-
Druckluftantri eb
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftantrieb mit einem in
einem Zylindergehäuse geführten Kolben, an welchen eine Kolbenstange angeschlossen
ist, die auf der nicht mit Druckluft beaufschlagbaren Kolbeiiseite über einen im
wesentlichen dicht an das Zylindergehäuse angesetzten Zylinderdeckel aus dem Zylindergehäuse
hervorsteht, wobei der Kolben bei Belüftung der Druckluftzufuhr von einer Rückführungskraft
in seine Ruhestellung rückbewegbar ist.
-
Druckantriebe dieser Art finden auf vielerlei Gebieten Annendung.
Beispielsweise wird ein Druckluftantrieb der vorstehend beschriebenen Art zur Betätigung
der Motorbremse von Lastkraftwageii verwendet.
-
Beim Bewegen des Kolbens in die Arbeitsstellung wird die Luft, welche
sich in dem nicht mit Druckluft beaufschlagbaren Raum des Zylindergehäuses befindet,
durch den Ringspalt zwischen Kolbenstange und Zylinderdeckel ausgetrieben. Ist dann
die Kolbenstange voll ausgefahren, so kann sich Wasser und Schmutz auf der Kolbenstange
ablagern. Wenn nachfolgend der Druckluftantrieb
von der Druckluftquelle
abgetrennt und belüftet wird, so bewegt die Hückführungskraft, welche beispielsweise
durch eine zwischen Kolben und Zylinderdeckel wirksame Feder erzeugt wird, den Kolben
in die Ruhestellung zurück, wobei durch den vorstehend erwähnten Hingspalt Wasser
und Schmutz in das Innere des Zylindergehäuses gesaugt werden und zu einer starken
Oxidation der Zylinderinnenwand, gegebenenfalls einem Verrosten der Druckfedern
und zu einer Beschädigung des Kolbens führen. Außerdem sammelt sich der durch die
Kolbenstange in das Zylinderinnere geförderte oder durch den genannten Ringspalt
eingesaugte Schmutz in solchem Maße an, daß es zu Betriebsstörungen kommt und die
Kolben- und Zylinderflächen beschädigt werden. Insbesondere dann, wenn der Druckluftantrieb
erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, wie dies bei der Verwendung als Antrieb für
die Betätigung der Motorbremse der Fall ist, schreiten die schädlichen Oberflächeneinflüsse
aufgrund der in das Zylindergehäuse eingesaugten Feuchtigkeit und des Schmutzes
so weit fort, daß es zu einer Zerstörung des Antriebs kommen kann.
-
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Druckluftantrieb
der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß mit einem vergleichsweise
einfachen Aufbau das Einsaugen von Schmutz und Feuchtigkeit durch den Ringspalt
zwischen Zylinderdeckel und Kolbenstange vermieden wird, wenn der Druckluftantrieb
belüftet wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der an den
Zylinderdeckel angrenzende Zylinderraum mit dem mit Druckluft beaufschlagbaren Zylinderraum
über mindestens einen Kanal verbunden ist, welcher mittels eines sich bei Überdruck
in dem letztgenannten Zylinderraum schließenden Rückschlagventils absperrbar ist,
welches eine vorbestimmte Vorspannung in Öffnungsrichtung aufweist.
-
Vorzugsweise ist der genannte Kanal in dem Kolben selbst vorgesehen
und das Rückschlagventil wird von einer auf der mit
Druckluft beaufschlagbaren
Kolbenseite in einer Ringnut des Kolbens über einem Ventilsitz gehalten elastischen
Membran gebildet, welche sich auf in oder nahe dem Ventilsitz vorgesehene Mündungsöffnungen
des genannten Kanals legt.
-
Man erkennt, daß aufgrund der Möglichkeit der Belüftung des an den
Zylinderdeckel angrenzenden Zylinderraumes über den genannten Kanal die Entstehung
eines Unterdruckes in diesem Zylinderraum verhindert wird, nachdem aufgrund der
erwähnten, bestimmten Vorspannung des Rückschlagventils in Offnungsrichtung bei
der Rückkehr des Kolbens in die Ruhestellung sogleich Luft von dem belüfteten Druckbeaufschlagungasystem
in den sich in seinem Volumen nun vergrößernden Zylinderraum nachströmen kann.
-
Es zeigt sich weiter der Vorteil, daß der Ringspalt zwischen Kolbenstange
und Zylinderdeckel nicht in besonderer Weise unter Einhaltung strenger Toleranzen
bemessen werden muß. Ist die Durchführungsbohrung des Zylinderdeckels beispielsweise
so klein, daß die Kolbenstange nahezu ohne Spiel den Zylinderdeckel durchdringt,
so kann durchaus ein starker Überdruck in dem an den Zylinderdeckel angrenzenden
Zylinderraum entstehen, doch beeinträchtigt dieser Überdruck im Gegensatz zu den
Verhältnissen bei bekannten Druckluftantrieben die Funktionsfähigkeit des hier vorgeschlagenen
Antriebs nicht, da der Überdruck das Rückschlagventil zum Ansprechen bringt und
sich folglich zu der mit der Druckluftquelle verbundenen Zylinderseite hin entlasten
kann.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete
Seitenansicht eines Druckluftantriebs, Fig. 2 eine in vergrdßertem Maßstab gezeichnete
Einzelheit des Druckluftantriebs nach Figur 1, und
Fig. 2a eine
abgewaiidelte Ausführungsform in ähnlicher Darstellungsweise wie Figur 2.
-
In Figur 1 ist ein vorzugsweise aus Aluminium gefertigtes Zylin dergehäuse
mit 1 bezeichnet. Das Zylindergehäuse ist mit einem sich einstückig an den Zylinder
anschlieenden Befestigungsflansch 2 versehen und besitzt eine in den Zylinderinnenraum
einmündende Anschlugewindebohrung 3, in welche die Anschluarmatur einer Druckluftleitung
eingeschraubt werden kann.
-
In dem Zylinder ist ein einen elastischen Kolbenring 4 tragender,
aus Kunststoff gefertigter Kolben 5 geführt, in welchen eine Kolbenstange 6 eingeschraubt
ist. Die Kolbenstange kann auch in anderer Weise an den Kolben angeschlossen werden,
wobei letzterer als Kunststoffteil im Bereich von Verankerungsmitteln an die Kolbenstange
angegossen sein kann.
-
Das äußere Ende des Zylindergehäuses 1 ist mittels eines aus hartem
Kunststoff gefertigten Zylinderdeckels 7 verschlossen, welcher eine die Kolbenstange
6 umfassende Abstreifernase 8 aufweist. Der Zylinderdeckel 7 ist an dem Zylindergehäuse
1 durch eine Einbördelung des letzteren befestigt, wie in Figur 1 bei 9 deutlich
gemacht ist. Zwischen dem Kolben 5 und dem Zylinderdeckel 7 befindet sich eine Schraubendruckfeder
10, welche bei Belüftung des Druckluftantriebs den Kolben aus der Arbeitsstellung
in die in Figur 1 gezeigte Ruhestellung zurückführt.
-
Die Schraubenfeder 10 umschlingt die Kolbenstange b und wird durch
einen Stützring 11 abgestützt, welcher auf die Kolbenstange 6 aufgeschoben ist und
neben der Abstützung der Schraubenfeder auch noch die Aufgabe erfüllt, die maximale
Ausfahrstellung der Kolbenstange zu begrenzen, indem der Stützring den Minimalabstand
zwischen Kolben und Zylinderdeckel festlegt.
-
Aus Figur 2 ist zu erkennen, daß der Kolben 5 auf seiner mit Druckluft
beaufschlagbaren Seite eine Ringnut 12 enthält, deren
Grund die
Gestalt einer Kegelfläche 13 hat. in dieser als Ventilsitzfläche wirksamen Kegelfläche
münden parallel zur Achse der Kolbenstange 6 verlaufende Kanäle 14 aus, welche,
wie aus Figur 1 hervorgeht, die einander gegenüberliegenden Kolbenflächen miteinander
in Verbindung setzen.
-
Die radial äußere Wand der Ringnut 12 ist mit einer Innen-Ringnut
oder -Hinterschneidung 15 versehen, derart, dali eine elastische Hingmembran 16
in der deutlich aus Figur 2 zu ersehenden Weise in die Ringnut 12 eingesetzt werden
kann.
-
Die zentrale Offnung der Hingmembran 16 besitzt solchen Durchmesser,
daß ein Spalt ausreichender Größe zwischen einem Kolbenaiisatz 17 uiid dem Innenrand
der elastischen Membran frei bleibt. Befindet sich die elastische Membran 16 in
der in Figur 2 gezeigten Stellung, was bei der Rückkehr des Kolbens 5 in die Ruhestellung
der Fall ist, so kann Luft längs des durch die Pfeile P angedeuteten Weges von der
in Figur 2 links liegendeii Zylinderseite durch die Kanäle 14 in den die Feder 10
enthaltenden Zylinderraum einströmen und die Entstehung eines Unterdruckes in diesem
Zylinderraum verhindern.
-
Gemäß der Ausführungsform nach Figur 2a ist die Ringnut 15a an dem
Kolbenansatz 17a vorgesehen, derart, daß die elastische Membran 16a vor der mit
einem Ringnutwulst versehenen, druckbeaufschlagbaren Fläche des Kolbens 5a gehaltert
ist und aufgrund ihrer Eigenelastizität eine Vorspannung in Öffnungsrichtung aufweist.
Wird der Kolben mit Druckluft beaufschlagt, so legt sich die Ringmembran 16a gegen
den Ringwulst 18 an und dichtet auf diese Weise die nach einwärts gerichtete Mündung
des Kanals 14a ab, wie in Figur 2a durch strichpunktierte Linien angedeutet ist.
-
Im übrigen entspricht die Wirkungsweise dieser Ausführungsform dem
Druckluftantrieb nach den Figuren 1 und 2.
-
Gemäß einer abgewandelten, in den Zeichnungen nicht gezeigten Ausführungsform
kann der Zylinderdeckel 7 auch aus anderem
Werkstoff, beispielsweise
aus Metall gefertigt sein und einen die Kolbenstange 6 umgebenden, aus elastisch
nachgiebigem Werkstoff gefertigten, ringförmigen Abstreifer tragen.
-
In bestimmten Fällen kann es ferner zweckmäßig sein, den die beiden
Kolbenseiten miteinander in Verbindung setzenden, mindestens einen Kanal mit dem
zugeordneten Rückschlagventil nicht in dem Körper des Kolbens selbst vorzusehen,
sondern in das Zylindergehäuse einzuformen bzw. in diesem anzuordnen.