DE1917116A1

DE1917116A1 - Gerader Druckzylinder mit freiem Kolben

Info

Publication number: DE1917116A1
Application number: DE19691917116
Authority: DE
Inventors: Henri Godines
Original assignee: Ateliers Et Forges de la Loire st-Chamond-Firminy st-Etienne jacob Holtzer Cie; Cie Des Ateliers Et Forges De; Compagnie des Ateliers et Forges de la Loire SA
Current assignee: Clextral SAS
Priority date: 1968-04-08
Filing date: 1969-04-02
Publication date: 1969-10-23
Also published as: NL6905226A; LU58321A1; BE730574A; FR1583814A; DE1917116C3; DE1917116B2; GB1206083A

Description

4690 Herne. . «»W MUnchen 25,

Frelligrathitraße 19 Π 1 η I . ί η η &' H' B Λ h r Elsenacher Straße 17

uipi.-ing. κ. H.uanr

Pat.-Anw. Herrmann-Trenlepohl Dipl.-PhVS. EdUSFCi BOtZlOF Fernsprecher: 398011

Fernsprecher: 5 09 30 ..... - . > 398012

515 62 Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl ³⁹⁸⁰¹³

Telegrammanschrift: PATENTANWÄLTE Telegrammanschrift:

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpai MUnchen

Telex 08 229 853 Telex 05 245 62

~~] Bankkonten:

Bayrische Vereinsbank MUnchen 952287 Dresdner Bank AG Herne 202436 Postscbeckkonto Dortmund 55868

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Ref.: M 01 532 H/11 in der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach:

Oompagnie des Ateliers et forges de la Loire, 12 Rue de La

Rochefoucauld, Paris 9e, Frankreich

Gerader Druckzylinder mit freiem Kolben

Die Versorgung eines Druckzylinders mit großem Querschnitt und langem Hub mit Betriebsflüssigkeit erfordert ein beträchtliches Brzeugungsaggregat. Wenn die ganze Kraft des Druckzylinders nur am Hübende nützlich ist, was bei bestimmten Pressen zum Einspritzen von Kunststoffen oder Metallen, beim Tiefziehen, Stanzen und auch bei gewissen hydromechanischen Steuerungen der l^?all ist, dann bewegt das Erzeugungsaggregat ein beträchtliches Plüssigkeitsvolumen unter geringem Druck während fast des ganzen Hubes und muß dann mit der um die inneren Leckverluste verminderten Strömungsmenge einen erhöhten Arbeitsdruck aufbringen.

Diesem Erzeugungsaggregat wird geringe Aufmerksamkeit geschenkt (sous valorise), wie auch immer die zur Anwendung kommenden klassischen Vorrichtungen, wie zweistufige Pumpen, direkte Ansaugung in einem Behälter oder durch die Schwerkraft mittels eines Ventils mit großem Durchmesser, und dergleichen, geartet sind. Andererseits wird der Zylinderwand selbst zu

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wenig Aufmerksamkeit geschenkt (sous valorisfe), die ja längs ihres gesamten Hubes geschliffen ist, um ein Gleiten und eine Abdichtung des Kolbens mit großem Durchmesser zu gewährleisten.

Der die Erfindung bildende Druckzylinder teilt diese Geringachtung (sous valorisation) dadurch, daß er dieselben Leistungen mit einem Erzeugungsaggregat geringerer Kraft für die Flüssigkeitsströmung erzielt. Die Zylinderwandung hat eine wirtschaftlichere Ausführung, da ihre Bohrung nur in der oder den Zonen des Hubes geschliffen ist, die einem großen Arbeitsdruck entsprechen.

Der erfindungsgemäße Druckzylinder ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus folgenden Teilen besteht:

einer einen Hubraiim bildenden Wandung, die mit einer Einlaßöffnung für die Betriebsflüssigkeit versehen ist, in welchem sich ein Hauptkolben bewegen kann, wobei die inneren Abmessungen dieses Hubraumes von dem unter geringer Belastung stattfindenden Teil des Hubes bestimmt sind, sowie von dem Querschnitt des Hauptkolbens, der um eine Kreisringzone vergrößert ist, die so bemessen ist, daß die (Reibungs-(Anm. des Übersetzers)) -Verluste infolge des JäTüssigkeitsdurehtritts vernachlässigbar sind; durch einen *zylindrischen Zylinderkopf, der den * Hubraum abschließt und eine Einlaßöffnung sowie zwei geschliffene Bohrungen aufweist, die eine von dem Durchmesser des Hauptzylinders und von einer dem Hub unter Maximalkraft entsprechenden Länge, die andere mit einem Gleitring für die Kolbenstange ausgestattet; einem von der Kolbenstange gebildeten Hilfskolben und einem Rohr, das auf dem Hauptzylinder befestigt und gegenüber dessen Symmetrieachse zentriert ist und in welchem der Hilfskolben gleitet, und das zusammen mit dem Hilfskolben und der Kolbenstange des Druckzylinders eine flüssigkeitsbeaufschlagte Rückholkammer bildet.

Gemäß einer Ausfiihrungsform der Erfindung weist die Kolbenstange des Zylinders zu beiden Seiten des Hauptkolbens verschiedene Querschnitte auf, wobei der Querschnitt der genannten Rückhol-

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Kammer gleich der Differenz der Querschnitte dieser Kolbenstange ist und dieser Querschnitt von der Kraft bestimmt ist, die man während des Hubes des Zylinders bis zu dem Punkt, wo der Hauptkolben in die erste Bohrung des Zylinderkopfes eintritt, erhalten will.

Andere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, die anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Symmetrieebene des erfindungsgemäßen Druckzylinders.

Die Vorrichtung enthält folgende Hauptteile:

Einen einen Zylinder bildenden Körper 4 mit zwei Zentrierungen, dessen übrige Oberfläche unbearbeitet ist, wie sie durch Guß oder spanlose Verformung entsteht. Er weist eine Einlaßöffnung 8 für die Betriebsflüssigkeit auf.

Ein Zylinderkopf 6, der den Hubraum verschließt und izwei geschliffene Bohrungen aufweist, die eine 10 mit einem besonderen, dem Durchmesser des (später beschriebenen) Hauptkolbens 5 entsprechenden Profil, die andere 12 mit einem Gleitring 11 für die Kolbenstange 3 des Druckzylinders. Dieser abgesetzte Zylinderkopf weist eine Einströmöffnung 9 auf.

Die Kolbenstange 3 des Druckzylinders ist mit den beiden Kolben 2 und 5 einstückig. Der Hilfskolben genannte Kolben 2 hat den gleichen Durchmesser wie die ausgangsseitige Kolbenstange und der freier Kolben oder Hauptkolben genannte Kolben 5 hat einen Durchmesser entsprechend der Maximalkraft, die man entsprechend dem Druck der Betriebsflüssigkeit erreichen will.

Ein Rohr 1 ist auf dem Zylinder 4 befestigt und mit der Symmetrieachse des Druckzylinders ausgefluchtet. Es bildet zusammen mit dem Hilfskolben 2 und der Kolbenstange 3 eine Rück-

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holkammer 13» die durch die Zuströmöffnung 7 beaufschlagt wird. Der Querschnitt dieses RücMiolzylinders ist gleich der Differenz s der Querschnitte s.. und S₂ der Kolbenstange 3 zu beiden Sei- , ten des Hauptkolbens 5. Dieser Querschnitt wird von der Kraft bestimmt, die man während des Hubes bis zu dem Punkt erhalten will, an dem der Hauptkolben 5 in die "Bohrung des Zylinderkopfes 6 eintritt (strichpunktierte Darstellung).

Die Dichtungen der Kolben in ihren jeweiligen Zylindern werden durch bekannte herkömmliche Mittel, die von der verwendeten Flüssigkeit bestimmt sind, gebildet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

1. Arbeitshub

Die Kolbenstange 3 ist vollständig in das Rohr 1 zurückgezogen und die Rückholkammer 13 hat maximales Volumen.

Die Zuströmöffnung 7 ist mit einem Reservoir verbunden. Die Einströmöffnung 9 ist verschlossen.

Durch die Einlaßöffnung 8 strömt unter Druck stehende Flüssigkeit.

Die Klbenstange 3 tritt mit großer Geschwindigkeit aus dem Rohr 1 aus und zwar mit der zur Verfügung stehenden Kraft ρ ... s, wobei ρ gleich dem Maximaldruck des Erzeugungsaggregates ist. Das entstehende Volumen ist s . L, wobei L der Hub in dem Bereich geringer Kraft ist. .

Sobald der Hauptkolben 5 in die Bohrung des Zylinderkopfes 6 eintritt, wird die Einströmöffnung 9 durch eine herkömmliche, außen liegende und nicht dargestellte Steuerung mit dem Reservoir verbunden. Die Kolbenstange bev/egt sich sodann mit langsamer Geschwindigkeit weiter, indem sie dabei eine Maximalkraft

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ρ . (S - s.j) entwickelt, wobei S der Ge samt quer schnitt des Hauptkorbens 5 ist.

Die entsprechenden Abmessungen des Zylinderkopfes 6 und der Wandung 4 bestimmen das gewünschte Verhältnis zwischen dem Hub mit geringer Kraft und dem Hub mit Maximalkraft.

2. Leerhub

Die Kolbenstange 3 ist vollständig aus dem Rohr 1 ausgetreten und die Rückholkammer 13 weist ein minimales Volumen auf.

Die Einströmöffnung 9 wird mit unter Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt. '

Die Einlaßöffnung 8 ist mit dem Reservoir verbunden.

Die Zuströmöffnung 7 wird mit unter Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt.

Die Kolbenstange bewegt sich mit geringer Geschwindigkeit zu-¹ rück und entwickelt dabei eine Kraft von p. (S - s.. +s) bis der Hauptkolben 5 aus der Bohrung im Zylinderkopf 6 austritt.

Die Einströmöffnung 9 wird sodann verschlossen.

Die Kolbenstange bewegt sich mit großer Geschwindigkeit bis zum Hubende mit der zur Verfügung stehenden Kraft ρ . s weiter.

Durch die Einströmöffnung 8 entweicht lediglich das Volumen s . Ii, während das gleiche Volumen unter Druck in die Rückholkammer einströmt.

Während fast der gesamten Dauer des Arbeits- und des Leerhubes muß das Erzeugungsaggregat nur ein beschränktes Flssigkeitsvolumen s . L bewegen. Während der kleinen Hübe, während der die Bohrung im Zylinderkopf verschlossen ist, arbeitet der Druckzylinder mit der von dem Erzeugungsaggregat erzeugten

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Energie und entwickelt dabei eine maximale Kraft bei geringer ,Geschwindigkeit.

Wie bereits bei der oben beschriebenen Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Druckzylinders festgestellt -wird, ruft das Einströmen der unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Hubraum dank der Querschnittsdifferenz der Kolbenstange zu beiden Stangen des Hauptkolbens ein schnelles Austreten dieser Kolbenstange und ein Entleeren der Rückholkammer bis zu dem Punkt hervor, wo der Hauptkolben^ie entsprechende Bohrung des Zylinderkopfes einzutreten beginnt. Die Verbindung der in diesem vorgesehenem^ Einströmöffnung mit dem Reservoir stellt während der gesamten . Dauer, während der der Hauptkolben die Bohrung im Zylinderkopf abdichtet _f die maximale Kraft zur Verfügung.

Während des. Leerhubes finden beide Hubphasen in umgekehrter Richtung statt: Verschluß der Bohrung bei maximaler Kraft durch Beaufschlagung der Einströmöffnüng im Zylinderkopf und der Rückholkammer bis zum Austreten des Kolbens aus seiner Bohrung, dann schnelles Weiterbewegen unter Stoppen der Beaufschlagung durch die Einströmöffnung im Zylinderkopf unter Aufrechterhaltung der Verbindung des Hubraumes mit dem Reservoir.

Der beschriebene Druckzylinder kann abgeändert werden, um fol- . gende Arbeitsgänge zu ermöglichen:

Die Wandung 4 kann eine ^zweite Bohrung in der Nähe ihres Bodens aufweisen, um eine zweite Hubstrecke unter Maximalkraft am Ende des Leerhubes zu erzielen. Man kann auf diese Weise zum Beispiel in einer hydromechanischen Steuerung zwei bestimmte Stellungen verwirklichen, während denen die Maximalkraft angreift.

Die Wandung 4 kann eine Aufeinanderfolge von auf den Durchmesser des Hauptkolbens 5 gearbeiteten Bohrungen aufweisen. Auf diese Weise kann man sowhl beim Arbeits- wie auch beim Leerhub eine Folge von schnellen Bewegungen bei geringer Kraft und da-

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rauffolgenden langsamen Bewegungen bei Maximalkraft erreichen.

Die Querschnitte S, S₁ und S₂ sind nur schematisch und können "beliebig gewählt werden unter Berücksichtigung der Forderung, daß Sg > S₁ für den dargestellten, einfachen lall ist. Diese drei Querschnitte werden völlig unabhängig voneinander, wenn das Rohr 1 und der Hilfskolben 2 weggelassen und durch einen oder mehrere größere Zylinder ersetzt werden, die an die Kolbenstange 3 des Hauptkolbens angeschlossen sind, die etwa in einem solchen EaIl nur durch den Zylinderkopf 6 hindurchtreten kann, wobei die Wandung 4 nunmehr einen verschlossenen Boden aufweist.

Unter den zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten des geraden Druckzylinders mit freiem Kolben gemäß der Erfindung in seiner einfachen Ausführungsfonn oder einer Variante davon, kann man die Steuerung der beweglichen Platte von Einspritzpressen für Kunststoffe nennen, von Einspritzpressen für Leichtmetalle, von Stanzen, von Tiefziehpressen, sowie von solchen hydromechanischen Systemen, wo der Druckzylinder eine große Kraft aufbringen muß, sei es am Ende des Hubes, sei es an gewissen Stellen seines Gesamthubes.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten.

- Patentansprüche: -

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Claims

M 01 532 H/il Pomp.d.Ateliers et gorges. Patentansprüche:

1.) Gerader Druckzylinder mit freiem Kolben, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

eine mit einer Einlaßöffnung (8) für eine Betriebsflüssigkeit versehene, einen Hubraum bildende Wandung (4)» in welcher ein Hauptkolben (5) verschieblich ist, wobei die inneren ™ Abmessungen des Hubraumes von dem unter geringer Kraft statt-, findenden Teil des Hubes abhängen, sowie von dem um eine Kreisringzone, die so bemessen ist, daß die Verluste infolge des Plüssigkeitsdurchtritts vernachlässigbar sind, vergrößerten Querschnitt des Hauptkolbens (5)J

einen zylindrischen Zylinderkopf (6), der den Hubraum (4) abschließt und eine Einströmöffnung (9) sowie zwei geschliffene Bohrungen (10, 12) aufweist, die eine von dem Durchmesser des Hauptzylinders und einer dem Hub unter Maximalkraft entsprechenden länge, die andere mit einem Gleitring (11) für die Kolbenstange ausgestattet;

einen von der Kolbenstange (3) gebildeten Hilfskolben, und " ein Rohr (1), das auf dem Hauptzylinder befestigt und gegenüber dessen Symmetrieachse zentriert ist, und in welchem der Hilfskolben gleitet, und das zusammen mit dem Hilfskolben und der Kolbenstange (3) des Druckzylinders eine flüssigkeitsbeaufschlagte Rückholkammer (13) bildet..

2. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (3) des Zylinders zu beiden Seiten des Hauptkolbens (5) verschiedene Querschnitte aufweist, wobei der Querschnitt der Rückholkammer (13) gleich der Differenz der Querschnitte dieser Kolbenstange ist, und dieser Querschnitt gemäß der Kraft ausgelegt ist, die man während des Hubes des Zylinders bis zu dem

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Punkt, wo der Hauptkolben (5) in die Bohrung (10) des Zylinderkopfes (6) eintritt, erhalten will.

3. Druckzylinder nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (4) in der Nähe- ihres Bodens eine zweite Bohrung aufwäist, um eine zweite'Hubstrecke unter maximaler Belastung am Ende des Leerhubes zu erhalten.

4. Druckzylinder nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Wandung (4) eine Aufeinanderfolge

von inneren zylindrischen Bohrungen mit dem Durchmesser des ™

Hauptkolbens (5) aufweist.

5. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere äußere Zylinder vorgesehen sind, die mit der Kolbenstange (3) des Druckzylinders verbunden sind und das Rohr (1) und den Hilfskolben ersetzten.

6. Druckzylinder nach Anspruch 5» d a d u r c h gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (3) nur durch den Zylinderkopf (6) hindurchtritt und die Wandung (4) einen verschlossenen Boden aufweist. ι

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