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Teleskop zylinder Die Erfindung betrifft einen Teleskopzylinder,
di. eine Vorrichtung, bei der ein äußerer Kolben in einet äußeren Zylinder unter
DruCkittelbeaufsch1agung verschiebbar ist und ein innerer Kolben in einem inneren
Zylinder verschiebbar ist, der am äußeren Kolben angebracht ist. Bei bekannten Xeleskopzylindern
sind der innere und der äußere Zylinder mit der gleichen Druckmittelquelle verbunden,
und wegen des Unterschieds in den Beaufschlagungsflächen der Kolben bewegt sich
der äußere Kolben
durch seinen gesamten Bewegungaweg, ehe der innere
Kolben im inneren Zylinder zu wandern beginnt. Als Folge der unterschiedlichen Kolbenfläohen
ist außerdem die Gesohwindigkeit des inneren Kolbens größer als die Geschwindigkeit
des äußeren Kolbens für eine bestimmte Mediumströmungsgeschwindigkeit zum Teleskopzylinder.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Teleskopzylinder mit
konstanter Geschwindigkeit und konstantem Druck zu schaffen.
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Weiterhin bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Teleakopzylinders,
bei dem der innere und der äußere Kolben so angeordnet sind, daß sie gleichzeitig
in ihren betnffenden Zylindern wandern.
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Erfindungsgemäß ist ein Zylinderkopf des äußeren Zylinders gegen die
äußere Wand des inneren Zylinders abgedichtet, um eine Ringkammer zu bilden, und
diese Ringkammer ist'mit dem Inneren des inneren Zylinders verbunden, so daß eine
Bewegung des äußeren Kolbens im äußeren Zylinder als Folge der Druckbeautsohlagung
des äußeren Kolbens zu einer Verdrängung von Medium aus der Ringkammer zum Inneren
der inneren Kammer Führt, so daß gleichzeitig der innere Kolben dem äußeren Kolben
gegenüber
verlagert wird.
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Während der äußere Kolben hydraulisch oder pneùmatisch beaufschlagt
sein kann, wird vorzugsweise ein relativ inkompressibles Medium, z.B. Hydraulikmedium,
in der Ringkammer zur Verlagerung des inneren Kolbens verwendet.
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Um ein Erreichen des vollen Hubs des Iele3kopzyLinders zu ermöglichen,
muß das Verdrängungsvolumen der Ringkammer für die Bewegung edes äußeren Kolbens
durch seinen ganzen Hub im äußeren Zylinder im wesentlichen gleich der volumetrischefl
Verdrängung des inneren Kolbens im inneren Zylinder über dessen vollen Hub hinweg
sein.
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Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, die die Ringkammer mit Hydraulikmedium
gefüllt halten. In dem Fall, daß der äußere Kolben hydraulisch beaufschlagt wird,
können diese Mittel ein Rückschlagventil sein, das ein Fließen von Hydraulikmedium
aus dem äußeren Ende des äußeren Kolbens in die Ringkammer ermöglicht, und ferner
ist vorzugsweise auch ein Aflußnippel in der Ringkammer vorgesehen, um ein periodisches
Abfließen eingeschlossener Luft zu ermöglichen. Im Falle, daß der äußere Kolben
durch Druckluft beaufschlagt wird, ist vorzugsweise ein getrennter hydraulischer
Speicher vorgesehen, um die Ringkammer
zu versorgen.
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Der Teleskopzylinder gemäß der Erfindung kann doppelt wirkend sein.
In diesem Fall wird der Rückhub dadurch erreicht, daß eine Druckmittelbeaufschlagung
der ringförmigen Rückseite des inneren Kolbens bewirkt wird. Diese Rückführbewegung
des inneren Kolbens, die dadurch entsteht, verdrängt das Hydraulikmedium in die
Ringkammer zurück, so daß der äußere Kolben im äußeren Zylinder verlagert wird.
Da das Medium für die XUckkehrbewegung jedoch eine relativ kleine Kolbenfläche beaufschlägt,
steht auch nur ein vergleicheweiser kleiner Rückkehrdruck zur Verfügung.
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Die Erfindung ist für dreistufige, vierstufige usw. Teleskopzylinder
anwendbar. Beispielsweise ist für einen dreistufigen Zylinder ein dritter Kolben
in einem dritten Zylinder versohiebbar, der an dem zuvor erwähnten inneren Kolben
angebracht ist.
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Der dritte Zylinder ist innerhalb des zuvor erwähnten inneren Zylinders
eingesetzt, der einen Zylinderkopf hat, welcher der Außenseite des dritten Zylinders
gegenüber abgedichtet ist.
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Dadurch entsteht eine weitere Ringkammer, und aus dieser Ringkammer
durch den inneren Kolben verdrängtes Medium wird verwendet, um den dritten Kolben
im dritten Zylinder zu verlagern.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind Fig. 1 ein
Längsschnitt durch einen zweistufigen leleskopzylinder und Fig. 2 ein schematischer
Schnitt durch einen dreistufigen Teleskopzylinder.
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Gemäß Fig. 1 besteht ein Teleskopzylinder aus einem äußeren Zylinder
10 und einem inneren Zylinder 11, der teleskopartig im äußeren Zylinder aufgenommen
ist. Ein äußerer Kolben 12 ist durch einen Kolbendiohtring 13 der inneren Wand des
äußeren Zylinders 10 gegenüber verschiebbar abgedichtet, und ein innerer Kolben
14 ist durch einen Kolbendichtring 15 der inneren Wand des inneren Zylinders 11
gegenüber verschiebbar abgedichtet.
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Der äußere Kolben 12 ist am inneren Zylinder 11 befestigt und bildet
einen Zylinderkopf desselben. Ein Ende des äußeren Zylinders 10 ist durch einen
Zylinderkopf 16 verschlossen, der einen Druckmitteleinlaß 17 aufweist. Das andere
Ende des äußeren Zylinders 10 ist durch einen ringförxigen Zylinderkopf 18 verschlossen,
der der'äußeren Wand des inneren Zylinders 11 durch eine Dichtung 1-9 gegenüber
verschiebbar abgedichtet ist.
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Eine Ringkammer 20 entsteht dadurch zwischen der ringförmigen Rückseite
des äußeren Kolbens 12 und dem ringförmigen Kopf 18.
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Der innere Zylinder 11 ist durch einen ringförmigen Kopf 21 abgeschlossen,
der durch eine Dichtung 22 der Kolbenstange 23 des inneren Kolbens 14 gegenüber
abgedichtet ist, um das Eindringen von Schmutz in die Ringkammer 24 zu verhindern,
die zwischen der Kolbenstange 23 und dem inneren Zylinder 11 gebildet ist.
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Der ringförmige Zylinderkopf 21 hat einen Luftkanal 25, der von der
Ringkammer 24 wegführt. Der äußere Kolben 12 weist Quer-und Längsbohrungen 26 und
27 auf, die die Ringkammer 20 mit dem Inneren des Zylinders 11 rechts vom inneren
Kolben 14 verbinden.
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Die Vorderseite des Kolbens 14 kann in geeigneter Weise genutet sein,
um ein freies FlieBen von Medium von der Bohrung 27 in den inneren Zylinder zu ermöglichen.
Der Kolben 12 enthält ein Rückschlagventii 28, so daß Medium von der Vorderseite
des Kolbens 12 zur iiängsbohrung 27 und dann in die Ringkammer 20 fließen kann,
um das erforderliche Füllen und Beaufschlagen zu bewirken, was noch zu beschreiben
sein wird. Ein Ablaufnippel 29 ist in der Wand des äußeren Zylinders 10 vorgesehen
und dient dazu, Luft aus der Ringkammer 20 abzulassen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Druckmittel verwendet
wird, um die Ringkammer 20 zu füllen und zu beaufschlagen, handelt es sich bei dem
Druckmittel vorzugsweise um
ein Hydraulikmedium. Im normalen Betrieb
ist die Ringkammer 20 mit Hydraulikmedium gefüllt. Wenn angenommen wird, daß der
Teleskopzylinder sich zunächst in der zurückgefahrenen Lage befindet, wie sie dargestellt
ist, bewegt Hydraulikmedium, das in die Einlaßöffnung 17 kommt, den Kolben 11 nach
links in dem Zylinder 10. Diese Bewegung verringert das Volumen derRingkammer 20
und verdrängt damit Hydraulikmedium aus dieser Kammer durch die Bohrung 26 und 27
in den inneren Zylinder 11. Damit wird der innere Kolben 14 nach links im inneren
Zyltffiér 11 bewegt, der selbst durch die Bewegung des äußeren Kolbens 12 nach links
bewegt wird. Der innere und der äußere Kolben 12 bzw. 14 werden damit gleichzeitig
bewegt, und wenn angenommen wird, daß das Hydraulikmedium im wesentlichen inkompressibel
ist, sind diese Einzelbewegungen und damit die entstehende Bewegung der Kolbenstange
23 direkt proportional zur Zufuhr von Hydraulikmedium.
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Vorzugsweise ist das Volumen der Ringkammer 20 im voll zurückgefahrenen
Zustand des Kolbens 12 gleich dem Volumen des Xylinders 11 rechts vom Kolben 14,
wenn dieser sich in seiner voll ausgefahrenen Lage befindet, so daß beide Kolben
ihren vollen Hub in ihren betreffenden Zylindern gleichzeitig durchlaufen können.
Für den Fall, daß die vollen Hübe des inneren und des äußeren Kolbens gleich sind,
ist die Querschnittsfläche der
Ringkammer 20 gleich der Querschnittsfläohe
14.
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Um die Ringkammer 20 zunächst zu füllen, wird der Ablaufnippel 29
geöffnet, und das Hydraulikmedium wird durch die Einlaßöffnung 17 eingeleitet, bis
Öl, das keine eingeschlossenen Luftbläschen enthält, aus dem Ablaufnippel heraustritt.
Danach kann der Ablaufnippel festgezogen werden. Dieses Füllen wird durch das Rückschlagventil
28 ermöglicht, das das Hydraulikmedium in die Ringkammer 20 einströmen läßt, jedoch
nicht heraus. Das Hydraulikmedium kann nicht durch das Ventil 28 in die Kammer 20
während eines normalen Betriebs fließen, weil der Druck in der Kammer 20 immer größer
als der Druck ist, der an der Einlaßöffnung 17 herrscht.
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Wenn Luft an einem der Kolbendichtringe in die Kammer 20 in ausreichender
Menge vorbeiströmt, um den Teleskopzylinder in seinem Betrieb federnd zu machen,
kann diese Luft aus der Kammer 20 herausgelassen werden, indem der Ablaufnippel
gelöst wird.
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Um den Teleskopzylinder doppelt wirkend zu machen, wird die Dichtung
22 durch eine Hydraulikdiohtung ersetzt, und der Luft kanal 25 wird durch eine Hydraulikrücklauföffnung
ersetzt. Die Rückführbewegung wird dadurch erreicht, daß Hydraulikmedium
einer
solchen Öffnung zugeleitet wird, derart, daß es in die Ringkammer 24 fließt, um
den Kolben 14 nach rechts im Zylinder 11 zu verlagern Das Hydraulikmedium rechts
des Kolbens 14 wird dadurch in die Ringkammer 20 zurück verdrängt9 so daß gleichzeitig
der Kolben 12 nach rechts in den Zylinder 11 verlagert wird.
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Bei bekannten Teleskopzylindern, bei denen das zugeleitete Hydraulikmedium
verwendet wird, um beide SoR sukzessive zu verlagern, muß dann, wenn die Vorrichtung
doppelt wirkend ist,-Hydraulikmedium der Ringkammer zugeleitet werden, werden, die
zwischen der inneren Kolbenstange und dem inneren Zylinder gebildet ist, um den
inneren Kolben zurückzuziehen, einer der Ringkammer, die zwischen der Außenseite
des inneren Zylinders und der Innenseite des äußeren Zylinders gebildet ist. Gewöhnlich
Gewöhnlich ist eine Öffnung in der-Wand des inneren Zylinders vorgesehen, die freigelegt
wird, wenn der innere Kolben voll zurückgefahren ist, so daß die beiden Ringkammern
in Verbindung miteinander gebracht werden. Einer Rückkehröffung am äußeren Ende
des inneren Zylinders zugeleitetes Medium führt folglich zunächst einmal dazu, daß
der innere Kolben zurückgefahren wird, und dann fließt das Medium durch diese verbindende
Öffnung in die äußere Ringkammer, um den äußeren Kolben zurückzufahren. Ein Hauptuaohteil
einer solchen Anordnung besteht darin, daß die Kolbenabdiohtung
des
inneren Kolbens ständig iiber den Verbindungsweg bewegt wird, was zu iibermäßigem
Verschleiß der Kolbendiohtung führt, die damit sehr schnell zerstört werden kann.
Der Teleskopzylinder gemäß der Erfindung in seiner doppelt wirkenden Form erfordert
keine verbindende Öffnung, so daß die Lebensdauer des inneren Kolbendichtrings wesentlich
verlängert wird.
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Die Vorsohubbewegung und Hückkehrbewegung kann in Riohtung auf das
Ende des Hub in bekannter Weise gedämpft sein. Beispielsweine kann der äußere Kolben
12 mit einem koaxialen Vorsprung versehen sein, der in ein komplementäres Blindloch
im Zylinderkopf 16 einfährt Die Einlaßöffnung 17 kann dann natürlich außer Mitte
angeordnet sein. Im Blindloch durch den Vorsprung eingesrhlosenEeMedt'itn mit dem
AbsohAuß des Rückkehrhubs des Kolbens 12 wird durch ein Drosselventil verdrängt,
um die RUckkehrbewegung zu dämpfen. Diese Dämpfung wird von beiden Kolben bewirkt,
da der innere Kolben 14 hydraulisch mit dem äußeren Kolben 12 als Folge des Hydraulikmediums
verbunden ist, das in der Ringkammer 20 enthalten ist. Eine entsprechende Anordnung
kann vorgesehen sein, um den letzten Teil der Ausfahrbewegung des inneren Kolbens
14 zu dämpfen. Die getrennte Dämpfung des äußeren Kolbens 12 ist entsprechend für
die Bewegung in Vorsohubrichtung nicht erforderlich. Das ist ein weiterer Vorteil
gegenüber bekannten Teleskopzylindern, bei denen der innere und
der
äußere Kolben getrennt gedämpft werden müs-sen, und zwar für eine Bewegung in beide
Richtungen, wenn ein Dämpfen erforderlich ist. Ein Dämpfen des äußeren Kolbens in
Vorschubrichtung ist im übrigen beiden bekannten Vorrichtungen schwer zu bewerkstelligen.
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Wenn der Teleskopzylinder pneumatisch betrieben wird, wird Luft der
Einlaßöffnung 17 zugeleitet, um den äußeren Kolben 12 zu verlagern, das Rückschlagventil
28 und der Kanal, der-von der Vorderseite des Kolbens 12 wegführt, entfallen Jedoch,
und ein Füllzylinder wird vorgesehen, um die Ringkammer 20 voller Hydraulikflüssigkeit
zu halten.
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Während Fig. 1 einen Teleskopzylinder zeigt, der aus zwei Zylindern
besteht, ist die Erfindung nicht auf die Zahl der Zylinder begrenzt, obgleich aus
Gründen der Stabilität der durch den Verband gebildeten Strebe im ausgefahrenen
Zustand praktisch nicht mehr als vier Zylinder verwendet werden.
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Fig. 2 zeQS schematisch einen leleskopzylinder, der aus drei Zylindern
10, 11 und 11a und drei Kolben 12, 14 und 14a besteht, die jeweils in den entsprechenden
Zylindern verschiebbar sind. Wie im vorhnergehenden Ausführungsbeispiel bildet der-Kolben
12 einen Zylinderkopf für den Zylinder 11, und in diesem Fall bildet der Kolben
14 einen Zyliüderkopf' für -d,en dritten
Zylinder 11a. Die Kolbenstange
23 a ist am dritten Kolben 14a angebracht. Eine zweite Ringkammer 24 ist zwischen
der äußeren Wand des dritten Zylinders 11a und dem Inneren des Zylinders 11 gebildet
und steht mit dem Inneren des Zylinders 11a in Verbindung. In dieser Weise führt
die Bewegung des Kolbens 14 im Zylinder 11 zu einer Verdrängung von Hydraulikmedium
aus der Ringkammer 24 in den Zylinder 11a, so daß der Kolben 14a in diesem Zylinder
bewegt wird, genau wie die Bewegung des Kolbens 12 im Zylinder 10 Hydraulikmedium
aus der Ringkammer 20 verdrängt, die zur Bewegung des Kolbens 14 führt. Zuva Zwecke
des Füllens der Ringkammer 24 mit Hydraulikmedium ist ein RUckschlagventil 28a vorgesehen,
das dem Ventil 28 entspricht, und zwar im Kolben 14. Ferner sind Ablaufnippel (nicht
dargestellt) vorgesehen, um Luft aus den Ringkammern 20 und 24 abzuleiten.
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Die Ringkammer 24a innerhalb des Zylinders 11a ist entweder über eine
geeignete Belüftung zur Atmosphäre im Falle eines einfach wirkenden Zylinders verbunden,
oder aber mit einer Rüokführöffnung für den Fall einer doppelt wirkenden Vorrichtung.
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Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann die Rückführbewegung
des Kolbens 12 in Richtung auf das Ende dieser Bewegung gedämpft werden, und die
Ausfahrbewegung des Kolbens 14a kann gedämpft werden, während der volle Ausfahrweg
erreicht wird.
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Da ile Kolben 12, 14 und 14a hydraulisch miteinander verbunden sind,
wird der Dämpfeffekt ebenfalls auf alle Kolben übertragen.