DE2211095C2 - Ringnut zur Aufnahme eines Dichtrings bei einem Druckluftnagler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Palentanspruchs.

Es ist bekannt, bei Druckluftgeräten, wie z. B. bei Druckluftnagler^ Ringnuten mit Dichtringen anzuwenden, wenn die das Druckmittel enthaltenden Räume gegeneinander abgedichtet werden sollen. So sind z. B. bei der DE-AS 12 98 057 zum Abdichten Dichtringe aus gummielastischem Werkstoff vorgesehen, die in Ringnuten eingelegt sind. Diese Dichtringe, sogenannte »O-Ringe« weisen dabei einen kreisförmigen Querschnitt auf. Normalerweise ist der Durchmesser des O-Ring-Querschnitts geringfügig größer als die Tiefe der Ringnut, so daß der O-Ring zwischen Zylinderinnenwand und Bodenfläche der Ringnut zusammengepreßt wird und somit an den jeweiligen Berührungslinien abdichtet. Der zusammengepreßte Dichtring setzt jedoch der Verschiebung des Kolbens einen erheb'ichen Widerstand entgegen, was sich besonders bei Gerüten, die mit verhältnismäßig geringem Druck arbeiten, sehr ungünstig auswirkt. Sehr häufig werden auch Steuerventile für Geräte der oben beschriebenen Art mit O-Ringen abgedichtet. Die Kräfte, die zur Betätigung von Steuerventilen zur Verfugung stehen, sind jedoch im allgemeinen klein, so daß man In diesem Fall besonders bestrebt ist, die Bewegungswiderstände so gering wie möglich zu halten.

Eine Möglichkeit dazu bietet der bekannte und handelsübliche sogenannte »schwebende O-Ring«, bei dem der Durchmesser des kreisförmigen Ringquerschnitts kleiner ist als die Tiefe der Ringnut. Der in den Kolben eingelegte O-Ring überragt jedoch die Mantelfläche des Kolbens um einige Zehntel Millimeter und legt sich also beim Einbau des Kolbens dichtend gegen die Innenwand des Zylinders. Mit diesem Einbauverfahren ist es ebenfalls möglich, zwei Räume einwandfrei gegeneinander abzudichten, ohne daß jedoch ein großer Reibungswiderstand zwischen O-Ring und Zylinderinnenwand auftritt.

Ein schwebender O-Ring ließ sich bis jetzt jedoch nur dort verwenden, wo die Innenwand des Zylinders den Kolben und damit den O-Ring über den ganzen Kolbenweg ohne Unterbrechung umgibt. Bei Steuerventilen, die als zylindrische Schieberventile ausgebildet sind, muß nahmlich die Zylinderwand durch Bohrungen oder ringförmige Nuten unterbrochen werden, um dem Druckmitlel den Zu- bzw. Abfluß zu gesUitten.Dle.se Druckmittel-Strömung erfolgt zumeist mit sehr hohen Geschwindigkeiten und, da die Ventilöffnungen meist den engsten Querschnitt der Druckmiitelleiiung bilden, nahezu mit Schallgeschwindigkeit. Auf den O-Ring, der bei der Steuerungsbewegung des Ventilschiebers nicht mehr von der Zylinderwand umgeben wird, wirkt daher von außen der sich im strömenden Druckmittel einstellende Unterdruck und von innen der sich noch im Innenraum der Ringnut befindliche höhere Ruhedruck. Aufgrund der schwebenden Ausführung des O-Rings sitzt dieser nicht in gespanntem Zustand in der Ringnut, sondern »schwebt« in ihr. was zur Folge hat, daß der O-Ring vom strömenden Druckmittel aus der Ringnut herausgerissen wird.

Bei der DE-AS 21 45 302 sind zum Abdichten ebenfalls O-Ringe vorgesehen, die in einer Ringnut radial verschiebbar angeordnet sind. Diese O-Ringe sind jedoch nicht schwebend, sondern legen sich durch elastische Pressung gegen die umgebenden Wände. Die einströmende Druckluft muß also zunächst die Reibungskräfte der O-Ringe überwinden, was zu einer Drosselung des Druckluftstrome·: und damit Verminderung der Schlagenergie führt.

Die DE-AS 19 26 637 zeigt ein Umschaltventil, dessen Umschaltkolben an seiner Stirnseite eine sich axial erstreckende Ringnut aufweist, in die ein O-Ring mit gleichen Durchmessern wie die Ringnut eingelegt ist. Der O-Ring ist in der Ringnut zur Erzielung einer Dichtwirkung axial verschiebbar und wird dabei von Druckluft beaufschlagt, die über eine Bohrung der Ringnut zugeleitet wird. Dazu wird ein Hilfsventil geöffnet, so daß der Druck hinter dem O-Ring durch eine Abflußöffnung entweichen kann. Durch diesen Abbau der Druckluft erfolgt die Öffnung des Ventiles nicht schlagartig. Die zunächst gedrosselt einströmende Druckluft würde beim Druckluftnagler zu einer unerwünschten Verminderung der Schlagenergie führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Einschlaggerät dahingehend zu verbessern, daß ein durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten bedingtes Herausreißen eines Dichtringes aus einer Nut vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Dary.il erfolgt beim Beginn der Strömung des Druckmittels um die nach außen gerichtete Fläche des O-Rings sehr rasch ein Druckausgleich mit dem Innenraum der Ringnut, in dem sich also derselbe Druck wie vor dem O-Ring einstellt und es kann keine Kraft auftreten, die den O-Ring aus der Ringnut herausreißt.

Es Ist also auch bei Druckluftgeräten mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten möglich, bei den Ventilen schwebende O-Rlnge zu verwenden. Damit lassen sich diese Ventile mit minimalen Reibungskräften der Dichtringe leicht verschieben, sie sprechen also z. B. bei der Auslösung des Schlages rasch auf die Öffnungskräfte an und der Schlagkolben erhält von Beginn an seinen vollen Druck. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Schlagenergie.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 Querschnitt durch das Einlaßventil eines Druckluftnagler mit Ringnuten, linke Hälfte Einlaßventil offen, rechte Hälfte Einlaßventil geschlossen.

Fi g. 2 und 3 Vergrößerte Darstellung der Ausschnitte II und 111 in Fig. 1.

Fig. 4 Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt eines druckluftbetriebenen Gerätes, hier ein Druckluftnagler, ".eist im wesentlichen ein Einlaßventil I. ein das Einlaßventi! steuerndes Hilfsventil 2. einen Hauptzylinder 3 und einen Schlagkolben 4 auf. Diese Teile s nd in einem Gehäuse 5 angeordnet, in dessen hohlem Handgriff 6 sich gleichzeitig die Zuleitung 7 für die Druckluft befindet. Durch einen am Gehäuse 5 schwenkbar angeordneten Abzugshebel 8 läßt sich über einen Zwischenhebel das Hilfsventil 2 betätigen.

Das Einlaßventil I ist am oberen Ende des Hauptzylinders 3 angeordnet und besteht aus einem auf den Hauptzylinder aufgesetzten Dichtkörper 9 und einsn diesen wie auch einen Teil des Hauptzylinders gleichachsig umgebenden Rohrschieber 30. Dieser ist in einer zylindrischen Aussparung 11 von Gehäuse 5 verschiebbar gelagert und dichtet zusammen mit Dichtkörper 9 den das Einlaßventil I umgebenden, mit Druckluft gefüllten und mil dti Druckluftzuleitung 7 verbundenen Vorratsraum 12 gegen den Innenraum 13 des Hauptzylinders 3 ab (Fig. i. rechte Hälfte und Fig. 2). Der Innenraum 13 ist in dieser Ruhestellung des Rohrschiebers 10 über Bohrungen 14 im Dichlkörper 9, Bohrungen 15 im Rohrschieber 10, eine ringförmige Aussparung 16 und eine Auspufföffnung 17 im Gehäuse 5 mit der Atmosphäre verbunden und damit entlüftet.

Zwischen der zylindrischen Aussparung 11 von Gehäuse 5, dem Hauptzylinder 3 und der unteren Stirnflache 18 von Rohrschieber 10 befindet sich ein Ringraum 19, der über eine Leitung 20 mit dem Hilfsventil 2 verbunden ist.

Der Dichlkörper 9 weist eine obere Ringnut 21 und eine untere Ringnut 22 auf, in die ein oberer O-Ring 23 bzw. ein unterer O-Ring 24 eingelegt sind. Der obere O-Ring 23 legt sich dichtend gegen die den Dichtkörper 9 umgebende Innenwand 25 von Rohrschieber 10, die jedoch nach unten über einen konischen Abschnitt 26 in eine Aussparung 27 übergeht, die einen etwas größeren Durchmesser aufweist als der gegenüberliegende Abschnitt des Dichtkörpers 9, in dem sich die untere Ringnut 22 befindet, so daß sich zwischen dem darin eingelegten unteren O-Ring 24 und der Innenwand der Aussparung 27 ein Ringspalt 28 bildet.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, weist die obere Ringnut 21 einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. der sich kurz vor der Außenfläche des Dichtkörpers 9 geringfügig verengt. Eine Bohrung 2S verbindet den Innenraum 30 der Ringnut 21 mit dem den Dichlkörper 9 umgebenden Vorralsraum 12. In die Ringnut 21 ist ein O-Ring 23 aus gummi-elastischem Werkstoff eingelegt. Sowohl die Tiefe als auch die Breite des Querschnitts der Ringnut sind um einige Zehntel Millimeter größer als der Durchmesser des O-Ring-Querschnitts. Dieser liegt daher völlig lose, also »schwebend« in der Ringnui, legt sich jedoch dichtend gegen die Innenwand 25 von Rohrschieber 10, da sein Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Rohrschiebers.

Die untere Ringnui 22 mit einem Innenraum 30« weist denselben Querschnitt auf wie die obere Ringnui 21, jedoch mündet hier eine Bohrung 31 in der Nähe von Ringspalt 28. der über Bohrung 15, ringförmige Aussparung 16 und Auspufföffnung 17 mit der Atmosphäre verbunden ist (Fig. 1. rechte Hälfte und Fig 2). Wie ersichtlich, befindet sich Ruhrschieber 10 in einer oberen Ruhestellung. In dieser Ruhestellung ist Ringraum 19 über Hilfsventil 2 mit der Druckluflzuleiiung 7 verbunden, auf Stirnfläche IH von Rohrschieber 10 wird also eine den Rohrschieber in Richtung Ruhestellung drükkende Luftkraft ausgeübt. Die im Vorralsraum 12 befindliche Druckluft drückt auf eine obere Stirutläche 32 von Rohrschieber 10. Da diese obere Stirnfläche 32 jedoch kleiner ist als die untere Stirnfläche Ϊ8, wird Rohrschieber 10 sicher in Ruhestellung gehalten. Durch Bohrungen 29 gelangt Druckluft in den Innenraum 30 der Ringnut 21 und preßt O-Ring 23 so gegen die Innenwand 25 von Rohrschieber 10, daß Vorratsraum 12 gegen den Zylinderraum 13 und damit gegen die Atmosphäre abgedichtet wird.

Der Arbeitsvorgang des hier beschriebenen Gerätes besteht darin, daß ein hier nicht dargestellter Nagel vom mit dem Schlagkolben 4 verbundene Schlagstößel 33 in ein nicht dargestelltes Werkstück eingetrieben wird. Dazu wird Abzugshebel 8 von Hand betätigt, wobei durch eine über einen Zwischenhebel dem Hilfsventil 2 erteilte Steuerbewegung Ringraum 19 von der Druckluflzuleiiung 7 abgesperrt und dafür mit der Atmosphäre verbunden wird. Nach Entlüftung von Ringraum 19 kommt die von der im Vorratsraum 12 befindliche Druckluft auf die obere Stirnfläche 32 von Rohrschieber 10 einwirkende Luftkrafl voll zur Wirkung und verschiebt Rohrschieber 1(! schlagartig in seine Arbeitsstellung (Fig. 1, linke Hälfte und Fig. 3). Die im Vorratsraum 12 befindliche und von der Druckluftzuleitung 7 nachströmende Druckluft strömt jetzt mil hoher Geschwindigkeit am O-Ring 23 vorbei durch die Bohrungen 14 in den Zylinderraum 13, wo sie den Schlagkolben 4 in Richtung des einzuschlagenden Nagels beschleunigt. Infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit sinkt der Druck am Ventileinlaß und damit auch vor der Ringnut 21 auf einen sehr niedrigen Wert ab. Gleichzeitig erfolgt jedoch ein Druckausgleich zwischen Innenraum 30 der Ringnui 21 und den diese Ringnut umgebenden Außenraum, so daß O-Ring 23 nicht aus der Ringnut herausgerissen werden kann. Entsteht durch geringfügige Druckunterschiede zwischen Innenraum 30 und Umgebungsraum doch eine Kraft auf O-Ring 23, die diesen aus der Ringnut drängen will, so wird dies durch die Querschnittsverengung der Ringnut verhindert.

Kurz bevor der Rohrschieber Kt der Druckluft aus Vorratsraum 12 den Weg in den Zylinderraum 13 freigibt, hat sein konischer Abschnitt 26 den unteren O-Ring 24 überfahren ur.d damit die Verbindung zwischen Zylinderinnenraum 13 und Atmosphäre unterbrochen. O-Ring 24 wirkt jetzt in gleicher Weise wie oben bei O-Ring 23 beschrieben, jedoch entspricht hier der jetzt mit Druckluft erfüllte Zylinderraum 13 dem Vorratsraum 12. Bohrung 31 verbindet den Innenraum von unterer Ringnui 22 wieder mit dem mit Druckluft erlüllten Zylinderraum 13 und preßt O-king 24 dichtend gegen die ihn jetzt umgebende Innenwand 25 von Rohrschieber 10 (Fig. 1, linke Hälfte).

Nach Einschlagen des Nagels wird Abzugshebel 8 losgelassen. Hilfsventil 2 schaltet in seine Ruhestellung zurück und verbindet Ringraum 19 wieder mit der Druckluftzuleitung 7. Damit überwiegt die auf den Rohrschieber 10 nach oben gerichtete Luftkraft und verschiebt diesen wieder in seine Ruhestellung. Bei dieser Aufwärtsbewegung überfährt eine schräge Kante 34 an der oberen Stirnfläche 32 von Rohrschieber 10 zuerst O-Ring 23, erst dann gibt der konische Abschnitt 26 die Verbindung zwischen Zylinderraum 13 und Ringspalt 28 und damit mit der Atmosphäre frei. Es stellt sich jetzt ^b5 im Ringspalt 28 eine Auspuffströmung von hoher Geschwindigkeit ein, der die nach außen gerichtete Fläche von O-Ring 24 unmittelbar ausgesetzt ist. Bohrung 31 ermöglicht jedoch wieder einen Druckausgleich zwi-

sehen ileni Innenraum der Ringnut 24 und ilen äußeren Räumen, so ilal.1 auf O-Ring 2-1 keine wesentliche, ihn aus der Ringnut 22 drückende Krall auftritt.

Rg. 4 zeigt eine Ausführung tier vorliegenden KrIiIidung. bei der die Ringnut 35 in einem konischen Diclnkörper 36 angeordnet ist. Der Diehtkegcl 37 von Dichtkörper .16 prel.il sich dabei gegen den ebenfalls kegelförmigen SiI/ 38 von Gehäuse 39 'Fig. 4, rechte Hälfte). Ringnut 35 ist in der bereits bekannten und oben beschriebenen Weise ausgebildet und über eine Rührung 40 mit dem Raum höheren Druckes 41 verbunden.

Wird iel/t Dichlkörper 3ft vom Sit/ 3H abgelmben (IMg. 4. linke Hallte), einsieht im konischen Ringspalt 42 eine Luftströmung wm hoher Geschwindigkeit. Der Druckausgleich durch Hohrung 4(1 /wischen Umgebung und Innenraum 43 von Ringnut 35 verhindert jedoch ein Herausreißen von O-Ring 44.

Die vorliegende Erfindung IaIH sich /weckniiiUigerweise überall dort anwenden. wo schwebende O-Ringc als Dichi- und Steuerelemente tür Druckmittel wie Drucklull, Drucköl oder dul. benüt/l werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Ringnut zur Aufnahme eines Dichtrings bei einem Druckluftnagler mit einem zum Hauptzylinder gleichachsig angeordneten Dichtkörper mit mindestens einer radialen Ringnut, in der ein schwebender Dichtring radial verschiebbar gelagert ist und einem am Dichtkörper verschiebbar gelagerten, mit dem Dichtring zusammenwirkende Rohrschieber, der das Ein- bzw. Auslaßventil für den Hauptzylinder bildet, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bohrung (29, 31) vorgesehen ist, die den Innenraum (30, 30a) der Ringnut (21, 24) unmittelbar mit dem Außenraum (12, 28) verbindet, wobei über die Bohrung (29, 31) ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum (30, 30a) der Ringnut (21, 24) und dem Außcnnuim (12, 28) erfolgt, wenn der Dichtring (23, 24) nicht mehr an der Wand (25) anliegt.

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