DE3807786C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Zylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher kolbenstangenloser Zylinder ist bekannt aus der DD-PS 236 370.

Bei einem kolbenstangenlosen Zylinder wird bei jedem Hub das Dichtband aus dem Schlitz, den es abdichten soll, herausgeführt und wieder hineingedrückt. Dies bedingt, daß das Dichtband ausreichend flexibel ist, so daß es leicht aus dem Schlitz heraus und wieder in ihn hineingebracht werden kann, wobei das Dichtband jedoch nach außen sicher abgestützt sein muß, um die im Zylinder auftretenden Drücke aufnehmen zu können.

Bei dem kolbenstangenlosen Zylinder nach der DD-PS 236 370 ist das Dichtband an beiden Seiten mit Rippen versehen, die in längs verlaufenden Nuten des Zylinders sitzen. Dies hat sich in der Praxis als nachteilig erwiesen, da dieser relativ feste Sitz der Rippen in den Nuten es schwierig macht, das Dichtband zuverlässig und ohne Beschädigung aus den Nuten herauszuführen und wieder in diese hineinzudrücken, was bei jedem Kolbenhub erforderlich ist.

Die US-PS 45 45 290 zeigt einen kolbenstangenlosen Zylinder, bei dem das Dichtband ebenfalls zwei längs verlaufende Rippen hat, zwischen denen eine längs verlaufende Rille ausgebildet ist. Die Flexibilität des Dichtbandes läßt sich durch eine solche Rille aber kaum verbessern, da nach wie vor bei jedem Kolbenhub die Rippen aus den Nuten herausgezogen und wieder hineingedrückt werden müssen, wozu relativ hohe Kräfte erforderlich sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kolbenstangenlosen Zylinder der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß unter Beibehaltung der Dichtheit das Dichtungselement stabil gehalten und abgestützt, dabei aber ausreichend flexibel ist, so daß es einfach und sicher aus seiner Halterung herausgeführt und wieder zurückgeführt werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Längsschnitt einen kolbenstangenlosen Zylinder nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Dichtungselement mit einem Zylinder nach der ersten Ausführungsform.

Fig. 3 zeigt vergrößert im Querschnitt und im Detail das Dichtungselement nach der ersten Ausführungsform.

Fig. 4 zeigt im Querschnitt ein Dichtungselement mit einem Zylinder nach einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt vergrößert im Querschnitt einen Zustand, in welchem das Dichtungselement nach der zweiten Ausführungsform nicht dem Innendruck des Zylinders ausgesetzt ist.

Fig. 6 zeigt vergrößert im Querschnitt einen Zustand, in welchem das Dichtungselement dem Innendruck im Zylinder ausgesetzt ist.

Anhand der Fig. 1-3 wird die erste Ausführungsform der Erfindung be­ schrieben. Ein Zylinder 1 mit einer Innenbohrung mit einem schlitz­ förmigen Querschnitt ist mit einem Schlitz 2 versehen, der in der Wand des Zylinders in Richtung seiner Dicke ausgebildet ist und der ein Paar gegenüberliegender Seitenflächen hat, die sich in Längsrichtung des Zylinders 1 erstrecken. An beiden Seiten des Schlitzes 2 sind Nuten 3 ausgebildet angrenzend an die Außenfläche des Zylinders 1. An der unteren Fläche einer äußeren Abdeckung 4 aus einem elastischen Material ist an jeder Seite je eine Rippe 5 ausgebildet, die in die Nuten 3 eingreifen oder eingesetzt sind, so daß der Deckel 4 lösbar in diesen gehalten ist.

Eine seitliche Ausnehmung 6 mit einer größeren Breite als derjenigen des Schlitzes 2 ist an der Innenfläche 7 des Zylinders 1 so ausgebildet, daß ihre beiden Seiten jenseits oder außerhalb der beiden Seitenflächen des Schlitzes 2 liegen. Die Ausnehmung 6 hat ein Paar obere Flächen 9, die entsprechend im wesentlichen quer zu den Seitenflächen des Schlitzes 2 verlaufen. Die Ausnehmung 6 hat ferner ein Paar seitliche Flächen, die quer zu den oberen Flächen 9 verlaufen. Der Verbindungsbereich zwischen jeder der Seitenflächen der Ausnehmung 6 und der Innenfläche 7 des Zylinders 1 ist in Form je einer sich verjüngenden oder schrägen Führungsfläche 8 ausgebildet und eine Nut 10 ist nahe der Verbindung zwischen jeder der oberen Flächen 9 und der Seitenflächen der Ausnehmung 6 ausgebildet. Die Führungsfläche 8 und die Nut 10 erstrecken sich in Längsrichtung der Ausnehmung 6 längs der vollen Länge derselben. Die Innenflächen 7 des Zylinders 1 an beiden Seiten der Führungsflächen 8 sind ebene gerade Flächen 11.

Ein Dichtungselement 12 aus einem elastischen Material, wie z.B. Gummi oder einem synthetischen Material, ist in die Ausnehmung 6 eingesetzt.

Wenn das Dichtungselement 12 in die Ausnehmung 6 eingesetzt ist, liegen die beiden Ränder der oberen Fläche 13 des Dichtungselementes 12 gegen die obere Fläche 9 der Ausnehmung 6 an und seine Bodenfläche 14 grenzt an die geraden Flächen 11 des Zylinders 1 an und bildet mit diesen eine kontinuierliche ebene Fläche. Das Dichtungselement 12 hat ein Paar Halterippen 15, die nach außen an den beiden seitlichen Rändern seiner oberen Fläche 13 vorragen, sowie ein Paar Dichtlippen 16, die an den beiden seitlichen Rändern seiner Bodenfläche nach außen vorragen. Zwischen jeder Halterippe 15 und jedem seitlichen Rand der oberen Fläche des Dichtungselementes 12 ist eine Entlastungsnut 17 ausgebildet, wo­ durch die Halterippe 15 in die Lage versetzt wird, sich leicht auf die Entlastungsnut 17 zu zu biegen. Das Dichtungselement 12 wird in einer vorgegebenen Position in der Ausnehmung 6 gehalten durch Anpassen und Einsetzen der Halterippen 15 in die entsprechenden Nuten der Ausnehmung 6. Das heißt, die beiden Rippen 15 sind in die entsprechenden Nuten 10 so eingesetzt, daß sie etwas in Richtung auf die Entlastungsnuten 17 zu zusammengedrückt werden. Als Folge hiervon halten die beiden Rippen 15 das Dichtungselement 12 in einer zentralen Position relativ zur Breite der Ausnehmung 6, wobei sie gegen die Fläche der Ausnehmung 10 aufgrund ihrer elastischen Kraft anliegen. Gleichzeitig wird jede Dichtungsfläche 18 des Dichtungselementes 12 durch die Führungsfläche 8 derart abgestützt, daß die Dichtungsfläche 18 in engem Kontakt an der Führungsfläche 8 an­ liegt und gehalten ist. Der untere Abschnitt des Dichtungselementes 12, d.h. die Dichtlippe 16, kann daher nicht in Richtung der Breite der Ausnehmung 6 abrutschen.

Ein Verbindungselement 20, das sich nach oben durch die Ausnehmung 6, den Schlitz 2 und die Nuten 3 hindurch erstreckt, ist mit einem Kolben 19 verbunden, der im Zylinder 1 angeordnet ist. Ein Schlitten 21 ist am oberen Ende des Verbindungselementes 20 befestigt. Eine Passage 22 ist im Kolben 19 ausgebildet zum Einsetzen des Dichtungselementes 12. Wenn abwechselnd Luft zugeführt und abgeführt wird mit Hilfe von Luftdüsen 23 an den beiden Enden des Zylinders 1 in eine vordere Kammer 24 und eine hintere Kammer 25, wird der Kolben 19 im Zylinder 1 hin- und her­ bewegt, wodurch der Schlitten 21 seinerseits hin- und herbewegt wird.

In der Passage 22 im Kolben 19, wenn dieser hin- und herbewegt wird, wird das Dichtungselement 12 nach unten von der Ausnehmung 6 heraus­ geführt und die äußere Abdeckung 4 wird nach oben von der Nut 3 abgehoben. Das Dichtungselement 12 und die Abdeckung 4 kehren in ihre ursprüngliche Position in der Ausnehmung 6 und den Nuten 3 hinter dem sich bewegenden Kolben 19 zurück. Lippenartige Packungen 27 mit ebenen Flächen, die den geraden Flächen 11 des Zylinders 1 und der Boden­ fläche 14 des Dichtungselementes 12 entsprechen, sind in ring­ förmigen Nuten 26 eingesetzt, die an den beiden Enden des Kolbens 19 ausgebildet sind. Wenn der Kolben 19 bewegt wird, gleitet die Außen­ fläche der Lippenringe 27 längs der Innenfläche 7 des Zylinders 1 und der Bodenfläche 14 des Dichtungselementes 12, wodurch der Raum zwischen dem Kolben 19 und dem Zylinder 1 abgedichtet wird. Eine Luft-Leckage zur Außenseite des Zylinders 1 durch die Ausnehmung 6 oder den Schlitz 2 wird dadurch verhindert.

Der erfindungsgemäße kolbenstangenlose Zylinder arbeitet wie folgt.

Wenn der Zylinder nicht im Betrieb ist, d.h. wenn die Bodenfläche 14 des Dichtungselementes 12 keinem Luftdruck ausgesetzt ist, sitzen die Rippen 15, die elastisch sind, entsprechend in den Nuten 10. Das Dichtungselement 12 wird daher in einer vorgegebenen Position in der Ausnehmung 6 gehalten.

Wenn der kolbenstangenlose Zylinder in Betrieb ist, d.h. wenn in die vordere Kammer 24 oder in die hintere Kammer 25 aus der Düse 23 Luft zugeführt wird, wodurch die Bodenfläche 14 des Dichtungselementes 12 in den beiden Kammern 24 und 25 der Druckluft ausgesetzt wird, wird der gesamte Körper des Dichtungselementes 12 gegen die oberen Flächen 9 der Ausnehmung 6 angedrückt. In diesem Zustand liegen die beiden Ränder des Dichtungselementes 12 gegen die obere Fläche 9 der Aus­ nehmung 6 an, so daß diese Bewegung auf den Schlitz 2 zu beschränkt bzw. begrenzt wird. Das Dichtungselement 2 kann daher nicht in den Schlitz 2 angehoben werden, weil seine Anlage gegen die obere Fläche 9 der Ausnehmung 6 beibehalten wird. Das Dichtungselement 12 wird daher in der Ausnehmung 6 in praktisch derselben Position gehalten, wie dann, wenn der Zylinder 1 nicht in Betrieb ist. Wenn daher das Dichtungselement der Druckluft ausgesetzt wird, wird ein Werfen oder Verziehen der Dichtlippen 16 verhindert, wodurch gewährleistet ist, daß die letzteren nicht über die Innenflächen 7 des Zylinders vor­ stehen. Demzufolge wird der enge Kontakt zwischen der Dichtungs­ fläche 18 des Dichtungselementes 12 und der Führungsfläche 8 der Ausnehmung 6 beibehalten, wodurch eine kontinuierliche Fläche ohne Unterbrechung oder Überschneidung über die Innenfläche 7 des Zylinders 1 und die Bodenfläche 14 des Dichtungselementes 12 gebildet wird. Als Folge hiervon dichtet die Außenfläche der Lippenringe 27 an der Außenfläche des Kolbens 19 die Innenfläche 7 des Zylinders 1 und das Dichtungselement 12 ab ohne irgendwelche Lücken oder Spalten, wodurch eine Luft-Leckage aus dem Zylinder 1 verhindert wird. Da ferner die ebenen Flächen 11 des Zylinders 1 und die Bodenfläche 14 des Dichtungselementes 12 in derselben Ebene liegen, steht die eben geformte Packung 27 in engem Kontakt mit der so gebildeten ebenen Fläche. Eine Luft-Leckage zwischen der Packung 27 und der Innenfläche 7 des Zylinders 1 kann hierdurch verhindert werden.

Das Dichtungselement 12 befindet sich zu allen Zeiten in einer zentralen Position in der Ausnehmung 6 infolge des Eingriffs der Rippen 15 mit den Nuten 10, sowie der Dichtungsflächen 18 und der Führungsflächen 8, unabhängig vom Betrieb oder Nicht-Betrieb des Zylinders. Die Dichtflächen 18 können daher nicht abrutschen und sich von den Führungsflächen 8 lösen, weshalb eine Leckage durch den Dichtlippenabschnitt 16 verhindert wird, selbst wenn die Dichtlippe 18 der Druckluft ausgesetzt ist.

Da es ferner nur erforderlich ist, die Dichtflächen 18 des Dichtungs­ elementes 12 eben auszubilden, so daß sie kontinuierlich mit den Führungsflächen 8 liegen, kann das Dichtungselement 12 ohne Anwendung irgendwelcher komplizierter Verfahren hergestellt werden.

Wenn das Dichtungselement 12 von der Ausnehmung 6 getrennt wird bzw. wieder in diese zurückkehrt entsprechend der Bewegung des Kolbens 19, verformt sich jede der Rippen 15 auf die Entlastungsnut 17 zu, wes­ halb die Trennung und die Rückführung gleichmäßig und sanft ausge­ führt werden kann. Ferner, wenn das Dichtungselement 12 in die Ausnehmung 6 zurückkehrt, wird es durch die Führungsflächen 18 ge­ führt, wodurch seine Bewegung in die Ausnehmung 6 hinein erleichtert wird.

Anhand der Fig. 4-6 wird nun eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

In dieser Ausführungsform sind die Nuten zum Halten der Halterippen 51 weggelassen. Die Rippen 51 werden daher in Eingriff mit den Seiten­ flächen der Ausnehmung 52 gebracht infolge ihrer eigenen elastischen Kraft, um das Halteelement 53 in einer vorgegebenen Position in der Ausnehmung 52 zu halten. Die Innenflächen (oberen Flächen) 54 der Ausnehmung 52 sind mehr abgeschrägt in Richtung auf die Außenfläche des Zylinders 55 als sie sich weg von den Seitenflächen des Schlitzes 57 erstrecken. Andererseits verläuft die Oberfläche 56 des Dichtungselementes 53 parallel zur Breitenrichtung des Schlitzes 57. Wenn das Dichtungs­ element 53 keiner Druckluft ausgesetzt ist, wird es, wie in Fig. 5 gezeigt, in der Ausnehmung 52 so gehalten, daß ein leichter Spalt verbleibt zwischen der oberen Fläche 56 des Dichtungselementes 53 und der Innenfläche 54 der Ausnehmung 52. Die äußere Abdeckung 58 ist flach ausgebildet mit einem Paar abwärts gerichteter Abschnitte 59, die in den Schlitz 57 eingepaßt sind. Die anderen Teile sind in der­ selben Weise, wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet, weshalb hier auf ihre Beschreibung verzichtet wird.

Wenn der kolbenstangenlose Zylinder nach der zweiten Ausführungsform betrieben wird, d.h. wenn die Bodenfläche des Dichtungselementes 53 der Druckluft ausgesetzt wird, wird das Dichtungselement 53, wie in Fig. 6 gezeigt, auf die Innenflächen 54 der Ausnehmung 52 zu ver­ schoben, wodurch die Rippen 51 auf die Entlastungsnuten 61 zu gebogen werden. Die oberen Flächen 56 des Dichtungselementes 53 werden dann zur Anlage gegen die inneren Ränder 63 der inneren Flächen 54 der Aus­ nehmung 52 gebracht. Als Folge hiervon wird ein zentraler Abschnitt des Dichtungselementes 53 leicht auf den Schlitz 57 zu gekrümmt, relativ zu den inneren Rändern 63, von denen jeder als ein Drehpunkt wirkt, und die beiden Endabschnitte des Dichtungselementes 53 werden auf die Innenfläche 54 zu gekrümmt und zusammengedrückt. Das heißt, der gesamte Körper des Dichtungselementes 53 wird gekrümmt, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 6 dargestellt ist. Als Folge hiervon wird eine kontinuierliche Ebene ohne Überschneidungen an der Verbin­ dungsstelle zwischen der inneren Fläche 62 des Zylinders 55 und der Bodenfläche 60 des Dichtungselementes 53 gebildet, wodurch dieselbe Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform erzielt wird.

Als Modifikation der zweiten Ausführungsform kann die Innenfläche 54 der Ausnehmung 52 in einer Ebene ausgeführt sein, die horizontal in der Breitenrichtung des Schlitzes 57 verläuft und die obere Fläche 56 des Dichtungselementes 53, die der Innenfläche 54 der Ausnehmung 52 gegenüberliegt, kann als abgeschrägte Fläche ausgebildet sein, die auf die Innenfläche 62 des Zylinders 55 zu bei ihrem Verlauf von der Innenseite zur Außenseite schräg verläuft.

Claims (3)

1. Kolbenstangenloser Zylinder mit einem Zylinder (1; 55) mit einer Innenfläche (7; 62), einer Außenfläche und einem Schlitz (2; 57) in Längsrichtung des Zylinders (1; 55), ferner mit einer Ausnehmung (6; 52), die an der Innenfläche (7; 62) ausgebildet und deren Breite größer ist als diejenige des Schlitzes (2; 57) und die sich in dessen Längsrichtung erstreckt, wobei die Ausnehmung obere Flächen (9; 54) sowie Seitenflächen aufweist, ferner mit einem Kolben (19), der in dem Zylinder (1; 55) hin- und herbewegbar ist, einem Dichtungselement (12; 53), das lösbar in der Ausnehmung (6; 52) eingesetzt ist und mit einer oberen Fläche (13; 56) an den oberen Flächen (9; 54) der Ausnehmung (6; 52) anliegt und das ein Paar Halterippen (15; 51) aufweist, die in Eingriff mit den Seitenflächen der Ausnehmung (6; 52) bringbar sind, um das Dichtungselement (12; 53) in der Ausnehmung zu halten, wobei das Dichtungselement ferner ein Paar Dichtlippen (16) aufweist zur Abdichtung gegen die Innenfläche (7; 62) des Zylinders (1; 55), dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (12; 53) mit Entlastungsnuten (17; 61) versehen ist, die sich längs der Seiten der Halterippen (15; 51) erstrecken, derart, daß die Halterippen (15; 51) abbiegbar sind, wenn das Dichtungselement (12; 53) aus der Ausnehmung (6; 52) herausgeführt und wieder zurückgeführt wird.

2. Kolbenstangenloser Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (6; 52) abgeschrägte Führungsflächen (8) an den Verbindungsbereichen mit der inneren Fläche (7; 62) des Zylinders (1; 55) aufweist, an denen die Dichtlippen (16) anliegen, wenn das Dichtungselement (12; 53) in der Ausnehmung (6; 52) gehalten ist.

3. Kolbenstangenloser Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand zwischen der oberen Fläche (56) des Dichtungselementes (53) und den unteren Flächen (54) des Zylinders ein Spalt vorhanden ist, der sich erst im belasteten Zustand des Dichtungselementes (53) schließt.