DE2046986A1 - Zylinderkopf für den flexiblen Zylin der einer Verschiebevorrichtung - Google Patents

Description

• Bezeichnung: Zylinderkopf für den flexiblen Zylinder einer Verschiebevorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf einen Zylinderkopf für den flexiblen, schlauchartigen und einen Kolben umschließenden Zylinder einer Verschiebevorrichtung, der bei Beschickung mit einem Druckmedium unter Relativbewegung zwischen Kolben mit Kolbenstange einerseits und Zylinder mit Zylinderkopf andererseits Arbeit leistet, wobei die Last entweder vom Zylinderkopf oder von der den Zylinderkopf durchgreifenden Kolbenstange aufgenommen ist.
• Ist bei einer an sich bekannten Verschiebevorrichtung nach der in Betracht gezogenen Art die Last am Zylinderkopf befestigt, so wird sie bei Beschickung des Zylinders mit Druckmedium zusammen mit diesem Zylinderkopf entlang der am festen Ende verankerten Kolbenstange geschoben. Ist die Last an der Kolbenstange befestigt, so wird sie mit dieser zum ortsfesten Zylinderkopf gezogen. In Jenem Falle wird im Druckraum zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben 8 ein Druck aufgebaut, der Kolben und Zylinderkopf in gegensätzlicher Richtung treibt.
• Beim Aufbau des Druckes im Druckraum wird der Zylinder in der Regel einer gewissen radialen Dehnung unterworfen.
• Infolgedessen bietet die Abdichtung des Druckraumes im Bereich des Zylinderkopfes gewisse Schwierigkeiten. Es lag daher zunächst nahe, dabei auf Konsimktionselemente Ublicher Schlaucharmaturen für Höchstdruckachlauchleitungen zurückzugreifen. Bei diesen umfaßt die kraftschlüssige Verbindung zwischen Armatur und Schlauch einen Nippel, der in den mit einer Hülse (Uberwurfmutter) versehenen Schlauchende eingeschraubt wird. Durch diese Verbindung wird eine Dichtung zwischen Nippel und Schlauch erreicht. Die bei Schlauchleitungen dieser Art durch den Betriebßdruck hervorgerufenen radialen und die nicht geringen axial wirkenden Kräfte werden durch diese Art der Verbindung aufgenommen, Wegen der verhältnismäßig großen axialen Kräfte, die in einer solchen Schlauchleitung auftreten, ist jedoch eine Mindestgröße der Reibfläche zwischen Nippel und Schlauch erforderlich, was eine im Verhältnis große Nippellänge zur Folge hat, wodurch die Armatur ein langes, starres Element bildet.
• Aus diesem Grunde (übermäßige Baulänge) und auch wegen der unvermeidlichen Beanspruchung bzw. Beschädigung der Innenoberfläche des Schlauches sind Verbindungen der erörterten Art für flexible Zylinder in Verschiebevorrichtungen nicht brauchbar.
• Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf der eingangs genannten Gattung so weitersubilden, daß er den Anforderungen einer solchen Verschiebevorrichtung genügt, dabei den sich unter Druck radial aufweitenden Zylinder druckdicht abschließt und durch eine entsprechende form-oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Schlauch und Zylinderkopf die durch die Reibung zwischen Kolbenstange und Zylinder hervorgerufenen Kräfte in axialer Richtung auffängt, ohne jedoch die Innenoberfläche des flexiblen, schlauchartigen Zylinders zu beschädigen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Zylinderkopf einen in den Zylinder eintauchenden, gewindefreien und mit seiner Mantelfläche an der Innenfläche des Zylinders anliegenden Hohlzapfen sowie ein ringförmiges an der Stirnseite des Hohlzapfens abgestütztes und wenigstens am Zylinder dichtend anliegendes elastisches Dichtungselement aufweist.
• Eine solche Ausbildung hat den zusätzlichen Vorteil, daß sich der Zylinderkopf am flexiblen Zylinder montieren und demontieren läßt, ohne die Struktur Zylinders zu verändern.
• Zweckmäßigerweise liegt das ringförmige Dichtungselement sowohl am Zylinder als auch an der Kolbenstange dichtend an.
• Bei einem besonderen Ausführungsbeispiel weist der Hohlzapfen eine Ringnut auf, in welche der unter radialer Vorspannung stehende elastische Zylinder formschlüssig eingreift.
• Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Dichtungselement als Nutring ausgebildet, dessen Lippen unter der Wirkung des Druckmediums in radialer Richtung anpreßbar sind.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
• Die Figuren 1 - 2 zeigen je ein Ausführungsbeispiel des Zylinderkopfes mit aufgezogenem Zylinder, Kolben und Kolbenstange im Längsschnitt.
• Beiden Ausführungebeispielen sind folgende Merkmale gemeinsam: Der Zylinderkopf 1, 1t, 1lt weist einen in den Zylinder 2 eintauchenden gewindefreien und mit seiner Mantelfläche an der Innenfläche des Zylinders anliegenden Hohlzapfen 1 auf. Ein Ringflansch 1" dient als Gegenlager für die Stirnseite des Zylinders 2. In einer ringförmigen Ausnehmung des Zylinderkopfes im Austrittsbereich der Kolbenstange ist ein dichtend auf der Mantelflache dieser Kolbenstange anliegender Dichtungsring 7 eingebracht. Ein als Nutring gestalteter Dichtungsring mit zwei Dichtungslippen ist auf der Stirnseite des Hohlzapfens lt abgestützt.
• Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 legt sich die äußere Lippe des Dichtungsringes 3 an die Innenwandung des Zylinders 2 an. Die innere Lippe legt sich gegen die durch den Zylinderkopf axial geführte Kolbenstange. Auf der anderen Seite wird der Druckraum 10 des Zylinders 2 durch den mit der Kolbenstange verbundenen Kolben 8 abgedichtet. Ein mit dem Dichtungselement 3 fest verbundener Anschlagring (nicht gezeichnet) kann Anschlag für die Begrenzung des Kolben bzw. Zylinderhubes sein. Ferner kann eine an sich bekannte Endlagendämpfung für den Kolbenhub vorgesehen sein.
• Der Hohlzapfen lt ist mit einer Ringnut 4 versehen, in welche der unter radialer Vorspannung stehende elastische Zylinder formschlüssig eingreift.
• Demgegenüber ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der zylindrische Hohlzapfen 1t kraftschlüssig und unter ausschließlicher Wirkung einer radialen Vorspannung des Zylinders mit diesem verbunden. Darüber hinaus ist ein zusätzliches, ringförmiges, als Nutring gestaltetes Dichtungselement 5 vorgesehen, das zwischen dem Hohlzapfen und der hohlen Kolbenstange 6 angeordnet ist. Das Dichtungselement 5 ist gegenüber dem Dichtungselement 3 axial versetzt. Die Dichtungslippen des Dichtungsringes 5 sind unter der Wirkung des Druckmediums in radialer Richtung an die Innenfläche des Hohlzapfens und an die Mantelfläche der Kolbenstange anpreßbar. Das Druckmedium gelangt über den Ringkanal 13 zu den Dichtungslippen des Dichtungsringes 5.
• Bei Füllung des Zylinders und auch während des Betriebes kann es vorkommen, daß sich im oberen Zylinderraum eine Luftblase bildet. Um den Zylinderraum entlüften zu können, weist im Ausführungsbeispiel gemäß Bigur 2 die Kolbenstange 6 in einem dem Kolben 8 benachbarten Abschnitt eine Ausnehmung auf. Die axiale Länge der Ausnehmung übersteigt die axiale Länge des Dichtungsringes 3 derart, daß bei maximaler Annäherung von Kolben und Dichtungsring 3 die Dichtungswirkung dieses Ringes aufgehoben ist. Eine die Zufuhr des Druckmediums steuernde Einrichtung stellt sicher, daß bei normalem Arbeitsbetrieb der Verschiebevorrichtung die Ausnehmung 11 nicht unter das Dichtungselement 3 gelangt.Beim Arbeitshub gelangt der Kolben demzufolge nur etwa in die in Figur 2 gezeigte Endstellung, während er zur Entlüftung des Druckraumes 10 in unmittelbare Nähe des Dichtungsringes 3 geführt wird.
• Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 läuft der Hohlzapfen 1' stirnseitig in einen das Dichtungselement 3 axial Uberragenden ring- oder ringsegmentförmigen Anschlag zur Begrenzung des Kolbenhubes aus.
• Im Falle beider Ausführungsbeispiele wirkt der Überdruck des Druckraumes 10 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Durch den Druck in axialer Richtung wird eine senkrechte Kraft auf die Dichtung 3 bzw. 3, 5 des Zylinderkopfes 1, 1', 1" ausgeübt. Diese axiale Kraft wird direkt von der Dichtung auf den kraftabgebenden bzw. eine Last schiebenden Zylinderkopf übertragen, während die entgegengerichtete Kraft vom Kolben aufgenommen und auf die Kolbenstange übertragen wird0 Bei Überschreiten der Losbrechkräfte der Gleitlager und Dichtung kommt es zu einer Relativbewegung zwischen Kolbenstange und Zylinderkopf. Die Reibung zwischen Kolbendichtung und Zylinderwand ruft eine Gegenkraft hervor, die versucht, den Zylinder vom Zylinderkopf abzuziehen. Diese Kraft wird durch eine entsprechende Ausbildung des Zylinderkopfes durch eine kraft- (Fig. 1) oder formsehlüssige (Fig. 2) Verbindung auf den Zylinderkopf übertragen. Die durch den Überdruck im Druckraum 10 hervorgerufene radiale Ausweitung des Zylinders wird durch die Elastizität der Dichtungslippen des J>ichtungsringes 3 ausgeglichen. Da der Druck direkt an der Lichtlippe aufgefangen wird, bleibt der über den Zylinderkopf geschobene Zylinder vom Betriebsdruck unbeaufschlagt, so daß es in diesem Abschnitt nicht zur Ausweitung kommt und die Verbindung zwischen Zylinder und Zylinderkopf nur die Reibkräfte, die bei Relativbewegung zwischen Zylinder und Kolben entstehen, zu übertragen hat.

Claims (16)

Patentansprüche

1. Zylinderkopf für den flexiblen, schlauchartigen und einen Kolben umschließenden Zylinder einer Verschiebevorrichtung, der bei Beschickung mit einem Druckmedium unter Relativbewegung zwischen Kolben mit Kolbenstange einerseits und Zylinder mit Zylinderkopf andererseits Arbeit leistet, wobei die Last entweder vom Zylinderkopf oder von der den Zylinderkopf durchgreifenden Kolbenstange aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (1, 1', 1")einen in den Zylinder (2) eintauchenden,gewindefreien und mit seiner Mantelfläche an der unveränderten Innenfläche des Zylinders anliegenden Hohlzapfen (1t) sowie ein ringförmiges, an der Stirnseite des Hohlzapfens abgestütztes und wenigstens am Zylinder dichtend anliegendes, elastisches Dichtungselement (3) aufweist.

2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Dichtungselement (3) sowohl am Zylinder (2) als auch an der hohlen Kolbenstange dichtend anliegt.

3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzapfen (1') formschlüssig mit dem Zylinder (2) verbunden it (Fig.2).

4. Zylinderkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzapfen (1') eine Ringnut (4) aufweist, in welche der unter radialer Vorspannung stehende, elastische Zylinder formschlüssig eingreift (Fig. 2).

5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlzapfen kraftschlüssig und unter ausschließlicher Wirkung einer radialen Vorspannung des Zylinders mit diesem verbunden ist.

6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (3) als Nutring ausgebildet ist, dessen Lippen unter der Wirkung des Druckmediums in radialer Richtung anpreßbar sind.

7. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zusätzliches, ringförmiges Dichtungselement (5), das zwischen dem Hohlzapfen (1') und der Kolbenstange (6) angeordnet ist (sir.1).

8. Zylinderkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche vichtungselement (5) gegenüber dem Dichtungselement (3) axial versetzt ist (Fig. 1).

9. Zylinderkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (5) als Nutring gestaltet und seine Dichtungslippen unter der Wirkung des Druckmediums in radialer Richtung an die Innenfläche des Hohlzapfens (1') und an die Mantelfläche der Kolbenstange (6) anpreßbar sind.

10. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (6) in einem dem Kolben (8) benachbarten Abschnitt eine Ausnehmung (11) in der Mantelfläche aufweist, deren axiale Länge die axiale Länge des Dichtungselementes (3) derart übersteigt, daß bei maximaler Annäherung von Kolben und Dichtungselement die unter dem Dichtungselement liegende Ausnehmung dessen Dichtungswirkung aufhebt.

11. Zylinderkopf nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine die Zufuhr des Druckmediums steuernde Einrichtung, die sicherstellt, daß bei normalem Arbeitsbetrieb der Verschiebevorrichtung die Ausnehmung (11) nicht unter das Dichtungselement (3) gelangt.

12. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 7 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzapfen (1') stirnseitig einen das Dichtungselement (3) axial überragenden ringförmigen oder ringsegmentförmigen Anschlag (12) zur Begrenzung des Kolbenhubes aufweist (Fig.1).

13. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 - 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Dichtungselement (3) fest verbundenes und dieses axial überragendes Anschlagelement (nicht gezeichnet) Anschlag zur Begrenzung des Kolbenhubes ist.

14. Zylinderkopf nach einem der AnsprUche 1 - 10, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Endlagendämpfung für den Kolbenhub.

15. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen als Gegenlager für die Stirnseite des Zylinders (2) dienenden Ringflansch (1').

16. Zylinderkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in einer ringförmigen Ausnehmung des Zylinderkopfes (1) im Austrittsbereich der Kolbenstange (2) angeordneten Dichtungsring (7)