DE2554733A1

DE2554733A1 - Schubkolbenantrieb

Info

Publication number: DE2554733A1
Application number: DE19752554733
Authority: DE
Inventors: Bernhard Frey
Original assignee: QUADRUPOL AG
Current assignee: QUADRUPOL AG
Priority date: 1974-12-17
Filing date: 1975-12-05
Publication date: 1976-06-24
Also published as: NL181128C; FR2295278B1; SE418321B; US4329914A; NL181128B; DD123010A5; DE2554733C3; DE2560201B2; FR2295278A1; ATA944475A; US4527464A; NL7514611A; DE2554733B2; JPS5815644B2; AT343480B; JPS5185085A; SE7514028L; DE2560201C2; GB1528038A; PL113944B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schubkolbenantrieb nit als mindestens einem Kolben und einem Zylinder ausgebildeten, zueinander verschiebbaren Teilen und mit einem flexiblen, elastischen, vorzugsweise aus einem Elastomer bestehenden Dichtungsschlauch, der an seinen Enden mit den Teilen eine leckfreie Abdichtung für ein Arbeitsmedium bildet.

Bekannt Schubkolbenantriebe mit leckfreien Abdichtungen sind im Leistungsbetrieb, d.h. bei hohen Frequenzen, großen Geschwindigkeiten und hohen Drücken, wegen ihrer geringen Haltbarkeit nicht verwendbar. Dies ist einerseits dadurch bedingt, daß der Dichtungsschlauch zur Erzielung einer leckfreien Abdichtung örtlich festgeklemmt wird und/oder mit einem plötzlichen Übergang auf den als Stützkörper dienenden Kolben bzw. Zylinder endet. Dadurch entstehen in radialer Richtung sehr große Druckgradien-

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ten an örtlich begrenzten Stellen des Dichtungsschlauchs, die seine Haltbarkeit sehr stark herabsetzen. Andererseits ergeben Gleitpaarungen mit einem Elastomer als dem einen Partner hohe Reibungskoeffizienten, so dass ohne spezielle Vorkehrungen im Leistungsbetrieb eine sehr grosse Reibungskraft auftritt. Sowohl die dabei entstehende Wärme als auch die Reibungskraft selbst können den Elastomerteil sehr rasch zerstören.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schubkolbenantrieb der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass er für die Leistungsübertragung mit hoher Leistungsdichte und sehr hohem Wirkungsgrad im Dauerbetrieb verwendbar ist, ohne dabei seine leckfreie Abdichtung zu verlieren. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass der gegenüber dem einen Teil verschiebbare Dichtungsschlauch mit einer, in den anderen Teil übergehenden, sich in Bewegungsrichtung des anderen Teils erstreckenden Uebergangszone verbunden ist, und der Dichtungsschiauch und mindestens ein Teilbereich der Uebergangszone auf einer dauerhaften und/oder sich regenerierenden Gleitschicht gelagert ist.

Vorzugsweise ist die Uebergangszone mit einer mindestens teilweise über ihre Länge elastisch verformbaren Oberfläche ausgebildet und stützt sich, durch den Arbeitsmediumruck/TvOn der Arbeitsmediumseite aus mit im Mittel abnehmender Pressung über die Gleitschicht an dem einen Teil ab.

Die Gleitschicht kann als fester Belag auf der Stützwandung für den Dichtungsschlauch aufgebracht oder auch als Oberfläche

Vbzw. des DichtungsschlauchA.qJ
der SrutzwanaungyausgeTDixdet sein" Auf dem Dichtungsschlauch ist die Gleitschicht dehnbar ausgebildet und auf dessen Oberfläche verankert. Die Gleitschicht kann auch eine Schmiermittelfüllung sein, die nach aussen abgedichtet ist. Weiter kann die Gleitschicht ein zwischen dem Dichtungsschlauch und der Stützwandung unter Druck zugeführtes Schmiermittel sein, wobei

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die Gleitschicht durch eine hydrostatische Lagerung gebildet ist. Nach dem Durchströmen des Spaltes zwischen dem Dichtungsschlauch und der Stützwandung entspannt sich der Schmiermittelstrom über eine, den Schmiermitteldruck zum Arbeitsmediumdruck im Gleichgewicht haltende, vom Arbeitsmedium vorgesteuerte Drossel, Die Drossel ist hierbei von dem einen Teil und der Uebergangszone gebildet, wobei die Oberfläche derselben im unbelasteten Zustand zu dem einen Teil Radialspiel aufweist und bei Belastung einen in Abhängigkeit sowohl des Arbeitsmediumdrucks als auch des SchmiermittelStroms selbsteinstellenden Drosselspalt bildet. Das Schmiermittel kann auch vom Arbeitsmedium abgezweigt sein.

Zweckmässig setzt sich die Uebergangszone aus Teilkörpern zusammen, insbesondere aus mindestens zwei, in einer Trennfläche aneinander festhaftenden Teilkörpern aus Materialien unterschiedlicher Steifigkeit. Die Anordnung der Teilkörper in der Uebergangszone kann in verschiedener Weise vorgenommen werden, doch ist es zweckmässig, dass mindestens ein Teilkörper niedrigerer Steifigkeit als der.andere bzw. die anderen einen Teilbereich der Oberfläche der Uebergangszone bildet. Dadurch, dass die Uebergangszone einseitig, meistens am dichtungsschlauchseitigen Ende, von dem Arbeitsmediumdruck beansprucht wird, tritt in der Uebergangszone eine zwar von dem Arbeitsmediumdruck abhängige, jedoch über die Länge der Uebergangszone unterschiedliche, vorzugsweise im Mittel abnehmende Verformung auf, welche von der Steifigkeit, der Gestalt der Trennkörper und der Ausbildung der. Trennflächen abhängig ist.

Zweckmässig ist der Schmiermittelstrom für die hydrostatische Lagerung vom Schmierdruck unabhängig.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der beiliegenden Zeichnung dargestellt'und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

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Fig. 1 Einen Längsschnitt eines Schubkolbenantriebs mit innenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagten Dichtungsschlauch,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung der in Fig. 1 mit III bezeichneten Stelle,

Fig. 4 einen Längsschnitt eines weiteren Schubkolbenantriebs mit aussenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagten Dichtungsschlauch,

Fig. 5 einen Schnitt einer weiteren Ausbildung des nicht bewegten Endes des Dxchtungsschlauchs,

Fig. 6 einen Schnitt einer zwischen einem Teil des

Schubkolbenantriebs, z.B. dem Kolben, und dem Dichtungsschlauch liegenden Uebergangszone mit zwei Teilkörpern,

Fig. 7 einen Schnitt einer Uebergangszone mit drei Teilkörpern,

Fig. 8 einen Schnitt einer Uebergangszone mit vier Teilkörpern, deren Trennflächen unterhalb der Oberfläche der Uebergangszone verlaufen,

Fig. 9 & 10 einen Schnitt einer Uebergangszone mit je sechs Teilkörpern,

Fig. 11 einen Schnitt einer Uebergangszone mit sieben

Teilkörpern, von denen ein Teilkörper die anderen .hülsenförmig umgibt, .

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Fig. 12 einen Schnitt einer Uebergangszone mit drei, an einem elastischen, flexiblen Metallschlauch anschliessenden Teilkörpern, und

Fig. 13 einen Schnitt einer Uebergangszone mit zwei Teilkörpern.

Der Schubkolbenantrieb nach Fig. 1 weist einen quaderförmigen Zylinder 1 (Fig. 2) mit einer Bohrung 2 auf. Den einen Abschluss des Zylinders bildet ein, z.B.. durch Schraubenbolzen befestigter Zylinderboden 3. Die Teilungsfläche zwischen den Teilen 1 und 3 ist durch einen, in einer Nut 4 des Zylinders 1 liegenden O-Ring 5 abgedichtet.

In der Bohrung 2 ist ein zylindrisch oder leicht konisch ausgebildeter Kolben 6 mit einer Kolbenstange 7 gelagert. Die Kolbenstange 7 ist in einer Büchse 8 verschiebbar geführt, welche ihrerseits in einem Klemmstück 9 befestigt ist. Das Klemmstück 9 ragt durch eine Bohrung 10 des Zylinderbodens 3 und ist durch eine Mutter 11 am Zylinderboden 3 festgeschraubt. Das Klemmstück 9 weist einen Längskanal 12 mit Mündungen 13 auf, durch den ein Arbeitsmedium, z.B. Druckgas oder Drucköl, ein- oder ausströmt, und ist in der Nähe der Mündungen 13 mit einer kugelförmigen Verdickung 14 versehen, welche Wulste 15 aufweisen kann. Die Verdickung 14 dient dazu, das nicht bewegte Ende 16 eines elastisch dehnbaren Dxchtungsschlauchs 17 zwischen der Wandung der Zylinderbohrung 2 und dem Klemmstück 9 leckfrei festzuklemmen, während das andere Ende 18 mit einer sich in Bewegungsrichtung des Kolbens 6 erstreckenden Uebergangszone A verbunden ist, welch letztere in den Kolben 6 übergeht. Die Uebergangszone A setzt sich aus zwei Teilkörpern 60, 70 unterschiedlicher Steifigkeit zusammen, wobei der Teilkörper 60, z.B. aus demselben Material wie der Dichtungsschlauch 17, eine geringere Steifigkeit als der Teilkörper 70 aufweist, der in den Kolben 6 übergeht. Dementsprechend ist die Verformung der Uebergangszone A dichtungsschlauchseitig am grössten und nimmt in axialer Richtung ab. Die beiden

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Teilkörper 60, 70 sind in einer Trennfläche 62 .festhaftend, d.h. mittels Klebung oder chemischer Bindung, miteinander verbunden. Da die Trennfläche 62 nicht die Oberfläche der Uebergangszone A durchstösst, nimmt die Verformung derselben kontinuierlich ab und zwar auch dann, wenn die Materialstärke des Trennkörpers 60 über die ganze Länge konstant ist. Durch die Anordnung einer dichtungsschlauchseitigen Verdickung 61 wird die Verformung der Uebergangszone A beeinflusst und gleichzeitig die Trennfläche vergrössert.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Dichtungsschlauch 17 aussenseitig mit einer festhaftenden, dauerhaften Gleitschicht 21 versehen ist. Die Gleitschicht kann aber auch, gegebenenfalls in Kombination mit der Gleitschicht des Dichtungsschlauchs 17, an der Zylinderbohrung 2 angeordnet sein. Weiter ist am Uebergang zwischen dem Zylinder 1 und dem Zylinderboden 3 eine Ringnut 19 ausgespart, die über einen Ringspalt 20 mit der Zylinderbohrung 2 verbunden ist. Die Ringnut 19 steht mit einer Leitung 22 (Fig. 2) in der Wandung des Zylinders 1 in Verbindung, an die eine Zuführungsleitung 2 3 anschliesst, welche durch eine Rohrverschraubung 2 4 im Zylinder 1 befestigt ist und durch welche ein vorzugsweise druckunabhängiger, konstanter SchmiermitteIstrom zugeführt wird, wobei sich ein dem Druck des Arbeitsmediums entsprechender Druck einstellt. Das Schmiermittel tritt über die Ringnut 19 und den Ringspalt 20 zwischen den Dichtungsschlauch 17 und die Wand der Zylinderbohrung 2, breitet sich am Umfang des Dichtungsschlauchs 17 aus und tritt kolbenseitig ins Freie. Da durch den Druck des Arbeitsmediums eine von der Höhe dieses Drucks und dem Schmiermittelstrom abhängige Verformung der Uebergangszone A auftritt, bildet sich an der Oberfläche desselben ein Drosselbereich für das unter demselben Druck stehende Schmiermittel. Es entsteht dadurch für den Dichtungsschlauch ein Gleichgewicht der Kräfte; der unter dem Druck des Arbeitsmediums stehende Dichtungsschlaueh 17 kann sich mit seiner ganzen Oberfläche auf einem dünnen hydrostatischen Schmierfilm abstützen und sich demnach an der Wandung der Zylinderbohrung 2 berührungs-

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frei bewegen, so dass die auftretenden Reibungskoeffizienten ausserordentlich niedrig sind.

Damit das verbrauchte Schmiermittel gesammelt und zurückgeführt werden kann, ist das kolbenseitige Ende des Zylinders 1 mit einem Dichtungsbalg 25 versehen, der einerseits in einer Nut 26, gegebenenfalls unter Verwendung einer Klemmbride, gehalten und andererseits mit einem Schraubenbolzen 27 am Kolben 6 zwischen einem Deckel 28 und einem Formkörper 29 festgeklemmt ist, welch letzterer sich auf eine, in einem Vorsprung 31 des Kolbens 6 geführte Büchse 30 abstützt.

Das sich im Dichtungsbalg 25 sammelnde Schmiermittel wird über Leitungen 32, 33 in eine, im Zylinder 1 durch eine Rohrverschraubung 24 befestigte Ablaufleitung 34 geleitet. Die Leitungen 32, 33 können auch anders angeordnet sein; es muss lediglich der Dichtungsbalg 25 entleert werden können.

In Fig. 4 ist ein weiterer Schubkolbenantrieb dargestellt, bei welchem der Dichtungsschlauch 35 an einem glatten, stirnseitig abgerundeten Kolben 36 anliegt und auf seiner Aussenseite vom Druckmedium beaufschlagt »wird. Der Endteil 16 des Dxchtungsschlauchs 35 wird.durch ein Klemmstück 37 geklemmt, das mittels eines Schraubenbolzens 38 am Kolben 36 befestigt ist. Die zylindrische Partie 37' des Klemmstücks 37 führt den Kolben 36. Das Klemmstück 37 weist Bohrungen 39 auf, die den Durchtritt des Arbeitsmediums auf die Aussenseite des Dichtungsschlauchs 35 erlauben. Das andere Ende 18 des Dichtungsschlauchs 35 geht in die Uebergangszone A über, die, analog der Ausführung nach Fig. 1, sich aus den beiden Teilkörpern 60, 70 zusammensetzt, die in einer Trennfläche 62 festhaftend miteinander verbunden sind. Auf dem dichtungsschlauchseitigen Ende der Uebergangszone A ist eine Verdickung 61 vorgesehen die jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 auf der Aussenseite des Dichtungsschlauchs 35 angeordnet.-

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ist. Der Teilkörper 70 ist ein Teil des Zylinderrandes 40. Auch bei dieser Ausführung der üebergangszone A nimmt die Materialstärke des Teilkörpers 60 gegen aussen ab, so dass auch hier, wie bei der Ausführung nach Fig. 1, die örtliche Formfestigkeit von der Arbeitsmediumseite aus zunimmt.

Beim Schubkolbenantrieb nach Fig. 4 dient eine Bohrung 43 im Kolben 36 der Zuleitung des Arbeitsmediums, wobei der Anschluss an eine nicht dargestellte Druckquelle mittels eines durchbohrten Schraubenbolzens 42 erfolgt, der zudem einen Anschlussteil 44 auf dem Kolben 36 festhält. Der Anschlussteil 44 weist Gewindebohrungen 45, 46 für den Anschluss von Leitungen für die Zuführung bzw. Abführung des Schmiermittels sowie eine Bohrung 4 7 mit einer Ringnut 48 auf, die mittels zweier in Ringnuten 4 9 liegenden O-Ringen 50 abgedichtet ist. An der Ringnut 48 schliesst eine im Kolben 36 angeordnete Längsbohrung 51 an, durch welche das Schmiermittel zu dem einen Ende 16 des Dichtungsschlauchs 35 geführt wird. Zwischen dem Kolben 36 und seinem gerundeten, durch eine O-Ring-Dichtung 52 abgedichteten Kopfstück 53 wird ein schmaler Ringspalt 54, ähnlich Fig. 3, gebildet, durch welchen das Schmiermittel sich zwischen dem Kolben 36 und dem Dichtungsschlauch 35 ausbreiten kann und am anderen Ende 18 des Dichtungsschlauchs über den variablen durch den Arbeitsmediumdruck vorgesteuerten Drosselbereich an der Üebergangszone A ins Freie tritt. Ein Dichtungsbalg 25 sammelt das austretende Schmiermittel und leitet es über eine Leitung 55 ab.

Der Schraubenbolzen 38, der das Klemmstück 37, das eine Ende 16 des Dichtungsschlauchs 35 und das Kopfstück 53 am Kolben 36 festhält, ist ebenfalls durchbohrt, so dass das zugeführte Arbeitsmedium in den Zylinderraum eintreten kann und von dort über die Bohrungen 39 die Aussenseite des Dichtungsschlauchs 35 beaufschlagt. Der Zylinderraum ist mittels eines Schraubdeckels 56 abgeschlossen und mit einer O-Ring-Dichtung 57 abgedichtet.

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Diese Schmierung entspricht derjenigen nach Fig. 1 und es treten hier dieselben niederen Reibungskoeffizienten auf.

Wird für den Anschluss des Arbeitsmediums in Fig. 1 ein grösserer Durchgang 12 benötigt, so kann eine Ausführung vorgesehen werden, bei welcher der Endteil 16 des Dichtungsschlauchs 17 nach Fig. 5 ausgebildet ist. Die weiteren in Fig. 5 eingetragenen Bezugszahlen stimmen mit denjenigen von Fig. 1 überein. Der Endteil 16 wird in Fig. 5 mittels der Wandung der Zylinderbohrung 2 und dem Kragen 3¹ des Zylinderbodens 3 formschlüssig gehalten und gepresst.

Die Uebergangszone A kann bezüglich der Anordnung der Teilkörper verschieden ausgebildet sein, die die Beispiele nach Fig. 6 zeigen. In Fig. 6 besteht die Uebergangszone A aus zwei Teilkörpern 60, 70 unterschiedlicher Steifigkeit, die in einer stufenförmig ausgebildeten Trennfläche 72 festhaftend, d.h. durch Klebung oder chemische Bindung, miteinander verbunden sind. Der Teilkörper 6O ist eine Verlängerung des Endes 18 des Dichtungsschlauchs 17 mit der Verdickung 61 und besitzt die geringere Steifigkeit als der einen Teil des Kolben 6 bildende Teilkörper 70. Man erreicht auch hier eine von der Arbeitsmediumseite aus gegen den Kolben 6 abnehmende Verformung der Oberfläche der Uebergangszone A.

In Fig. 7 weist die Uebergangszone A drei Teilkörper 60, 63, 70 mit zwei Trennflächen 62 auf, von denen diejenige zwischen den Teilkörpern 60, 6 3 schräg von der Arbeitsmediumseite weg die Oberfläche der Uebergangszone A durchstösst.

Fig. 8 zeigt eine Uebergangszone A mit vier Teilkörpern 60, 64, 70. Die beiden Teilkörper 64 liegen hülsenförmig zwischen den Teilkörpern 60, 70 und weisen unter sich als auch bezüglich der

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Teilkörper 60, 70 unterschiedliche Steifigkeit auf. Alle Trennflächen 62 liegen unterhalb der Oberfläche der Uebergangszone A.

In Fig. 9 besteht die Uebergangszone A aus sechs Teilkörpern; einen mit der Verdickung 61 versehenen Teilkörper 60 kleinster Steifigkeit, daran anschliessend vier scheibenförmige Teilkörper 65 grösserer Steifigkeit und daran anschliessend den, einen Teil des .Scheibenkolbens 6 bildenden Teilkörper 70 grösserter Steifigkeit. Von den dazwischenliegenden Trennflächen 62 bildet mindestens eine eine festhaftende Verbindung. Wegen der grösseren Zahl von Teilkörpern mit zunehmender Steifigkeit nimmt die Pressung gegen die Stützwandung auch dann nicht in allzu grossen Sprüngen ab wenn, wie hier, die Trennflächen der scheibenförmigen Teilkörper die Oberfläche der Uebergangszone A durchstossen. Es brauchen nicht alle Trennflächen festhaftend ausgebildet sein, z.B. wenn der Kolben 6 dauernd durch eine Gegenkraft belastet ist.

Fig. 10 zeigt eine der Fig. 9 ähnliche Ausführung der Uebergangszone A mit sieben Teilkörpern. An die scheibenförmigen Teilkörper 6 5 schliesst noch ein hülsenförmiger Teilkörper 6 3 an.

In Fig. 11 weist die Uebergangszone A einen am Dichtungsschlauchende 18 sich fortsetzenden Teilkörper 60 mit von der Arbeitsmediumseite aus abnehmender Materialstärke auf. Innerhalb des Teilkörpers 60 liegen fünf Teilkörper 6 6 und der Teilkörper 70 unterschiedlicher Steifigkeit.

Wird die Zahl von steifer werdenden Teilkörpern immer mehr bei entsprechender Verminderung ihrer Materialstärke erhöht, so erhält man im Grenzfall eine Uebergangszone kontinuierlich ändernder Steifigkeit. Eine solche Uebergangszone kann aus Kunststoff, z.B. Polyurethan, hergestellt sein, wobei auch der Kolben 6 einen integralen Teil derselben bilden kann.

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Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform mit einem Metallschlauch 17, dessen Ende 18 mit der aus den Teilkörpern 67, 68, 70 bestehenden Uebergangszone A verbunden ist. Obowohl die Teilkörper aus demselben Material bestehen können, verformt sich die Uebergangszone A unterschiedlich. Hier bildet der, in seiner Wandstärke gegen den Kolben 6 hin zunehmende, zweckmässig innenseitig vom Arbeitsmedium'beaufschlagte Teilkörper 68 den vorgeSteuerten Drosselbereich für die hydrostatische Druckschmierung. Die Teilkörper 67, 70 dienen der Führung, lassen jedoch den Schmiermittelstrom, z.B. durch Nuten am Umfang durchtreten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 liegt die vom Arbeitsmediumdruck beaufschlagte Drossel im Innern der üebergangszone A, die sich aus dem Teilkörper 60 mit der Verdickung 61 und einem festen, nicht verformbaren, in den Kolben 6 übergehenden Teilkörper 70 zusammensetzt. Der Teilkörper 70 weist eine dichtungsschlauchseitige Teilzone 71 mit einem kleineren Durchmesser auf als die daran anschliessende Teilzone 72, deren Durchmesser mit der zugehörigen Stützwandung, d.h. hier mit der Zylinderwandung, ein geringes Spiel aufweist.

Die Drossel besteht aus einem, über eine Bohrung 73 vom Arbeitsmediumdruck beaufschlagten, von einer Feder 74 an einem Anschlag 75 gehaltenen Drosselkolben 76. Das Schmiermittel strömt in den durch die Teilzone 71 und die zugehörige Stützwandung gebildeten Spaltraum und von dort mindestens zum grössten Teil über eine Leitung 77 zum Kolben 76 , wo es sich entspannt und über eine Leitung 77 abströmt.

Der geringere Teil des Schmiermittels strömt durch den _;von der Teilzone 72 und der Stützwandung gebildeten Spalt, der jedoch auch vollständig, z.B. durch eine O-Ring-Dichtung, abgedichtet sein kann. Auch mit dieser Drossel kann der Schmiermitteldruck .

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zum Arbeitsmediumdruck im Gleichgewicht gehalten werden. Der Kolben 76 kann, falls dies erforderlich ist, durch Dämpfungseinrichtungen gedämpft werden.

Im Rahmen der Erfindung können Teilkörper in Form dünner metallischer Scheiben zwischen Teilkörpern kleinerer Steifigkeit angeordnet sein. Auch dünne, auf der Oberfläche von Teilkörpern geringerer Steifigkeit aufgebrachte Schichten grösserer Steifigkeit sind anwendbar.

Wesentlich ist, dass sich die Uebergangszone A in einem ersten Teilbereich entsprechend dem Arbeitsmediumdruck; verformt und mit einer im Mittel abnehmenden Pressung an der Stützwandung abstützt und an den ersten Teilbereich ein zweiter Teilbereich anschliesst, welcher unter abnehmender Verformung sich nicht mehr an der Stützwandung abstützt und somit selbsttragend ist. Uebergangszonen mit ebenen oder gewölbten scheibenförmigen Teilkörpern unterschiedlicher Steifigkeit mit die Oberfläche derselben durchstossenden Trennflächen ergeben stufenweise, bis an die Oberfläche wirksame Unterschiede bezüglich der örtlichen Verformbarkeit und somit einen stufenweisen Abbau der Pressung der Uebergangszone A bzw. eines Teilbereichs derselben, an der Stützwandung. Eine kontinuierlich abnehmende Pressung an der Stützwandung kann durch eine Uebergangszone mit entweder stufenlos ändernder Steifigkeit oder einer endlichen Zahl von Trennkörpern mit unterhalb der Oberfläche der Uebergangszone stetig verlaufenden Trennflächen erreicht werden. Im letzteren Fall deckt der am wenigsten steife Teilkörper die ganze Oberfläche der Uebergangszone/ wie dies in den Fig. l_f 4_f 8 τζηά 11 dargestellt ist. Auch in diesem Fall wird zweckmässig eine von der Arbeitsmediumseite aus zunehmende örtliche Formfestigkeit der Uebergangszone angestrebt.

Die Uebergangszone A ist in den Figuren in ihrer Länge durch einen

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Masspfeil angegeben und erstreckt sich vom Ende 18 des Dichtungsschlauchs, d.h. wo die Materialstärke des Dichtungsschlauchs sich zu ändern beginnt, bis zu dem, einen Teil des Kolbens 6 bildenden Teilkörpers. Selbstverständlich lassen sich die Ausführung sformen nach Fig. 6 - 13 in analoger Weise auch bei einem Schubkolbenantrieb nach Fig. 5 anwenden.

Der beschriebene Schubkolbenantrieb kann mit hohen Betriebsdrücken arbeiten, z.B. mit 100 atü und mehr. Der Dichtungsschlauch 17, 35 kann wegen seiner Abstützung an der Zylinderwandung.bzw. am Kolben günstige Elastizitätseigenschaften aufweisen, so dass die Kraft für den Leerhub gering ist. Insbesondere ist der Reibungskoeffizienten bei Anwendung der beschriebenen Druckschmierung ausserordentlich gering, d.h. kleiner als 0,001. Diese ausserordentlich günstigen Werte werden durch die sich zwischen dem Dichtungsschlauch und der Stützwandung ausbildende hydrostatische Lagerung erreicht, bei der keine Berührung der Oberfläche des Dichtungsschlauchs mit der Stützwandung stattfindet.

Wenn das Arbeitsmedium unter den herrschenden Betriebsbedingungen praktisch volumenbeständig ist, ist der Hub des beschriebenen Schubkolbenantriebs der zugeführten Arbeitsmediummenge proportional. Die Anwendungsmöglichkeiten des beschriebenen Schubkolbenantriebs sind grossϊ leckfreie Kolbenpumpen, exakte Steuerbewegungen bei grossen Lasten, Fernsteuerung und Fernwirkung. Werden zwei solche Schubkolbenantriebe in paarweiser Anordnung verwendet, z.B. durch Verbinden der beiden Kolben, erhält man einen doppeltwirkenden Schubkolbenantrieb.

Obwohl durch die Druckschmierung sehr niedrige Reibungskoeffizienten erreicht werden, sind auch ohne Druckschmierung solche erreichbar, wenn Gleitschichten 21 auf dem Dichtungsschlauch und gegebenenfalls auch auf der Stützwandung angebracht werden. Als Gleitschichten können hierbei elastische und flexible

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Maschen- oder Netzwerke verwendet werden, z.B. aus glatten oder texturierten Kunststoff-Fäden oder -Garnen aus "Nylon", PTFE ο.dgl. Die Befestigung der Fäden oder Garne am Dichtungsschlauch kann gegebenenfalls unter Zwischenlage von weiteren, z.B. auf dem Dichtungsschlauch klebenden oder haftenden Fäden oder Garnen, z.B. aus Elastomer, "Nylon" oder Baumwolle, erfolgen.

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Claims

Patentanspruch

I'1J Schubkolbenantrieb mit als mindestens einem Kolben und einem ^-s Zylinder ausgebildeten, zueinander verschiebbaren Teilen und mit einem flexiblen, elastischen, vorzugsweise aus einem Elastomer bestehenden Dichtungsschlauch, der an seinen Enden mit den Teilen eine leckfreie Abdichtung für ein Arbeitsmedium bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenüber dem einen Teil (1, 36) verschiebbare Dichtungsschlauch (17, 35) mit • einer, in den anderen Teil (6, 41) übergehenden, sich in Bewegungsrichtung des anderen Teils (6, 41) erstreckenden Uebergangszone (A) verbunden ist, und der Dichtungsschlauch und mindestens ein Teilbereich der Uebergangszone auf einer dauerhaften und/oder sich regenerierenden Gleitschicht (21) gelagert sind.
2. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebergangszone (A) mit einer mindestens teilweise über ihre Länge elastisch verformbaren Oberfläche ausgebildet

Vbelastety ist und sich, durch den ArbeitsmediumdrucTcvfvOn der Arbeitsmediumseite aus mit im Mittel abnehmender Pressung über die Gleitschicht (21) an dem einen Teil (1, 36) abstützt.
3. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsschlauch (17, 35) auf seiner dem einen Teil (1, 36) zugewandten Seite mit einem unter Druck stehenden Schmiermittel geschmiert ist.
4. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der. durch eine hydrostatische Lagerung gebildeten Gleitschicht der SchmiermitteIstrom nach dem Durchströmen des Spaltes zwischen dem Dichtungs-

■ schlauch (17, 35) und dem einen Teil (1, 36) über eine, den. Schmiermitteldruck zum Arbeitsmediumdruck im Gleichgewicht haltende, vom Arbeitsmedium vorgesteuerte Drossel sich entspannt.

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5. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel von dem einen Teil (1, 36) und der Uebergangszone (A) gebildet ist, wobei die Oberfläche der letzteren im unbelasteten Zustand zu dem einen Teil (1, 36) Radialspiel aufweist und bei Belastung einen, in Abhängigkeit sowohl des Arbeitsmediumdrucks als auch des Schmiermittelstroms selbsteinstellenden Drosselspalt bildet.
6. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel ein vom Arbeitsmediumdruck gesteuerter, innerhalb der Uebergangszone (A) liegender Drosselkolben (76) ist, wobei die Uebergangszone zwei fest, nicht verformbare Teilzonen (71, 72) bildet, von denen die eine, dichtungsschlauchseitig näherliegende Teilzone (71) einen kleineren Durchmesser aufweist als die andere, mit dem einen Teil (1, 36) ein geringeres Spiel bildende Teilzone (72), und der Drosselkolben mit dem durch die näherliegende Teilzone (71) und dem einen Teil gebildeten Spaltraum über eine Leitung (77) verbunden ist.
7. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebergangszone (A) aus mindestens zwei, an einer Trennfläche (62) aufeinander festhaftenden Teilkörpern (60, 70) aus Materialien unterschiedlicher Steifigkeit besteht.
8. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilkörper (60, 63, 65) niedriger Steifigkeit als der andere Teil (6, 41) einen Teilbereich der Oberfläche der Uebergangszone (A) bildet.
9. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teilkörper (60) als hülsenförmiger Endteil des Dichtungsschlauchs (17, 35) mit von der Arbeitsmediumseite aus gleichbleibender oder abnehmender Materialstärke ausge-

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bildet und in einer sich in Bewegungsrichtung des anderen Teils (6, 41) unterhalb der Oberfläche der Uebergangszone erstreckenden Trennfläche (62) mit dem anderen Teilkörper (64, 70) grösserer Steifigkeit festhaftend verbunden ist.
10. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebergangszone (A) an ihrem dichtungsschlauchseitigen Ende eine Verdickung (61) aufweist.
11. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Uebergangszone (A) aus mindestens drei Teilkörpern (60, 63, 64, 65, 66) verschiedener Steifigkeit gebildet ist, wobei mindestens eine Trennfläche (62) die Oberfläche der Uebergangszone (A) durchstösst.
12. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper von der Arbeitsmediumseite aus, die Uebergangszone (A) mit kontinuierlich zunehmender Steifigkeit bilden.
13. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht bewegte Ende (16) des Dichtungsschlauchs (17, 35) verdickt sowie von drei Seiten formschlüssig umgeben und geklemmt ist (Fig. 1 und 5).
14. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsschlauch (17, 35) in Richtung seines eingeklemmten Endes eine abnehmende Wandstärke aufweist.
15. Schubkolbenantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6, 36) eine Kolbenstange

(7) bzw. eine Führung (37') aufweist, mit welcher er in einer Führung (8) im Innenraum des Schlauchs (17) bzw. an der Wandung des Zylinders (41) längsbeweglich geführt ist.
16. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht bewegte Ende (16) durch ein Klemmstück (9, 37)

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geklemmt ist und einen Verbindungskanal (12, 39) mit mindestens einer Mündung (13, 39) zum Arbeitsmedium des Dichtungsschlauchs (17, 35) aufweist.
17. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung, an der sich der Dichtungsschlauch (17, 35) abstützt, und/oder der Dichtungsschlauch mit einer festen Gleitschicht (21) versehen ist, z.B. aus PTFE oder Delrin AF.
18. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschicht (12) ein elastisches und flexibles Maschen- oder Netzwerk ist, welches mit glatten und/oder texturierten Kunststoff-Fäden oder -Garnen, z.B. aus Nylon oder PTFE, versehen ist.
19. Schubkolbenantrieb nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschen- oder Netzwerk auf seiner Rückseite mit glatten und/oder texturierten elastischen, klebbaren Fäden oder Garnen, z.B. aus Elastomer, "Nylon" oder Baumwolle, versehen ist.

2O.U.M75 609826/0271

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