DE2505553C2

DE2505553C2 - Druckmittelgespeister Betätigungszylinder

Info

Publication number: DE2505553C2
Application number: DE2505553A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: REUTI ANSTALT MAUREN LI
Current assignee: REUTI ANSTALT MAUREN LI
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1985-05-09
Also published as: DE2505553A1; IT1020968B; US4072013A

Description

mit Hilfe einer durch die im Mantel des Zylinders ohnehin vorgesehene Entlüftungsbohrung hindurch einführbaren Fühllehre in der Ruhestellung des Ringkolbens dessen Axialsteliung feststellbar.

Da diese Axialstellung des Ringkolbens durch die Menge der jeweils in dem Betätigungszylinder vorhandenen Hydraulikflüssigkeit festgelegt ist kann in sehr einfacher und zuverlässiger Weise jederzeit festgestellt werden, ob die im Betätigungszylinder noch vorhandene Menge an Hydraulikflüssigkeit für einen ordnungsgemäßen Betrieb dti Betätigungszylinders ausreichend ist, oder aber ob ein Überprüfen der jeweiligen Axialstellung des Ringkolbens in dessen Ruhestellung nach bestimmten Wartungsintervallen kann also in sehr einfacher Weise festgestellt werden, ob ein Nachfüllen von Hydraulikflüssigkeit erforderlich ist oder nicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert Im einzelnen zeigen

F i g. 1 und 2 einen unterteilten Längsschnitt des Betätigungszylinders.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Betätigungszylinder für die Speisung mit einem pneumatischen Betätigungsdruck ausgelegt. Bei Einführung einiger unwesentlicher Änderungen kann die Niederdruck-Zylinderanordnung des Zylinders jedoch auch für die Speisung mit einem hydraulischen Betätigungsdruck ausgebildet sein.

Der in der Zeichnung dargestellte Betätigungszylinder hat insgesamt eine im wesentlichen der eines bekannten pneumatischen Zylinders entsprechende zylindrische Form, mit einem aus drei Teilen 1, 2 und 3 zusammengesetzten Mantel. Der Innenraum des Zylinders ist durch einen vorderen und einen hinteren Kopf 4 bzw. 7 abgeschlossen und durch zwei Trennwände 5,6 in drei Kammern unterteilt. Die Teile des Betätigungszylinders sind beispielsweise durch an den Köpfen 4 und 7 angreifende Zugschrauben od. dgl. zusammengehalten.

Die erste, durch das Teil 1, den Kopf 4 und die Trennwand 5 begrenzte Zylinderkammer stellt im wesentlichen einen pneumatischen Zylinder dar und enthält einen gleitend verschieblichen Kolben 8 mit einem sowohl den Kopf 4 als auch die Trennwand 5 durchsetzenden Betätigungsstempel 9. Im Kopf 4 und in der Trennwand 5 gebildete Durchlässe 10 bzw. 11 dienen der Zufuhr des Betätigungsdrucks zum Verschieben des Kolbens 8 bzw. des Betätigungsstempels 9.

Bei Zufuhr von Druckluft über den Durchlaß 11 verschieben sich der Kolben 8 mit dem Betätigungsstempel 9 in der Zeichnung nach rechts. Bei Zufuhr von Druckluft über den Durchlaß 10 findet eine entgegengesetzte Bewegung statt. Dieser Te'l wirkt also wie ein bekannter pneumatischer Zylinder.

An der der Trennwand 5 zugewandten Seite des Kolbens 8 ist der Betätigungsstempei 9 mit einem Kolben 19 verbunden, welcher in einem zwischen den Trennwänden 5 und 6 koaxial mit dem Mantel 2 angeordneten hydraulischen Zylinder 12 geführt ist. In dem ringförmigen Raum zwischen dem Teil 2 und dem Zylinder 12 ist ein frei verschieblicher Ringkolben 13 angeordnet. Der Innenraum des Zylinders 12 steht über eine Anzahl von nahe seinem der Trennwand 6 zugewandten Ende vorhandenen Radialdurchlässen 14 mit dem ihn umgebenden ringförmigen Raum in Verbindung. Der durch den frei verschieblichen Ringkolben 13, der Mantel 2, die Trennwand 6 und im Inneren des Zylinders 12 durch den Kolben 19 begrenzte Raum ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Zum Einoringen der Hydraulikflüssigkeit hut die Trennwand 6 einen im Gebrauch dauernd geschlossenen Durchlaß 15. Der zwischen dem Mantel Z der Trennwand 5, dem hydraulischen Zylinder 12 und dem frei verschieblichen Ringkolben 13 gebildete ringförmige Raum steht in Strömungsverbindung mit dem Durchlaß 11, so daß also der frei bewegliche Ringkolben

13 den über den Durchlaß 11 zugeführten Betätigungsdruck auf die den Kolben 19 beaufschlagende Hydraulikflüssigkeit überträgt Bei dem durch Zufuhr von Druckluft über den Durchlaß 11 bewirkten Vorschubbewegung des Betätigungsstempels 9 ist also der Kolben 19 unter Vernachlässigung einer von der Querschnittsgröße der Wandung des Zylinders 12 abhängigen Verringerung von dem in der ersten Zylinderkammer 1 herrschenden Druck beaufschlagt. Bei den Beweis gungen des Kolbens 8 zusammen mit dem Stempel 9 und dem hydraulischen Kolben 19 bewegt sich der frei verschiebliche Ringkolben 13 jeweils in der Gegenrichtung und hat dabei die einzige Aufgabe, die Hydraulikflüssigkeit der Hochdruck-Kolben-Zylinderanordnung

von der Druckluft getrennt zu halten.

Zu diesem Zweck hat der frei verschiebliche Ringkolben, wie im übrigen auch andere TeiLr -ies Betätigungszyiinders, eine Anzahl von Dichtungen, 'lie allgemein bekannt und deshalb nicht im einzelnen beschrieben sind. Ferner hat der frei verschiebliche Ringkolben 13 an der Innenseite eine Ringnut, welche über einen Radialdurchlaß 16 mit einer am Außenumfang des Ringkolbens 13 angeordneten Ringnut 17 verbunden ist Die durch die Ringnut 17 gebildete Ringkammer ist über eine den Mantel 2 durchsetzende Entlüftungsbohrung 18 mit der freien Umgebung Strömungsverbunden. Diese Anordnung verhindert das Eindringen von Druckluft in die hydraulische Zylinderanordnung. Die Ringnut 17 ist abgeschrägt, so daß bei vollständig eingezogenem Betätigungsstempel 9 die Stellung des frei verschieblichen Ringkolbens 13 mittels einer Fühllehre durch die Entlüftungsbohrung 18 hindurch gemessen werden kann. Dadurch lassen sich dann eventuelle Verluste an Hydraulikflüssigkeit feststellen und durch Auffüllen dieser über den Durchlaß 15 ausgleichen. Dies braucht jedoch nur in längeren Zeitabständen zu geschehen, da der frei verschiebliche Ringkolben 13 durch Veränderung seiner Endstellungen eventuell auftretende Verluste der Hydraulikflüssigkeit auszugleichen vermag. Falls notwendig, können an anderen Teilen des Betätigungszylinders noch weitere Entlüftungsbohrungen 18 bzw. Radialdurchlässe 16 vorgesehen sein.

In dem Teil 3 ist zwischen dem Kopf 7 und der Trennwand 6 ein pneumatischer Kolben 20 verschieblich geführt. Eine damit verbundene Kolbenstange 21 ist abdichtend durch die Trennwand 6 hindurchgeführt und von der dem Kolben 19 gegenüberliegenden Seite her in den hydraulischen Zylinder 12 einführbar. Die Kolbenstange 21 ist so ausgebildet, daß sie bei ihrer Einwärtsbewegung in den Zylinder 12 dessen Radialdurchlässe

14 verschließt. Zum Verschieben des Kolbens 20 wird Druckluft über einen Durchlaß 22 im Kopf 7 zugeführt

Wird der pneumatische Kolben 20 in einer beliebigen Stellung des Betätigungsstempels 9 von über den Durchlaß 22 zugefügter Druckluft beaufschlagt, so bewegt er sich 7usammen mit der Kolbenstange 21 nach rechts, so daß auf die Hydraulikflüssigkeit ein Druck ausgeübt und dadurch der frei verschiebHche Ringkolben 13 zunächst etwas zurückgedrängt wird. Sobald dann die Kolbenstange 21 die Radialdurchlässe 14 vollständig geschlossen hat, kann die Hydraulikflüssigkeit nicht mehr über diese abfließen. Unter der Wirkung der Kolbenstange 21 steigt nun der Druck auf die im Zylin-

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der 12 eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit und beaufschlagt den in ihm geführten Kolben 19, so daß der mit diesem verbundene Betätigungsstempel 9 mit erhöhter Kraft vorgeschoben wird. Die auf diese Weise ausgeübte Kraft ist beträchtlich größer als die durch Druckluftspeisung über den Durchlaß 11 erzielbare, und entspricht dem Produkt aus dem über den Durchlaß 22 zugeführten Druck mal der Querschnittsgröße des Teils 3 und dem Querschnittsverhältnis zwischen dem Kolben 19 und der Kolbenstange 21. Dieses Verhältnis wird jeweils in Abhängigkeit von der auszuübenden Kraft gewählt.

in

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

15

20

25

40

45

50

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60

Claims

Patentanspruch:

Druckmittelgespeister Betätigungszylinder mit einer auf einem Betätigungsstempel wirkenden Niederdruck-Kolben-Zylinderanordnung, mit einer koaxial mit der Niederdruck-Kolben-Zylinderanordnung angeordneten und auf deren Betätigungsstempel wirkenden, hydraulischen Hochdruck-Kolben-Zylinderanordnung, mit einem frei verschieblichen, jeweils an seinem Außen- und Innenumfang mit einer Ringnut versehenen Ringkolben zum Obertragen des Betätigungsdrucks auf eine Hydraulikflüssigkeit für die Speisung der hydraulischen Zylinderanordnung, wobei die Ringnuten mittels mindestens einem Verbindungskanal miteinander strömungsverbunden sind und über eine Entlüftungsöffnung im Mantel des Zylinders mit der freien Umgebung in Strömungsverbindung stehen, mit einer Kraftverstärkeranordnung zum Ausüben eines den Betätigungsdiuck übersteigenden Drucks auf die in der hydraulischen Zylinderanordnung vorhandene Hydraulikflüssigkeit und mit einer Einrichtung zum Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen der hydraulischen Zylinderanordnung und dem vom Ringkolben begrenzten. Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Raum während der Tädgkeit der Kraftverstärkeranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die am Außenumfang des Ringkolbens (13) angeordnete Ringnut (17) einen abgeschrägten Boden aufweist, wobei die Abschrägung so ausgeführt ist, daß inre jeweilige Tiefe in der Ruhestellung des Ringkolbens (13) Mittels < 'jier Fühllehre durch die Entlüftungsbohrung (181 im Mantel (2) des Zylinders hindurch meßbar ist, wodu :h die Axialstellung des Ringkolbens (13) und damit die Menge der jeweils in dem Betätigungszylinder vorhandenen Hydraulikflüssigkeit feststellbar ist

Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmittelgtspeisten Betätigungszylinder der im Anspruch genannten Art.

Bei einem solchen, aus der US-PS 34 26 530 bekannten Betätigungszylinder wird mit Hilfe der in dem frei verschieblichen Ringkolben vorgesehenen Ringnuten sichergestellt, daß keine Druckluft zur Betätigung der Niederdruck-Kolben-Zylinderanordnung in den vom Ringkolben begrenzten, Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Raum eindringen kann, die dort zu einer Funktionsstörung der Hochdruck-Kolben-Zylinderanordnung führen würde. Diesem Raum benachbart und durch übliche Dichtungselemente getrennt, befinden sich nämlich die Ringnuten des Ringkolbens, die über den Verbindungskanal und die Entlüftungsöffnung drucklos gehalten werden. An den Dichtungselementen vorbei aus dem die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Raum austretende Hydraulikflüssigkeit gelangt in die Ringnuten und wird aus diesen über den Verbindungskanal und die Entlüftungsöffnung nach außen abgeleitet. Obwohl also das Eindringen von Druckluft in den die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Raum bei diesem bekannten Betätigungszylinder sicher verhindert wird, können andererseits Leckverluste der in dem Betätigungszylinder enthaltenen Hydraulikflüssigkeit auftreten, so d?B von Zeit zu Zeit die in dem Betätigungszylinder vorhandene Hy

draulikflüssigkeit ergänzt werden muß.

Aus der DE-OS 20 01 387 ist eine Zylinderanordnung zur Krafterzeugung mit einem Arbeits- und einem Übersetzungszyünder bekannt. Der Arbeitskolben weist eine Kolbenstange auf, die hohl ausgebildet ist, und mit ihrem Hohlraum auf einer Führung gleitet Die Führung ist durchgehend mit einer Leitung versehen, die zu einer Vorratskammer führt, in der sich Hydraulikflüssigkeit befindet Die Vorratskammer wird durch eine

ίο Membrane aufgeteilt, so daß der Hohlraum der Kolbenstange, die Leitung in der Führung und die Vorratskammer ein abgeschlossenes System bilden. Die Leitung dient gleichzeitig als Zylinder für eine Kolbenstange eines Obersetzungskolbens, die, wenn sie in die Leitung sindringt, die Verbindung zwischen der Leitung und der Vorratskammer unterbricht Die Zylinderanordnung funktioniert in der folgenden Weise: Ein Arbeitsmedium wird in die Anordnung eingeleitet und beaufschlagt die Kolbenfläche des Arbeitskolbens und gleichzeitig die Membrane in der Vorratskammer. Die Membrane drückt die in der Vorratskammer befindliche Hydraulikflüssigkeit aus dieser durch die Leitung in der Führung in den Hohlraum der Kolbenstange. Somit wird der Arbeitskolben beschleunigt in seine Arbeitsstellung gefahren. Anschließend öffnet sich ein druckabhängiges Ventil und gibt eine Zuleitung zur Beaufschlagung des Übersetzungskolbens mit dem Arbeitsmedium frei. Der Übersetzungskolben, der im wesentlichen die gleiche Kolbenfläche aufweist wie der Arbeitskolben, drückt nunmehr mit seiner Kolbenstange in die Leitung, wodurch auf die Hydraulikflüssigkeit in dem Hohlraum des Arbeitskolbens und somit auf den Arbeitskolbcn selbst ein erheblicher zusätzlicher Druck ausgeübt wird.
Aus der DE-OS 22 58 593 ist ein druckgasbetätigter Zylinder mit hydaulischer Kraftverstärkung bekannt. Bei dieser Zylinderanordnung ist ein Ringkolben vorgesehen, der auf der einen Seite von Preßluft beaufschlagt wird und dadurch eine Hydraulikflüssigkeit auf meiner anderen Kolbenseite in einen Zyünderraum drängt, wodurch ein in diesem Zyünderraum beweglich angeordneter Arbeitskolben in seine Arbeitsrichtung bewegt wird. Eine innere Führungsstange des Ringkolbens weist einen Vorratsraum auf, der zum einen zum Zylinderraum des Arbeitskolbens hin eine öffnung hat und

zum anderen an dem der öffnung gegenüberliegenden Ende mittels einer Kolbenstange verschlossen ist. Die Kolbenstange ist an einem Kolben befestigt, der den gleichen Durchmesser aufweist, wie der Arbeitskolben. Er wird ebenfalls mit Preßluft beaufschlagt und drückt

r-o bei seiner Vorwärtsbewegung die Kolbenstange in den Vorratsraum hinein, so daß div darin befindliche Hydraulikflüssigkeit in den Zyünderraum hineingepreßt wird und somit einen Kraftschluß bewirkt. Die Hydraulikflüssigkeit befindet sich somit in einem abgeschiossenen System, wobei die Verbindung zwischen dem den Ringkolben führenden Zyünderraum und dem den Arbeitskolben führenden Zylinderraum durch ein federbelastetes Ventil verschließbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Betätigungszyliii· der der im Oberbegriff des Anspruchs genannten An so weiterzubilden, daß in einfacher Weise feststellbar ist. ob Hydraulikflüssigkeit infolge von aufgetretenen Leckverlusten nachgefüllt werden muß.

Bei einem Betätigungszylinder der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Hilfe der Abschrägung des Bodens der am Außenumfang des Ringkolbens angeordneten Ringnut ist