DE2230470A1

DE2230470A1 - Kolbenstangendurchfuehrung, insbesondere fuer hydraulische materialpruefmaschinen

Info

Publication number: DE2230470A1
Application number: DE19722230470
Authority: DE
Inventors: Heinrich Gaertner
Original assignee: MFL PRUEF MESSYST GmbH
Current assignee: MFL PRUEF MESSYST GmbH
Priority date: 1972-06-22
Filing date: 1972-06-22
Publication date: 1974-01-10

Description

Kolbenstangendurchführung, insbesondere für hydraulische Materialprüfmaschinen Die Erfindung betrifft eine Anordnung.zum abgedichteten Herausführen einer Kolbenstange aus einem Hydraulikzylinder, in welchem ein mit der Kolbenstange verbundener Kolben geführt ist, mit einer Dichtungsbüchse, in der die Kolbenstange dicht geführt ist, und einem den Zylinder abschließenden Zylinderdeckel, der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, durch welche sich die Kolbenstange erstreckt.
Die Kolbenstange ist eirmal durch den Kolben im Zylinder geführt. Zum anderen erfolgt eine rührung der Kolbenstange in der Dichtbüchse. Schließlich ist die Kolbenstange noch mit einem Teil verbunden, das durch die Kolbenstange bewegt werden soll oder auf das eine hydraulische Kraft ausgeübt wird. Bei hydraulischen Materialprüfmaschinen ist beispielsweise mit der Kolbenstange ein Spannkopf zum Einspannen eines Probestabes eingespannt.
Der Spannkopf ist dabei an zwei parallelen Säulen eines Maschinenrahmens geführt. Kolben und Kolbenstange sind eingeschliffen oliiie besondere Dichtungen zwischen Kolbenstange und Dichtungsbüchse. Bei hydraulischem Hochdruck tritt zwischen Diclltungsbüchse und Kolbenstange etwas Lecköl nach außen, das aufgefangen und in den Ölbehälter zurückgeleitet wird. Um diese Erscheinung in Grenzen zu halten, ist es jedocn erforderlich, die Kolbenstange in der Dichtungsbüchse sehr eng zu tolerieren.
Bei einer bekannten Art von hydraulischen Materialprüfmaschinen, die in der geschilderten Weise aufgebaut ist, erfolgt die Kraftmessung durch Messung des Öldruckes in dem Arbeitszylinder. Unter dem Einfluß der großen Kräfte, die bei solchen hydraulIschen hdiaterialprütmaschinen erzeugt werden, kann eine Verformung der Maschine an den stellen, an denen die Führung der Kolbenstange erfolgt, z.B. an den Säulen des Maschinenrahmens, eintreten, die größer ist als das Spiel der Kolbenstange in der Dichtungsbüchse.
In diesem alle tritt ein Klemmen ein, so daß die gemessenen hydraulischen Drücke nicht mehr mit der erforderlichen Genauigkeit die auf die Probe aufgebrachte Last wxdergeben. Darüberhinaus können die Gleitflächen durch Überbestimmung der Lagerung beschädigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei solchen und ähnlichen Anordnungen die Überbestimmung der Führung unter Beibehaltung der Dichtfunktion der Dichtungsbüchse zu vermeiden und die Gefahr von Klemmungen auch bei Verformungen der Maschine im Bereich einer Kolbenstangenführung zu beseitigen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Dichtungsbüchse in dem Zylinder mit seitlichem Spiel angeordnet und eine nachgiebige Dichtung zwischen der Mantelfläche der Dichtungsbüchse und der Innenwandung des Zylinders vorgesehen ist, daß ferner eine nachgiebige Dichtung zwischen einem die Kolbenstange umgebenden Kragen der Dichtungsbüchse und der Wandung der Bohrung des Zylinderdeckels vorgesehen ist, in welche der Kragen hineinragt, und daß der zwischen der äußeren Stirnseite der Dichtungsbüchse und der Innenseite des Zylinderdeckels gebildete Raum zur axialen Druckentlastung über einen Kanal mit dem Zylinderinnenraum in Verbindung steht.
Auf diese Weise richtet sich die Dichtungsbüchse nach der Kolbenstange aus, was durch das seitliche Spiel der Dichtungsbüchse in dem Zylinder ermöglicht wird. Es ist daher auch bei enger Tolerierung der Dichtungsbüchse und Kolbenstange eine klemmungsfreie Führung der Kolbenstange gewährleistet. Die Dichtungsbüchse ist durch eine nachgiebige Dichtung abdichtend aber zur Ausführung der Ausrichtbewegung begrenzt beweglich in dem Zylinder angeordnet. Um zu verhindern, daß die Dichtungsbüchse unter dem Einfluß des hohen hydraulischen Druckes mit großer Kraft an den Zylinderdeckel angedrückt und damit an ihrer Ausrichtbewegung gehindert wird, ist durch den ebenfalls unter dem Arbeitsdruck stehenden Raum zwischen Dichtungsbüchse und Zylinderdeckel eine axiale hydraulische Entlastung vorgesehen.
Um eine definierte und stabile Anlage der Dichtungsbüchse in axialer Richtung zu erhalten, ist vorteilhafterweise eine der beiden vom Arbeitsdruck beaufschlagten stirnseitigen Flächen der Dichtbüchse geringfügig ( z.B. i ) größer als die andere.
Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kolbenstangenanordnung.
Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung in einer hydraulischen Materialprüfmaschine.
In einem Zylinder 10 ist ein Kolben 12 mit einer Kolbenstange 14 geführt. Der Zylinder 10 ist durch einen Zylinderdeckel 16 mit einer zentralen Bohrung 18 abgeschlossen, wobei die Kolbenstange 14 sich durch die zentrale Bohrung 18 erstreckt. Die abgedichtete Durchführung der Kolbenstange 14 erfolgt mittels einer Dichtungsbüchse 20 mit einer Axialbohrung 22. Kolben 12 und Kolbenstange 14 sind mit relativ engen Toleranzen in den Zylinder 10 bzw. die Dichtungsbüchse 20 eingeschiffen.
Die Dichtungsbüchse 20 ist mit relativ großem Spiel in dem Zylinder 10 angeordnet. Eine Abdichtung zwischen der Mantelfläche der Dichtungsbüchse 20 und der Innenwandung des Zylinders 10 erfolgt mittels einer nachgiebigen Dichtung in Gestalt einer Manschettendichtung 24.
Die Dichtungsbüchse 20 weist an der äußeren Stirnseite um die Kolbenstange 14 herum einen Kragen 26 auf, der in die zentrale Bohrung 18 des Zylinderdeckels 16 hineinragt.
Zwischen der äußeren Stirnseite der Dichtungsbücnse radial außerhalb des Kragens 26 und der Innenseite des Zylinderdeckels 16 wird ein Raum 28 gebildet, der durch Manschettendichtungen 30, 32 und 34 abgedichtet ist Dieser Raum 28 steht über eine axiale Bohrung 36 der Dichtungsbüchse 20 mit dem Zylinderinnenraum 35 in Verbindung, in welchem der Arbeitsdruck herrscht. Der in dem Zylinderinnenraum 38 herrschende Arbeitsdruck wirkt auf der inneren Stirnseite der Dichtungsbüchse auf eine Ringfläche Y. 1 Über die Bohrung 36 wirkt der gleiche Arbeitsdruck auf der äußeren Stirnfläche der Dichtungsbüche 20 auf eine ringfläche ?2. Dabei kann '2 geringfügig größer sein als i?1, z.B. um 1%, damit die Dichtungsbüchse 20 mit dem Flansch 40 stabil an der Schulter 42 des Zylinders anliegt und damit eine eindeutige axiale Lage einnimmt.
Die durch die Flächendifferenz hervorgerufene Restkraft ist jedoch relativ gering, so daß die Ausrichtbewegung der Dichtungsbüchse 20 nicht behindert wird.
Fig. 2 zeigt eine solche Anordnung bei einer hydraulischen Materialprüfmaschine. Entsprechende Teile sind in Fig. 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1. An der Kolbenstange sitzt ein Spannkopf 44. Ein ( nicht dargestellter ) Probenstab wird zwischen diesen Spannkopf 44 und einen Spannkopf 46 eingespannt. Der Spannkopf 46 sitzt an einem Maschinenrahmen 43 mit zwei Säulen 50, 52. Der Zylinder 10 ist an dem Maschinenrahmen 48 gleichachsig zu dem Spannkopf 46 und diesem gegenüber angeordnet. Außerdem ist die Kolbenstange 14 mit dem Spannkopf 44 durch Führungen 54 an den Säulen 50, 52 geführt.
Bei einer Verformung der. Säulen 50, 52 kann die Dichtungsbüchse 20 sich ohne Klemmung oder beeinträchtigung der Dichtwirkung an die dadurch hervorgerufene Fehlausrichtung der Kolbenstange 14 anpassen.
Bei einem praktischen Anwendungsfall beträgt das Spiel zwischen Kolbenstange 14 und Dichtungsbüchse 20 etwa 0,03 mm.
Das Spiel an der manschettengedichteten Stell zwischen Diciitungsbüc1se 20 und Zylinder 10 beträgt etwa 0,3 mm.

Claims

Patentansprüche

1. Anordnung zum abgedichteten Herausführen einer Kolbenstange aus einem Hydraulikzylinder, in welchem ein mit der Kolbenstange verbundener Kolben geführt ist, mit einer Dichtungsbüchse, in der die Kolbenstange dicht geführt ist, und einem den Zylinder abschließenden Zylinderdeckelw der mit einer zentralen Bohrung versehen ist, durch welche sich die Kolbenstange erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsbüchse ( 20 ) in dem Zylinder ( 10 ) mit seitlichem Spiel angeordnet und eine nachgiebige Dichtung ( 24 ) zwischen der Mantelfläche der Dichtungsbüchse ( 20 ) und der Innenwandung des Zylinders ( 10 ) vorgesehen ist, daß ferner eine nachgiebige Dichtung ( 30 ) zwischen einem die Kolbenstange ( 14 ) umgebenden Kragen ( 26 ) der Dichtungsbüchse ( 20 ) und der Wandung der Bohrung ( 18 ) des Zylinderdeckels ( 16 ) vorgesehen ist, in welche der Kragen ( 26 ) hineinragt, und daß der zwischen der äußeren Stirnseite der Dichtungsbüchse ( 20 ) und der Innenseite des Zylinderdeckels ( 16 ) gebildete Raum ( 28 ) zur axialen Druckentlastung über einen Kanal ( 36 ) mit dem Zylinderinnenraum ( 38 ) in Verbindung steht.

2.Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Dichtungen von Manschettendichtungen ( 24, 30 ) gebildet werden.

3.Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckausgleich über eine axiale Bohrung ( 36 ) in der Dichtungsbüchse ( 20 ) erfolgt.

4.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden vom Arbeitsdruck beaufschlagten stirnseitigen Flächen (Fi, F ) der 2 Dichtbüchse ( 20 ) geringfügig ( z.B. 1 % ) größer ist als die andere.

5.Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kolbenstange ( 14 ) ein an einem Maschinenrahmen ( 48 ) geführter Spannkopf ( 44 ) einer hydraulischen Materialprüfmaschine verbunden ist.