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Hydropneumatisches Hubaggregat Die Erfindung bezieht sich auf ein
hydropneumatisches Hubaggregat zur Höhenverstellung von Tischplatten und Stühlen,
bestehend aus einem mit einer Flüssigkeit und mit Druckgas gefülltem Zylinder und
einem Kolben, der mit einer in einer ringförinigen Nut angeordneten Dichtung versehen
ist, wobei zwischen dem Raum oberhalb des Kolbens und dem Raum unterhalb des Kolbens
ein von außen absperrbarer Durchlaß angeordnet ist.
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Bei den bekannten, mit einem von außen absperrbaren Flüssigkeitsdurchlaß
versehenen Hubaggregaten zur Höhen- oder Neigungsverstellung von Tischplatten und
Stühlen erfolgt eine hydraulische Blokkierung durch Sperren des Flüssigkeitsdurchlasses
zwischen dem Raum oberhalb des Kolbens und dem Raum unterhalb des Kolbens im Zylinder.
Bei dieser Blockierung des Hubaggregates muß der Kolben gegen die Zylinderinnenwand
völlig abgedichtet sein, da schon bei geringfügiger Undichtheit die Kolbenstange
langsam aus dem Zylinder ausfährt.
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Um eine sichere Abdichtung zu erreichen, ist es bei den bekannten
Konstruktionen (vgl. deutsches Gebrauchsmuster 1930 914) erforderlich, die
in einer ringförmigen Nut des Kolbens angeordnete und auf der Zylinderinnenwand
gleitende Dichtung unter starker Vorspannung einzubauen. Die beim Gleiten des Kolbens
im Zylinder auftretende Reibung ist sehr nachteilig, denn das Hubaggregat muß mit
einem größeren Druck gefüllt werden, als der gewünschten Ausfahrkraft entspricht,
und beim ZusammendrUkvon von Hand muß sowohl die Reibungskraft als auch der erhöhte
Füllungsdruck im Hubaggregat überwunden werden. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion
ist, daß infolge der erhöhten Haftreibung der Dichtung auf der Zylinderinnenwand
beim öffnen des Durchlasses das Hubaggregat festhängt oder nur zögernd anläuft.
Außerdem tritt, bedingt durch die hohe Anpreßkraft der Dichtung gegen die Zylinderinnenwand,
ein starker und schneller Verschleiß der Dichtung ein, wodurch die Funktionssicherheit
derartiger Hubaggregate nicht über einen langen Zeitraum gewährleistet ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten
Konstruktionen zu vermeiden und ein in seinem Aufbau einfaches und äußerst betriebssicheres
hydropneumatisches Hubaggregat zu schaffen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Dichtung
bei abgesperrtem Durchlaß gegen die Innenwand des Zylinders gepreßt wird, während
bei geöffnetem Durchlaß die Anpressung der Dichtung gegen die Zylinderwand aufgehoben
ist. Damit wird nur bei blockiertem Hubaggregat, d. h. wenn der Kolben im
Zylinder feststeht, die Dichtung gegen die Innenwand des Zylinders gedrückt, wodurch
mit Sicherheit eine absolute Dichtwirkung zwischen dem Kolben und dem Zylinder erzielt
wird. Dagegen wird bei aufgehobener Blockierung die Haftreibung vermieden, indem
die Dichtung nicht mehr gegen die Zylinderwand gedrückt wird. Ein Festhängen des
Hubaggregates oder ein nur sehr zögerndes Ansprechen kann daher nicht auftreten.
Ein weiterer Vorteil ist, daß bei der Gleitbewegung des Kolbens im Zylinder keine
zusätzliche Reibungskraft der Ausschubkraft und dem Zusammendrücken des Hubaggregates
entgegengerichtet ist und demzufolge das Hubaggregat lediglich mit dem Druck gefüllt
werden muß, der der gewünschten Ausfahrkraft entspricht. Ein Verschleiß der Dichtung
kann dementsprechend durch die Kolbenbewegung nicht auftreten, und das Hubaggregat
wird dadurch äußerst betriebssicher.
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Das Anpressen der Dichtung erfolgt dadurch, daß der Querschnitt der
Nut in Abhängigkeit von der je-
weiligen öffnung des Durchlasses veränderbar
ist. Eine Verkleinerung des Nutquerschnittes bewirkt eine Verformung der in der
Nut angeordneten Dichtung und - da diese nur in Richtung auf den Zylinder
ausweichen kann - ein sehr starkes Anpressen an die Zylinderwand.
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Aus der deutschen Patentschrift 887 132 ist zwar eine in einer
Nut veränderlichen Querschnittes angeordnete Dichtung bekannt, doch steht hier der
die
veränderbare Nutenwand bildende Ring und damit die Dichtung
in allen Betriebsphasen des Aggregates, in diesem Falle eines Energiespeichers,
unter gleichmäßiger Federbeaufschlagung. Eine solche Dichtungsanordnung wäre für
hydropneumatische Hubaggregate der eingangs genannten Art wenig geeignet, da auch
hier die Anpressung der Dichtung an die Zylinderinnenwand unabhängig von der Betriebsstellung
des Hubaggregates erfolgen würde.
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Nach einem weiteren Merkmal wird die Nut zwischen dem Kolben und einem
axial bewegbaren Ring gebildet, wobei der Kolben zur Führung dieses Ringes einen
zylinderförmigen Ansatz aufweist und der Ring mit der Betätigungseinrichtung für
den Durchlaß in Verbindung steht. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, den
Querschnitt der Nut für die Dichtung in Abhängigkeit der jeweiligen öffnung des
Durchlasses zu verändern. Eine besonders einfache Konstruktion erhält man dadurch,
daß der Durchlaß durch das freie Ende des Ansatzes und einen mit einer Kolbenstange
verbundenen Ventilkörper gebildet wird, wobei der Ventilkörper mit dem Ring kraftschlüssig
verbunden ist. Der Ventilkörper dient dabei nicht nur als Ventilplatte für den Durchlaß,
sondern gleichzeitig zur Verschiebung des den Nutquerschnitt verändernden Ringes,
wodurch das neue Hubaggregat aus sehr wenigen Einzelteilen besteht.
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Der Kolben und der Ring sind in an sich bekannter Weise durch eine
in eine Längsnut an deren Außenumfang eingreifende Längssicke unverdrehbar im Zylinder
geführt. Dadurch wird auf den elastischen Dichtungsring lediglich eine Kraft in
axialer Richtung und keinerlei Kraft in Umfangsrichtung auf den Dichtungsring ausgeübt,
so daß dieser auch beim Zusammenpressen keinem Verschleiß unterliegt.
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Eine sehr einfache Montage des Hubaggregates sowie eine Sicherung
der Kolbenstange gegen vollständiges Ausfahren aus dem Zylinder ergibt sich dadurch,
daß der Ventilkörper in an sich bekannter Weise durch einen Querstift mit der Kolbenstange
verbunden ist.
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Die Betätigung für das öffnen und Schließen des Durchlasses erfolgt
auf sehr einfache Weise dadurch, daß der Ventilkörper ein Außengewinde aufweist,
welches in ein entsprechendes Innengewinde des Kolbens eingreift, und daß der Querschnitt
des Durchlasses und der Nut für die Dichtung mittels einer relativen axialen Verstellung
durch gegenseitiges Verschrauben von Ventilkörper und Kolben veränderbar ist.
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Wie die neue Ausbildung zeigt, ist ein in einer Richtung wirkendes
Dämpfventil in einer Längsbohrung des Ventilkörpers angeordnet. Der Gesamtaufbau
des Hubaggregates wird dadurch sehr einfach und daher billig in der Herstellung,
denn sämtliche Teile weisen einfache Formen auf und sind daher besonders für die
Großserienfabrikation geeignet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, daß am Außenumfang
des Kolbens Kanäle und am Außenumfang des Ringes Kanäle in axialer Richtung angeordnet
sind, wobei der durch die beiden Kanäle gebildete Durchlaß mittels der zwischen
den Kanälen befindlichen Dichtung im blockierten Zustand des Hubaggregates absperrbar
ist.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel
mit geöffnetem Durchlaß, F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Kolben in
größerer Darstellung, wobei die Durchlaßöffnung geschlossen ist, und F i
g. 3 einen Längsschnitt durch den Kolben in größerer Darstellung, bei einem
Ausführungsbeispiel, dessen Durchlaß mit dem Dichtring verschlossen wird.
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Das Hubaggregat nach den F i g. 1 und 2 besteht aus einem mit
einer Längssicke 2 versehenen Zylinder 1, in dem ein Kolben 3 axial
verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 3 ist durch eine Längsnut am Außenumfang,
in welche die Längssicke 2 eingreift, unverdrehbar im Zylinder geführt. Der Kolben
3 weist einen zylinderförmigen Ansatz 4 auf, auf dem ein Ring 8 gleitet,
der zusammen mit dem Kolben 3 eine Nut für eine ringförmige Dichtung
9 bildet. Der Kolben 3 ist außerdem mit einem Innengewinde
5 versehen, in das ein Ventilkörper 7 mit einem entsprechenden Außengewinde
eingesehraubt ist, wobei Ventilkörper 7 zusammen mit dem Ansatz 4 einen im
Querschnitt veränderlichen Durchlaß 6 bildet. An einem Bund des Ventilkörpers
7 liegt der Ring 8 an, der Kanäle 20 aufweist. Ein in einer Bewegungsrichtung
wirkendes Dämpfventil besteht aus einer mit einer Aussparung 17 versehenen
Ventilplatte 16, die an einem in einer Längsbohrung 14 des Ventilkörpers
7 befestigten Ring anliegt und unter der Einwirkung einer Feder
15 steht. Um ein Herausschrauben des Ventilkörpers 7 aus dem Kolben
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nach der Montage zu verhindern, ist an dem freien Ende des Ventilkörpers
7 eine Sicherung 21 angeordnet, die aus einem Sprengring besteht. Im Ventilkörper
7 mündet die Längsbohrung 14 in eine Querbohrung 22, während der Ventilkörper
7 selbst durch einen Querstift 10 fest mit der Kolbenstange
11 verbunden ist.
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Der oberhalb des Kolbens 3 liegende Raum 18 besitzt
eine Flüssigkeits- und Gasfüllung,-während der unterhalb des Kolbens 3 liegende
Raum 19 eine Flüssigkeitsfüllung aufweist. Damit bei voll ausgefahrener Kolbenstange
11 aus dem Zylinder 1 kein harter Stoß erfolgt, ist ein elastischer
Anschlag 13, der beispielsweise aus Gummi besteht, vorgesehen. Damit ein
vollständiges Ausfahren der Kolbenstange 11 aus dem Zylinder 1 mit
Sicherheit vermieden wird, was möglicherweise beim Abscheren des Querstiftes
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eintreten könnte, ist außerdem ein Sicherungsring 12 auf der Kolbenstange
11 befestigt. Das aus dem Zy-
linder 1 herausragende Ende der Kolbenstange
11 ist zur Befestigung des Bedienungshebels vorgesehen. Der Einbau des Hubaggregates
bei höhenverstellbaren Tischen bzw. Stühlen kann derart erfolgen, daß der Zylinder
1 mit der Tischplatte bzw. der Sitzplatte des Stuhles und die Kolbenstange
11 mit dem Fuß verbunden werden.
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Die Wirkungsweise des Hubaggregates ist folgende: In F i
g. 1 ist das Hubaggregat mit geöffnetem Durchlaß 6 dargestellt; in
dieser Stellung kann ein Flüssigkeitsaustausch zwischen den Räumen 18 und
19 erfolgen. Da die den Raum 18 begrenzende Kolbenfläche größer ist
als die, welche den Raum 19
begrenzt, wird durch den Druck der Gasfüllung
im Raum 18 der Zylinder 1 angehoben, und die dabei aus dem Raum
19 verdrängte Flüssigkeit fließt durch die Kanäle 20 des Ringes
8 und durch den zwischen dem Ansatz 4 und dem Ventilkörper 7 gebildeten
Durchlaß 6 in die Querbohrung 22 und von dort durch die Längsbohrung 14 und
durch die den Drosselquerschnitt bildende Aussparung 17 der Ventilplatte
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in den Raum 18. Dadurch erfolgt ein langsames Anheben des mit dem Zylinder
1 verbundenen Möbelteiles. Ist die gewünschte Höhe erreicht, so wird durch
Verdrehen der Kolbenstange 11 der Ventilkörper 7 mit seinem Gewinde
in das Innengewinde 5 des Kolbens 3 weiter eingeschraubt, wobei der
Durchlaß 6 infolge Anliegens des Ventilkörpers 7
auf dem Ansatz 4 des
Kolbens 3 verschlossen wird. Zur besseren Abdichtung ist der Ventilkörper
7 im Bereich der Anlage des Ansatzes 4 mit einer Dichtung:, 9 versehen.
Gleichzeitig mit dem Verschließen des Durchlasses 6 wird der Ring
8 durch den Ventilkörper 7 axial nach oben geschoben und verkleinert
dadurch den Querschnitt der Nut, die die Dichtung 9
aufnimmt, wodurch die
Dichtung 9 zusammengepreßt und, da sie nur zum Zylinder hin ausweichen kann,
gegen die Innenwand des Zylinders 1 gedrückt wird, wodurch eine einwandfreie
Abdichtung erfolgt. Ein Verdrehen des Kolbens 3 und des Ringes
8 im Zy-
linder 1 ist beim Verdrehen der Kolbenstange
11 und damit auch des Ventilkörpers 7 nicht möglich, da sowohl der
Kolben 3 als auch der Ring 8 in der Längssicke 2 des Zylinders
1 drehfest geführt sind. Bei verschlossenem Durchlaß 6 ist das Hubaggregat
hydraulisch blockiert, und durch das Anpressen der Dichtung 9 gegen die Innenwand
des Zylinders 1 in dieser Stellung ist eine absolute Abdichtung zwischen
den Räumen 18 und 19 gewährleistet.
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Soll die Tischplatte bzw. der Stuhlsitz abgesenkt werden, so wird
durch der Schließbewegung entgegengesetztes Drehen der Kolbenstange 11 der
Durchlaß 6 freigegeben. Dabei gleitet der Ring 8 auf dem Ansatz 4
des Kolbens 3 durch die Rückfederkraft der elastischen Dichtung
9 nach unten die Anpressung der Dichtung 9 an die Innenwand des
Zy-
linders 1 wird aufgehoben. Anschließend wird von Hand der Zylinder
1 niedergedrückt, so daß sich die Kolbenstange 11 in den Zylinder
1 schiebt. Die in den Raum 18 verdrängte Flüssigkeit hebt die Ventilplatte
16 entgegen der Kraft der Feder 15 von dem Anlagering ab und die Flüssigkeit
fließt durch die Längsbohrung 14, die Querbohrung 22, den Durchlaß 6 und
die Kanäle 20 in den Raum 19. Bei dieser Bewegungsrichtung wirkt das Dämpfventil
nicht als Drosseleinrichtung, d. h., die Flüssigkeit fließt ohne Drosselwirkung
durch das Dämpfventil vom Raum 18 in den Raum 19. Ist die gewünschte
Höhe erreicht, so wird durch Verdrehen der Kolbenstange 11
- wie bereits
beschrieben - der Durchlaß 6 verschlossen und gleichzeitig die Dichtung
9 gegen die Innenwand des Zylinders 1 gedrückt und damit das Hubaggregat
hydraulisch blockiert.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von
dem nach den F i g. 1 und 2 dadurch, daß der Durchlaß durch am Außenumfang
des Kolbens 3 und des Ringes 8 angeordnete und in axialer Richtung
verlaufende Kanäle 23,24 gebildet wird. Zwischen den Kanälen 23 im Kolben
3 und den Kanälen 24 im Ring 8 ist die Dichtung 9 angeordnet.
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Bei blockiertem Hubaggregat wird der Ring 8
gegen die Dichtung
9 gedrückt, die dadurch zusammengepreßt wird und nur zur Innenwand des
Zy-
linders 1 hin ausweichen kann und somit den von den Kanälen
23 und 24 gebildeten Durchlaß versperrt.
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Die Blockierung des Hubaggregates wird durch Verdrehen der Kolbenstange
11, entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2,
gelöst. Durch das Zurückgehen des Ringes 8 in axialer Richtung wird die Anpressung
der Dichtung gegen die Zylinderwand aufgehoben, und die Dichtung hebt sich von der
Innenwand des Zylinders 1 ab, wodurch der Flüssigkeitsaustausch zwischen
den Räumen 18
und 19 durch die in axialer Richtung verlaufenden Kanäle
23 des Kolbens 3 und die Kanäle 24 des Ringes 8 erfolgen kann.