Einfach wirkender Hydraulik-Zirlinder V
Die Erfindung bezieht
sich auf einen einfach wirkenden Hydraulik-Zylinder, dessen mit einer Hochdrue.kdichtung
versehener Kolben auf der größeren Kolbenseite mit Druck beaufschlagt wird.Single-acting hydraulic cylinder V The invention relates to a single-acting hydraulic cylinder, the piston of which is provided with a high-pressure seal and is subjected to pressure on the larger side of the piston.
Bekanntlich finden Hydraulik-Zylinder dieser Bauart als hiTdraulische
Stellmotoren in der Technik vielfach Verwendung. Das Ausfahren des Kolbens findet
durch Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes statt, während dns EUnfl-hren durch von
außen auf-,ebrachte Kräfte oder durch eine eingebaute Rückstellfeder geschieht.
Da im Kolbenraum erhebliche Drücke auftreten körui-en, muß die Abdichtung des Zylinders
besonders sorgfältig vorgenommen werden, um eine Leckage zu ZD C> ;--> vermeiden.
Insbesondere bei der Verwendung dieser Zylinder in der holzverarbeitenden oder Nahrungsmittel
herstellenden Industrie tritt die 2orderung nach größtmöglicher Dichtheit auf, aber
auch in anderen Anwerdungsfällen# z.B. in Kraftfahrzeugen kann austretendes
Öl sehr unangenehm werden.It is known that hydraulic cylinders of this type are widely used in technology as hiTdraulic servomotors. The piston is extended by the application of pressure to the piston chamber, while the inside is pushed out by external forces or by a built-in return spring. Since considerable pressures can occur in the piston chamber, the cylinder must be sealed with particular care in order to avoid leakage to ZD C>;->. Particularly when these cylinders are used in the wood-processing or food-producing industry, the requirement for the greatest possible tightness occurs, but leaking oil can also be very unpleasant in other applications, e.g. in motor vehicles.
Zur Vermeidung dieser Leck-verluste sind verschiedene Vorschlüge bekanntgeworden,
wie Labyrithdichtungen,-StopfbUchsen, Dichtringe, Lippenrin-,e, Kombinationen vonverschiedenen
Ringen und Dichtmitteln, die geringe Leckflüssigkeits-C) mengen chemisch zu binden
vermögen und Rollmembranen. Alle diese bekannten Abdichtungen haben den Nachteil,
daß sie ent-C) weder hohen Drücken nicht standhalten, oder aber über längere Zeit-räume
doch..wenn auch nur tropfenweiseg Flüssigkeit durchlassen und dann ein Abtropfen
nicht verhindern. Außerdem bauen manche dieser Abdichtungen räumlich sehr groß und
auf,#,lendig
und sind daher für kleine Stellzylinder nicht geeigilet. 1,11eiterhin nachteilig
fst es auch, wenn hochdruckbelastete Dichtuncen nur einseitig geschmiert sind, wodurch
ihre Lebenst> C>
dauer verringert wird. Aufgabe der Erfindung ist es dagegen,
zu verhindern, daß das # CD nach länz-erer Zeit immer an der Hochdruckdichtung austretende
CZ-Flüssickeitsvolumen den Zylinder verläßt, für eine beidseitige CI') Schmierung
der Hochdruckdichtung zu sorgen und eine L.öglichkeit zu schaffen, die Leckfli..tssigkeit
bei Bedarf entfernen oder in den Kolbenraum zurückfördern zu können. Diese Äufr-,abe
wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein (D Z>
auf der Kolbenstange
und in der Zylinderbohrung flüssigkeitsabgedichtet gleitender Preikolben in der
Nähe des Kolbens relativ zur Kolbenstange einen geriAgen Hub ausführen kann,
CD
Der Ringraum zwischen Kolben und Freikolben wird zweckmäßigerweise durch
Bohrungen in der Kolbenstange mit der Atmosphäre verbunden,'so daß nach dem Lösen
eines Bohrungsverschlusses die im Ringraum angestaute Flüssigkeit entleert werden
kann. In einer anderen günstigen Ausführung der Lirfindung ist der Ring-C> raum
über ein Rückschla,-ventil im Kolben und 3#ohruncen im Kolben und in der KolbenStange
mit dem Yolbe=aum verbunden. Wenn der Freikolben dann gegen einen Anschlag gefahren
wird, entsteht im Ringraum aufgrund der verschiedenen wirksamen FM.chen ein höherer
Druck als im Kolbenraum, und die im Hingraum angesammelte Flüssigkeit wird über
das Rückschlagventil in den Kolbenraum zurückgefördert. Ni*-."#here Erläuterungen
ergeben sich an Hand von husführungsbeispielen. Es zeigen Figur 1 einen Zylinder,
dessen Ringraum über Bohrun#,en in der C)
Kolbenstange nach außen entleert
vierden kann; C-Figur 2 einen Zylinder, dessen Ringraum-über ein Rückschll-:#gventil
LJ mit dem Kolbenraum verbunden ist.To avoid these leakage losses, various proposals have become known, such as labyrithic seals, stuffing boxes, sealing rings, lip rings, combinations of different rings and sealing means that are able to chemically bind small amounts of leakage liquid, and rolling diaphragms. All these known seals have the disadvantage that they either do not withstand high pressures, or over long periods of time they do. In addition, some of these seals are spatially very large and, #, loosely and are therefore not suitable for small actuating cylinders. 1,11eiterhin adversely fst it even if high pressure loaded Dichtuncen are lubricated on one side only, reducing their Lebenst>C> is permanently reduced. The object of the invention, on the other hand, is to prevent the #CD from leaving the cylinder after a long period of time, the CZ liquid volume always escaping at the high-pressure seal, to ensure that the high-pressure seal is lubricated on both sides and to create a possibility to be able to remove the leakage fluid if necessary or to be able to feed it back into the piston chamber. This problem is solved according to the invention in that a (D Z> on the piston rod and in the cylinder bore, liquid-tight sliding piston near the piston relative to the piston rod can execute a short stroke, CD The annular space between the piston and free piston expediently connected to the atmosphere through bores in the piston rod, so that the liquid accumulated in the annulus can be emptied after a bore seal is loosened and 3 ears in the piston and in the piston rod connected to the yolbe = aum. When the free piston is then driven against a stop, a higher pressure arises in the annular space than in the piston space than in the piston space, and so does the liquid that has accumulated in the ening space is fed back into the piston chamber via the check valve. Ni * -. "# here explanations can be found at Hand of house guides. FIG. 1 shows a cylinder, the annular space of which can be emptied to the outside via bores in the C) piston rod; C-Figure 2 shows a cylinder, the annular space of which is connected to the piston space via a return valve LJ.
In einer Bohrung i eines Zylindergehäuses 2 gleitet ein mit einer
Hochdruckdichtung 3 versehener Kolben 4. Am Kolben 4 ist lösbar
oder
fest die Kolbenstange 5 an,-ebracht. In der Nähe des Kolbens 4 gleitet auf
der 1'.olbenstan,-e 5 bzw. in der Zylinderbohruno- 1 ein Preikolben
6, der mit den Dichtungen 7 und 8
versehen ist. zEine Feder
9" die sich gegen einen Anschlag 10
CD
auf der Kolbenstange
5 abstützt, drückt den Freikolben 6 in Richtung auf den Kolben 4.
Der zwischen Kolben 4 und Freikolben 6 bestellende Ringraum 11 ist
über eine Bohrung 12, die an ihrem äu.-?jereil Ende von einem Stopfen
13 verschlossen istt mit der Atmosphäre verbunden. Die Druckbeaufschlagung
des Kolbenraumes 14 erfolgt Über einen Anschluß 15 von einem nicht gezei-ten
hydraulikkreisl,##uf lier. In Figur 2 ist mit 17 ein Zvlindergehäuse* bezeichnet,
in dessen Zylinderbohrung 18 ein- mit- einer lIochdruckdicl,tung
19 versehener Kolben 20 gleitet. iu-' der Kolbenstfm-o 21 des Kolbens 20
gleitet ein auch in der L"JylinderbohriL.i; 18 ##efiliXter Freikolben* 229
der mit der. Dichtun-en und 24 versehen ist. Der Freikolben 22 wird von einer Feder
25, die sich -e7en einen iaischlag 26 auf der 21 abstützt, gegen den
20 gedrückt. Der Ringrauin 27 z"",i:3chen Kolben 20 und Fre11-Iolben 22 ist
über eine Bohrung c26 und eine Bohrung 29, in der ein lliUclischlagventil
30
sitztg mit dem Kolbenraum 31 verbunden. Die Druckbeaufschlagung
des Kolbenraumes 31 erfolgt über einen Anschluß 32. Eine Feder
339 die sich in einer Bollrung 34 ge,-en eine in üer Zylinderboh-ZD _#en
den Anschlag rung 18 sitzende Hülse 35 abstützt, drückt 3e
26. Die Hülse 715 durch einen Anschlag 36 in der Zylinderbohrung
18 gehalten. Die Länge der Bohrunc 34 und des entsprechenden ringförrligen
Ansatzes 37 ist dabei mindestens so C,
lange wie die Blocklänge der
Peder 33 vermehrt um den Hub des Freikolbens 22.
,Bevor an der Hochdruckdichtung
3 in Figur 1 die ersten Flüssigkeitstropfen aus dem Kolbenraum 14
ausgetreten eindl wird der Preikolben 6 durch den Druck der Feder
9 dicht an den Kolben'4 gedrückt. Dabei ist die Federspannung nur so groß
wie zur Überwindung der Reibungskräfte am Freikolben 6 notwendig ist. 7alle."'.
hun an der Nochdruckdichtung 3 Flüssigkeit durcheickertg wird sie zunächst-versuchen,
auch an den Dichtungen 7 und 8 vorbeizugelangen. Durch die starke
Drosselwirkung der Hochdruckdichtun-7 l$ und dem damit verbundener. -zro2en Druckabfall
besteht aber
zwischen dem Ringraum 11 und der umgebenden Atmosphäre
kein
wesentlicher Druckunterschied. Aufgrund dieses fehlenden
DrucLunterschiedes kann die Leckflüssigkeit nicht an den
Dichtungen 7 und 8 vorbei. Das führt nach einiger
Zeit zu
einem tnsammel von Leckflüssigkeit und einer damit verbun-
denen Druc"-.erhöhung im Ringraum 11. H,#itte dieser
Ringraum 11
ein konstantes Volumeng würde schließlich ein statischer
Druc,1,-US.rleich z,.-jischen Rin-raum 11 und Kolbenraum
14 statt-
b C>
finden, was ein Lecken in der üblichen Weise an den Dichtungen
7 und 8 zur Folge hätte. Da der 2reikolben
6 aber einen ge-
wissen Hub ausführen kann, steiGt der Flüssigkeitsdruck im
Hin--raum 11 nur auf den 'i'Iert, der zur Überwindung
der am Frei-
kolben angreifenden Reibungskräfte und der Kraft der Feder
9
iiot#",eiidi- ist, d.h. der Freikolben führt abh-#;*-,ngig
von der
Lecl.fl*:ssi,keitspien-:e einen Hub aus, der eine Vergrößerung
des .in,--,rauriies 11 zur l,'ol,--e hat. '.','ei-m
die Feder 9 eine flache
Ke,rmlinie besitzt, "#jird sich der Druck im Iiingraum
11 wÄhrend
de#_, Hubes des- Preikolbens 11 nicht wesentlich
ändern. Somit
vierde--,i die Dicht-ungen 7 und 8 wi;-,'.hrend
einer langen Zeitdauer
nur von einem sehr geringen Druck belr,.sluet. Der Ringraum
11
'-ann sich so lan.,e vergrößern, bis die I`eder
9 auf Block ge-
dr'.'-ckt ist. Dair#Lch wird dann ein statischer Druckausgleich
7:,t"-ttfi.nden. Zur i#"rliii-ide-run-f;- dieses Druck«.,u2--leiches
ist es
zv.,eckr.äßil#-, die im -.-Lin-,rrtum 11 Leckflüssigk,eit
von 7eit zu Üeil D-i--!#ej AlilasseI., ICann
in einfacher
-lurch LÜsen des 13 Dadurch wird der Ring-
11 druclz-los" -er Freiholben 6 wirü du-cl- die
Feder 9 bis
an den L-olben 4 Un i v#,rdr.*,--
Z abei die Leckflüssig-
1-.eit *I-ver die l#-l-' ins Freie.
Jenr- ;--durch räuTr.1:Ujll, Verhältnis:7-, lie Lolbenstange
im
-%. - 1 1-
al:- r r #jeit en t z u - :i-L#--lich
ist , emp-
sich -:ie
--ur 2 c- -;iiigraum 27 steht
L -Le rb#7- i über d U--, CI C.. aS
-U --,veriluil 11,0 mit, dem
31 in Vc- 3eim no:L .--ler, "--'-rieb ist der Druck
i T-! 0 l EI r Z, uri 3 1 iia-i
#ls im 279 dGo- RUc
sclil&Zventil 30 bleibt dadurci, -,eschlossen. D,-s
Ansammeln der
IeckflUssi-keit im 'iiin-#i,Liurr- 27 3schieht in der
schon be-
CD
schrieberien ',leise. Soll die _'-uecil-fl;lasi---keit in den
Kolbenr.--Um
LD
31 zurüch--efürdert --,#!#-rdeii, vjird der Kolben 20
so weit aus,-e-
fahren, bis der Preikolb#-,n e212 auf den Ansatz
37 stößt. Auf-
Grund der .2lächendifferenz z,#ii"-"ehen Kolben- und
CD
entsteht nun im Ihin'-Taum 27 ein >-,#röl'3)erer Druck
als im Kolben-
rauni 31. Dieser Drucir. reicht aus, um das Hückschlagventil
30
zu öffnen, und eine Förderun" jer Leckflüssigkeit in den
Kolbenraum 31 findet statt. Zweckmäßizerweise sollte
url einen
st,#rken Dt-u-,'-L-.astieg ii-,i 27 zu verhin(1ern,
der L.Olben-
raum 31 d##-Dei nur mit 3ineii --erin-c--en Druck beauff#,chl--i-t
-,#"erden.
.9 C-D Z
A piston 4 provided with a high pressure seal 3 slides in a bore i of a cylinder housing 2. The piston rod 5 is attached to the piston 4 in a detachable or fixed manner. In the vicinity of the piston 4, a pre-piston 6, which is provided with the seals 7 and 8 , slides on the 1 'piston rod 5 or in the cylinder bore 1. A spring 9 ″, which is supported against a stop 10 CD on the piston rod 5 , presses the free piston 6 in the direction of the piston 4. The annular space 11 between the piston 4 and the free piston 6 is via a bore 12 which is at its outer surface. ? closed jereil end by a plug 13 ISTT connected to the atmosphere. the pressurization of the piston chamber 14 via a terminal 15 of a non gezei-th hydraulikkreisl, ## uf lier. in Figure 2, at 17 a Zvlindergehäuse * denotes, in which The cylinder bore 18 slides on a piston 20 provided with a high pressure seal 19. The piston stem 21 of the piston 20 also slides in the cylinder bore. 18 ## efiliXter free piston * 229 the one with the. Seals and 24 is provided. The free piston 22 is pressed against the 20 by a spring 25, which is supported on the 21 by a shock 26. The ring surface 27 z "", i: three small pistons 20 and Fre11 piston 22 is connected to the piston chamber 31 via a bore c26 and a bore 29 in which an anti-hammer valve 30 is seated. The pressurization of the piston chamber 31 takes place via a connection 32. A spring 339 which is supported in a bulge 34 ge, -en a sleeve 35 seated in the cylinder bore 18 in the stop 18, pushes 3e 26. The sleeve 715 through a stop 36 is held in the cylinder bore 18 . The length of the Bohrunc 34 and the corresponding ringförrligen approach 37 is eindl at least as long as the block length of Peder 33 multiplied 22 by the stroke of the free piston, before leaked C on the high pressure seal 3 in Figure 1, the first liquid drops from the piston chamber 14 the pre-piston 6 is pressed tightly against the piston 4 by the pressure of the spring 9. The spring tension is only as great as is necessary to overcome the frictional forces on the free piston 6. 7all. "'After the still pressure seal 3 has oozed liquid, it will first try to get past the seals 7 and 8. However , due to the strong throttling effect of the high-pressure seal and the associated orange pressure drop, there is no between the annular space 11 and the surrounding atmosphere
significant pressure difference. Because of this lack of
Pressure difference, the case drain cannot reach the
Seals 7 and 8 over. That leads to after some time
a collection of leakage fluid and an associated
the pressure increase in the annular space 11. H, # in the middle of this annular space 11
a constant volume would eventually become a static one
Pressure, 1, -US.rleich z, .- jischen Rin space 11 and piston space 14 instead of-
b C>
find what a leak in the usual way on the seals
7 and 8 would result. Since the 2 three-piston 6 has a
know stroke, the fluid pressure in the
Back room 11 only on the 'i'Iert, which is used to overcome the
Frictional forces acting on the piston and the force of the spring 9
iiot # ", eiidi- is, ie the free piston leads depending - #; * -, ngig on the
Lecl.fl *: ssi, keitspien-: e a stroke from which an enlargement
des .in, -, rauriies 11 zur l, 'ol, - e hat. '.', 'ei-m the spring 9 a flat
Ke, rmlinie has, "#jll the pressure in the chamber 11 during
de # _, stroke of the pre-piston 11 does not change significantly. Consequently
vierde -, i the seals 7 and 8 wi; -, '. for a long period of time
Belr only from a very low pressure, .sluet. The annulus 11
'-can increase so long, until the I`eder 9 is on the block.
dr '.'- ckt is. Dair # Lch then becomes a static pressure equalization
7:, t "-ttfi.nden. To i #"rliii-ide-run-f; - this pressure «., U2 - it is easy
zv., eckr.äßil # -, the in -.- Lin-, errtum 11 leakage liquid
from 7eit to Üeil Di -! # ej AlilasseI., ICann in easier
- by loosening the 13 This will open the ring-
11 druclz-los "-er Freiholben 6 wirü du-cl- the spring 9 bis
at the L-olben 4 Un iv #, rdr. *, -
Z abei the leakage liquid
1-. Since * I-ver the l # -l- ' into the open.
Jenr-; - through räuTr.1: Ujll, ratio: 7-, lie Lolbenstange im
-%. - 1 1-
al: - r r #jeit en tzu - : iL # - is , sensitive
himself -: ie
--ur 2 c- -; iiigraum 27 stands
L -Le rb # 7 i about U-- d, CI C .. aS -U -, veriluil 11.0 with, the
31 in Vc- 3eim no: L .-- ler, "--'- rub is the pressure
i T-! 0 l EI r Z, uri 3 1 iia-i
#ls in the 279 dGo- RUc
sclil & Zventil 30 remains closed. D, -s accumulation of the
Check flow in the 'iiin- # i, Liurr- 27 3 occurs in the already
CD
shouted ', softly. Should the _'- uecil-fl; lasi --- speed in the piston ring - Um
LD
31 back - efürdert -, #! # - rdeii, the piston 20 is so far out, -e-
drive until the Preikolb # -, n e212 meets the approach 37 . On-
Reason for the .2 area difference z, # ii "-" ehen piston and
CD
there is now a> -, # röl'3) higher pressure in the Ihin'-Taum 27 than in the piston
rauni 31. That Drucir. is sufficient to stop the check valve 30
to open, and a delivery of leakage fluid into the
Piston space 31 takes place. Conveniently, url should be a
st, # rken Dt-u -, '- L-.astieg ii-, i 27 to prevent (1ern, the L.Olben-
room 31 d ## - Dei only earth with 3ineii --erin-c - en pressure beauff #, chl - it -, # ".
.9 CD Z