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" A r b e i t s z y 1 i n d e Die Erfindung betrifft ganz allgemein
druckmittelbetätigte Kolben und Zylindermäntel aufweisende Einrichtungen, welche
nachstehend der Kürze halber mit Arbeitszylinder bezeichnet sind und welche mit
einer Einrichtung zum Dämpfen des Kolbens des Arbeitszylinders versehen sind, wenn
sich dieser dem Ende eines Hubes nähert, und für einen raschen'Rückkehrhub des Kolbens,
wenn dieser daraufhin in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.
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Wenn ein Kolben durch Anschlagen am Zylinderdeckel einen vollständigen
Hub ausführen kann, ohne daß er vorher angehalten oder in seiner Geschwindigkeit
verringert wird, tritt ein Schlag auf, welcher die Lebensdauer des Arbeitszylinders
verringert, Geräusch erzeugt und andere nicht.wünschenswerte Eigenschaften aufweist.
Um dies zu verhindern, ist es üblich, eine Bauart zu benutzen, bei der ein Teil
des yom Kolben' während eines Hubes ausgeschobenen Druckmittels innerhalb des Zylindermantels
in einem Endbereich des Arbeitszylinders gefangen wird, wenn sich
der
Kolben dem Ende seines Hubes nähert, wobei die weitere Bewegung des Kolbens durch
einen gedrosselten Abfluß eines Druckmittels vom Bereich des Zylinderdeckels über
eine Drosselstelle begleitet ist. Wenn der Kolben einen schnellen Rückhub durch
Bewegung in entgegengesetzter Richtung ausführen muß, muß eine Einrichtung für das
schnelle Einbringen einer bedeutenden Menge von Druckmittel in den Bereich des Zylinderdeckels
vorgesehen werden.
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Wenn der Zufluß zu diesem Bereich nur durch die Drosselstelle erfolgen
kann, welche die Dämpfung bewirkt, so ist offensichtlich die Rückkehrbewegung des
Kolbens mindestens während des Beginns seines Rückkehrhubes ziemlich langsam. Um
diese Schwierigkeit zu beheben;.sind viele Anstrengungen unternommen worden einschließlich
der Anordnung,,eines- KugelrückschlagventiIs , welches schließt, wenn eine Dämpfung
erzeugt wird, und welches öffnet, um einen anderen Weg für den Zufluß des Druckmittels
beim RUckkehrhub des Kolbens vorzusehen.
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Ganz allgemein ist ein Zweck der vorliegenden Erfindung eine verbesserte
Bauart zum Dämpfen des Kolbens und zur Ermöglichung eines schnellen Rückkehrhubes,
welche Bauart sehr einfach ist und welche keine Kugelrückschlagventile und dgl.
braucht, die zu einer komplizierten Bauart des Arbeitszylinders führen und außerdem
zusätzliche Nachteile haben, z.B. Sperrigkeit, Abnutzungserscheinungen und dgl..
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Ein besonderer Zweck der Erfindung ist eine solche Bauart vorzusehen,
bei der eine Ventilwirkung vorhanden ist, um den Fluß zu dem Bereich in einem Arbeitszylinder
zu steuern, der Druckmittel zu Dämpfungszwecken fängt, und zwar durch Anwendung
eines Ringes, der am Kolben des Arbeitszylinders angebracht ist und der in axialer
Richtung begrenzt verschiebbar ist, um eine solche Ventilwirkung zu erzeugen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der
Ring'die Form eines gewöhnlichen metallishen Kolbenringes auf, der bei vielen mechanischen
Anwendungen zum Dichten des Spaltes zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand
verwendet wird.
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In Weiterbildung der Erfindung und als deren weiterer Zweck ist ein
doppelt wirkender Arbeitszylinder vorgesehen, welcher solche axial verschiebbaren
Ringe im Bereich der voneinander abgewandten Enden des Arbeitszylinderkolbens aufweist.
Zwischen den Enden des Kolbens ist ein flüssigkeitsdichter Dichtring vorgesehen,
der auch als Dichtringkörper bezeichnet wird. Für die gedrosselte Zu- und Abfuhr
von Druckmittel sind Drosselstellen vorgesehen, welche mit dem Kolben des Arbeitszylinders
zur Wirkung kommen, wenn sich dieser im Verlaufe eines Hubes zu einem der voneinander
abgewandten Ende des Arbeitszylinders bewegt.
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Verschiedene andere Zwecke und Vorteile der Erfindung ergeben sich
deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten
Zeichnung. In dieser zeigen Fig. 1 eine Ansicht mit Teilschnitt eines Endes eines
nachfolgend beschriebenen Arbeitszylinders, welcher mit Ringen m Bereich seiner
voneinander abgewandten Enden seines Kolbens versehen ist, die zum Steuern des Flusses
zwischen den Seiten des Kolbens und Bereichen an voneinander abgewandten Enden des
Kolbens im Bereiche der Zylinderdeckel des Arbeitszylinders dienen, wo sich Druckmittel
für die Dämpfung ansammelt, Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 1, aber mit
anderer Lage der Ringe und Fig. 3 eine Ansicht in kleinerem Maßstab des gesamten
Arbeitszylinders.
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In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 3, ist ein doppeltwirkender
druckmittelbetätigter Arbeitszylinder allgemein mit 10 bezeichnet, welcher einen
Zylindermantel 12 und Zylinderdeckel 14 und 16 aufweist, die voneinander abgewandte
Enden des Arbeitszylinders schließen. Aus einem der Enden des Zylindermantels ragt
eine Kolbenstange 18 hervor, an deren einem Ende, wie den Fig. 1 und 2 entnommen
werden kann, der übliche Kolben 20 angebracht ist. Der Kolben 20 ist innerhalb des
Zylindermantels hin und her verschiebbar. Um den Kolben im Verlaufe eines Hubes
vom rechten Ende des Arbeitszylinders nach links in Fig. 3 zu bewegen, wird Druckmittel,
insbesondere Druckflüssigkeit, durch die Leitung 22 in den Arbeitszylinder eingespeist
und aus einer Leitung 24 ausgeschoben. Um den Kolben und seine Stange im Rückkehrhub
zu bewegen, wird Flüssigkeit durch die Leitung 24 eingespeist und aus der Leitung
22 ausgeschoben.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen insbesondere wie der Kolben 20 am Ende der
Kolbenstange durch eine Mutter 26 befestigt ist, welche am Kolben anliegt und auf
einen Endteil 18a der Kolbenstange aufgeschraubt ist. Ein 0-Ring 28 bildet eine
Dichtung zwischen der Kolbenstange und dem Kolben. Beidseits des Ringes 28 sind
Stützringe 29 vorgesehen.
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Eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem äußeren Umfang des Kolbens
und der Innenwand des Zylindermantels ist durch einen 0-Ring 30 vorgesehen, der
auch als flüssigkeitsdichter Dichtkörper bezeichnet wird. Der 0-Ring zusammen mit
Stützringen 32 und Gleitringen 34, welche aus Nylon bestehen können, sind alle innerhalb
einer Ringnut 36 untergebracht, die auf dem Umfang des Kolbens etwa in der Mitte
zwischen seinen Enden angeordnet ist.
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Im Bereich des linken Endes des Kolbens, welcher gemäß den Figuren
1 und 2 dem Zylinderdeckel 14 benachbart ist, befindet sich eine Nut 38, welche
einen Kolbenring 40 aufnimmt. Der Kolbenring gleicht üblichen Kolbenringen und ist
als geschlitzter Metallring ausgebildet, welcher den Spalt zwischen dem Umfang des
Kolbens und der Innenseite des Zylinders 12 dichtet. Der Umfang des Ringes steht
daher radial über den Umfang des Kolbens vor und gleitet deshalb an der Innenseite
der Zylinderwand des Zylindermantels.
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Der Ring ist in der Nut 36 mit gewissem Spiel auf beiden Seiten lose
untergebracht, wodurch er in begrenztem Umfang innerhalb der Nut axial bewegbar
ist. Das Spiel braucht nicht groß zu sein und ist in der Zeichnung zur besseren
Darstellung der Erfindung etwas übertrieben dargestellt. In Fig. 2 liegt der Ring
dicht an der Seite der Nut an, welche unmittelbar dem linken Ende des Kolbens benachbart
ist, während in Fig. 1 der Ring axial und nach rechts und gegen die Wand der Nut
verschoben dargestellt ist, welche von dem linken Ende des Kolbens abgewandt ist.
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Eine zylinderförmige Ausnehmung 42 erstreckt sich vom linken Ende
des Kolbens nach innen. Mehrere Bohrungen 44, welche mit gleichen Winkelabständen
angebracht sein innen, verbinden den Grund der Bohrung 28 mit dieser Ausnehmung
und über diese Ausnehmung mit dem Bereich, der durch das linke Ende des Arbeitszylinders
und durch den Zylinderdeckel 14 begrenzt ist, z.B.
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der Bereich R in den Fig. 1 und 2. Diese Bohrungen und diese Ausnehmungen
bilden zusammen eine Durchflußeinrichtung, welche die Nut mit der Ausnehmung verbindet.
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Vom linken Ende des Kolbens nach innen und insbesondere zwischen der
den 0-Ring 30 aufnehmenden Nut 36 und der Nut 38 befindet sich eine andere Ringnut
46. Eine Drosselbohrung 48 verbindet den Grund dieser Bohrung mit der Ausnehmung
42.
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Der in er Zeichnung dargestellte Kolbenring, verwirklicht durch den
Teil des Ringes, der sich an der Basis der Fig. 2 nach unten erstreckt, weist eine
überlappende Endanordnung mit Zungen 40a, 40b an den Enden des Ringes auf, welche
sich an der Stelle Uberlappen, wo die Enden des geschlitzten Ringes zusammentreffen.
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Diese überlappende Bauart ergibt eine bessere Dichtung an diesem besonderen
Teil des Kolbenrings. Ein sogenannter üblicher, mit einem Rechteck endender, geschlitzter
Ring kann ebenfalls verwendet werden, wobei die rechteckigen Enden an der Stelle
aufeinandertreffen, wo der Ring geschlitzt ist. Die letztere Bauart ergibt jedoch
keine so gute Dichtung an diesem Bereich des Ringes.
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Das rechte Ende des Kolbens in Fig. 1 und 2 hat eine Bauart, welche
der am linken Ende des Kolbens stark gleicht. So ist hier eine Nut 50 vorgesehen,
in der ein Kolbenring 52 lose aufgenommen ist. Eine zylindrische Ausnehmung 54 erstreckt
sich nach innen vom rechten Ende des Kolbens. Bohrungen 56 bilden eine Durchflußeinrichtung,
welche die Ausnehmung 54 mit der Nut 50 verbindet. Zwischen der Nut 50 und der Nut
38 ist eine Nut 58 vorgesehen, die durch eine Drosselbohrung 60 mit der' Ausnehmung
54 verbunden ist.
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Die mit dem linken Ende des Arbeitszylinders verbundene Leitung 24
ist mit einem Durchlaß 62 verbunden, welcher an der Innenseite des Zylinders an
einer Stelle mündet, die zwischen den Nuten 36 und 38 liegt, wenn sich der Kolben
im Bereich des linken Endes des. Arbeitszylinders befindet. Die Leitung 22 am davon
abgewandten Ende des Arbeitszylinders mündet an der Innenseite des Zylindermantels
zwischen den Nuten 36 und 50, wenn sich der Kolben im Bereich des gegenüberliegenden
Endes des Arbeitszylinders befindet.
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Bei der Beschreibung der Arbeitsweise des Arbeitszylinders wird angenommen,
daß sich der Kolben im Verlaufe eines Hubes vom rechten zum linken Ende des Arbeitszylinders
in Fig. 3 bewegt.
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Zu diesem Zweck wird Druckmittel durch die Leitung 22 eingespeist
und durch die Leitung 24 ausgeschoben. Wenn der Kolben den Kolbenring 40 auf die
linke Seite des Durchlasses 62 in Fig. 1 bewegt, erzeugt zwischen dem linken Zylinderdeckel
des Arbeitszylinders und dem linken Ende des Kolbens eingeschlossenes Druckmittel
einen Druckaufbau in dem Raum oder dem Bereich, der zwischen dieser Wand und dem
linken Ende des Kolbens liegt.
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Dieser Bereich ist in Fig. 1 mit R bezeichnet. Dies führt dazu, daß
der Kolbenring 40 sich in Achsrichtung nach rechts bewegt und dicht an der Seite
der Nut 38 anliegt, welche vom linken Ende des Kolbens entfernt ist. Wenn der Kolbenring
dicht an diese Seite der Nut gepresst ist, so wird ein bedeutender Durchfluß von
Druckmittel durch die Bohrungen 44 und am Kolbenring vorbei zum Einlaß 62 verhindert.
Die im Bereich R gefangene Flüssigkeit kann deshalb nur in gesteuerter Menge durch
die Drosselbohrung 48 abfließen. Hierdurch wird eine Dämpfungswirkung erzielt, welche
die Bewegung des Kolbens verlangsamt, wenn er sich dem Zylinderdeckel 14 nähert.
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Zu Beginn des Rückkehrhubes, wobei Druckmittel unter Druck durch die
Leitung 24 eingespeist und Druckmittel durch die Leitr:Lg 22 ausgeschoben wird,
bewirkt die unter Druck stehende Druckf:7üssigkeit die Verschiebung des Kolbenringes
nach links, wie in Fig.
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2 dargestellt. Wenn der Ring in dieser Lage liegt, so erleichtern
die Bohrungen 44 den Zutritt von Druckmittel zum Bereich R zusammen mit der Drosselbohrung
48. Druckmittel baut sich daher schnell am linken Ende des Kolbens auf, wodurch
dieser Kolben in einem Rückkehrhub mit großer Geschwindigkeit bewegt wird.
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Der Kolbenring 52 arbeitet in gleicher Weise, indem er einen Durchfluß
sperrt und beim Rückkehrhub ein rasches Einfließen von Druckmittel erlaubt, wenn
sich der Kolben im Bereich des rechten Zylinderdeckels 16 befindet.
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Die Bauform braucht keine Kugelrückschlagventile oder ähnliche Einrichtungen
zum Erzeugen eines Einwegflusses zwischen den Seiten des Kolbens und den Enden des
Kolbens. Eine beträchtliche Änderung des Kolbens des Zylinders oder der Zylinderdeckel
ist nicht erforderlich. Die Bauart ist leicht zusammenzubauen und die Reparatur
und das Auswechseln von Teilen ist wesentlich erleichtert.
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Wenn auch nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde,
so sind doch für den Fachmann offensichtliche Änderungen und Abwandlungen möglich.