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Preßluft-Arbeitszylinder mit Dämpfungseinrichtungen für beide Hubenden
Die Erfindung- betrifft eine doppeltwirkende, preßluftbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit
mit Dämpfungseinrichtungen für beide Hubenden, deren Ein- und Auslaß für beidseitig
des Kolbens angeordnete und durch Zylinderböden begrenzte Räume mittels eines Verteilers
zu steuern ist und deren Räume durch in den Zylinderböden vorgesehene zentrale Bohrungen
mit kleinerem Durchmesser als der Zylinder fortgesetzt sind, in die beiderseits
am Kolben vorgesehene Fortsätze entsprechenden Durchmessers einzuschieben sind,
wobei in jede Bohrung eine gemeinsame Ein- und Auslaßleitung mündet, die über den
Verteiler mit einer Preßluftquelle oder mit der Außenluft in Verbindung zu setzen
ist.
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Beispielsweise wird eine solche Kolben-Zylinder-Einheit für pneumatische
Hebevorrichtungen verwendet. Um eine Beschädigung durch den Betrieb, die zu vorzeitigen
Leckstellen führt, zu verhindern, ist es bekannt, die Bewegung des Arbeitskolbens
an den Hubenden dadurch zu dämpfen, daß ein Kolbenfortsatz geringeren Durchmessers
in Dämpferbohrungen in den Zylinderböden eintaucht, wodurch die vom Hauptkolben
verdrängte Luft gezwungen wird, über verstellbare Drosselleitungen abzuströmen,
was eine Verlangsamung der Kolbenbewegung zur Folge hat.
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Die Anordnung derartiger einstellbarer Dämpfungsbohrungen ist aber
aufwendig und kostspielig und weist zudem den Nachteil auf, daß die Dämpfung bei
wechselnder Belastung jeweils unterschiedlich eingestellt werden rnuß. Außerdem
ist die Abdichtung der Eintauchbohrungen für die Kolbenfortsätze bei den bekannten
Vorrichtungen aufwendig, starkem Verschleiß unterworfen und bringt die Gefahr mit
sich, daß die das Abdichten bewirkende Lippe sich beim Eintauchen des Kolbenfortsatzes
umstülpt und dabei beschädigt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile
zu vermeiden und eine besonders billige, dabei funktionssichere und unterschiedlichen
Betriebsbedingungen gewachsene Bedämpfung derartiger Arbeitszylinder an den Hubenden
zu ermöglichen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die in die Dämpferbohrungen
der Zylinderböden eindringenden Kolbenfortsätze mit Lippendichtungen versehen sind,
die spanlos eingearbeitete Lochungen oder Schlitze aufweisen, deren Durchtrittsquerschnitt
bei Druckanstieg im Zylinder zunimmt.
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Gegenüber den mit einer Drosselleitung zur Umgehung der in die Dämpferbohrungen
eintauchenden Kolbenfortsätze sowie Einrichtungen zur Querschnittsveränderung der
Drosselleitungen, z. B. Schraubennadeln, versehenen Vorrichtungen weist die Erfindung
wesentliche Vorteile auf, indem erfindungsgemäß die erforderliche Dämpfung der Kolbenbewegung
an den Hubenden mit Hilfe der sehr einfachen und billig herzustellenden und überdies
zur Abdichtung der Kolbenfortsätze- sowieso erforderlichen Dichtungen erfolgt, wobei
die Abdämpfung automatisch in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsdrücken unterschiedlich
groß ist und einen vollständigen Hub der Kolben erlaubt.
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Die erfindungsgemäße preßluftbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit arbeitet
rucklös; Lind ihre Einzelteile erleiden keine gefährliche Ermüdung. Durch die besonders
vorteilhafte Ausbildung' und Anordnung der Dichtung ist auch deren Verschleiß auf
ein Minimum herabgesetzt, weil Reibungsabnutzung weitgehend vermieden wird. Die
Betriebsdauer einer erfindungs= gemäßen Vorrichtung ist daher praktisch unbegrenzt.
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Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher beschrieben. Es stellt dar F i g. 1 einen Schnitt durch eine vereinfachte
Darstellung des Erfindungsgegenstandes, F i g. 2 bis 5 die erfindungsgemäße Lippendichtung
bei unterschiedlichen auf die Dichtungslippe wirkenden Druckverhältnissen.
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Die in F i g. 1 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit weist zwei miteinander
durch nicht dargestellte Zugglieder oder Zugbolzen verbundene Zylinderböden 1 und
2 auf, die jeweils in ein Ende eines den Zylinder bildenden Rohres 3 eingesetzt
sind. In. dem Zylinder spielt ein Kolben 4, der zwei Kolbenfbrtsätze 5 und 6
aufweist.
Die Abdichtung des Kolbens 4 gegenüber der Zylinderwandung erfolgt durch ringförmige
Lippendichtungen 7 und 8, die in Nuten des Kolbens 4 eingesetzt sind.
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Der Kolbenfortsatz 6 ist mit einer Kolbenstange 9 verbunden, die den
Zylinderboden 2 durchdringt, wobei sie durch nicht dargestellte Dichtungen abgedichtet
ist.
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In den Zylinderböden 1 und 2 sind zentrale Dämpferbohrungen 10 und
11 vorgesehen, -.deren Durchmesser geringer ist als der des Zylinders und in die
die Anschlußleitungen 12 und 13 für den Zu- und Ab$uß der Preßluft münden.
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---Die Kolbenfortsätze 5 und 6 sind mit Ringnuten 14, 15 versehen,
in welche erfindungsgemäße Lippendichtungen 16, 17 eingesetzt sind.
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Die erfindungsgemäßen Lippendichtungen weisen, wie insbesondere aus
den F i g. 2 und 5 ersichtlich ist; einen wulstförmigen Abschnitt 18 auf, der infolge
seiner Elastizität die Dichtung in der Ringnut festhält und mit äußeren Umfangsnuten
19 oder Riffelungere versehen sein kann. An den wulstförmigen Abschnitt schließt
sich die Dichtlippe 20 an, durch welche die Abdichtung nach dem Eindringen in die
Dämpferbohrung erfolgt.
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An der übergangsstelle zwischen dem wulstförmigen Abschnitt 18 und
der Dichtlippe 20 sind erfindungsgemäß in die Dichtung Lochungen oder Schlitze,
beispielsweise Nadelstichlöcher21, spanlos eingearbeitet, die im Betrieb die Funktion
der bekannten Drosselleitungen übernehmen.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei folgende.
Soll beispielsweise eine Last, die an der Kolbenstange 9 angehängt ist, angehoben
werden, so wird durch die Anschlußleitung 13 über die Dämpferbohrung 11 Preßluft
in den Räum 22 unterhalb des Kolbens 4 geleitet. Dies führt dazu, daß der Kolben
4 angehoben wird, wobei die in -dem Raum 23 oberhalb des Kolbens befindliche Luft
so lange ungehindert durch die Dämpferbohrung 10 und die Anschlußleitung 12 abströmen
kann, bis der Kolbenfortsatz 5 in die Dämpferbohrung 10 eintaucht und die Lippendichtung
16 wirksam wird. Von diesem Zeitpunkt an kann die Luft aus dem Raum 23 nicht mehr
entweichen, sie wird komprimiert und übt dabei einen Druck auf die Fläche 24 der
Dichtung aus. Sobald dieser Druck ein bestimmtes Maß übersteigt, beginnen die Nadelstichlöcher
21 sich zu öffnen, so daß eine gewisse Luftmenge durch diese Löcher entweichen kann
und die dämpfende Wirkung der Dichtung verringert wird. Mit zunehmender Druckeinwirkung
'auf die Fläche 24 erweitern sich die Löcher 21 immer stärker; so daß der Kolben
seinen vollen Hub ausführen kann.
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. Derselbe Vorgang spielt sich ab, wenn der Kolben von oben, also
vom Raum 23 aus beaufschlagt wird und die im Raum 22 befindliche Luft über die Dämpferbohrung
11 und die Anschlußleitung 13 entweichen muß.
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Nachdem zu Beginn der Bewegung sich der Kolben meist in der oberen
oder unteren Endstellung befindet, muß die durch die Anschlußleitungen 12 oder 13
zugeführte Druckluft so lange an den Kolbenfortsätzen 5 bzw. :6 entlang durch die
Dämpferbohrung 10
bzw. 11 strömen, bis die Kolbenfortsätze die Dämpferbohrungen
verlassen haben. Es ist offensichtlich, daß -in diesen Fällen eine Dichtwirkung
der Lippendichtungen 1 6bzw.17. unerwünscht ist, und zu diesem Zweck weisen, wie
bereits: erwähnt; die:;wülstförmigen Abschnitte äußere Umfangsnuten 19 oder Riffelungen
auf, die einen Durchtritt der Luft gestattet. Selbstverständlich ist es auch möglich,
diesen Luftübergang dadurch sicherzustellen, däß der im Querschnitt kreisförmige
Wulst der Dichtung einen Außendurchmesser erhält, der kleiner ist als die zentrale
Dämpferbohrung, in die er eintaucht.
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Nachdem. die Dichtlippen der erfindungsgemäßen Dichtung im Gegensatz
zu bekannten Ausführungsformen beim Eintauchen des Kolbenfortsatzes in die Dämpferbohrung
im richtigen Sinne eingeführt werden, d. h. ohne daß auf sie eine Kraft ausgeübt
wird, die das Bestreben hat, die Lippen- umzustülpen, könneu sie bei der erfindungsgemäßen
Dichtung sehr flexibel ausgeführt werden und bieten einem durch den Ringraum zwischen
Kolbenfortsatz und Dämpferbohrung in Richtung auf den Raum 22 bzw. 23 fließenden
Luftstrom wenig Widerstand.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des wulstförmigen Abschnittes
18 ist in F i g. 2 strichpunktiert eingezeichnet, wobei dieser Abschnitt abweichend
vom kreisförmigen Querschnitt an der Außenseite eine kegelige Fläche 25 aufweist,
die die Gleit- und Führungseigenschaften einer solchen Dichtung verbessert. Selbstverständlich
können auch in diesem Falle die äußeren Umfangsnuten oder Riffelungen vorgesehen
sein.
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Wie ersichtlich, ist die ausreichende Dämpfung der Kolbenbewegung
abhängig von der einwandfreien Funktion der Lippendichtungen 16; 17 und kann daher
unzureichend werden, wenn diese Dichtungen, z. B. infolge von Verschleiß oder Alterungserscheinungen,
nicht mehr voll wirksam sind. Um auch in diesen Fällen eine Zerstörung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zu verhindern, sind in Ringnuten 26, 27 in den Zylinderböden :t und
2 gegenüber den beiden Stirnflächen des Kolbens 4 ringförmige Gummipuffer 28, 29
eingelassen, auf die der Kolben bei unzureichender Bedämpfung aufläuft. Diese Gummipuffer
haben vorzugsweise die Gestalt wellen- oder zinneuartig gezackter Ringe.