DE3543702C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen mit einem Kolben mit veränderbarer wirksamer Kolbenfläche und einer aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange.

Aus der DE-OS 33 10 508 ist eine Hydraulik-Zylinder-Kolbeneinheit mit änderbarem Wirkdurchmesser für Schwingfestigkeitsuntersuchung von Probestücken bekannt. Bei dieser Einheit wird der Kolben nicht im Zylinder, sondern nur im Zylinderdeckel sowie zusätzlich durch das zu prüfende Werkstück, das über eine Kolbenstange mit dem Kolben verbunden ist, geführt. Der Kolben ist durch geeignete Dichtringe gegenüber dem Zylinder bzw. dem Zylinderdeckel abgedichtet. Durch diese Anordnung ist es möglich, Kolben mit unterschiedlich großem wirksamen Durchmesser und entsprechend angepaßten Zylinderdeckeln für den gleichen Zylinder zu verwenden. Zur Änderung des Kolbendurchmessers muß das Druckmittel aus dem Zylinder abgelassen und die Zylinder-Kolbeneinheit auseinandergebaut werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen mit einem Kolben mit veränderbarer wirksamer Kolbenfläche zu schaffen, bei dem eine kontinuierliche Änderung der wirksamen Kolbenfläche bei eingebautem Kolben möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Durch die Verwendung von Kolbenelementen, die in der Kolbenstange geführt und senkrecht zur Zylinderachse beweglich sind und von entsprechend beweglich angeordneten und in Wirkverbindung mit den Kolbenelementen stehenden Zylinderwänden wird eine Zylinder-Kolbeneinheit geschaffen, die es ermöglicht, die wirksame Kolbenfläche in einem weiten Bereich von Null aufwärts einzustellen. Hierbei ist ein Ausbau des Kolbens oder eine Demontage des Zylinders nicht erforderlich. Mit der vorgeschlagenen Anordnung kann beispielsweise ein hydraulischer Belastungszylinder in Prüfeinrichtungen bei konstantem Systemdruck durch Veränderung der Kolbenfläche kraftmäßig an die geforderte Belastung angepaßt werden. Da die Kolbenkraft auf Null begrenzt werden kann ist es möglich, die vom Belastungszylinder kommenden Einschaltstöße auf das Prüfobjekt zu vermeiden. Zusätzliche Sicherungen gegen übermäßige Beanspruchung können daher entfallen. Außerdem kann der Volumenstrom des Druckmittels für die jeweilige Aufgabe optimiert und energiesparend eingestellt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen schematisch dargestellt und in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt (Axialschnitt) eines hydraulischen Belastungszylinders mit verstellbarer Kolbenfläche

Fig. 2 einen Querschnitt (Radialschnitt) des Zylinders nach Fig. 1 längs der Linie II-II

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Belastungszylinder sind Zylindergehäuse, Kolben bzw. Kolbenstange und Kolbenelemente rechteckig ausgebildet. Das Zylindergehäuse 1 besteht aus zwei festen, parallelen Zylinderwänden 2, 2′ und aus zwei weiteren festen und parallelen Zylinderwänden 3, 3′, die rechtwinklig zu den Zylinderwänden 2, 2′ angeordnet sind sowie aus den beiden Zylinderdeckeln 4, 4′. Die einzelnen Bauteile sind in geeigneter Weise, z. B. durch Verschrauben, miteinander verbunden. Zwischen den Zylinderwänden 2, 2′ und den Zylinderdeckeln 4, 4′ besteht eine druckdichte Verbindung.

Die Zylinderdeckel 4, 4′ sind mit Durchgängen für einen Kolben bzw. eine Kolbenstange 5 versehen. An den Durchgängen können Dichtungen geeigneter Art, z. B. Spaltdichtungen 7, angeordnet sein. An den Zylinderdeckeln 4, 4′ sind auch die Druckmittelzuführungen für den Zylinder angeordnet (in Fig. 1 gestrichelt angedeutet).

Innerhalb des Zylindergehäuses 1 sind parallel zu den festen Zylinderwänden 3, 3′ bewegliche Zylinderwände 6, 6′ angeordnet. Diese Zylinderwände sind gegenüber den festen Zylinderwänden 2, 2′ und den Zylinderdeckeln 4, 4′ durch geeignete Dichtelemente 8, z. B. Berührungsdichtungen, wie in der Zeichnung schematisch angedeutet, abgedichtet.

Die beweglichen Zylinderwände 6, 6′ sind senkrecht zur Zylinderachse 9 verschiebbar bzw. verstellbar, wie durch Doppelpfeile bei 6, 6′ angedeutet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind hierzu als Verstellmittel Schrauben 11 vorgesehen. Anstelle der Schrauben können auch hydraulische Betätigungselemente, z. B. hydraulische Stellzylinder, verwendet werden. Die Stellzylinder können servohydraulisch betätigt und mit Wegregelung betrieben werden. Zur Rückstellung der beweglichen Zylinderwände 6, 6′ bzw. zur Einstellung einer größeren Kolbenfläche werden die Zylinderwände durch den Druck in den Zylinderkammern 12, 12′ beaufschlagt.

In rechteckigen Aussparungen 13 der Kolbenstange 5 sind bewegliche Kolbenelemente 15 angeordnet, die zur Veränderung der wirksamen Kolbenfläche in Richtung der Doppelpfeile verschiebbar sind. Die im Querschnitt ebenfalls rechteckigen Kolbenelemente sind gleitend in den Ausnehmungen 13 geführt. Sie können durch Dichtelemente 18 gegenüber den Ausnehmungen 13 und den festen Zylinderwänden 2, 2′ abgedichtet sein und werden durch Federn 16 an die beweglichen Zylinderwände 6, 6′ angedrückt. In den Kolbenelementen 15 sind Durchgangsbohrungen 17 zum Druckausgleich zwischen den Zylinderkammern 12, 12′ und den Ausnehmungen 13 vorgesehen.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel können die beweglichen Zylinderwände 6, 6′ soweit zur Kolbenstange 5 hin verstellt werden, daß sich praktisch die Kolbenfläche Null ergibt. Die beweglichen Zylinderwände 6, 6′ liegen hierbei an der Kolbenstange an und die beweglichen Kolbenelemente 15 befinden sich vollständig innerhalb der Ausnehmungen 13 (innere Endstellung). Wenn die beweglichen Zylinderwände den konstruktiv vorgesehenen Maximalabstand von der Kolbenstange 5 haben (äußere Endstellung), weist die Zylinder-Kolbenanordnung die maximal einstellbare wirksame Kolbenfläche auf.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten rechteckigen Kolbenstange ist es auch möglich, die Kolbenstange nur in ihrem mittleren Teil für die Aufnahme der beweglichen Kolbenelemente rechteckig oder quadratisch auszubilden. Die an den Zylinderdeckeln 4, 4′ angliegenden und nach außen geführten Teile der Kolbenstange sind in herkömmlicher Weise rund ausgebildet. Bei dieser Anordnung läßt sich allerdings die wirksame Kolbenfläche nicht auf Null verkleinern, da die beweglichen Kolbenelemente 15 nur einen Teil der Kolbenfläche bilden.

Weiterhin ist es möglich, den Erfindungsgedanken bei einer runden Kolbenstange anzuwenden, wobei die Kolbenelemente 15 und die beweglichen Zylinderwände 6, 6′ an den aneinander anliegenden Flächen als Zylindersegmente ausgebildet sind. Eine weitere Ausgestaltung ergibt sich dadurch, daß eine runde Kolbenstange an zwei einander gegenüberliegenden Seiten angeflacht wird und die beweglichen Kolbenelementen und Zylinderwände an den flachen Seiten angeordnet sind.

Claims (7)

1. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen mit einem Kolben mit veränderbarer wirksamer Kolbenfläche und einer aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (5) senkrecht zur Zylinderachse (9) bewegliche Kolbenelemente (15) angeordnet sind, die zumindest einen Teil der wirksamen Kolbenfläche bilden, und die in Richtung der Zylinderachse (9) zusammen mit der Kolbenstange (5) verschiebbar sind, und daß die Zylinderwände (6, 6′), an denen die beweglichen Kolbenelemente (15) anliegen und die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Kolbenelemente stehen, ebenfalls senkrecht zur Zylinderachse (9) in Bewegungsrichtung der Kolbenelemente (15) beweglich ausgebildet sind.

2. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder (1), Kolbenstange (5) und Kolbenelemente (15) rechteckig oder quadratisch ausgebildet sind, wobei zwei einander gegenüberliegende Zylinderwände (2, 2′) fest und die beiden anderen Zylinderwände (6, 6′) beweglich angeordnet sind.

3. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente (15) in Ausnehmungen (13) der Kolbenstange (5) gleitend geführt sind und von in den Ausnehmungen (13) angeordneten Federn (16) an die beweglichen Zylinderwände (6, 6′) angedrückt werden.

4. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente (15) Durchgangsbohrungen (17) zur Verbindung der Ausnehmungen (13) mit den Anlageflächen der Kolbenelemente (15) an den beweglichen Zylinderwänden (6, 6′) aufweisen.

5. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Zylinderwände (6, 6′) mechanisch oder hydraulisch verstellbar sind.

6. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenelemente (15) und die beweglichen Zylinderwände (6, 6′) an den aneinander anliegenden Flächen als Zylindersegmente ausgebildet sind.

7. Hydraulischer Belastungszylinder für Prüfeinrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (5) rund ausgebildet ist und innerhalb des Zylinders (1) ein rechteckiges oder quadratisches Teilstück zur Aufnahme der beweglichen Kolbenelemente (15) aufweist.