zweite Hauptkanal gekrümmt oder abgewinkelt ist, so dass er einerseits entlang der Längsachse des Rohres in dessen zweiten Endabschnitt mündet, und andererseits einen quer zur Längsachse des Rohres gerichteten Hauptkanalabschnitt hat. Dieser Hauptkanalabschnitt ist vorzugsweise parallel zum Hauptkanal des erstgenannten Anschlussblocks ausgerichtet.
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Alternativ kann der zweite Anschlussblock zwei Hauptkanäle, also mit Blick auf die gesamte erfindungsgemäße Verbindung einen zweiten und einen dritten Hauptkanal aufweist, wobei dann der dritte Hauptkanal den quer zur Längsachse des Rohres gerichteten Hauptkanalabschnitt hat.
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Der beanspruchte doppelt wirkende Zylinder hat einen Außenmantel, an dem eine vorbeschriebene Verbindung befestigt ist. Dabei wird an zwei radiale Arbeitsanschlüsse des Zylinders jeweils einer der beiden Anschlussblöcke der vorbeschriebenen Verbindung angesetzt. Dann ist ein erster radialer Arbeitsanschluss des Zylinders mit dem Hauptkanal des erstgenannten Anschlussblocks fluidisch direkt verbunden, während ein zweiter radialer Arbeitsanschluss des Zylinders mit dem im zweiten Anschlussblock gebildeten dritten Hauptkanal fluidisch direkt verbunden ist. „Radial“ heißt mit Bezug zu einer Längsachse des Zylinders.
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Wenn die Längsachse des Rohres parallel zur Längsachse des Zylinders ist, ist die erfindungsgemäße Kraftentlastung besonders relevant und vorteilhaft.
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Bei einem bevorzugten Anwendungsfall ist der Zylinder ein Differenzialzylinder, dessen erster radialer Arbeitsanschluss fluidisch direkt mit einem Ringraum des Differenzialzylinders verbunden ist, während der zweite radiale Arbeitsanschluss fluidisch direkt mit einem Kolbenbodenraum des Differenzialzylinders verbunden ist.
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Der zweite Anschlussblock der an dem Zylinder befestigten Verbindung kann lediglich zur Druckmitteldurchleitung dienen, oder der er ist als Ventilblock weitergebildet. Dieser kann dann zumindest ein Steuerventil zur Steuerung des Zylinders aufweisen, das vorzugsweise in dem Ventilblock gebildet sein ist. Das Steuerventil kann einen Pumpenanschuss entweder (über den zweiten Hauptkanal und das Rohr und den ersten Hauptkanal) mit dem Ringraum oder (über den dritten Hauptkanal) mit dem Kolbenbodenraum verbinden. Damit ist eine kompakter bidirektionaler Linearaktor geschaffen.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt.
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Es zeigen
- 1 die erfindungsgemäße druckbeaufschlagbare hydraulische Verbindung mit Längenkompensation und mit Kraftkompensation gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt, und
- 2 den erfindungsgemäßen doppelt wirkenden Zylinder mit einer druckbeaufschlagbaren hydraulischen Verbindung mit Längenkompensation und mit Kraftkompensation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydraulischen Verbindung mit Längenkompensation und mit Kraftkompensation. Die Verbindung verbindet einen ersten Hauptkanal 1, der in einem ersten Anschlussblock 2 gebildet ist, mit einem zweiten Hauptkanal 3, der in einem zweiten Anschlussblock 4 gebildet ist. Die beiden Hauptkanäle 1, 3 sind parallel zueinander angeordnet. Die beiden Hauptkanäle 1, 3 können Bohrungen sein. Rechtwinklig zu den beiden Hauptkanälen 1, 3 erstreckt sich ein Rohr 6 entlang seiner Längsachse 8.
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Damit bei einer Längendehnung z. B. auf Grund von Erwärmung des Rohres 6 oder bei einer Druckbeaufschlagung der Verbindung durch ein durchzuleitendes Fluid keine Kräfte (Spannkräfte bzw. Druckkräfte) auf die beiden Anschlussblöcke 2, 4 entlang der Längsachse 8 übertragen werden, ist ein erster Endabschnitt 10 des Rohres 6 teleskopartig verschiebar in einem inneren kreiszylindrischen Mantel 12 des ersten Anschlussblocks 2 aufgenommen. Der inneren kreiszylindrischen Mantel 12 kann eine Aufnahmebohrung sein.
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Der erste Endabschnitt 10 des Rohres 6 hat stirnseitig einen axialen Verschluss 14, an dessen Außenseite (in 1 unten) eine Druckentlastung vorgesehen ist. Diese weist eine Öffnung 16 auf, die einen zwischen dem axialen Verschluss 14 und dem inneren kreiszylindrischen Mantel 12 gebildeten Bereich mit der Umgebung des ersten Anschlussblocks 2 verbindet.
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Der erste Endabschnitt 10 hat eine radiale Rohrmündung 18, die benachbart zu einer radialen Hauptkanalmündung 20 angeordnet ist, die den Übergang zwischen dem ersten Hauptkanal 1 und dem kreiszylindrischen Mantel 12 bildet.
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Diese beiden Mündungen 18, 20 sind gegenüber der Umgebung abgedichtet. Genauer gesagt ist eine Dichtung 22 zwischen den beiden Mündungen 18, 20 und der druckentlasteten Stirnfläche des ersten Endabschnitts 10 vorgesehen, während andererseits der beiden Mündungen 18, 20 eine weitere Dichtung 24 vorgesehen ist.
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Ein dem ersten Endabschnitt 10 gegenüberliegender zweiter Endabschnitt 26 des Rohres 6 ist radial verbreitert und als Flansch ausgebildet, so dass der zweite Endabschnitt 26 über eine Schraubverbindung 28 stirnseitig gegen den zweiten Anschlussblock 4 gespannt wird. Zwischen dem Endabschnitt 26 bzw. dem Flansch und dem zweiten Anschlussblock 4 ist eine axiale Dichtung 30 vorgesehen.
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Der zweite Hauptkanal 3 der Verbindung, der im zweiten Anschlussblock 4 gebildet ist, ist abgewinkelt. Der zweite Hauptkanal 3 hat einen Abschnitt, der sich entlang der Längsachse 8 des Rohres 6 erstreckt, und einen Hauptkanalabschnitt 32, der sich parallel zum ersten Hauptkanal 1 des ersten Anschlussblocks 2 und dabei rechtwinklig zur Längsachse 8 erstreckt.
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Bei einer Befestigung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verbindung gemäß 1 über (in 1 nicht gezeigte) Befestigungsschrauben 44, die (sich gemäß 2) rechtwinklig zur Längsachse 8 durch die Anschlussblöcke 2, 4 erstrecken, müssen diese Befestigungsschrauben 44 keine Querkräfte tragen. Diese Querkräfte können bei Verbindungen aus dem Stand der Technik einerseits durch eine Längenveränderung des Rohres 6 auf Grund von Temperaturschwankungen des hindurchgeführten Fluids oder durch Druckkräfte F, die das druckbeaufschlagte Fluid gemäß den Pfeilen auf die Verbindung ausübt, entstehen.
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Bei der erfindungsgemäßen Verbindung belasten die Druckkräfte F lediglich das Rohr 6 und die Schraubverbindung 28 auf Zug. Der erste Endabschnitt 10 kann sich einer Längenänderung des Rohres 6 entsprechend etwas in dem kreiszylindrischen Mantel 12 entlang der Längsachse 8 bewegen. Dabei ist die Druckmittelverbindung vom Rohr 6 über die beiden Mündungen 18, 20 zum ersten Hauptkanal 1 stets über die beiden Dichtungen 22, 24 gegenüber der Umgebung abgedichtet.
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2 zeigt den erfindungsgemäßen doppelt wirkenden Zylinder mit einer Verbindung mit Längenkompensation und mit Kraftkompensation gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Zylinder ist als Differentialzylinder 34 ausgebildet mit einem Ringraum 36 und einem Kolbenbodenraum 38. Der Ringraum 36 ist über einen ersten Arbeitsanschluss 40 mit dem ersten Hauptkanal 1 des ersten Anschlussblocks 2 verbunden, während der Kolbenbodenraum 38 über einen zweiten Arbeitsanschluss 42 mit einem Hauptkanalabschnitt 152 eines dritten Hauptkanals 150 des zweiten Anschlussblocks 104 verbunden ist. Die beiden Arbeitsanschlüsse 40, 42 sind am Außenmantel des Differentialzylinders 34 gebildet und erstrecken sich radial zu dessen Längsachse 154.
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Das zweite Ausführungsbeispiel aus 2 ist bezüglich des Rohres 6 und dessen ersten Endabschnitts 10 im Zusammenwirken mit dem ersten Anschlussblock 2 und bezüglich der Befestigung des zweiten Endabschnitts 26 mittels der Schraubverbindung 28 an dem zweiten Anschlussblock 104 wie das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1 ausgestaltet.
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Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist das Innere des zweiten Anschlussblocks 104 des zweiten Ausführungsbeispiels ausgestaltet. Genauer gesagt ist der zweite Hauptkanal 103 nicht abgewinkelt. Ergänzend ist der (bereits erwähnte) dritte Hauptkanal 150 vorgesehen, der abgewinkelt ist, so dass sein Hauptkanalabschnitt 152 mit dem zweiten radialen Arbeitsanschluss 42 des Differentialzylinders 34 fluchtet.
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Damit sind der zweite Hauptkanal 103 der Verbindung und der dritte Hauptkanal 150 der Verbindung gemeinsam im zweiten Anschlussblock 104 vorgesehen und dienen dort zur Versorgung der beiden Räume 36, 38 des Differentialzylinders 34.
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In 2 sind die Köpfe der erfindungsgemäß entlasteten Befestigungsschrauben 44 gezeigt, von denen jeweils zwei zur Befestigung eines Anschlussblocks 2, 104 vorgesehen sind. Insbesondere die beiden Befestigungsschrauben 44 des ersten Blocks 2 müssen keine Querkräfte tragen und übertragen damit auch keine Kräfte an den Differenzialzylinder 34 entlang seiner Längsachse 154, so dass dieser in vorteilhafter Weise keine Biegekraft durch die erwärmte und/oder druckbeaufschlagte Verbindung erfährt.
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Offenbart ist eine hydraulische Verbindungsvorrichtung mit Längenkompensation z.B. für Temperaturausdehnungen und mit einer Kraftentlastung für einen oder zwei Anschlussblöcke der Verbindungsvorrichtung. Weiterhin ist ein doppelt wirkender Zylinder offenbart, an dessen Außenseite eine derartige Verbindungsvorrichtung mit zwei Anschlussblöcken vorgesehen ist, wobei über jeden Anschlussblock einer der beiden Arbeitsräume des Zylinders befüllbar und entleerbar ist. Wegen der Längenkompensation und wegen der Kraftentlastung erfährt der Zylinder durch die Verbindungsvorrichtung keine Druckkraft entlang seiner Längsachse.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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