DE2533536A1 - Druckmittelantrieb - Google Patents

Druckmittelantrieb

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DE2533536A1
DE2533536A1 DE19752533536 DE2533536A DE2533536A1 DE 2533536 A1 DE2533536 A1 DE 2533536A1 DE 19752533536 DE19752533536 DE 19752533536 DE 2533536 A DE2533536 A DE 2533536A DE 2533536 A1 DE2533536 A1 DE 2533536A1
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DE
Germany
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lining
pressure medium
cladding
medium drive
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Application number
DE19752533536
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English (en)
Inventor
Harald Klocke
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Kuhnke GmbH
Original Assignee
Kuhnke GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423Component parts; Constructional details
    • F15B15/1428Cylinders

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Druckmittelantrieb Die Erfindung betrifft einen Druckmittelantrieb, in dessen Arbeitsgehäuse ein durch ein Fluid beaufschlagbares Arbeitsglied verstellbar ist, das bei seiner Verstellbewegung gegen eine dichtende elastische Auskleidung des Arbeitsgehäuses anliegt. In der deutschen Offenlegungsschrift 23 37 910 ist eine mit einem Fluid beaufschlagbare Kolben-Zylindereinheit offenbart, bei der die Abdichtung zwischen dem Kolben und dem Zylinder dergestalt verwirklicht ist, daß der Zylinder mit einem elastischen Futter ausgekleidet ist, während der Kolben kein Dichtungsmittel aufweist, sondern unmittelbar mit seinem Umfangsrand dichtend gegen die Auskleidung anliegt. Das Futter besteht aus einem Kunststoffmantel mit flexiblen, radial nach außen vorstehenden und axial verlaufenden Stützrippen, die sich unter elastischer Umbiegung innen am Zylinder abstützen.
  • Obwohl das elastische Futter aus einem Kunststoff besteht, mit dem die gesamte Zylinderinnenwandung ausgleidet ist, ist bei der vorerwähnten Einheit eine beträchtliche und regelmäßig durchzuführende Wartung hinsichtlich der Schmierung zwischen Kolben und Zylinder erforderlich, um einen vorzeitigen Ausfall der Einheit infolge Verschleißes durch Trockenlauf des Kolbens zu vermeiden. Da in pneumatischen Schaltkreisen als Schmierstoff oft Öle verwendet werden, die dem gasförmigen Fluid zwecks Schmierung der Einheiten mittels Nebelöler oder dergleichen zugesetzt werden, sind bei Verwendung der bekannten Einheiten als zusätzlicher Aufwand eben diese Öler und eine beträchtliche Menge an Schmieröl erforderlich.
  • Weiterhin wird zum einen deswegen keine ausreichende Schmierung erzielt, weil in der Praxis aus Nachlässigkeit ofLunsachgemäß Schmiermittel verwendet werden, und zum anderen wird bei Verwendung von Ölern, insbesondere Nebelölern, eine ausreichende Schmierung von bei pneumatischen Kreisen angewendeten Druckmittelantrieben deswegen nicht erzielt, weil der Ölnebel in dem Fluid wegen der meist hohen Arbeitsgeschwindigkeit des Fluids an der freien Seite der Innenauskleidung des Antriebs abprallt, so daß eine SChmierung nicht zustandekommt. Bei dem elastischen. Futter ist ferner nachteilig, daß für dessen Herstellung ein entsprechend profiliertes Ausgangsmaterial erforderlich ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines einfach aufgebauten und billig herstellbaren Druckmittelantriebes der eingangs genannten Art, bei dem bei sicherer Abdichtung der aneinandetreibenden Teile gegeneinander eine ausreichende Schmierung dieser Teile gewährleistet und praktisch Wartungsfreiheit gegeben ist. Weiterhin sollen die Notlaufeigenschaften des Antriebs verbessert und eine längere Lebensdauer desselben erzielt werden.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei dem einleitend angeführten Druckmittelantrieb die Auskleidung aus geschlossenzelligem Material besteht und daß die radiale Erstreckung des Arbeitsgliedes größer ist als der zugerhörige lichte Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Auskleidungsbereichen. Vorteilhaft sind auf der Arbeitsfläche der Auskleidung porenartige Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmiermitteln zwecks Ausbildung von Schmierstoffdepots vorgesehen, wobei nach einem weiteren Merkmal die Arbeitsfläche durch einen Schnitt durch geschlossenzelliges Auskleidungsmaterial hergestellt ist.
  • Mit dieser Lösung ist ein Druckmittelantrieb mit billig herstellbarer elastischer Auskleindung von einfachem Aufbau und langer Lebensdauer geschaffen, wobei die Auskleidung praktisch wartungsfrei ist, da das in den porenartigen Ausnehmungen befindliche Schmiermittel ausreicht, für die gesamte Lebensdauer des Antriebs als Schmierstoffdepot wirksam zu sein. Für die Herstellung der Auskleidung ist kein besonders profiliertes Ausgangsmaterial erforderlich, sondern es kam ein auch für beliebig andere Zwecke verwendbares elas,tisches geschlossenzelliges Material als Ausgangsmaterial verwendet werden, z.B. Polyurethan. Aus diesem Material brauchen dann lediglich nur noch die entsprechenden Zuschnitte hergestellt zu werden. Bei Verwendung eines solchen Materials ist unter Beibehaltung einer sicheren Abdichtung zwischen Kolben und Auskleidung, indem der Kolben oder dergleichen mit seinem Umfangsrand in die Auskleidung ein gewisses, für die Abdichtung ausreichendes Maß eindringt, und eines minimalen Verschleißes die Möglichkeit gegeben, den Druckmittelantrieb mit einer einmaligen Schmierung der Auskleidung bei seinem Zusammenbau während seiner gesamten Lebensdauer zu betreiben. Vorzugsweise werden Druckmittelantriebe der eingangs genannten Art als Steuerorgane in Fluidik-Schaltkreisen eingesetzt, und je nach ihrer Schalthäufigkeit bzw.
  • der Anzahl ihrer Betätigungen und ihrer Arbeitsgeschwindigkeit werden erhöhte Anforderungen an die Notlaufeigenschaften gestellt.
  • Sehr gute Notlauf eigenschaften werden beim vorgenannten Druckmittelantrieb dadurch erzielt, daß die mittels des erwähnten Schnittes durch die Arbeitsfläche der Auskleidung aufgeschnittenen Zellen der ansonsten geschlossenzelligen Auskleidung mit Schmierfett aufgefüllt werden, so daß dadurch die erwähnten Schmierstoffdepots entstehen. Durch die erläuterte Ausbildung des Druckmittelantriebes ist ferner seine Lebensdauer erhöht und/oder er kann bei vergleichsweise gleicher Lebensdauer häufiger geschaltet bzw, betätigt werden.
  • Ferner fallen die erwähnten Nebelöler in pneumatischen Fluidig-Kreisen fort. Die Erfindung ist an zwei in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Axialschnitt, Figur 2 einen vergrößerten Teilschnitt aus Figur 1, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel im Axialschnitt, Figur 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Figur 3.
  • Die Figuren 1 bis 4 zeigen zwei Druckmittelantriebe eines Typs, bei dem das Dichtungsmaterial zur Abdichtung2git dem dem Druckmittel bzw. Fluid beaufschlagbaren Arbeitsräume des Antriebs nicht an dessen Arbeitsglied, sondern an dessen Arbeitsgehäuse befestigt ist. Obwohl in den Figuren 1 und 2 ein Antrieb mit translatorischer Bewegung des Arbeitsgliedes dargestellt ist, kommt auch ein Antrieb mit einer anderen Bewegung des Arbeitsgliedes in Betracht, z.B. ein Antrieb mit einer Schwenkbewegung des Arbeitsgliedes, wie er in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist.
  • Das Arbeitsgehäuse des Antriebs nach Figur 1 besteht aus einem beidendig in üblicher Weise mit Enddeckeln 1 und 2 verschlossenen Zylinder 3, in dem als Arbeitsglied ein axial beweglicher Kolben 4 mit einer Kolbenstange 5 vorgesehen ist, die aus dem einen Enddeckel 1 heraustritt und mit einer zu steuernden Einrichtung verbunden ist.
  • In dem anderen Enddeckel 2 ist ein Durchgang 6 für den Anschluß einer Druckfluidleitung vorgesehen. Im Innern ist der Zylinder 3mit einer elastischen Auskleindung 7 versehen, die nach einem erfindungsgemäßen Merkmal aus geschlossenzelligem Material besteht, z.B. aus Polyurethan. Sie weist sowohl auf ihrer gesamten Länge als auch in Richtung des Zylinderumfangs eine gleichmäßige Dicke auf.
  • Nach einem weiteren Merkmal ist der Durchmesser des Kolbens 4 größer als der lichte Innendurchmesser der Auskleidung 7, wenn diese nicht mit dem Kolben in Eingriff steht. Das bedeutet, daß die elastische Auskleidung an der Eingriffsstelle mit dem Kolben entlang dem gesamten Kolbenumfang teilweise elastisch deformiert wird. Diese elastische Deformierung muß so sein, daß eine sichere Abdichtung zwischen dem Kolben und der Auskleidung zustande kommt. Daraus folgt, daß der Durchmesser des Kolbens und der Innendurchmesser der gerade nicht in Eingriff stehenden Auskleidung in Abhängigkeit von der für den jeweils fraglichen Verwendungszweck angestrebten Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen, von der Elastizität und dem Reibungskoeffizient der verwendeten Auskleidung abgestimmt werden muß, was durch einfache Versuche ermittelt werden kann. Dabei wird die Dicke der Auskleidung so gewählt, daß sich im wesentlichen nur diejenige Zone der Auskleidung elastisch verformt, welche direkten Kontakt mit dem Kolbenumfang hat. Die radial weiter zurückliegende Zone verformt sich nur schwach. Diese Tatsache kann am besten aus Figur 2 entnommen werden, in welcher die Eindringtiefe des Kolbenumfangs 4a in die Auskleidung 7 mit T und die Dicke der Auskleidung mit D bezeichnet sind. Praktikable Verhältnisse von T zu D liegen im Bereich von etwa 1 : 3 bis 1 : 6, wobei sich ein Verhältnis von etwa 1 : 4,5 als sehr günstig erwiesen hat. Nach Verschiebung des Kolbens 4 geht die verformte Zone selbstverständlich wieder in ihren Ursprungszustand zurück. Zwecks weiterer Verminderung des Verschleißes und weiterer Herabsetzung der Reibung ist der mit der Auskleidung 7 in Eingriff kommende Kolbenumfang4a bzw. sein entsprechender Flächenanteil verschleißfest ausgebildet, z.B. durch Vorsehen einer Auflage aus verschleißfestem Material, und ferner weist der fragliche Kolbenumfang eine hohe Oberflächenqulität auf, wie sie durch feinste Oberflächenbearbeitung in bekannter Weise erzielbar ist.
  • Der mit der elasti'schen Auskleidung 7 des Zylinders 3 in Eingriff kommende Kolbenumfang 4a ist vorzugsweise im Profilquerschnitt zwecks guten Gleitens halbkreisförmig ausgebildet. Es können aber auch umlaufende Fasen an den Kolbenrändern vorgesehen sein. Im übrigen kann der Kolben 4 eine Form aufweisen, wie sie aus Figur 1 hervorgeht.
  • Ein derartig aufgebauter Druckmittelantrieb erreicht neben den anderen angeführten Vorteilen eine lange Lebensdauer und ist praktisch wartungsfrei, wenn er bei seinem Zusammenbau mit einem geeigneten Schmierfett versehen wird. In Sonderfällen ist es auch möglich, gänzlich ohne Schmierung auszukommen, z.B. bei Anwendungsfällen mit geringer Betätigungsquote des Druckmittelantriebs.
  • Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Arbeitsfläche 8 der Auskleidung 7, d.h., die mit dem Kolben 4 in Kontakt kommende Fläche der elastischen Auskleidung, offenporig ausgebildet.
  • Dies kann dadurch geschehen, daß ein Schnitt durch das geschlossenzellige elastische Auskleidungsmaterial geführt wird, wodurch offene Poren entstehen. Die so entstandenen Poren werden bei der Zusammensetzung des Druckmittelantriebes nur einmal mit Schmierfett gefüllt und bilden auf diese Weise Schmierstoffdepots, die ohne weitere Wartung hinsichtlich der Schmierung während der gesamten Lebensdauer des Antriebs eine absolut sichere Schmierung gewährleisten und darüber hinaus die Lebensdauer des Antriebs beträchtlich verlängern.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auch so vorgegangen werden, daß die elastische Auskleidung 7 nicht aus einem geschlossenzelligen Material besteht, sondern aus einem Material, das in irgendeiner anderen Weise elastisch nagebend ist, bei dem aber auf der Arbeitsfläche 8 porenartige Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmiermittel ausgebildet sind, so daß Schmierstoffdepots gebildet sind. Auch diese Ausbildung soll vom Schutz erfaßt sein.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel in Form eines Schwenkflügelantriebes zeigen die Figuren 3 und 4. Hier ist das Arbeitsglied ein Schwenkflügel 9, der in einem Arbeitsgehäuse 10 mittels Lagerzapfen 11 um die Schwenkachse 12 verschwenkbar gelgert ist. Eine elastische Auskleidung 13 ist allseitig im Gehäuseinneren befestigt. Das Arbeitsglied 9 wird wechselseitig mit dem Fluid beaufschlagt, welches durch die Anschlüsse 14 und 15 geleitet wird, und die Schwenkbewegungen des Flügels bzw. des Arbeitsgliedes 9 werden in Drehbewegungen der Zapfen 11 umgewandelt und an eine zu verstellende Einrichtung weitergeleitet.
  • Die gestrichelte Linie 16 in Figur 3 stellt die nicht in Eingriff befindliche Arbeitsfläche 8 der Auskleidung 7 dar. Alle anderen Merkmale der Erfindung, wie sie in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 beschrieben sind, gelten entsprechend auch bei diesem Ausführungsbeispiel.
  • Druckmittelantriebe der vorstehend erläuterten Art können u.a. vorteilhaft angewendet werden bei der Verstellung von Weichen in Transportanlagen und von Trichterklappen bei Befüllungsvorrichtungen, bei der Betätigung der Granulateinlaufeinrichtung bei Spritzgußmaschinen für Kunststoff, der Dosierungseinrichtung von automatischen Abfüllwaagen usw.

Claims (6)

Ansprüche
1. Druckmittelantrieb, in dessen Arbeitsgehäuse ein durch ein Fluid beaufschlagbares Arbeitsglied verstellbar ist, das bei seiner Verstellbewegung gegen eine dichtende elastische Auskleidung des Arbeitsgehäuses anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (7;13) aus geschlossenzelligem Material besteht und daß die radiale Erstreckung des Arbeitsgliedes (4 ; 9) größer ist als der zugehörige lichte Abstand zwischen den sich gegenüberliegenden Auskleidungsbereichen.
2. Druckmittelantrieb, in dessen Arbeitsgehäuse ein durch ein Fluid beaufschlagbares Arbeitsglied verstellbar ist, das bei seiner Verstellbewegung gegen eine dichtende elastische Auskleidung des Arbeitsgehäuses anliegt, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Arbeitsfläche (8) der Auskleidung (7; 13) porenartige Ausnehmungen zur Aufnahme von Schmiermittel zwecks Ausbildung von Schmierstoffdepots vorgesehen sind.
3. Druckmittelantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (8) der im übrigen geschlossenzelligen Auskleidung (7; 13) offenporig ist.
4. Druckmittelantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (8) durch einen Schnitt durch geschlossenzelliges Auskleidungsmaterial hergestellt ist.
5. Druckmittelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Arbeitsfläche (8) in Eingriff stehende Umfangsrand (4a) des Arbeitsgliedes (4; 9) verschleißfest ausgebildet ist und eine hohe Oberflächenqualität aufweist.
6. Druckmittelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Arbeitsfläche (8) eindringende Umfangsbereich (4a) des Arbeitsgliedes (4; 9) im Profil vorzugsweise halbkreisförmig ausgebildet ist.
Leerseite
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3806383A1 (de) * 1987-09-29 1989-08-31 Peter Nawrath Druckmittel beaufschlagter, doppelwandiger arbeitszylinder mit unrundem querschnitt und elastisch federndem kolbenband
DE3844511C1 (en) * 1988-02-29 1990-01-25 Peter 5630 Remscheid De Nawrath Double-walled cylinder barrel with flat, non-circular cross-section for pressure-medium-actuated working cylinders, in particular with elastically flexible piston band
US5899136A (en) * 1996-12-18 1999-05-04 Cummins Engine Company, Inc. Low leakage plunger and barrel assembly for high pressure fluid system
CN107345534A (zh) * 2017-08-25 2017-11-14 大连理工大学 一种无摩擦伺服作动器
CN108050127A (zh) * 2017-12-27 2018-05-18 宣城铁凝机械有限公司 一种高密封度的气压缸

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CN107345534A (zh) * 2017-08-25 2017-11-14 大连理工大学 一种无摩擦伺服作动器
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