DE2251202B2 - Topffoermiger, von innen druckbeaufschlagter kolben, insbesondere fuer stelltriebe in hebezeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft gattungsgemäß einen topfförmigen, von innen druckbeaufschlagten Kolben, insbesondere für Stelltriebe in Hebezeugen, dessen Durchmesser erheblich kleiner als der des Zylinders ist und der an seinem offenen Ende eine zur Führung im Zylinder dienende Stützeinrichtung aufweist mit einem in einer Nut angeordneten Slützring, der sich mittels einer konvexen Rückenfläche am Nutgrund abstützt.

Bei bekannten gattungsgemäßen topfförmigen Kolben (US-PS 33 33 513 und 30 46 062) wird auf diese Weise verhindert, daß bei Schrägbelastung des Kolbens und dadurch bedingten einseitigen Stützkräften zwisehen Kolben und Zylinderwand eine übermäßige Belastung und damit ein Fressen herbeigeführt wird. Derartige Kolben finden insbesondere Verwendung in großen und mit hohen Drucken arbeitenden Zylinderkolbenanordnungen, die bei der Montage schwerer Bauteile eingesetzt werden. Das gilt insbesondere auf Werften beim Verschweißen der einzelnen Schiffssektionen. Zwar wird mit den vorstehend beschriebenen Maßnahmen das Problem der Abstützung des Koibcns an der Zylinderwandung bei Schrägbelastung und einer damit verbundenen geringen Schrägstellung des Kolbens gelöst, jedoch ist die Abdichtung zwischen Zylinderwandung und Kolben problematisch. Das Abdichtungsproblem hat man bei den bekannten gattungsgemäßen Kolben dadurch zu lösen versucht, daß man im Bereich der Kolbenstangendurchführung in der Stirnfläche des zugeordneten Zylinders eine ähnliche jedoch zylinderfeste Lagerung für die Kolbenstange vorgesehen hat und in diesem Bereich in zugeordnete Nuten am Zylinder entsprechende elastisch verformbare Dichtringe angeordnet hat. Dabei hat man in Kauf genommen, daß der Zylinder einerseits und die der Kolbenstange zugeordnete Zylinderringfläche andererseits vom Druckmittel beaufschlagt werden. Der Zwischenraum zwischen Kolben und Zylinder und zwischen den beiden Stützeinrichtungen ist somit vom Druckmitte! beaufschlagt. Das hat bei den bekannten Kolben zur Folge, daß die Kolbenstange mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser ausgebildet werden muß und nur deren Querschnitt zur Erzeugung der gewünschten Druckkraft herangezogen werden kann.

Im übrigen sind nicht gattungsgemäße Kolben bekannt (US-PS 17 75 892 und DTPS 12 14 957), bei denen entweder die äußere Kolbenfläche oder ein aufgezogener Stützring außenseitig kugelförmig oder ballig ausgebildet sind und sich über diese gekrümmten Flächen an der Zylinderwandung abstützen. Das führt bei Schrägbelastung zu einseitigen linienförmigen Belastungen zwischen Kolben und Zylinderwandung. Nachteilige Verformungen und damit verbundene Undichtigkeiten lassen sich somit bei einer Schrägbelastung kaum vermeiden.

Bei weiteren nicht gattungsgemäßen Kolben, die im wesentlichen in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden, ist es bekannt (GB-PS 9 64 684), den Kolben mit mehreren umlaufenden im Querschnitt wesentlich halbkreisförmigen Nuten zu versehen und in diese Nuten Ringe mit entsprechend gekrümmter Innenfläche einzusetzen. Diese Maßnahmen erlauben eine Schrägstellung des Kolbens innerhalb des Zylinders nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolben so weiter auszubilden, daß zu seiner Führung innerhalb des Zylinders nur noch eine Stützeinrichtung erforderlich ist, aber nichtsdestoweniger der gesamte Zylinderquerschnitt zur Erzeugung des Druckes zur Verfügung steht. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß der Kolben allein von der kolbenfesten Stützeinrichtung geführt ist und dai3 in der den Stützring aufnehmenden Nut ein elastischer Dichtungsring vorgesehen ist, der — vom offenen KoI-benrand aus gesehen — an der jenseits des Stützringes liegenden Nutflanke anliegt und über eine in diese Nut mündende Verbindungsbohrung von im Kolben befindlichen Druckmitteln beaufschlagt ist.

Die erreichten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß auf eine zusätzliche zylinderfeste Führungseinrichtung vollkommen verzichtet werden kann und nichtsdestoweniger der gesamte Zylinderquerschnitt zur Erzeugung des angestrebten Druckes zur Verfugung steht. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine Verlagerung des Dichtungsringes in die zur Aufnahme des Stützringes bestimmte Nut ausschließt, das übermäßige Bewegungen in diesem Bereich in bezug auf den abzudichtenden Ringspalt zwischen Zylinderwandung und Kolben eintreten und insbesondere bei hohen Drücken und selbst bei großen Kolbendurchmessern über das durch die Verbindungsbohrungen in die Nut eingeführte Druckmittel eine wirksame Abdichtung des vorgenannten Ringspaltes gewährleistet ist. Man erreicht so einerseits eine ausreichende Stützung des Kolbens, obwohl nur eine einzige Stützeinrichtung verwirklicht ist, und eine überraschend gute Dichtwirkung.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert, wobei die einzige Figur in der Seitenansicht und teilweise aufgebrochen einen erfindungsgemäßen Kolben in einem zugeordneten Zylinder zeigt.

Die dargestellte als Stelltrieb in Hebezeugen dienende Zylinderkolbenanordnung weist einen Zylinder 1 und einen in diesem verstellbaren Kolben 2 auf. Entlang des Kolbenumfanges ist ein Dichtungsring 3 angebracht, welcher auf herkömmliche Weise zusammengesetzt und genügend flexibel ausgebildet ist, um sowohl stillstehend als auch entlang der Zylinderwandung gleitend eine gute Abdichtung zu bewirken.

Zur Zuführung von Druckflüssigkeit zum Zylinderraum 4 ist zwischen diesem und einem Schnellkupplungsanschlußstutzen 6 ein Kanal 5 angeordnet, wobei

der Schnellkupplungsanschlußsiutzen 6 zum Anschluß eines Schlauches an eine nicht gezeigte Druckflüssigkeitsquelle eingerichtet ist.

Der Kolben 2 ist topfförmig und gegen den Zylinderboden hin offen ausgebildet, um Plaiz für eine Anzahl von Zugfedern 7 zu schaffen, welche als Rückführungsfedern für den Kolben bei der Entlastung des Flüssigkeitsdruckes dienen. Die Federn sind teils im Kolben, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und teils am Zylinderboden mittels in der Zeichnung nur unvollständig gezeigter herkömmlicher Befestigungselemente 8 befestigt.

Der Kolben 2 weist zwischen dem Dichtungsring 3 und seinem dem Zylinderraum 4 zugewandten Ende eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 9 auf, in welcher ein Stützring to begrenzt beweglich eingesetzt ist. Dieser Stützring 10 kann beispielsweise aus Stahl oder einem ziemlich deformationsbeständigei.i Kunststoff hergestellt sein und liegt gleitend an der Zylinderwandung an, ohne die Abdichtungsfunktion eines ansonsten hier angeordneten Dichtungsringes zu übernehmen.

Der Stützring 10 ist an seiner Außenseite im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der den Innendurchmesser des Zylinders 1 nur unbedeutend unterschreitet. An der Innenseite weist der Stützring dagegen eine konvexe Rückenfläche auf, so daß lediglich ein mittlerer Abschnitt die Möglichkeit zur Anlage am Boden der Nut 9 besitzt, wobei der Boden eine im wesentlichen gerade Profillinie aufweist.

Eine Verbindungsbohrung 11 zwischen dem Boden der Nut 9 und dem inneren Hohlraum des Kolbens 2 verbindet zwecks Druckausgleich und Schmierung den Zylinderraum 4 mit sowohl dem Raum zwischen Nutenboden und Stützring 10 als auch dem Raum zwischen dem Dichtungsring 3 und dem Stützring 10.

Die Nutflanke weist in axialer Richtung einwärts vom Dichtungsring 3 einen festen Ansatz 12 in Form einer Druckmesserveränderung des Kolbens auf. Die gegenüberliegende Nutflanke zum offenen Kolbenrand hin wird von einem Verriegelungsring 13 gebildet, der als Muiter auf dem zu diesem Zweck mit einem Gewinde versehenen Endteil des Kolbens angebracht ist. Der Raum zwischen der vom Ansatz 12 teilweise gebildeten Nutflanke und der vom Verriegelungsring 13 gebildeten ist ausreichend groß, um dem Stutzring 10 eine gewisse Verkantungsmöglichkeit zu geben. Die Außensei-

te des Stützringes, die an der Zylinderwandung anliegt, ist an ihren beiden Enden leicht abgerundet und genauer gesagt weist der Stützring 10 im Schnitt ein äußeres Profil auf, das mit einem großen Radius beim Übergang zur jeweiligen Endfläche des Ringes abgeschlossen ist.

Die beschriebene Kolbenausbildung beugt so einer Schrägstellung der Berührungsflächen von gleitend wirkenden Teilen vor, die die Gefahr des Scherens oder Fressens mit sich bringen könnte. Die zwischen dem Kolben und der Zylinderwandung während einer Schrägbelastung entstehenden Druckkräfte werden vom Stützring 10 aufgenommen, der eine gewisse Schrägstellung des Kolbens zuläßt, ohne daß dessen gleitende Zusammenwirkung mit der Zylinderwandung in Frage gestellt wird. Der Grad der zulässigen Schrägstellung kann gewählt werden, indem die gegenseitige Beweglichkeit der zusammenwirkenden Teile in Querrichtung angepaßt wird, und zwar in erster Linie die Beweglichkeit des Stützringes 10 in der Nut 9. Die konvexe Rückenfläche des Stützringes erhöht diese Beweglichkeit. Nicht beabsichtigten Nebenwirkungen des Stützringes 10 im Hinblick auf die Funktion des Dichtungsringes wird durch die Verbindungsbohrung 11 vorgebeugt. Die Ausführung mit einem Verriegelungsring 13 zur Bildung der Nut 9 ergibt eine einfache Montage des Dichtungsringes 3 und des Stützringes 10 sowie die Möglichkeit eines raschen Austausches dieser Teile.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Topfförmiger, von innen druckbeaufschlagter Kolben, insbesondere für Stelltriebe in Hebezeugen, dessen Durchmesser erheblich kleiner als der des Zylinders ist und der an seinem offenen Ende eine zur Führung im Zylinder dienende Stützeinrichtung aufweist mit einem in einer Nut angeordneten Stützring, der sich mittels einer konvexen Rückenfläche am Nutgrund abstützt, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Kolben (2) allein von der kclbenfesten Stützeinrichtung (9,10,13) geführt ist und daß in der den Stützring (10) aufnehmenden Nut (9) ein elastischer Dichtungsring (3) vorgesehen ist, der — vom offenen Kolbenrand aus gesehen — an der jenseits des Stützringes (10) liegenden Nutfianke anliegt und über eine in diese Nut mündende Verbindungsbohrung (11) vom im Kolben (2) befindlichen Druckmittel beaufschlagt ist.