DE1948314C3 - Vorrichtung mit einem zylindrischen Teil, das in einer Bohrung eines äußeren Teils verschiebbar aufgenommen ist - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mil einem z\imdrischcn Teil, das unter Bildung eines Ringspalts verschiebbar in einer Bohrung eines äußeren Teils aufgenommen ist, wobei der Ringspalt axial vom Druckmedium durchströmt ist und sich an einem Ende in einen Hochdruckraum, am anderen Ende in einen Niederdruckraum öffnet und wobei ferner der Ringspalt mindestens an einer Stelle erweitert ist und die Erweiterung mit einem der Druckräume über eine Drosselstelle verbunden ist

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der deutschen Patentschrift 8 37 026 bekannt und dient der Vermeidung des einseitigen Anliegens des zylindrischen Teils an den von der Bohrung gebildeten Führungswänden des äußeren Teils. Bei der bekannten Vorrichtung sind mehrere voneinander getrennte Erweiterungen des Ringspalts über den Umfang des zylindrischen Teils angeordnet und als Drucktaschen ausgebildet Jede Druckiasche steht über eine schmale axiale Nut in der Umfangsfläche des zylindrischen Teils mit dem einen Druckraum in Verbindung. Bei dem zylindrischen Teil handelt es sich um einen Kolben, der in einem Zylinder als äußerem Teil geführt ist. Da mehrere voneinander getrennte Drucktaschen vorhanden sind, kann im Bereich der Drucktaschen kein völliger Druckausgleich rund um den Umfang des Kolbens stattfinden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 10 973 ist eine Führung von Spindeln und Wellen in der Bohrung eines äußeren Teils bekannt, die sich auf einer Seite zu einem Hochdruck- und auf der anderen Seite zu einem Niederdruckraum öffnet. Der Ringspalt zwischen der Welle oder Spindel und der Bohrung ist in Axialrichtung in zwei Abschnitte unterteilt, wobei er im ersten Abschnitt verhältnismäßig weit ist. Im zweiten Abschnitt ist der Ringspalt sehr schmal und mit axial im Abstand befindlichen Erweiterungen in Form von Ringnuten in der Bohrungswand versehen. Die Erweiterungen stehen nur über den Ringspalt selbst mit den Druckräumen in Verbindung.

Bei Führung zylindrischer Teile, wie z. B. Kolben, Wellen usw. in einer Bohrung eines äußeren Teils soll der Reibungswiderstand zwischen den bewegten Flächen möglichst klein sein und ein Festfressen des bewegten Teils verhindert werden. Die bekannten Vorrichtungen sind dafür ausgelegt, eine Einwirkung äußerer Kräfte auf das bewegte zylindrische Teil durch entsprechende Druckverteilung im Ringspalt zu kompensieren, um dadurch eine Reibungserhöhung infolge dieser äußeren Kräfte zu verhindern. Es hat sich nun gezeigt, daß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art auch unabhängig von äußeren Kräften infolge von Unregelmäßigkeiten der gegeneinander bewegten Teile Zentrierungsfehler des zylindrischen Teils in der Bohrung auftreten können, die die Reibung vergrößern können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte Vorrichtung so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln eine gute Zentrierung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Erweiterung als Ringnut nahe einem Ende des Ringspalts ausgebildet ist und daß die Drosselstelle über den Umfang verteilte Verbindungskanäle umfaßt.

Die Ausbildung der Erweiterung des Ringspalts als Ringnut stellt gegenüber den Drucktaschen der bekannten Vorrichtung eine erhebliche fertigungstechnische Vereinfachung dar. Bezüglich der Wirkung un;erscheidet sieh die ringnutartige Erweiterung von den getrennten Drücklaschen dadurch, daß im Bei .-ich der Erweiterung um den ganzen Umfang des zylindrischer Teils ein Druckausgleich stattfinden kann, was durch entsprechende Verteilung der Verbindungskanäle

über den Umfang unterstützt wird. Jegliche Unregelmäßigkeiten am oberen Ende des bewegten zylindrischen Teils, die zu dessen Verspannung führen würden, werden durch jegliche Unregelmäßigkeiten am Umfang des zylindrischen Teils am unteren Rand der Ringnut wirkungsvoll ausgeglichen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,

Fig.3 einen Axialschnitt des unteren Teils der Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform,

F i g. 4 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung nach einer anderen Ausführungsform,

F i g. 5 eine Draufsicht auf die Vorrichtung von F i g. 4,

Fig.6 einen Axialschnitt eines Teils einer Vorrichtung einer anderen Ausführungsform und

F i g. 7 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 6.

Die Erfindung wird zur Erläuterung anhand einer Kolben-Zylinder-Anordnung und einer Wellenlagerung beschrieben, kann jedoch auf andere ähnliche, relativ zueinander bewegliche Teile angewendet werden.

Gemäß F i g. 1 ist ein einen Steuerkolben darstellendes zylindrisches Teil 10 koaxial in der Bohrung 11 eines äußeren Zylinders 12 beweglich angeordnet. Die Bohrung 11 öffnet sich an einem Ende zu eine.n Hochdruckraum 13 und an ihrem gegenüberliegenden Ende zu einem Niederdruckraum 14. Der Steuerkolben 10 hat einen etwas kleineren Durchmesser als die Bohrung 11, so daß ein Druckmittel vom Hochdruckraum 13 den Ringspalt 15 zwischen dem Steuerkolben 10 und dem Zylinder 12 zum Niederdruckraum 14 strömen kann. Bei üblichen Kolben-Zylinder-Anordnungen kann dieses Druckmittel, insbesondere infolge von Unregelmäßigkeiten, den Steuerkolben 10 in der Bohrung 11 verkanten. Dieses Verkanten erhöht die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder und bewirkt, daß die Bewegung des Kolbens erschwert bzw. verlangsamt wird und sich dadurch die Genauigkeit der mittels des Steuerkolbens auszuführenden Steuerung verschlechtert.

Zur Verminderung der Reibung sieht die Erfindung eine Erweiterung 16 des Ringspalts 15 in Form einer Ringnut 17 an einem Ende des Steuerkolbens 10 vor. die geringfügig von der Eingangsöffnung 18 von dem Hochdruckraum 13 zu dem Ringspalt 15 entfernt ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, öffnet sich die Ringnut 17 radial nach außen zum Ringspalt 15.

Eine allgemein mit 19 bezeichnete Verbindungseinrichtung verbindet den Hochdruckraum 13 mit der Ringnut 17. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt die Verbindungseinrichtung 19 einen Kanal 20 als axiale Ausnehmung i,i der dem Hochdruckraum zugewandten Stirnfläche des Steuerkolbens 10 und mehrere radiale Verbindungskanäle 21, die den Kanal 20 mit der Ringnut 17 verbinden. Die Verbindungskanäle 21 sind als Drosselstellen ausgebildet, so daß sie die Strömung des Druckmittels aus dem ll'M-hdruckraum 13 über den Kanal 20 in die Ringnut 17 beschränken, um einen vorgewählten Druckmittelstrom parallel zu dem direkt in die Eingangsöffnung 18 zum Ringspalt 15 eintretenden Druckmittelstrom zu bilden.

Somit wird das Druckmittel, das den Ringspalt 15 durchströmt, nahe der Eingangsöffnung 18 auf zwei parallele Wege verteilt, von denen der eine durch die Eingangsöffnung 18 und der andere durch den Kanal 20 und die Verbindungskanäle 21 zur Ringnut 17 führt. Es ist dadurch möglich, den Druckabfall an der Eingangsöffnung 18 durch Bemessung des Druckabfalls durch die Verbindungskanäle 21 so einzustellen, daß er von den Parametern der Kolbenabmessungen und der Bohningsabmessungen unabhängig ist Die sich ergebende

ίο Steuerung des seitlichen Drucks auf den Steuerkolben mindert wirksam die Reibung des Steuerkolbens 10 an den Wänden der Bohrung 11, so daß die Genauigkeit der Kolbensteuerung und die Geschwindigkeit des Steuerkolbens 10 gegenüber dem Zylinder 12 wesentlieh erhöht werden.

Infolge der beschriebenen Anordnung ergibt sich ein geringer Druckabfall zwischen dem oberen Ende des Steuerkolbens 10 und dem oberen Ende des Ringspalts 15. Dies beruht darauf, daß das Strömungsmittel nur durch die Eingangsöffnung 18 und die über den Umfang verteilten Verbindungskanäle 21 in die Erweiterung 16 gelangen kann. Es ergeben sich dadurch im Druckverlauf zwei Stellen einer Diskontinuität als Folge der Verwendung der Ringnut 17 als Ausgleichskammer mit gedrosselten und über den Umfang der Ringnut verteilten Zuflüssen, so daß beim dynamischen Betrieb der Vorrichtung alle Teile der Ringnut im wesentlichen gleichen Druck haben.

Die Erweiterung in Form einer Ringnut kann auch oder zusätzlich am Niederdruckende des zylindrischen Teils vorgesehen werden. So kann, wie in F i g. 3 gezeigt ist, eine Ringnut 117 am unteren, dem Nieder Jruckraum 114 zugewandten Ende 122 eines Kolbens 110 als Erweiterung 116 eines Ringspalts 115 vorgesehen werden, die über Verbindungskanäle 121 mit dem Hochdruckraum in Verbindung steht.

Wie oben bereits angegeben, muß das zylindrische Teil nicht notwendigerweise ein Steuerkolben 10 sein, sondern kann gemäß F i g. 4 eine Welle 210 sein, die in einer Bohrung 211 eines äußeren Teils 212, das beispielsweise als Lager dient, läuft. Dabei kann die Erweiterung 216 in Form einer Ringnut 217 gemäß den Fig.4 und 5 auch in dem äußeren Teil 212 ausgebildet sein und sich radial nach innen zum Ringspalt 215

4; öffnen. Wie dargestellt, befindet sich die Ringnut 2!7 bd dieser Ausführungsform nahe der Eingangsöffnung 218 vom Hochdruckraum 213 zum Ringspalt 215. Die Verbindungseinrichtung 219 umfaßt beispielsweise mehrere Verbindungskanäle 221, die parallel zur Achse

>o der Bohrung 211 und der Welle 210 verlaufen. Die Wirkung der Erweiterung 216 entspricht der der Erweiterung 16, indem ein gesteuerter niedriger Druckabfall an der Eingangsöffnung 218 zum Ringspalt 215 geschaffen wird, der bestrebt äst, die seitlichen Kräfte zu vermindern, die auf die Welle 210 infolge des Druckmittelstroms durch die Bohrung 211 einwirken.

In den Fi g. 6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die einen Kolben 310 umfaßt, der mit einer Ringnut 317 versehen ist, die ähnlich der

ι' Erweiterung 16 von Fig. 1 eine Erweiterung eines Ringspalts 315 zwischen dem Kolben und einer ihn führenden Zylinderbohrung bildet. Die in diesem Fall vorgesehene Verbind¹.;!.gseinrichtung jb umfaßt mehrere Nuten 321, die sich seitlich nr.Lp. a^den an der Eingangsöffnung 318 zum Rinespalt 3'^ Tfnen und eine Verbindung zwischen der Ringnut 317 und dem Hochdruckraum 313 herstellen.
Alle Ausführungsforr¹'' der Fig. 3 bis 7 sind im

Aufbau der Ausfiihrungsform der Fig. 1 und 2 mit Ausnahme der erwähnten Abweichungen gleich. Gleiche Teile der verschiedenen Ausführungsformen sind mit gleichen Bcziigszahlen bezeichnet, die sich bei den einzelnen AusführungMormen nur durch die Hundertersielle lüiu-rschcidcn.

»Jitter anderem ist als Abwandlung der dargestellten Ausfiihrungsform denkbar, beispielsweise die in Längsrichtung verlaufenden Nuten 32t derart auszubildt daß sie sich radial nach innen, statt radial nach anßc zum Ringspalt öffnen, wenn die Ringnut im äußeren Tt ausgebildet ist. Wie bereits erwähnt, kann die Erweit rung des Ringspalts entweder am Hochdruckendü odi am Niederdruckende oder an beiden Enden Ji Vorrichtung angeordnet sein.

Hierzu \ Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einem zylindrischen Teil, das unter Bildung eines Ringspalts verschiebbar in einer Bohrung eines äußeren Teils aufgenommen ist, wobei der Ringspalt axial vom Druckmedium durchströmt ist und sich an einem Ende in einen Hochdruckraum, am anderen Ende in einen Niederdruckraum öffnet und wobei ferner der Ringspalt mindestens an einer Stelle erweitert ist und die Erweiterung mit einem der Druckräume über eine Drosselstelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung als Ringnut (17, 117, 217, 317) nahe einem Ende des Ringspalts (15, 115, 215, 315) ausgebildet ist und daß die Drosselstelle über den Umfang verteilte Verbindungskanäle (21,121,221,321) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (10,110,310) ein Kolben ist. M

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Teil (210) eine Welle ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (17, 117, 317) in dem zylindrischen Teil (10, 110, 310) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (217) in dem äußeren Teil (212) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ringnut (17, 217, 317) nahe dem Teil des zylindrischen Teils (10, 210,310) befindet, der dicht bei dem Hochdruckraum (13,213,313) liegt.'

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch zwei Ringnuten, die an jeweils entgegengesetzten Enden des Ringspalts angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ringnut (17, 117) bzw. die Ringnuten im zylindrischen Teil (10, 110) befindet bzw. befinden, daß in diesem ein axialer, sich zum Hochdruckraum (13) öffnender Kanal (20) ausgebildet ist, und daß die Verbindungskanäle (21, 121) radial zwischen diesem Kanal und der Ringnut bzw. den Ringnuten verlaufen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch parallel zur Achse des zylindrischen Teils (210, 310) verlaufende Verbindungskanäle (221,321).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (321) Nuten in einem der Teile (310) umfassen, die sich seitlich zum Ringspalt (315) öffnen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß d^;e Verbindungskanäle Bohrungen (221) in einem der Teile (212) umfassen, die wi quer zur Achse im Ringspalt (215) angeordnet sind.