DE2336211A1

DE2336211A1 - Arbeitszylinder fuer pneumatische oder hydraulische druckmedien

Info

Publication number: DE2336211A1
Application number: DE19732336211
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1973-07-17
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1975-02-06
Also published as: DE2336211B2; DE2336211C3

Description

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1o. Juli 1973 - real

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb St oll, Esslingen a.IT.

Arbeitszylinder für pneumatische oder hydraulische

Druckmedien

Die Erfindung betrifft einen zur Ausführung einer geradlinigen Arbeitsbewegung bei Antrieb durch ein pneumatisches Druckmedium dienender Arbeitszylinder, der einen ausdehnbaren Hantel und zwei starre, z.B. plattenartige Abschlußstücke an den axialen Stirnenden besitzt, wobei an einem AbSchlußstück die Druckluft zuführbar ist und das andere Abschlußstück dl· Betätigungsbewegung ausführt, in deren Verlauf das eine Abschlußstück zwischen einer zurückgezogenen Ausgangsstellung und eimer irorgeschobenen Endstellung hin und her verstellbar ist, und bei dem die Betätigungsbewegung durch das Einführen bzw. Entfernen des Druckmediums

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- 2 in den bzw. aus dem Zylinder erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Arbeitszylinder zu schaffen, der im Verhältnis zu den bekannten Zylindern, bei denen der Mantel aus einem starren Rohrstück besteht und zur Führung eines hin und her beweglichen Kolbens mit einer als Übertragungsorgan dienenden Kolbenstange dient, einen wesentlich einfacheren Aufbau hat und geringere Herstellungskosten - bedingt durch die einfache Herstellung und durch die wenigen Bearbeitungsoperationen mit sich bringt, wobei einerseits ein Arbeiten ohne Verluste an Energie und Arbeitsaufwand erlaubt sein soll und andererseits eine sichere Führung des die Kraft übertragenden Organs in jeder Position erlaubt. Bei alledem soll ein möglichst großer Hub des die Kraft übertragenden Organs möglich sein.

Zu dem obengenannten Zweck ist gemäß der Erfindung bei der neuen Anordnung vorgesehen, daß einerseits das bewegliche Abschlußstück gegenüber dem feststehenden Abschlußstück zumindest naohgiebig-elastisch und andererseits die mit dem feststehenden Abschlußstück verbundene Partie des Mantels zumindest auf einem Teil von dessen Länge geführt ist. Auf diese Weise wird bei einfachem Aufbau - im Verhältnis zu den bekannten Zylinderanordnungen mit starrem Mantel und Kolben bzw. Kolbenstange - eine absolut sichere Führung des beweglichen Abschlußstücks, das als Kraftübertragungsorgan dient, gewährleistet, ein Kippen während der Bewegung

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nach der einen oder anderen .Richtung ist nicht möglich. Ausserdem ist nunmehr ein relativ großer Hub erreichbar. Der Aufbau ist einfach, da maximal 3 - 4 - 5 Teile erforderlich sind, die zudem auf denkbar einfache Weise hergestellt werden können und praktisch keine Nachbearbeitung oder Fertigbearbeitung verlangen. Zweckmäßigerweise ist hierbei vorgesehen, daß die beiden Abschlußstücke mit Jeweils zum anderen Abschlußstück hin vorspringenden koaxialen, in axialer Richtung geeehen einander überlappenden und in konzentrischer Anordnung einander umgebenden Führungsringen versehen sind, die im Verlaufe der Betätigungsbewegung aneinander geführt sind. Hierbei ist vorteilhafterweise der Mantel einerends mit dem am beweglichen Abschlußstück vergesehenen Führungsring und anderends mit dem feststehenden Abschlußstück fest verbunden, wobei zweckmäßigerweise die Führungsringe unter guter Abdichtung aneinander geführt sein können. Sie Anordnung kann hierbei z.B. so getroffen sein, daß der Mantel aus einer Membran besteht, »weckmäßigerweise ist er hierbei nach Art einer Rollbalgmembran ausgebildet, die mit ihrer einen Endpartie an der Innenfläch· des äusseren Führungsringes und mit ihrer anderen Endpartie an der Aussenfläche des mit dem beweglichen Abschlufistück verbundenen Führungsringes befestigt ist und deren mittlere Partie ihre Form in Abhängigkeit von der Stellung der beiden Anschlußstücke zueinander elastisch-biegsam verändert.

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Die erfindungsgemäße Anordnung macht sich also auch den Rollbalgeffekt zu nutze, was zu allem anderen noch eine erhöhte Lebensdauer bringt und die Schmierung überflüssig macht, es ist nunmehr möglich Kunststoff für die Herstellung der einzelnen Teile zu verwenden, wodurch wiederum die Herstellung vereinfacht wird, das Gewicht verringert wird usw.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes ia der Erfindung in einer Seitenansicht in einem axialen Schnitt gezeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Arbeitszylinder besitzt einen elastisch-nachgiebigen Mantel 1 und zwei starre plattenartige Abschlußstücke 2,3, wobei bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel das Abschlußstück 2 feststehend angeordnet ist, während das Abschlußstück 3 in axialer dichtung gemäß den Pfeilen M- hin und her beweglich ist. Das Abschlußstück 2 dient zum Zuführen des Druckmediums, indem der überstehende Flansch 5 dieses Abschlußstücks einen radialen Zufuhrkanal 6 enthält, von dem ein axialer Zufuhrkanal 7 in den Druckraum 8 führt. Das Abschlußstück 3 führt die Betätigungsbewegung zwischen einer zurückgezogenen Ausgangsstellung (die in der Zeichnung gezeigte Stellung) und einer vorgeschobenen Endstellung aus, wobei diese Betätigungsbewegung durch das Einführen bzw. Entfernen des Druckmediums in den bzw· aus dem Zylinder erzeugt wird.

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jirfindungsgemäß ist vorgesehen, daß einerseits das "bewegliche Abschlußstück 3 gegenüber dem feststehenden Abschlußstück 2 nachgiebig-elastisch geführt ist und andererseits

2 die mit dem feststehenden Abschlußstück/verbundene Partie des Mantels 1 zumindest auf einem Teil/Von dessen Länge geführt ist. Zur praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Gedankens ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die beiden Abschlußstücke mit jeweils zum anderen Abschlußstück hin vorspringenden koaxialen, in axialer Richtung gesehen einander überlappenden lana in konzentrischer Anordnung einander umgebenden Führungsringen 9»1o versehen sind, die im Verlaufe der Betätigungsbewegung gemäß den Pfeilen 4 aneinander geführt sind. Der Führungsring 1o soll im folgenden als innerer Führungsring, der Führungsring 9» der mit dem beweglichen Abschlußstück verbunden ist, als mittlerer Führungsring bezeichnet werden, da zusätzlich noch ein äusserer Führungsring 11 vorgesehen ist, der an dem feststehenden Abschlußstück 2 angebracht ist und in .Richtung zum beweglichen Abschlußstück hin vorspringt. Die drei Führungsringe 9» 1o, 11 sind koaxial und konzentrisch zueinander, sie verlaufen darüber hinaus zueinander parallel. Bei dieser Anordnung nach der Zeichnung ist vorgesehen, daß der Mantel 1 an einem Ende, bei 12 mit dem feststehenden Abschlußstück bzw. dem an diesem vorgesehenen äusseren Führungsring 11 und am anderen Ende mit dem beweglichen Abschluß-

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stück 3 bzw. dem an diesem vorgesehenen mittleren Führungsring bei 13 fest verbunden ist. Die Führungsringe 9 und 1o, die einander überlappen und einander umgeben, sind unter guter Abdichtung aneinander geführt, wobei vorgesehen ist, daß zwischen diesen beiden Führungsringen eine Abdichtung in Gestalt eines Dichtungsringes 14 vorgesehen ist, die mit einem der beiden Teile fest verbunden ist. Hierbei ist noch vorgesehen, daß im gesamten Verstellbereich der Führungsringe zwischen den beiden Endstellungen der Dichtungsring gegenüber den freien Stirnenden der beiden Führungsringe zurücksteht, es kann also nie vorkommen, daß die Führungsringe nach der einen oder anderen Seite vom Dichtungsring abgleiten und ein besonderes Einfädeln erforderlich wird.

Es ergibt sich also eine Anordnung, bei der das bewegliche Abschlußstück 3 mit dem mit ihm verbundenen Führungsring 9 im Querschnitt die Gestalt eines U hat, das mit der Öffnung zum feststehenden Abschlußstück 2 gerichtet ist, das mit den zum beweglichen Abschlußstück gerichteten Ringen 1o und 11 etwa den Querschnitt eines E hat. Dann ergibt sich der Vorteil, daß das freie Stirnende 15 des beweglichen Führungsrings 9 im Zusammenwirken mit der Anschlagfläche 2a am feststehenden Abschlußstück zur Begrenzung der Rückkehrbewegung des beweglichen Ahschlußstücks gemäß Pfeil 4a dient. Die Betätigungsbewegung in Richtung des Pfeiles 4b wird

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bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, daß man Druckmedium in den Druckraum 8 einführt, das Entfernen des Druckmediums aus dem Zylinder hingegen ist der Rückkehrbewegung des beweglichen Abschlußstücks in Richtung auf die zurückgezogene Ausgangsstellung gemäß Pfeil 4a zugeordnet, wobei zum Zurückführen des beweglichen Abschlußstücks in dichtung auf die zurückgezogene Ausgangsstellung die Rückholfeder 16 vorgesehen ist, die in dem von den beiden Führungsringen 9 und 1o, dem beweglichen Abschlußstück 3 und dem feststehenden Abschlußstück 2 umschlossenen Raum 17 enthalten ist und einerseits an dem beweglichen Abschluüstück 3 und andererseits an dem feststehenden Abschlußstück 2 angreift. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Rückholfeder lediglich zum Zurückholen des beweglichen Abschlußstücks in die Ausgangsstellung gemäß Ffeil 4-, wobei sie dann als Zugfeder ausgebildet ist. Bei einem nicht weiter dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Rückholfeder darüber hinaus gleichzeitig zum Führen des beweglichen Abschlußstücks gegenüber dem feststehenden Abschlußstück, zu welchem Zweck sie als kegelige Spiralfeder ausgebildet ist, die sich in Richtung zum feststehenden Abschlußstück hin verjüngt. Diese Führung ist einfacher und nimmt weniger Raun in Anspruch, sie ist auch billiger in der Herstellung, sicherer ist jedoch die Führung der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform .

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Wie bereits ausgeführt, besteht der Mantel 1 aus einer Membran, die zweckmäßigerweise nach Art einer ßollbalgmembran ausgebildet ist und in der Ausgangsstellung des beweglichen Abschlußstückes (vgl. die Zeichnung) die Gestalt eines Hohlringes hat, dessen Querschnitt die Form eines mit der öffnung zur feststehenden Abschlußplatte 2 gerichteten U hat. Diese Membran ist mit ihrer einen Endpartie bei 12, an der Innenfläche des äusseren Führungsringes und mit ihrer anderen Endpartie, bei 13» an der Aussenflache des Führungsringeβ 9, der mit dem beweglichen Abschlußstück verbunden ist, befestigt, wobei die mittlere Partie 1a der Membran ihre Form in Abhängigkeit von der Stellung der beiden Abschlußstücke zueinander elastisch-biegsam verändert. Sie beiden Schenkel dee U, das durch die Membran dargestellt wird, nämlich die Schenkel 1a bzw. 1b und 2a bzw. 2b sind in der Ausgangsstellung des beweglichen Abschlußstücks, wie es in der Zeichnung gezeigt ist, ungleich lang, wobei der kürzere Schenkel 1a bzw. 1b nit dem äusseren Führungsring 11 (bei 12) und der längere Schenkel 2a bzw. 2b mit dem Führungsring 9 sjb beweglichen Abschlußstück 3 (bei 13) verbunden ist. Diese Verbindung kann z.B. durch Kleben, Verschweißen oder auch in anderer Form vorgenommen werden.

Die Anordnung ist darüber hinaus noch so getroffen, daß der Zylinder sich von des feststehenden Abschlußstück 2 zum beweglichen Abschlußstück 3 annähernd kegelig verjüngt, indem der Aussendurchaesser des feststehenden Abschlußstücks 2 (einschließlich des Flansches 5) größer als der Aussendurchmesser des äusseren Führungsringes 11 ist, weiterhin der

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Aussendurchmesser des äuaserea Führungsringes 11 größer als der Aussendurchmeaser des mittleren Führungsringes 9, der dem Aussendurohmesser des beweglichen Abschlußstücks entspricht, ist und der Aussendurchmesser des mittleren Führung sr inges 9 größer als derjenige des inneren Führungsringes

10 ist, der mit dem feststehenden Abschlußstück verbunden ist. Der Druckraum 8 ist hierbei zwischen dem äusseren Führungsring

11 und dem mittleren Führungsring 9« sowie der Membran 1 und dem feststehenden Abschlußstück 2 umschlossen, so daß beim Einfüllen von Druckmedium, z.B. Druckluft durch die Kanäle 6,7 in den Druckraum 8 das bewegliche Abschlußstück gemäß Pfeil 4b in die vorgeschobene Endstellung bewegt und die Membran 1 entsprechend verformt wird, während beim Entlüften des Qruckraumes 8 das bewegliche Abschlußstück 3 unter der Wirkung der Hückholfeder 16 gemäß Pfeil 4a in die zurückgezogene Ausgangsstellung zurückgeführt wird.

Die verschiedenen Teile sind ganz oder teilweise aus Kunst, stoffmaterial, z.B. aus dem unter dem Namen "Teflon" in Handel bekannten Kunststoffmaterial hergestellt.

Die Vorteile sind: weniger Teile, *»B. nur drei bis vier bis fünf Teile, eine Nachbearbeitung oder Fertigbearbeitung ist nicht erforderlich, die Teile können auf einfache Weise, z.B. aus Kunststoff hergestellt werden, die Betätigung ist einfach, infolge des Rollbalgeffektes ist keine Schmierung erforderlich, eine sichexe Führung der beweglichen Abschlußplatte ist ohne

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weiteres gegeben, ein Kippen wie bei bekannten Balgzylindern ist ausgeschlossen, es ergibt sich darüber hinaus ein wesentlich größerer Hub als bei anderen vergleichbaren Anordnungen.

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Claims

Ansprüche

rl.J Zur Ausführung einer geradlinigen Arbeitsbewegung bei Antrieb durch ein pneumatisches Druckmedium dienender Arbeitszylinder, der einen ausdehnbaren Mantel und zwei starre, z.B. plattenartige Abschlußstücke an den axialen Stirnenden besitzt, wobei an einem Abschlußetück die Druckluft zuführbar ist und das andere Abschlußstück die Betätigungsbewegung ausführt, in deren Verlauf das eine Abechlußetück swlachen einer zurückgezogenen Ausgangsstellung und einer vorgeschobenen Endstellung hin und her verstellbar ist, und bei dem die Betätigungsbewegung durch das Zuführen bzw. Entfernen des Druckmedium· in den b»w. aus dem Zylinder erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits das bewegliche Abschlußstüok gegenüber dem feststehenden Abschlußetüok zumindest nachgiebig elastisch und andererseits die mit dem feststehenden Abschlußstück verbundene Partie des Mantels zumindest auf eines Teil von dessen Länge geführt ist.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Absohlußstücke Bit jeweils zum anderen Abschlußstück hin vorspringenden koaxialen, in axialer

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Richtung gesehen einander überlappenden und in konzentrischer Anordnung einander umgebenden Yührungsringen rersehen sind, die im Verlaufe der Betätigumgsbewegung aneinander geführt aind.

3. Arbeit a cylinder nach Anapruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel einerenda mit den am beweglichen Abechlußstück vorgeaehenen Tührungering und anderende mit des feststehenden Abschlußstück fest Terbunden ist.

4. Arbeitezylinder nach einen der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Druckmediums der dem Torgehen des beweglichen Abschlußstückes in Richtung auf die rorgeschobene Stellung entsprechenden Betätigungebewegung zugeordnet ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des Druckmediums aus dem Zylinder der Rückkehrbewegung des beweglichen Absohlulstüoks in Bichtung auf die zurückgezogeme Ausgangsstellung zugeordnet ist.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekemnselehnet, daß zum Rückführen des beweglich«η Abschlußatücks in Richtung auf die zurückgezogene Ausgangsstellung «ine Rückholfeder Torgesehen ist.

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7. Arbeitszylinder mach ein·« eer Amaprücme 1 bia 6, dadurch gekemnselommet, daß 4er alt te» beweglichen Aftasmlml· •tück rerbunteme Ttt&rumgarimg dem amderen nimruagarimg von aussen her mmgiet.

8. Arbeitszylinder nrneh tin«a A«r Aaaprüclit 1 bia 7« dadurch gektnn»eichnet_t dal die führungeriaf· umt«r guter Abdichtung aneinander geführt eint.

9. Arbeitβzylinder nach eines der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenneelehnet, daß sur Begrensung der lückkekrbewegung dee beweglichen AbechluSeteüokee dae freie Stirnende dea mit dieβem beweglichen Abechlußetüek rerbumdenen Führungsringes im Zuaajiaenwirkea alt einer Amaohlagfläohe am feststehenden Amachlußatück dient.

1q. Arbeitszylinder nach einen der Ansprüche 1 eia 8, dadurch gekennzeichnet, daß dae bewegliche Abechlußetüek eit dem mit iha verbundenen führuagaring la Querschnitt die Gestalt eines U hat, daa alt der Öffnung sua featatehemden Abechlußstück gerichtet iet.

11. Arbeitazylinder nach eines der -tnaprüahe 1 eia 1o, dadurch gekennzeichnet, daß zwisakea. den beiden aaeimande» geführten iührungsringen eine Abdichtung im Seatalt eines -nit einem der Beiden Teile feat veriundeaea Dichtungaringes Torgesehen ist.

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ORIGINAL INSPECTED

12. Arbeltssylimder nach Anspruch 11, tetmrefe gekemaiseiehmet, «al im gemmate* Yerstellberei«fc 4er Tthavmcarlmge swie«hem ten melt·· MetelluBfea der Diehtmafarlmf feg sauber 4·» freiem Stirmemtem ter beiden führuBgsria«e sarücksteht.

13. Ar¥«iteeylia4*r u*eh «Imi 4«r Aa^rtteli· 6 kl« 12, dadurch g«k«&as·lehnet, dafi 41· lü«kAolf«d«r im 4·β τοη 4·η b«id«a tLkrunfferingtu wmsahloaaemem laum antkaltan iat und eimerMit· an dem beweglickem AksekluBatüek umd andereraeita am feetatehenden Abecklußetück ammreift.

14. ireeiteajlInder nach -^napruch 6, dadurch gekemmselehnet, daß die Rückholfeder gleiehieitig sum Tühr«n dea beweglichen Abechlußetücke· gegenüber dem feststehenden Abechlußatück dient,

15. Arbeit«zylinder nach Anspruch 14, dadurch gekennselehnet, daß die Büekholfeder als kegelige Spiralfeder ausgebildet ist, dl· sich in dichtung sum feststehenden Abschlußstück him τerJungt.

16. Arbeite*ylinder naoh einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennseicb.net, daß susi Jfckrem der mit dem feststehenden Absoklulstück rerbumdenem Fartie des Mantels ein weiterer ämsserer Tüarungsrimff rergesehen ist, der am feststehemAem Absehlulstüek vorgesehem ist ua4 sam beweglichem AsseMlulstüek hin Tor epr lagt ua4 dessen DmrebjMsser greler 1st al· die Durchmesser der anderem Tührumgsrimf·.

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ORIGINAL INSPECiED

17· Arb·it·υlindtr nach Ammpruam 16, dadurch gekennzeichnet, AaJ 4·γ iuaaere lührumgering koaxial umA kenmentrl··ab alt den übrigen führung sr img ca. ist.

18. Arbeitszylinder mash Aaapruak 16 oder 17» AaAureh gekennzeichnet, daß der Mantel aus eimer Membran besteht, die mit ihrer einen Endpartie an der Innenfläche des äusaeren führung«ringe· und alt ihrer anderen Endpartie an der Auaaeaflache dea ait dea beweglichem AbeehluBatück rerbundemen Führung«ringe· befestigt ist «md deren mittlere Partie ihre form im Abhämgigkeit τοη der Stellung der beiden Abachlufiatücke iveiaamder elaetieeh-biegeam rerbindet.

19· Arbeitssylinder nach Anspruch 18, dadurch gekennseichnet, daß der Mantel nach Art einer Hollbalgmembran ausgebildet ist.

20. Arbeitszylinder naaa Anspruch 18 oder 19« da*«reh geksmnseichmet, dal der Mantel in der Ausgangsstellung des beweglichen Absohlußstüskes die Gestalt eimes Hohlrimges hat, dessea Querschnitt die form eines mit der Öffnung sur feststehemAem Abechlulplatte gerichteten U hat.

21. Arbeitszylinder maeh Amspruch 2o, dadmreh gekemmzeichnet, daß die Schenkel des ü in der Ausgangsstellung des

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ORIGINAL INSPECTED

beweglichen Abschlußstückes ungleich lang sind, wobei der kürzere Schenkel mit de» äusseren Führungsring und der längere Schenkel mit dem Führungsring an beweglichen Abschlußstück verbunden ist.

22. Arbeitszylinder nach tine« der A^p^che 1 fcis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung sich rom tea feststehenden zum beweglichen Abschlußstück hin kegelig verjüngt, indem der Auesendurehaesser des feststehendem Abschlußstückeβ größer als derjenige des äusserea. Wkrungsringes, dieser wieder größer als derjenige des beweglichen Abschlußstückes bsw. derjenige des mit diesem verbundenen mittleren Tührungsringes und dieser grlfter als der Aussendurohmesser des »it dea feststekemiea Aischlußstück verbundenen Führungsringes ist·

23« Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 sie 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraua iwisekem de* äusseren führungsring und dea Sing am bewegliehem A¥- schlußstück enthalten ist und der von diesem tew. ve« innersten Führungsring uMsehlesseae Ping die MckhelfeAer enthält.

24. Arbeitszylinder nach eines der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das feststehemde AbschluBstüek

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di· Zufuhr für das Bruckaedium enthält, z.B. indem der überstehende flansch eint η radialen Zufuhrkanal enthält, von dem •in axialer Zufuhrkanal in den Druckraum führt.

25. Arbeitsaylinder nach ein·« der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß di· verschiedenen !Teile ganz oder teilweis· aus Kunststoff«at*rial, z.B. aus dem unter dem Namen "Teflon" im Handel bekannten Kunststoffmaterial bestehen.

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