DE3710348A1 - Hydraulikzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit ei­ nem Kolben, der in einem Zylinderrohr axial verschieb­ bar ist, mit einem den Kolben umgebenden Führungsring, an welchem stirnseitig ein Dichtungsring angrenzt, und mit einer an der äußeren Oberfläche des Führungsrings an­ greifenden Befestigungsvorrichtung für dessen Festle­ gung in dem Zylinderrohr.

Ein solcher Hydraulikzylinder findet im Anlagenbau Ver­ wendung, wobei die Anlagen einen hohen Einsatzgrad haben, wenn sie beispielsweise im Zweischichtenbetrieb oder so­ gar Dreischichtenbetrieb arbeiten. Die Hydraulikflüssig­ keit als Druckmittel innerhalb des Zylinders darf nicht austreten können, so daß ein solcher Hydraulikzylinder Dichtungen aufweisen muß, die beispielsweise aus elasti­ schem Kunststoff bestehen können. Diese Dichtungen sind Verschleißteile und müssen regelmäßig ersetzt werden. Da­ bei kommt es darauf an, an dem Hydraulikzylinder für das Auswechseln der Dichtungen eine möglichst geringe Demon­ tage nur durchführen zu müssen, damit der Hydraulikzylin­ der schnell wieder einsatzbereit und die Unterbrechung des Anlagenbetriebes nur kurzzeitig ist.

Aus der DE-PS 19 20 093 ist ein Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art bekannt. Dabei wird ein durch eine Öffnung im Zylinderrohr in eine radial gerich­ tete Steckbohrung eines Verschluß- oder Führungskörpers einsetzbarer Sicherungsdraht verwendet, der durch Drehung des Verschlußkörpers am Einsteckende etwa rechtwinklig abgeboten und in eine Umfangsausnehmung eingezogen wird. Die Umfangsausnehmung wird durch zwei sich deckende im Führungskörper und Zylinderrohr mit etwa halbem Quer­ schnitt des Sicherungsdrahtes angeordnete Ringnuten gebil­ det.

Für das Auswechseln des Dichtungsringes ist es erfor­ derlich, den Führungsring vollständig aus dem Zylinder­ rohr herauszunehmen. Dabei wird der Sicherungsdraht oder Befestigungsdraht mit einem Schraubendreher aus der Um­ fangsnut im Führungsteil herausgehoben. Danach wird das Führungsteil gedreht, wobei das Drahtende an das Gewinde der als Entlüftungsbohrung ausgebildeten Öffnung anstößt, so daß die weitere Drehung behindert wird. Es ergibt sich also eine schwierige Demontage bei der Ausführung mit dem Befestigungsdraht und in entsprechender Weise ist auch die Montage schwierig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Befestigungsdraht nach dem Ausbau so ver­ formt ist, daß er nicht wieder verwendet herden kann. Außerdem sind auch ein für diese Ausführung benötigter Stützring mit einem O-Ring, die sich in einer von der äußeren Oberfläche des Führungskörpers ausgehenden Ring­ nut befinden, sowie der Dichtungsring und ein Abstreif­ ring, die sich in von der inneren Oberfläche des Führungs­ körpers ausgehenden Ringnuten befinden, nicht wieder ver­ wendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Hydraulik­ zylinder so zu verbessern, daß seine betriebsbedingte De­ montage und Montage einfacher und schneller durchführbar ist, wobei Befestigungselemente nach dem Auswechseln des Dichtungsringes möglichst wiederverwendbar sein sollen. Der Arbeitsaufwand und die Materialkosten sollen also ver­ ringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Führungsring an seiner äußeren Oberfläche eine von der dem Dichtungsring benachbarten Stirnseite ausgehende Freidrehung aufweist, in welcher als Befestigungselement ein Federring eingelegt ist. Ein Befestigungsdraht zur Befestigung des Führungsringes in dem Zylinderrohr wird somit nicht mehr benötigt, statt dessen sorgt für die Be­ festigung der Federstahlring. Dieser ist ein genormtes Bauteil und leicht verfügbar. Der Federstahlring kann nach dem Auswechseln des Dichtungsringes wieder verwendet wer­ den, so daß der neu einzubauende Dichtungssatz aus weniger Einzelteilen besteht. Ein Stützring mit einem O-Ring, wie er bei der vorbekannten Ausführung noch erforderlich war, wird bei der Erfindung nicht mehr benötigt, da der Dich­ tungsring bevorzugt mit seiner inneren Oberfläche an dem Kolben und mit seiner äußeren Mantelfläche an dem Zylin­ derrohr anliegt und somit die Abdichtung des gesamten Ringraumes zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr über­ nimmt.

Bevorzugt grenzt an der von dem Führungsring abgewand­ ten Stirnseite des Dichtungsrings ein ringförmiger Zylin­ derkopf an, welcher mittels eines in seiner Freidrehung eingesetzten zweiten Federringes in dem Zylinderrohr be­ festigt ist. Der Zylinderkopf weist bevorzugt eine von seiner inneren Oberfläche ausgehende Ringnut auf, in wel­ cher ein an dem Kolben liegender Abstreifring eingesetzt ist. Die Aufnahme des Abstreifringes erfolgt also an dem von dem Führungsring getrennten besonderen Teilzylinder­ kopf. Dieser wird in dem Zylinderrohr nach dem selben Prinzip befestigt, wie der Führungsring. Der hier erfor­ derliche zweite Federstahlring läßt sich beim Auswech­ seln des Dichtungsringes ebenfalls wieder verwenden. Der Abstreifring wird ebenso, wie der Dichtungsring, bei den Wartungsarbeiten ausgewechselt. Der Dichtungssatz be­ steht also aus zwei Teilen, nämlich dem Dichtungsring und dem Abstreifring.

Statt des zweiten Federstahlringes kann zur Befestigung des Zylinderkopfs in dem Zylinderrohr auch eine Schraub­ verbindung dienen, wobei der Zylinderkopf bevorzugt mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Zylinderrohrs eingeschraubt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen enthalten. Der Schutzumfang erstreckt sich nicht nur auf die beanspruchten Einzelmerkmale, son­ dern auch auf deren Kombination.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder, teilweise im Längsschnitt;

Fig. 2 den Verbindungsbereich zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr des Hydraulikzylinders mit dem Führungsring gem. Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Verbindungsbe­ reich des Zylinderrohrs;

Fig. 4 eine stirnseitige Ansicht des Zylinderrohrs im Verbindungsbereich;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Führungsring;

Fig. 6 einen abgewandelten Führungsring, teilweise im Längsschnitt und teilweise in der Ansicht;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Führungsring gem. Fig. 6.

Ein erfindungsgemäßer Hydraulikzylinder besteht aus einem Zylinderrohr 10 und einem Kolben 11, der in dem Zylinder­ rohr 10 eingesteckt ist. Gemäß Fig. 1 der Zeichnung grenzt an dem linken stirnseitigen Ende des Zylinderrohrs 10, dem Zylinderboden 12, ein Lagerauge 13 an, welches ein Ge­ lenklager 14 umfaßt. Am rechten Ende des Hydraulikzylin­ ders befindet sich ein solches Lagerauge 13 mit einem Ge­ lenklager 14 an dem aus dem Zylinderrohr 10 herausragen­ den Ende des Kolbens 11. Über diese Gelenklager 14 ist der Hydraulikzylinder in einer Anlage einbaubar.

Der Kolben 11 ist an seinem dem Zylinderboden 12 benach­ barten Ende mit einem Führungskolben 15 umgeben und weist hier einen seinen Hub in dem Zylinderrohr 10 begrenzenden Federstahlring 16 in einer Umfangsnut 17 auf. In der Nähe der Einstecköffnung des Zylinderrohrs 10 befindet sich in diesem ein Führungsring 18 für den Kolben 11, wobei der Führungsring 18 mit seiner inneren Oberfläche an dem Kolben 11 und mit seiner äußeren Oberfläche an der inneren Oberfläche des Zylinderrohrs 10 anliegt. Der Führungsring 18 weist eine von der Seite der Zylinderrohr­ öffnung ausgehende Freidrehung 19 an seiner äußeren Man­ telfläche auf, die als Anlagefläche für einen Federring 20 dient, mit dem der Führungsring 18 in dem Zylinder­ rohr 10 axial befestigt ist. Entsprechend der Freidre­ hung 19 in dem Führungsring 18 befindet sich eine Ring­ nut 21 in dem Zylinderrohr 10 für den Federring 20. Die­ ser liegt mit seinem äußeren Teil entsprechend etwa sei­ nem halben Querschnitt in der Ringnut 21 und mit seinem inneren Teil entsprechend etwa der anderen Hälfte des Querschnitts in der Freidrehung 19 des Führungsringes 18. Eine Verschiebung des Führungsringes 18 innerhalb des Zylinderrohrs 10 ist daher nur in einer Richtung möglich, und zwar in Richtung von rechts nach links gemäß der Zeichnung, so daß der Raum der Freidrehung 19 an dem Fe­ derring 20 entlangbewegt wird.

Die Ringnut 21 für den Federring 20 durchläuft den Bereich einer Entlüftungsbohrung 22, die sich mit Hilfe einer Ver­ schlußschraube 23 mit einer Dichtung 24 verschließen läßt.

An der zum Öffnungsende des Zylinderrohrs 10 weisenden Stirnseite des Führungsrings 18 grenzt ein als Nutring ausgebildeter Dichtungsring 25 an, der auf seiner Breite den Ringraum zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinderrohr 10 vollständig ausfüllt. Der die Hauptabdichtung über­ nehmende Dichtungsring 25 wird von einem ringförmigen Zy­ linderkopf 26 gehalten, der ebenfalls in dem Ringraum zwischen dem Kolben 11 und dem Zylinderrohr 10 angeord­ net ist und sich an dem Dichtungsring 25 an seiner zur Öffnungsseite des Zylinderrohrs 10 weisenden Stirnseite anschließt. Dieser Zylinderkopf 26 weist eine Ringnut auf, in der ein an dem Kolben 11 anlie­ gender Abstreifring 27 gehalten wird. Die Befestigung des Abstreifrings 27 in dem Zylinderrohr 10 in axialer Richtung ist ebenso durchgeführt, wie die Befestigung des Führungsringes 18. Auch der Zylinderkopf 26 weist eine Freidrehung auf, in welcher ein zweiter Federring 28 anliegt, der in einer weiteren Ringnut 29 des Zylin­ derrohrs 10 teilweise eingesetzt ist. Die Federringe 20 und 28 sind an einer Stelle ihres Umfangs jeweils offen, also nicht endlos. Der Dichtungsring 25 ist eben­ falls an einer Umfangsstelle geteilt, hat im eingebau­ ten Zustand hier jedoch keine Öffnung, sondern ein Trenn­ fugenprofil, um die Dichtungsfunktion auch hier über­ nehmen zu können.

Als Montagehilfe bei einem Dichtungswechsel dient eine Längsnut 30 an der inneren Oberfläche des Zylinder­ rohrs 10, die sich von der Öffnungsstirnseite achspa­ rallel bis zu der Ringnut 29 für den zweiten Feder­ ring 28 erstreckt. In diese Längsnut 30 kann ein Werk­ zeug eingesteckt werden, um den zweiten Federring 28 aus seiner Ringnut 29 herauszuholen, wenn der Zylinder­ kopf 26 von dem Kolben 11 abgezogen werden soll. Die­ ser Montagehilfe bei einem Dichtungswechsel entspricht die Entlüftungsbohrung 22 als Montagehilfe bei einem Kolbenstangenwechsel. Dann kann hier ein Werkzeug durch die Bohrung 22 hindurchgesteckt werden, um den Feder­ ring 20 aus seiner Ringnut 21 herauszudrücken.

Der Führungsring 18 weist an seiner inneren Oberfläche eine wendelförmige Kanalnut 31 auf. Durch diese kann die Druckflüssigkeit des Hydraulikzylinders in dem Zy­ linderrohr 10 von der Seite des Zylinderbodens 12 an dem Kolben 11 vorbei zu dem Dichtungsring 25 gelangen. Die Druckflüssigkeit wird an einer Radialbohrung 32 in den Zylinderboden 12 eingeleitet und gelangt von dort durch eine achsparallele Bohrung 33 an die innere Stirn­ seite des Kolbens 11, sie strömt von dort an dem Füh­ rungskolben 15 vorbei zu dem Führungsring 18.

Der abgewandelte Führungsring 34 gemäß Fig. 6 und 7 mit seiner Kanalnut 31 weist eine von der äußeren Mantel­ fläche ausgehende radiale Sacklochbohrung 35 auf, die sich im eingebauten Zustand an der Entlüftungsbohrung 22 des Zylinderrohrs 10 anschließt. Die als Gewindeboh­ rung ausgeführte Entlüftungsbohrung 22 mit der Ver­ schlußschraube 23 im Zylinderrohr 10 hat drei Hauptfunk­ tionen, sie sorgt erstens für die Entlüftung im abso­ luten oberen Totpunkt vor dem Dichtungsring 25, sie wirkt zweitens als Demontagehilfe beim Wechseln des Kolbens 11 und sie verhindert drittens eine Verdrehung des Führungs­ ringes 18 innerhalb des Zylinderrohrs 10 in Umfangsrich­ tung. In diesem dritten Fall ragt vorteilhafterweise die Verschlußschraube 23 bis in die Sacklochbohrung 35 des Führungsringes 34 hinein.

Außer dem Transport von Druckflüssigkeit bzw. Hydrau­ liköl zum Dichtungsring 25 sorgt die Kanalnut 31 des Führungsringes 18 bzw. 34 für die Schmierung des Kol­ bens 11.

In vielen Fällen ist es möglich, auch den Abstreifring 27 nach einem Wechsel des Dichtungsringes 25 wieder zu verwenden. Der Hydraulikzylinder braucht dann aus der Anlage nicht ausgebaut zu werden. Zum Auswechseln des Dichtungsringes 25 wird zunächst der Zylinderkopf 26 innerhalb des Zylinderrohrs 10 verschoben, indem von außen stirnseitig Schläge auf den Zylinderkopf 26 auf­ gebracht werden. Das erfolgt so lange, bis der zweite Federring 28 freiliegt. Dieser wird dann herausgenom­ men, wobei die Längsnut 30 als Demontagehilfe wirkt. Der Zylinderkopf 26 läßt sich dann mit zwei Schrauben­ ziehern aus dem Zylinderrohr 10 herausziehen. Nun kann der verschlissene Dichtungsring 25 aus dem Zylinderrohr 10 herausgenommen werden, wobei er ruhig zerstört wer­ den kann. Der neue Dichtungsring 25 läßt sich, da er geteilt ausgeführt ist, um den Kolben 11 legen und in das Zylinderrohr 10 einsetzen. Der Zylinderkopf 26 wird nunmehr mit dem Abstreifring 26 wieder eingesetzt und in dem Zylinderrohr 10 mit dem zweiten Federring 28 be­ festigt. Anschließend wird der Kolben 11 ausgefahren.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder ermöglicht so­ mit eine leichte Demontierbarkeit für den Dichtungs­ wechsel, da er innerhalb einer Anlage, beispielsweise an einem Scherenhubtisch, an einer Anpaßrampe oder an ähnlichen Anlagen, nicht ausgebaut zu werden braucht. Damit ergibt sich eine große Zeitersparnis und ein ge­ ringer Kostenaufwand, da die Unterbrechungszeiten der Anlage gering werden. Es sind auch keine Spezialwerk­ zeuge für den Dichtungswechsel erforderlich.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Entlüftung des Hydraulikzylinders im höchsten Punkt, vor der Dicht­ kammer liegt. Hierdurch werden sogenannte Stick-Slip- Bewegungen der Kolbenstange vermieden bzw. verringert.

Mitverursacher solcher Bewegungen sind Luftpolster im Hydraulikzylinder. Weiter besteht ein Vorteil darin, daß beim Dichtungswechsel nur noch zwei neue Teile benötigt werden, nämlich der Dichtungsring 25 und ggf. der Abstreifring 27. Somit ergibt sich eine Kostener­ sparnis gegenüber herkömmlichen Führungen, wo drei bzw. fünf zum Dichtsatz gehörende Teile erneuert werden mußten.

Wenn die Kolbenstange (der Kolben 11) ausgewechselt werden soll, muß nach dem Ausbau des Dichtungsringes 25 zusätzlich die Verschlußschraube 23 aus dem Zylin­ derrohr 10 entfernt werden, um dann mit einem Dorn durch die Entlüftungsbohrung 22 hindurch auf den Federring 20 zu drücken und diesen aus seiner Ringnut 21 herauszu­ bewegen und anschließend mit einer Flachzange aus dem Zylinderrohr 10 zu entfernen. Der Kolben 11 liegt nun frei im Zylinderrohr 10 und kann herausgezogen werden.

Bei Montagearbeiten wird der Dichtraum des Dichtungs­ ringes 25 nicht beschädigt oder zerkratzt, weil der Federring 20 an den Enden nach außen schräg angeschlif­ fen ist.

Claims (11)

1. Hydraulikzylinder mit einem Kolben, der in einem Zylinderrohr axial verschiebbar ist, mit einem den Kolben umgebenden Führungsring, an welchem stirnseitig ein Dichtungsring angrenzt, und mit einer an der äußeren Oberfläche des Führungsrings angreifenden Befestigungsvorrichtung für dessen Festlegung in dem Zylinderrohr, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Führungsring (18, 34) an seiner äußeren Oberfläche eine von der dem Dichtungsring (25) benachbarten Stirnseite ausgehende Freidre­ hung (19) aufweist, in welcher als Befestigungs­ element ein Federring (20) eingelegt ist.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Federring (20) längs seines Umfangs einmal geteilt ausgeführt ist, wobei er sich auf einem Bogen von weniger als 360° er­ streckt.

3. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Federring (20) in einer an der inneren Oberfläche des Zylinderrohrs (10) ausgebildeten Ringnut (21) teilweise einge­ setzt ist.

4. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (25) mit seiner inneren Oberfläche an dem Kolben (11) und mit seiner äußeren Mantelfläche an dem Zylin­ derrohr (19) anliegt.

5. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (25) als Nutring ausgebildet ist.

6. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß an der von dem Führungs­ ring (18, 34) abgewandten Stirnseite des Dichtungs­ rings (25) ein ringförmiger Zylinderkopf (26) an­ grenzt, welcher mittels eines in seiner Freidre­ hung eingesetzten zweiten Federrings (28) in dem Zylinderrohr (10) befestigt ist.

7. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (26) eine von seiner inneren Oberfläche ausgehende Ringnut aufweist, in welcher ein an dem Kolben (11) anliegender Abstreifring (26) eingesetzt ist.

8. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Federring (28) in einer an der inneren Oberfläche des Zylinder­ rohrs (10) ausgebildeten Ringnut (29) teilweise eingesetzt ist, an der eine als Demontagehilfe wirkende, zur Stirnseite des Zylinderrohrs (10) verlaufende Längsnut (30) angrenzt.

9. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß in der inneren Oberflä­ che des Führungsrings (18, 34) eine wendelförmige Kanalnut (31) zum Durchströmen von Druckflüssig­ keit eingearbeitet ist.

10. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Führungsring (18, 34) eine von seiner äußeren Oberfläche ausgehende, teilweise die Freidrehung (19) durchkreuzende Sack­ lochbohrung (35) aufweist.

11. Hydraulikzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß an der von dem Führungs­ ring (18, 34) abgewandten Stirnseite des Dichtungs­ rings (25) ein ringförmiger Zylinderkopf angrenzt, welcher mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des Zylinderrohrs (10) eingeschraubt ist.