DE1528599B2

DE1528599B2 - Ventilkolben zur Verwendung bei hohen Flüssigkeitsdrucken, insbesondere für hydraulische Pressen

Info

Publication number: DE1528599B2
Application number: DE1528599A
Authority: DE
Inventors: Derek London Green
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1964-02-20
Filing date: 1965-02-09
Publication date: 1975-04-03
Also published as: CH418271A; DE1528599A1; DE1528599C3; US3318256A

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilkolben zur Verwendung bei hohen Flüssigkeitsdrücken, insbesondere für hydraulische Pressen, mit einem Dichtungsträger an dem dem Förderraum zugewandten Ende des Kolbens und einer Halteeinrichtung, die eine gewisse axiale Verschiebung des Dichtungsträgers gegenüber dem Kolben zuläßt, mit einem sich in axialer Richtung durch den Dichtungsträger hindurch erstreckenden Durchlaß und mit einer Dichtung an der Halteeinrichtung, die diesen Durchlaß verschließt, wenn der Dichtungsträger seinen Arbeitshub ausführt.

Eine derartige Vorrichtung kann in einer hydraulischen Strangpresse Anwendung finden. Bei solchen Strangpressen wird bekanntlich das Werkstück durch Einwirkung des Flüssigkeitsdruckes durch die Preßdüse hindurchgetrieben. Es können auch langgestreckte, schlanke Werkstücke, z. B. Draht, stranggepreßt werden. Die Druckflüssigkeit dient nicht nur zur Übermittlung der Preßkräfte auf das Werkstück, sondern auch als Schmiermittel für das die Preßstücke passierende Werkstück. Dabei geht Druckflüssigkeit verloren, welche ersetzt werden muß.

Man könnte nun daran denken, ein Nachschnüffelventil für den Druckbehälter vorzusehen; ein solches Nachschnüffelventil schwächt jedoch die Wandung des Druckbehälters, was wegen der zu erzeugenden sehr hohen Drücke nachteilig ist. Die Möglichkeit, den Pumpenkolben von Zeit zu Zeit herauszunehmen und Druckflüssigkeit nachzufülllen, ist offensichtlich aufwendig und zeitraubend und schon deshalb nachteilig, weil beim Wiedereinsetzen des Kolbens die Gefahr des

Lufteinschlusses besteht.

Die angeführten Nachteile werden vermieden, wenn der Kolben selbst als Ventil ausgebildet ist, wenn also beim Rückhub Flüssigkeit von einem Vorratsbehälter in den Zylinder fließen kann. Die IT-PS 6 22 824 zeigt eine derartige Vorrichtung zum Pumpen von Flüssigkeiten, jedoch für einen relativ niedrigen Druck. Die bekannte Vorrichtung weist einen in einem Zylinder lose geführten Kolben auf. Ein Gummiventilring sitzt dichtend in der Zylinderbohrung und ist vorne am Kolben mittels eines Bolzens mit Kopf befestigt oder unverlierbar gemacht, so daß bei einem Arbeitshub des Kolbens der Gummiventilring sich gegen das vordere Ende des Kolbens stützt, jedoch beim Rückhub sich von dieser Berührung freimacht und einen Strömungsweg für die Flüssigkeitkeit in den Zylinderraum freigibt. Dieser Strömungsweg ist durch die Lücke zwischen dem Zylinder und dem lose geführten Kolben, dem Spiel zwischen den Endflächen des Kolbens und des Gummiventilrings und dem radialen Spiel zwischen der Bohrung des Gummiventilrings und dem Bolzen zum Unverlierbarmachen des Ventilrings gegeben. Die äußere Fläche des Gummiventilrings stellt also im Sinne der vorstehenden Definition die erste Dichtung, die seitliche Fläche, die zweite Dichtung und das Innere den Dichtungsträger dar. Da beim Arbeitshub das Entweichen von Flüssigkeit lediglich durch das Anliegen des Gummiventilrings an der Zylinderwand und an der Endfläche des Kolbens verhindert wird, kann mit der bekannten Vorrichtung nur ein relativ geringer Flüssigkeitsdruck erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so weiterzuentwickeln, daß extrem hohe Flüssigkeitsdrücke erzeugt werden können.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Dichtung zwischen dem Dichtungsträger und der Zylinderbohrung einen konischen Dichtungsring aufweist, der zwischen einer konischen Fläche des Dichtungsträgers und einem an diesem befestigten Druckring angeordnet ist, welcher einen mit der zylindrischen Bohrung abdichtend zusammenwirkenden Gummi-Dichtungsring trägt, daß als Dichtung für den Durchlaß im Dichtungsträger ebenfalls ein konischer Dichtungsring vorgesehen ist, der in einer konischen Erweiterung des Durchlasses sitzt und dessen ebene ringförmige Stirnfläche mit der gegenüberliegenden Seite des Kolbens zusammenwirkt, wenn dieser infolge des Drucks beim Arbeitshub am Dichtungsträger anliegt, und daß die ebene ringförmige Stirnfläche des konischen Dichtungsrings den Durchlaß freigibt, wenn der Kolben sich beim drucklosen Rückhub vom Dichtungsträger abhebt.

Unter einem konischen Dichtungsring wird ein soleher verstanden, dessen Querschnitt ein rechtwinkliges Dreieck ist. Mit der einen Kathetenseite liegt dieser konische Ring an der Innenseite der zylindrischen Bohrung an, während die andere Kathetenseite beim Arbeitshub unter dem Flüssigkeitsdruck steht, so daß der Ring entlang der Hypotenusenseite diesem Druck auszuweichen versucht, d. h. sich mit großer Kraft mit seiner ersten Kathetenseite gegen die Innenfläche der Zylinderbohrung anlegt. Der weitere konische Dichtungsring arbeitet in ähnlicher Weise zur Abdichtung des Spaltes zwischen dem Kolben und dem zylindrischen Körper.

Durch die erheblichen Drücke der Druckflüssigkeit wird der erste konische Ring gedehnt; beim Rückhub

des Kolbens besteht deshalb die Gefahr, daß dieser an der Zylinderinnenwandung mit einer solchen Kraft haftet, daß die Stützkraft durch eine Schnurdichtung nicht ausreichen würde und diese Schnurdichtung zu Bruch gehen könnte. Diese Gefahr ist durch die Anordnung des mit einer Ringnut versehenen Rings vermieden, indem dieser einerseits den konischen Dichtungsring direkt abstützt und andererseits eine Nut zur Aufnahme der Schnurdichtung aufweist.

Die Vorrichtung nach der Erfindung wird an Hand ίο eines Ausführungsbeispiels derselben beschrieben, und zwar zeigt

F i g. 1 den erfindungsgemäßen Teil der Vorrichtung, teilweise geschnitten, und zwar während des Arbeitshubes,

F i g. 2 die Vorrichtung in Seitenansicht bei Beginn des Rückhubes und

F i g. 3 die Vorrichtung in Seitenansicht während des Rückhubes.

Eine Kolbendichtung 1 gehört zu einem Kolben 2, welcher lose in einer zylindrischen Bohrung eines Zylinders 3 geführt ist. Die Dichtung enthält einen zylindrischen Dichtungsträger 4, der in der zylindrischen Bohrung geführt ist und am Kolben 2 mit Hilfe eines Schraubbolzens 5 gehalten ist. Der Ringspalt zwischen dem zylindrischen Dichtungsträger 4 und der Innenfläche der zylindrischen Bohrung wird mittels eines O-Rings aus Gummi und eines konischen Dichtungsrings 7 aus Nylon abgedichtet. Der konische Dichtungsring 7 liegt an einer konischen Fläche des zylindrischen Dichtungsträgers 4 an. Der O-Ring 6 ist in einer Ringnut eines Stützrings 8 angeordnet, der mittels einer Mutter 9 unter Zwischenfügung des konischen Dichtungsrings 7 am zylindrischen Dichtungsträger 4 gehalten wird. Ein zweiter O-Ring 10 aus Gummi und ein weiterer konischer Dichtungsring 11 dichten den Spalt zwischen dem Stützring 8 und dem Dichtungsträger 4 ab. Die Bohrung des Dichtungsträgers 4 ist so groß, daß gegenüber dem Schaft des Schraubbolzens 5 ein ringspaltförmiger Durchlaß 12 frei bleibt. Dieser Durchlaß 12 wird bei am Kolben 2 anliegenden Dichtungsträger 4 durch einen dritten konischen Dichtungsring 13 abgedichtet, wie es F i g. 1 zeigt. Der Schraubbolzen 5 weist ein mit einer Ausnehmung 15 versehenes Kopfstück 14 auf, welches einen Anschlag für die axiale Bewegung des Dichtungsträgers 4 darstellt, wie es die F i g. 2 und 3 zeigen. In diesen Betriebsstellungen ist durch den Ringspalt 16 zwischen dem Kolben 2 und dem Zylinder 3, dem scheibenförmigen Raum zwischen dem Kolben 2 und dem Dichtungsträger 4, dem ringspaltförmigen Durchlaß 12 und durch die Ausnehmung 15 ein Kanal gebildet, der von einem Vorratsbehälter 17 zum Zylinderinneren führt. Die beschriebene Vorrichtung stellt einen Teil einer hydraulischen Strangpreßvorrichtung dar, wobei die Achse des Zylinders vertikal angeordnet ist.

Die F i g. 1 zeigt den durch den Pfeil A angedeuteten Arbeitshub des Kolbens 2, bei dem der Dichtungsträger 4 am Kolben 2 anliegt und der untere Raum gegenüber dem obenliegenden Vorratsbehälter 17 abgedichtet ist.

Die F i g. 2 zeigt den Beginn des Rückhubes des Kolbens 2. Infolge der Reibung an der Zylinderwandung., bleibt der Dichtungsträger 4 zurück, so daß zwischen dem Dichtungsträger 4 und dem Kolben 2 ein scheibenförmiger Raum gebildet wird. Über die Durchlässe 15, 12, 16 ist eine Verbindung zum Vorratsbehälter 17 geschaffen, so daß die in der Flüssigkeit etwa eingeschlossene Luft oder Gas wegen des noch nicht völlig abgebauten Drucks der Druckflüssigkeit entweicht, wie es durch die Pfeile B angedeutet ist.

Die F i g. 3 zeigt einen Betriebszustand, bei dem der Kolben 2 bereits einen Teil seines Rückhubes zurückgelegt hat. In diesem Betriebszustand strömt Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 17 in den unterhalb des Kolbens liegenden Raum (vgl. die Pfeile Q. Es wird also die beim Durchtritt des Werkstücks durch die Preßdüse als Schmiermittel verlorengegangene Flüssigkeitsmenge ersetzt bzw. der vorher von Luft eingenommenen Raum aufgefüllt. Die Kraft zur Überwindung des Reibungswiderstandes des konischen Dichtungsrings 7 wird auf dem Weg über den Schraubbolzen 5, sein Kopfstück 14, den Dichtungsträger 4, die Mutter 9 und den Stützring 8 auf den konischen Dichtungsring 7 übertragen und nicht etwa über den O-Ring 6, so daß eine Beschädigung des O-Ringes vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Ventilkolben zur Verwendung bei hohen Flüssigkeitsdrücken, insbesondere für hydraulische Pressen, mit einem Dichtungsträger an dem dem Förderraum zugewandten Ende des Kolbens und einer Halteeinrichtung, die eine gewisse axiale Verschiebung des Dichtungsträgers gegenüber dem Kolben zuläßt, mit einem sich in axialer Richtung durch den Dichtungsträger hindurch erstreckenden Durchlaß und mit einer Dichtung an der Halteeinrichtung, die diesen Durchlaß verschließt, wenn der Dichtungsträger seinen Arbeitshub ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen dem Dichtungsträger (4) und der Zylinderbohrung einen konischen Dichtungsring (7) aufweist, der zwischen einer konischen Fläche des Dichtungsträgers (4) und einem an diesem befestigten Druckring (8) angeordnet ist, welcher einen mit der zylindrischen Bohrung abdichtend zusammenwirkenden Gummi-Dichtungsring (6) trägt, daß als Dichtung für den Durchlaß (12) im Dichtungsträger (4) ebenfalls ein konischer Dichtungsring (13) vorgesehen ist, der in einer konischen Erweiterung des Durchlasses (12) sitzt und dessen ebene ringförmige Stirnfläche mit der gegenüberliegenden Seite des Kolbens (2) zusammenwirkt, wenn dieser infolge des Drucks beim Arbeitshub am Dichtungsträger (4) anliegt, und daß die ebene ringförmige Stirnfläche des konischen Dichtungsringes (13) den Durchlaß (12) freigibt, wenn der Kolben (2) sich beim drucklosen Rückhub vom Dichtungsträger (4) abhebt.