DE1284303B

DE1284303B - Hydropneumatischer Druckzylinder

Info

Publication number: DE1284303B
Application number: DEN27805A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-12-01
Filing date: 1965-12-01
Publication date: 1968-11-28

Description

Die Erfindung betrifft einen hydropneumatischen Druckzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen.
An derartige Druckzylinder wird die Forderung gestellt, daß sie die gewünschte Kraft in der Endlage hervorbringen, stufenlos den Preß- oder Spannvorgang einleiten und eine möglichst kleine Baugröße aufweisen. Bisher bekannte Druckzylinder sind entweder pneumatisch betrieben, wobei die Energie aus dem vorhandenen Preßluftnetz entnommen wird oder hydraulisch mit von Hand bzw. elektrisch getriebenem Pumpenaggregat. Es sind auch bereits hydropneumatisch betriebene Druckzylinder bekannt. Bei diesen ist jedoch dem Druckzylinder ein Druckübersetzer vorgeschaltet, der den Luftdruck aus dem vorhandenen Preßluftnetz in einen höheren öldruck umwandelt. Im weiteren sind auch Druckzylinder mit eingebautem Druckübersetzer bekannt. Bei diesen setzt sich bei Betätigung des Druckzylinders sofort der Differenzkolben in Bewegung und formt den Eingangsdruck in einen entsprechend höheren Arbeitsdruck um, der auf den Arbeitskolben wirkt, d. h. also im Druckzylinder ist lediglich ein Hochdruckweg vorhanden. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß der Kolbenhub eines derartigen Zylinders nicht sehr groß sein kann, da die Druckumformung nur auf Kosten des Weges bzw. des Flächenverhältnisses zu erreichen ist.
Der Nachteil der pneumatischen Druckzylinder liegt in der großen Bauweise bei hohen Kräften. Da das Luftdrucknetz meist 6 atü nicht übersteigt, sind große Kolbendurchmesser erforderlich, ebenso ergibt sich ein hoher Luftverbrauch. Das hydraulische System erfordert stets ein teures Pumpaggregat und Ver= legung von Hochdruckleitungen zum Druckzylinder. Auch das bekannte hydropneumatische System erfordert außer dem eigentlichen Druckzylinder einen aufwendigen Druckübersetzer und Verlegung von Hochdruckleitungen zum Druckzylinder, sofern der Druckübersetzer nicht im Druckzylinder eingebaut ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen und mit wesentlich geringerem. Aufwand einen Druckzylinder zu schaffen, bei dem die stufenlose Druckübersetzung im Druckzylinder selbst erfolgt. Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß sich der Gesamthub des Arbeitskolbens aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruck-Weg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beaufschlagte Spannelemente über einen Spannring mit dem Druckzylinder eine Einheit bilden, und daß der Differenzkolben, der Arbeitskolben, die Spannelemente und die die Entlüftungs- und ölkanäle enthaltenden Führungsbolzen zu einer Baueinheit verbunden sind.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine hydropneumatische Druckeinheit mit beidseitigem konischem Spannring und doppelseitiger hydraulischer Beaufschlagung der Spannkonen; F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine hydropneumatische Druckeinheit mit zylindrischem Spannring; F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine hydropneumatische Druckeinheit mit einseitig konischem Spannring.
Die Druckeinheit besteht aus dem Druckzylinder 2, seinem Deckel 1, dem Lagerdeckel 18 und dem Lagerbock 3. Im Inneren der Druckeinheit -ist der Differenzkolben 4 mittels Führungsbolzen 9 und 12 mit der Gegendruckplatte 5, den Spannkonen 6 und 8, dem Spannring 7 und dem Arbeitskolben 11 durch Seegerringe 20 über Distanzhülsen 14 und O-Ringe 21 zu einer Baueinheit verbunden. Bei Beaufschlagung des Differenzkolbens 4 mit Preßluft schiebt dieser die gesamte Einheit so weit vor, bis ein Gegendruck durch den Arbeitskolben 11 eingeleitet wird. Nun tritt der Differenzkolben 4 in Tätigkeit und formt den Luftdruck des Preßluftnetzes in höheren Öldruck um, welcher sich durch die Ausgleichsbohrung 16 des Führungsbolzens 12 in beide Hochdruckräume 13 fortpflanzt und die Spannkonen 6 und 8 beaufschlagt. Die Spannkonen 6 und 8 führen eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spannring 7 und Druckzylinder 2 herbei. Die Druckübersetzung kann nun den maximalen Stand erreichen. Die Entlüftungsbohrung 15 im Führungsbolzen 9 läßt die durch den Differenzkolben 4 verdrängte Luft entweichen. Die Federn 10 gestatten ein Nachdrücken des Arbeitskolbens 11. Beim Rückhub beaufschlagt die Preßluft die Rückseite des Arbeitskolbens 11, gleichzeitig tritt auch die Preßluft durch die Entlüftungsbohrung 15 und beaufschlagt den Differenzkolben 4. Durch das Entspannen des Druckmittels lösen sich die Spannkonen und der Rückhub wird eingeleitet. Insgesamt sind um 120° versetzt je ein Führungskolben 9 für die Entlüftung und zwei Führungsbolzen 12 vorgesehen. Letztere tragen je eine Verschlußsehraube 17, welche einmal als Entlüftungsschraube und einmal als Druckmitteleinfüllschraube dient.
F i g. 2 zeigt im Prinzip das gleiche. Bei Aufschlagen des Arbeitskolbens 22 auf dem zu spannenden Gegenstand wird durch Druckanstieg im Hochdruckraum 23 der zylindrische Spannring 24, welcher mit Deckplatten 25 und 26 verschraubt ist, so weit zurückgedrückt, bis sich über das Federpaket 27 ein Spannvorgang zwischen Spannring 24 und Druckzylinder 2 einleitet. Ein weiteres Nachdrücken des Differenzkolbens 28 führt dann zu dem gewünschten Druckergebnis. Auch ist ein Nachdrücken des Arbeitskolbens 22 möglich, da der Spannvorgang des Spannringes 24 vor Erreichung der Blockhöhe des Federpaketes 27 eintritt. Eine formgepreßte Dichtung 29 sorgt wiederum für einen geringen Leckölverlust.
Gemäß F i g. 3 ist der zylindrische Spannring 24 entsprechend F i g. 2 durch einen konischen Spannring 30 ersetzt, welcher über einen Spannkonus 31 betätigt wird. Auch hier wird der Spannring 30 so weit zurückgedrückt, bis über das Federpaket 27 ein Spannvorgang zwischen Spannring 30 und Druckzylinder 2 eingeleitet wird. Der weitere Vorgang entspricht dem der Anordnung gemäß F i g. 2. Selbstverständlich sind auch in der Konstruktionsausführung gemäß F i g: 2 und 3 Führungsbolzen vorgesehen, von denen je einer mit einer Entlüftungsbohrung, einer öleinfüllschraube und einer ölentlüftungsschraube versehen sind. Der zu übertragende Druck ist abhängig von der Federkraft.
Die Bauweise nach der Erfindung zeigt wesentliche Vorteile gegenüber den bekannten Systemen. Es ergibt sich eine sehr gedrungene Bauweise bei hohen Kräften, ein sehr geringer Luftverbrauch, da der Hub niederdruckseitig ausgeführt wird und der Druckzylinder relativ zu den auszuübenden Kräften einen kleinen Durchmesser aufweist. Es ergeben sich keine Installationen hochdruckseitig, da der Hochdruckteil innerhalb der Zylindereinheit abgekapselt ist. Die Konstruktion ermöglicht es sogar, daß die Dichtungen im Hochdruckteil, außer bei Differenzkolben, nahezu nur statisch beansprucht werden, sofern man die wirksame Kolbenfläche hochdruckseitig nicht bis zum Zylinderdurchmesser vorsieht, was eine hohe Lebensdauer zur Folge hat.

Claims

Patentansprüche: 1. Hydropneumatischer Druckzylinder, insbesondere für Pressen und Spannvorrichtungen, bei dem die Druckübersetzung von Preßluft-Niederdruck in Flüssigkeits-Hochdruck im Druckzylinder mittels eines Differenzkolbens erfolgt und der Gesamthub des Arbeitskolbens dem aus dem Flächenverhältnis zwischen Differenz- und Arbeitskolben resultierenden Hochdruckweg entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Gesamthub des Arbeitskolbens (11) aus einem in gleicher Richtung verlaufenden Niederdruck- und Hochdruck-Weg zusammensetzt, wobei im verriegelten Zustand gegenläufige, mit Hochdruck beaufschlagte Spannkonen (6, 8) über einen Spannring (7) mit dem Druckzylinder (2) eine Einheit bilden.
2. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzkolben (4), der Arbeitskolben (11), die Spannkonen (6, 8) und Entlüftungs- und Ölkanäle enthaltende Führungsbolzen (9,12) zu einer Baueinheit verbunden sind.