DE2554733C3 - Kolben-Zylinderanordnung mit Dichtungsschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinderanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Anordnung ist aus der US-PS 2027979 bekannt.

Zufolge diesem Stand der Technik ist keine besondere Vorsorge für eine sichere Abstandhaltung zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche getroffen, weil das Einbringen eines — etwa auch hochviskosen und nicht fließfähigen - Schmiermittels zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche allein noch keine

jo gleichmäßige Füllung des entsprechenden Zwischenraumes gewährleistet. Dies gilt vor allem im Hinblick auf die nach Betrag und Richtung wechselnde Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtungsschlauchoberfläche einerseits und Stützfläche andererseits und im Hinblick auf die unterschiedliche räumliche Verteilung des Betrages dieser Relativgeschwindigkeit über die Schlauchlänge. An demjenigen Ende des Dichtungsschlauches, der mit der Stützfläche oder einem damit zusammenhängenden Bauteil fest verbunden ist, herrscht ständig praktisch keine Relativgeschwindigkeit, während sie am anderen Ende im Falle eines laufend periodisch veränderlichen Arbeitsraumes zwischen Maximalwerten entgegengesetzter Richtung wechselt. Ein beispielsweise in größeren zeitlichen Abständen eingebrachtes, insbesondere hochviskoses Schmiermittel wird sich unter der Wirkung dieser ungleichförmigen und räumlich ungleichmäßig verteilten Relativgeschwindigkeit der Oberflächenbereiche auf beiden Seiten dei Schmiermittelfüllung ebenso ungleichmäßig verteilen und etwa an den stärker gegeneinander bewegten Oberflächenabschnitten unter der Wirkung des Arbeitsdruckes eine unmittelbare Berührung und Reibung zwischen Schlauch einerseits und Stützfläche andererseits eintreten lassen. Dies führt bekanntermaßen bei hohen Pulsationsfrequenzen, Gleitgeschwindigkeiten und Arbeitsdrücken rasch zu einer Beschädigung und Zerstörung des Dichtungsschlauches.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer gattungsgemäßen Kolben-Zylinderanordnung mit Diehtungssehlauch, die sich durch verbesserte Haltbarkeit gegenüber hohen Belastungen hinsichtlich Frequenz, Kolbengeschwindigkeit und Arbeitsdruck auszeichnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die Erzeugung einer Schmiermittelströmung, de-

ren hydrostatischerDruck mittels einer Abströmdrossel auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, gemäß den Merkmalen f) und g), ermöglicht daher ohne weitere Dichtungs- und Verschleißelemente eine berührungsfreie Abstützung des Dichtungsschlauches auch bei hohen Arbeitsdrücken und Relativgeschwindigkeiten.

Durch Merkmal h) wird die Drosselwirkung den Schwankungen des Arbeitsdruckes selbsttätig angepaßt, und zwar la dem Sinne, daß der Drpsselspalt bei höheren Arbeitsdrücken enger wird, womit sich in bezug auf eine bestimmte Schmiermittelströmung ein höherer Schmiermitteldruck zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche, also eine zuverlässige Abstützung gegen den zunehmenden Arbeitsdruck ergibt

Durch Merkmal i) ergibt sich eine selbsttätige Verstellung und Anpassung des Drosselspaltes in Abhängigkeit von dem wechselnden Arbeitsdruck in besonders einfacher und zuverlässiger Weise. Der Abfall des Schmiermitteldruckes von seinem Wert im Hauptbereich des Spaltes zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche bis auf den Druck der Niederdruckseite erstreckt sich über denjenigen Abschnitt des FJchtungsschlauches, in dem die Abströmdrossel gebildet ist, d. h. in diesem Fall im Bereich der Obergangszone zum Kolben bzw. Zylinder.

Da nun in der Übergangszone der Arbeitsdruck entgegen dem Schmiermitteldruck auf die Wandung des Dichtungsschlauches einwirkt, und zwar grundsätzlich im Sinne einer Verminderung der Drosselspaltweite, so ergibt sich bei einer zu großen Drosselspaltweite im Bereich der Übergangszone ein Übergewicht des Arbeitsdruckes gegenüber dem Schmiermitteldruck. Dies hat die erstrebte, selbsttätige Korrektur der Drosselspaltweite zur Folge.

Diese Selbsteinstellung der Drosselspaltweite im Sinne der Aufrechterhaltung eines Schmiermitteldruckes, der für eine stetige Durchströmung und Abstandhaltung zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche ausreicht, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch durch die im Anspruch 2 angegebene Maßnahme verbessert werden. Durch diese Ausbildung wird der Übergang zwischen dem radial im wesentlichen freibeweglichen und in seiner Lage nur durch den Ausgleich zwischen Schmiermitteldruck und Arbeitsdruck bestimmten Abschnitt des Dichtungsschlayches einerseits und den: mit Kolben bzw. Zylinder verbundenen Endabschnitt des Dichtungsschlauches andererseits, im Hinblick auf die Nachgiebigkeit gegenüber Differenzen zwischen Arbeitsdruck und Schmiermitteldruck im Bereich der Abströmdrossel, vergleichmäßigt. Die Einstellung eines stetigen Drossfclspalt- und Druckprofils ohne lokal zu stark erhöhten Druckgradienten, der eine Beschädigung des Schlauchmateriais sowie eine ungleichmäßige Schmier- und Abstützwirkung zur Folge haben kann, wird dadurch begünstigt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 3 angegeben. Eine solche festhaftende Verbindung zwischen Dichtungsschlauch und Kolben bzw. Zylinder als feste Anschlußteile ist wesentlich für die Aufrechterhaltung eines durchgehenden Drosselspaltes auch bei - etwa vorübergehend und plötzlich - zunehmendem Arbeitsdruck, weil der Endabschnitt des Dichtungsschlauches im Bereich der Übergangszone kurz vor der Niederdruckseite radial gefesselt ist und damit jedenfalls nicht zur unmittelbaren Anlage an der StCizfläche auch bei niedrigem Schmiermitteldruck kommen kann. Hierfür ist auch .die angegebene Spalteinstellung im unbelasteten Zustand wesentlich. ;

Besonders zweckmäßig ist ferner eine Ausbildung des Dichtungsschläuches gemäß Anspruch 4. Hier-. durch wird ari erster Stelle eine Verminderung der Schubspannungen innerhalb der Übergangszone des Dichtungsschlauches erreicht, ohne die radiale Verformbarkeit der Übergarigszohe irn Sinne der Bildung eines selbsteinstellenden Drosselspaltes zu beeinträchtigen. Die Entlastung des Schlauchmateriais in-.nerhalb des konischen Abschnitts mit nach¹ außen abnehmender Wandstärke rührt daher, daß sich das elastisch verformbare Schlauchmaterial gegen den Arbeitsdruck ih Axiälrichtuhg im wesentlichen auf

is seinem gesamten radialen Querschnitt abstützen kann, während die radiale Auswärtsverformung durch Hineinpressen des Schlauchmateriais in den konischen Raum zwischen Kolben bzw. Zylinder einerseits und Stützfläche andererseits erfolgt. Bei festhaftender Verbindung zwischen Dichtungsschlauch und Anschlußteil in dieser Übergangszoneimnmt die'Schubspannung in der Verbindungsfläche voiu Arbeitsraum bis zur Niederdruckseite stetig ab, so daß an der Niederdruckseite, d. h. im Bereich des Ringspaltes zwisehen Kolben bzw. Zylinder einerseits und Stützfläche andererseits, kein Hinausextrudieren des elastischen Schlauchmateriais eintreten kann.

Zweckmäßig setzt sich die Übergangszone aus Teilkörpern entsprechend dem Anspruch 5 zusammen.

Die Anordnung der Teilkörper in der Übergangszone 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 Übergangszone bildet. Dadurch, daß die Übergangszone einseitig, meistens am dichtungsschlauchseitigen Ende, von dem Arbeitsdruck beansprucht wird, tritt in der Übergangszone eine zwar von dem Arbeitsdruck abhängige, jedoch über die Länge der $ber- gangszone unterschiedliche, vorzugsweise nach außen abnehmende Verformung auf, welche von der Steifigkeit, der Gestalt der Trennkörper und der Ausbildung der Trenntlächen abhängig ist.

Im übrigen kann eine selbsteinstellende Abströmdrossel auch unabhängig von der radialen Verformung des Dichtungsschlauches durch die Merkmale des Anspruchs 8 verwirklicht werden. Ein solcher Kolbenschieber kann einerseits mit dem Arbeitsdruck und andererseits mit dem Schmiermitteldruck beaufschlagt werden, wobei sich ein Drosselspalt in Abhängigkeit von der Kaibenschieberstellung selbsttätig im vorgenannten Sinne einreguliert.

Die Aufrechterhaltung eines Mindestmaßes der Di'osselspaltweite auch bei hohen und zeitlich stoßar-

<5 tig verlaufenden Arbeitsdrücken kann durch die vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 9 begünstigt werden. Ein solcher eingeprägter Schmiermittelstrom kann beispielsweise mit Hilfe einer volumenstan· fördernden, mit vergleichsweise starrer Drehzahl angetriebenen Pumpe erzeugt werden, etwa mittels einer Zahnradpumpe. Der Schmiermitteldruck im Spaltraum zwischen Dicfitungsschlauch und Stützfläche sowie im Bereich der Abströmdrossel stellt sich dann gegebenenfalls selbsttätig auf genügend l,K)he Werte ein, so daß dem Arbeitsdruck in jedem Fall das Gleichgewicht gehalten werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung

werden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Kolben-Zylinderanordnung mit innenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagtem Dichtungsschlauch,

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

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 1 mit 111 bezeichneten Stelle,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer weiteren Kolben-Zylinderanordnung mit außenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagtem Dichtungsschlauch,

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

Fig. 6 einen Schnitt einer zwischen einem Anschlußteil, ζ. B. dem Kolben, und dem Dichtungsschlauch befindlichen Übergangszone mit zwei Teilkörpern,

Fig. 7 einen Schnitt einer Übergangszone mit drei Teilkörpern,

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

Fig. 9 und 10 einen Schnitt einer Übergangszone mit je sechs Teilkörpern,

Fig. 11 einen Schnitt einer Ubergangszone mit sieben Teilkörpern, von denen ein Teilkörper die anderen hülsenförmig umgibt,

Fig. 12 einen Schnitt einer Übergangszone mit drei, an einem elastischen, flexiblen Metallschlauch als Dichtungsschlauch anschließenden Teilkörpern, und

Fig. 13 einen Schnitt einer Kolbenschieberanordnung zur Bildung einer selbsteinstellenden Abströmdrossel innerhalb eines an einen Dichtungsschlauch angeschlossenen Kolbens.

Die Kolben-Zylinderanordnung nach Fig. 1 und 2 weist einen quaderförmigen Zylinderblock mit einer Bohrung 2 auf. An einem Ende bildet ein z. B. durch Schraubenbolzen befestigter Zylinderboden 3 den Abschluß des Zylinders. Die Teilungsfläche zwischen den Elementen 1 und 3 ist durch einen in einer Nut 4 des Zylinders 1 liegenden O-Ring 5 abgedichtet.

In der Bohnng 2 ist ein zylindrisch oder leicht konisch ausgebildeter Kolben 6 mit einer Kolbenstange? 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, ζ. 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 Dichtungsschlauchs 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 Übergangszone A verbunden ist, welch letztere in den Kolben 6 übergeht. Die Übergangszone A setzt sich aus zwei Teilkörpem 60, 70 unterschiedlicher Steifigkeit zusammen, wobei der Teilkörper 60, ζ. 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 Übergangszone A dichtungsschlauchseitig am größten und nimmt in axialer Richtung ab. Die beiden Teilkörper 60, 70 sind in einer Trennfläche 62 festhaftend, d. h.

mitteis Klebung oder chemischer Bindung, miteinander verbunden. Da die Trennfläche 62 nicht die Oberfläche der Übergangszone A durchstößt, nimmt die Verformung derselben kontinuierlich ab, und zwar auch dann, wenn die Materialstärke des Teilkörpers

ίο 60 über die ganze Länge konstant ist. Durch die Anordnung einer dichtungsschlauchseitigen Verdickung 61 wird die Verformung der Übergangszone A beeinflußt und gleichzeitig die Trennfläche 62 vergrößert. Der Innenraum des Dichtungsschlauches 17, der

is sich im wesentlichen über den zylindrischen Teil 18 des Schlauches erstreckt, bildet einen pulsierenden Arbeitsraum, der mit dem Arbeitsmedium gefüllt ist und über den bereits erwähnten Längskanal 12 mit seinen Mündungen 13 an ein nicht dargestelltes Drucksystem angeschlossen ist. Der somit an seiner Innenfläche mit dem Arbeitsdruck beaufschlagte Dichtungsschlauch stützt sich mit seiner äußeren Umfangsfläche während der pulsierenden Längsbewegung mit Kontraktion und Expansion der Schlauchwandung über ein Schmiermittel an einer durch die Bohrung 2 des Zylinders 1 gebildeten Stützfläche 5 reibungsarm ab. Dabei durchströmt das Schmiermittel einen -».wischen Dichtungsschlauch und Stützfläche gebildeten Spaltraum, so daß keine unmittelbare Berührung zwischen Dichtungsschlauch und Stützfläche eintritt.

Für die Schmiermittelzuführung ist am Übergang zwischen dem Zylinder 1 und dem Zylinderboden 3 eine Ringnut 19 ausgespart (Fig. 3), 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 sich eine Zuführungsleitung 23 anschließt, welche durch eine Rohrverschraubung 24 im Zylinder 1 befestigt ist und durch welche ein vorzugsweise druckunabhängiger, konstanter Schmiermittelstrom zugeführt wird, wobei sich ein dem Arbeitsdruck entsprechender Druck einstellt. Das Schmiermittel tritt über die Ringnut 19 und den Ringspalt 20 zwischen den Dichtungsschlauch 17 und die durch die Wandung der Zylinderbohrung 2 gebildete Stützfläche S, breitet sich am Umfang des Dichtungsschlauchs 17 aus und tritt kolbenseitig in eine Niederdruckseite aus. Da durch den Druck des Arbeitsmediums eine von der Höhe dieses

so Arbeitsdrucks und dem Schmiermittelstrom abhängige Verformung der Übergangszone A auftritt bildet sich an der Oberfläche desselben eine Abströmdrossel für das unter demselben Druck stehende Schmiermittel. Es entsteht dadurch für den Dichtungsschlauch ein Gleichgewicht der Kräfte. Der unter dem Arbeitsdruck stehende Dichtungsschlauch 17 kann sich somit bei seiner Axialbewegung auf seiner ganzen Oberfläche über einen dünnen Schmierfilm 21 an der durch die Wandung der Zylinderbohrung 2 gebildeten Stützfläche S berührungsfrei abstützen, so daß die auftretenden Reibungskräfte außerordentlich niedrig sind.

Damit das verbrauchte Schmiermittel gesammelt und zurückgeführt werden kann, ist das kolbenseitige Ende des Zylinders 1 mit eine Dichtungsbalg 25 versehen, der einerseits in einer Nut 26, gegebenenfalls unter Verwendung eines Klemmringes, gehalten und andererseits mit einem Schraubenbolzen 27 am Koi-

ben 6 zwischen einem Deckel 28 und einem Formkörper 29 festgeklemmt ist, welch letzterer sich auf eine in einem Vorsprut.g 31 des Kolbens 6 geführte Buchse 30 abstützt.

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

In Fig. 4 ist eine weitere Kolben-Zylinderanordnung dargestellt, bei welcher ein Dichtungsschlauch 35 an einer durch die glatte Umfangsfläche eines Kolbens 36 gebildeten Stützfläche S über ein Schmiermittel abgestützt und auf seiner Außenseite vom Arbeitsmedium beaufschlagt ist. Der Endteil 16 des Dichtungsschlauchs 35 ist durch ein Klemmstück 37 eingespannt, d»s πΦ·*'* eines Schraubenbolzens 38 am Kolben 36 befestigt ist. Die zylindrische Partie 37a des Klemmstücks 37 führt den Kolben 36. Das Klemmstück 37 weist Bohrungen 39 auf mit Mündungen 39', die den Durchtritt des Arbeitsmediums in den f.uf der Außenseite des Dichtungsschlauchs 35 befindlichen Arbeitsraum erlauben. Am anderen Ende des zylindrischen Teiles 18 des Dichtungsschlauchs 35 ist eine Obergangszone A gebildet, die sich entsprechend wie beider Ausführung nach Fig. 1 aus zwei Teilkörpern 60, 70 zusammensetzt, die in einerTrennfläche 62 festhaftend miteinander verbunden s'nd. Am dichtungsschlauchseitigen Ende der Übergangszone A ist eine Verdickung 61 gebildet, die jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 auf der Außenseite des Dichtungsschlauchs 35 angeordnet ist. Der Teilkörper 70 ist ein Teil des Randes 40 des Zylinders 41. Auch bei dieser Ausführung der Übergangszone A nimmt die Materialstärke dA Teilkörpers 60 nach außen ab, so daß auch hier, wie bei der Ausführung nach Fig. 1, die örtliche Formfestigkeit von der Arbeitsmediumseite aus zur Niederdruckseite zunimmt.

Bei der Kolben-Zylinderanordnung 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 47 mit einer Ringnut 48 auf, die mittels zweier in Ringnuten 49 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 des zylindrischen Teils 18 des Dichtungsschlauchs über eine variable, durch den Arbeitsdruck gesteuerte Abströmdrossel an der Übergangszone A zu einer Niederdruckseite austritt. 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 zwischen Kolben und Zylinder befindlichen Teil des Arbeitsraumes eintreten kann. Über Bohrungen 39 ist dieser Arbeitsraumteil mit demjenigen an der Außenseite des Dichtungsschlauchs 35 verbunden. Der Arbeitsraum ist mittels eines Schraubdeckels 56 abgeschlossen und mit einer O-Ring-Dichtung 57 abgedichtet. 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 g-ößerer Durchgang 12 benötigt, so kann eine Ausführung vorgesehen werden, bei welcher der Endteil 16 des Dichtungsschlauchs 17 nach Fig. S ausgebildet ist. Die weiteren in Fig. 5 eingetragenen Bezugszeichen stimmen mit denjenigen von Fig. 1 überein. Der Endteil 16 wird in Fig. 5 mittels der Wandung der Zylinderbohrung 2 und dem Kragen 3' des Zylinderbodens 3 formschlüssig gehalten und gepreßt.

Die Übergangszone A kann aus Teilkörpern unterschiedlicher Form und Anordnung zusammengesetzt sein, wie die Beispiele nach Fig. 6 bis 11 zeigen. Dabei ist jeweils der sich an den zylindrischen Teil 18 des Dichtungsschlauches anschließende Schlauchabschnitt bzw. Teilkörper mit dem Bezugszeichen 60 eine in diesem Abschnitt befindliche Verdickung mit dem Bezugszeichen 61 bezeichnet. Im übrigen sind in den verschiedenen Ausführungen Teilkörper, die eine sinngemäße oder ähnliche Anordnung innerhalb der Übergangszone aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 6 besteht die Übergangszone A aus zwei Teilkörpern 60, 70 unterschiedlicher Steifigkeit, die in einer stufenförmig ausgebildeten Trennfläche 62 festhaftend, d. h. durch Kiebung oder chemische Bindung, miteinander verbunden sind. Der Teilkörper 60 ist eine Verlängerung des Endes 18 des Dichtungsschlauchs 17 mit der Verdickung 61 und besitzt die geringere Steifigkeit als der Teilkörper 70. Man erreicht auch hier eine von der Arbeftsmediumseite aus gegen die Niederdruckseite abnehmende Verformung der Oberfläche der Übergangszone A.

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

Fig. 8 zeigt eine Übergangszone 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 Teilkörper 60,70 unterschiedliche Steifigkeit auf. Alle Trennflächen 62 liegen unterhalb der Oberfläche der Übergangszone A.

In Fig. 9 besteht die Übergangszone A aus sechs Teilkörpern; einen.mit der Verdickung 61 versehenen Teilkörper 60 kleinster Steifigkeit, daran anschließend vier sebeioenförmige Teilkörper 65 größerer Steifigkeit und daran anschließend einen Teilkörper 70 größter Steifigkeit. Von den dazwischenliegenden Trennflächen 62 bildet mindestens eine festhaftende Verbindung. Wegen der größeren Zahl von Teilkörpem rait zunehmender Steifigkeit nimmt die Pressling gegen die Stützfläche auch dann nicht in allzu großen Sprüngen ab, wenn, wie hier, die Trennflächen der scheibenförmigen Teilkörper die Oberfläche dfcr

Übergangszone A durchstoßen. Es brauchen nicht alle Trennflächen festhaftend ausgebildet zu sein, z. B. wenn ein mit der Übergangszone verbundener Kolben dauernd durch eine Gegenkraft belastet ist.

Fig. 10 zeigt eine der Fig. 9 ähnliche Ausführung der Übergangszone A mit sieben Teilkörpern. An die scheibenförmigen Teil körper 65 schließt noch ein hülsenförmiger Teilkörper 63 an.

In Fig. Il weist die Übergangszone A einen am Dichtungsschlauchende 18 sich fortsetzenden Teilkörper 60 mit von der Arbeitsmediumseite aus abnehmender Materialstärke auf. Innerhalb des Teilkörpers 60 liegen fünf Teilkörper 66 und ein Teilkörper 70 unterschiedlicher Steifigkeit.

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

Fig. 12zeigt eine Ausführungsform mit einem Metallschlauch 17, dessen Ende mit einer aus Teilkörpern 67,68,69 bestehenden Übergangszone A verbunden ist. Obwohl die Teilkörper aus demselben Material bestehen können, verformt sich die Übergangszone A unterschiedlich. Hier bildet der in seiner Wandstärke gegen den Kolben 6 hin zunehmende, zweckmäßig innenseitig vom Arbeitsmedium beaufschlagte Teilkörper 68 den Drosselbereich für die Druckschmierung. Die Teilkörper 67, 69 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 des Kolbens 6. Letzterer weist eine dichtungsschlauchseitige Teilzone 71 mit einem kleineren Durchmesser auf als die daran anschließende Teilzone 72, deren Durchmesser mit der zugehörigen Stützfläehe, d. h. hier mit der Zylinderwandung, ein geringes Spiel bildet.

Die Drossel besteht aus einem über eine Bohrung 73 mit dem Arbeitsdruck beaufschlagten, durch eine Feder 74 an einem Anschlag 75 gehaltenen Kolbenschieber 76. Das Schmiermittel strömt in den durch die Teilzone 71 und die Stützfläche gebildeten Spaltraum und von dort mindestens zum größten Teil über eine Leitung 77 zum Kolben 76, wo es sich entspannt und über eine Leitung 78 abströmt. Der Drosselspalt wird durch die Umfangsfläche bzw. die rechte, stirnseitige Umf angskante des Kolbenschiebers 76 und einem Ringkanal 79 gebildet, mit dem die Leitung 78 verbunden ist. Der geringere Teil des Schmiermittels strömt durch den von der Teilzone 72 und der Stützfläche gebildeten Spalt, der jedoch auch vollständig, z. B. durch eine O-Ring-Dichtung, abgedichtet sein kann. Auch mit dieser Drossel kann der Schmiermitteldruck mit dem Arbeitsdruck 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 Übergangszone A in einem ersten Teilbereich entsprechend dem Arbeitsdruck verformt und mit einer im Mittel abnehmenden Pressung an der Stützfläche abstützt, wobei sich an den ersten Teilbereich ein zweiter Teilbereich anschließt, welcher unter abnehmender Verformung sich nicht mehr an der Stützfläche abstützt und somit selbsttragend ist. Übergangszonen 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 Übergangszone A bzw. eines Teilbereichs derselben, an der Stützfläche. Eine kontinuierlich abnehmende Pressung an der Stützfläche kann durch eine Übergangszone mit entweder stufenlos sich ändernder Steifigkeit oder einer endlichen Zahl von Teilkörpern mit unterhalb der Oberfläche der Übergangszone stetig verlaufenden Trennflächen erreicht werden. Im letzteren Fall deckt der am wenigsten steife Teilkörper d·*· ganze Oberfläche der Übergangszone, wie dies in den Fig. 1, 4, 8 und 11 dargestellt ist. Auch in diesem Fall wird zweckmäßig eine von der Arbeitsmediumseite aus zunehmende örtliche Formfestigkeit der Übergangszone angestrebt.

Die Übergangszone A ist in den Figuren in ihrer Länge durch einen Maßpfeil angegeben und erstreckt sich vom Ende des zylindrischen Teils 18 des Dichtungsschlauchs, wo die Materialstärke des Dichtungsschlauchs sich zu ändern beginnt, bis zu dem an den Kolben anschließenden Teilkörper. Selbstverständlich lassen sich die Ausführungsformen nach Fig. 6 bis 13 in analoger Weise auch bei einer Koiben-Zyiinderanordnung nach Fig. 5 anwenden.

Die beschriebene Kolben-Zylinderanordnung kann mit hohen Betriebsdrücken arbeiten, z.B.. mit 100 bar und mehr. Der Dichtungsschlauch 17,35 kann wegen seiner Abstützung an der Zylindenvandung bzw. am Kolben günstige Elastizitätseigenschaften aufweisen, so daß die Kraft für den Leerhub gering ist. Insbesondere ist der Reibungskoeffizient 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 Stützfläche ausbildende hydrostatische Lagerung erreicht, bei der keine Berührung der Oberfläche des Dichtungsschlauchs mit der Stützfläche stattfindet.

Wenn das Arbeitsmedium unter den herrschenden Betriebsbedingungen praktisch volumenbeständig ist, ist der Hub der Kolben-Zylinderanordnung der zugeführten Arbeitsmediummenge proportional. Die Anwendungsmöglichkeiten der beschriebenen Kolben-Zylinderanordnung sind groß; sie umfassen u. a. leckfreie Kolbenpumpen, exakte Steuermotoren für große Lasten, Fernsteuerungen und Fernwirkeinrichtungen. Werden zwei solche Kolben-Zylinderanordnungen paarweise angeordnet, x. B. durch Verbinden der beiden Kolben, so erhält man eine doppelwirkende Anordnung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

. Patentansprüche:

1. Kolben-Zylinderanordnung mit folgenden Merkmalen: =· '

a) mindestens ein Kolben ist in einem Zylinder axial verschiebbar angeordnet;

b) der Arbeitsraum ist durch einen zwischen Kolben und Zylinder angeordneten, weichelastischen Dichtungsschlauch leckfrei abgedichtet;

c) der Dichtungsschlauch stützt sich an einer Fläche des Zylinders oder Kolbens ab;

d) zwischen Stützfläche und Dichtungsschlauch ist ein Schmiermittel einbringbar;

e) der Dichtungsschlauch ist durch eine Übergangszone mit dem Kolben verbunden, falls

"sich der Dichtungsschlauch am Zylinder abstützt, bzw. mit dem Zylinder verbunden, fallsisxh der Dichtungsschlauch am Kolben abstützt; gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

f) ein Schmiermittelstrom hält Stützfläche (S) und Dichtungsschlauch (17,35) während der Arbeitsdruckbeaufschlagung auf Abstand;

g) eine Abströmdrossel steuert das Schmiermittel zu einer Niederdruckseite hin ab.

h) die Abströmdrossel ist in Abhängigkeit vom Arbeitsdruck verstellbar,

i) die Abströmdrossel ist im Bereich der Übergangszone (A) durch einen Spalt zwischen Dichtungsschlauch (17, 35) und Stützfläche (S) gebildet.

2. Kolben-Zylindtraaordnung nach Anspruch 1, dadurch jjekennzeictnet, daß der Dichtungsschlauch (17,35) in der Ubergangszone (A) eine zum Arbeitsraum hin abnehmende Verdikkung aufweist.

3. Kolben-Zylinderanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsschlauch (17,35) in der Übergangszone (A) in einem Teilbereich mit dem Kolben (6) oder dem Zylinder (41) festhaltend, d. h. mittels Klebung oder chemischer Bindung, verbunden ist und im unbelasteten Zustand ein Spiel zur Stützfläche (5) aufweist.

4. Kolben-Zylinderanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsschlauch (17, 35) innerhalb der Übergangszone (A) einen Abschnitt mit in Richtung vom Arbeitsraum nach außen abnehmender Wandstärke aufweist.

5. Kolben-Zylinderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubergangszone (A) aus mindestens zwei, in einer Trennfläche (62) aneinander festhaftenden Teilkörpern (60, 63, 65, 66, 70) aus Materialien unterschiedlicher Steifigkeit besteht.

6. Kolben-Zylinderanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Trennflcche (62) jeweils zweier benachbarter Teilkörper (60, 63, 65) der Übergangszone (A) die schmiermittelseitige Oberfläche des Dichtungsschlauches durchdringt.

7. Kolben-Zylinderanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ubergangszone (A) aus Teilkörpern (65) mit in Richtung vom Arbeitsraum nach außen zuneh

mender Steifigkeit besteht.

8. Kolben-Zylinderanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Ersatz des Merkmals i) dadurch, daß die Abströmdrossel von einem Kolbenschieber (76) gebildet ist

9. Kolben-Zylirideranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichpet, daß der Schmiermittelstrom vom Schmierdruck wenigstens annähernd unabhängig ist.