DE3878010T2

DE3878010T2 - Differentialhydraulischer kraftzylinder, mit daempfungsvorrichtung,zur steuerung von leistungsschaltern.

Info

Publication number: DE3878010T2
Application number: DE8888400826T
Authority: DE
Inventors: Claude Alain Gratzmuller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2008-04-07
Also published as: YU72188A; FR2613785A1; CN1010243B; KR920004481B1; AU1407988A; US4807514A; CN88102072A; CS249288A3; FI91314C; CZ281194B6; ES2037853T3; FI881668A; HUT52217A; JPS63262396A; IN170818B; ATE85459T1; DE3878010D1; BR8801717A; FI91314B; SU1600640A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen differentialhydraulischen Zylindereinrichtungen bzw. eine solche Zylindereinrichtung für die Steuerung von elektrischen Leistungsschaltern bzw. Schaltschützen der Art, in welcher die Ringkammer der Zylindereinrichtung, die durch die Innenoberfläche des Zylinders der Zylindereinrichtung und durch die Außenoberfläche der vom Kolben nach außen führenden Stange gebildet ist, ständig mit einer hydraulischen Hochdruckquelle verbunden ist.
Die aus der Zylindereinrichtung herausführende Stange ist an den beweglichen Kontakt des Schaltschützes angekoppelt, und eine Einspeise-/Ablauföffnung, die in den Boden der Hauptkammer der Zylindereinrichtung eingebracht ist, kann wahlweise an die genannte Hochdruckquelle ("Einspeisestellung") zum Zurückschieben des Kolbens oder an einen Niederdruck-Vorratsbehälter ("Ablaufstellung") angeschlossen werden, um den Kolben wieder unter der Wirkung des Hochdrucks P, der in der Ringkammer vorliegt, in seine Ausgangslage zurückkehren zu lassen.
Der erste Vorgang läßt die Kolbenstange ausfahren und nimmt das Schaltschütz in die verriegelte oder geschlossene Lage mit, während der zweite Vorgang die Stange wieder in den Zylinder einfahren läßt und das Schaltschütz in die entriegelte oder offene Lage mitnimmt.
Solche hydraulischen Schaltschützsteuerungen mit einer differential-hydraulischen Zylindereinrichtung sind bekannt und beispielsweise im französischen Patent Nr. 2.317.532 (oder im US-Patent Nr. 4.026.523) beschrieben.
Die Ausführung der Differential-Zylindereinrichtungen für diese Verwendung bietet bauliche Schwierigkeiten, insbesondere infolge der Tatsache, daß sie eine ständige und absolute Abdichtung während sehr langer Zeiten trotz der sehr hohen hydraulischen Betriebsdrücke P in der Größenordnung von 300 bis 400 Bar gewährleisten müssen.
Diese Zylindereinrichtungen müssen demnach mindestens, wie es in dem älteren oben erwähnten Patent dargestellt ist, eine erste Dichtungsanordnung beim Durchtritt der nach außen führenden Stange über den Boden des Zylinders hinweg und eine zweite Dichtungsanordnung auf dem Kolben aufweisen.
Diese zweite Dichtungsanordnung, vorzugsweise der Art "Federanordnung", muß, wenn man eine vollkommene Abdichtung erreichen will, harte Betriebsbedingungen ertragen und weist demnach eine sorgfältige Ausführung auf.
In der französischen Patentanmeldung Nr. 87.04.134, die am 25. März 1987 im Namen des gleichen Erfinders hinterlegt wurde, wurde eine Differential-Zylindereinrichtung beschrieben, in der man diese Anordnung auf dem Kolben erübrigen konnte, und zwar dank der Kombination dieses Kolbens mit einer Ventilklappe zum Verschließen der Einspeise- /Ablauföffnung der Zylindereinrichtung am Ende der Entriegelungsbewegung der Zylindereinrichtung. Außerdem ist durch das Dokument EP-A-250 619 (Artikel 54 (3) und (4) der EPÜ) ein dichtungsloser Kolben bekannt geworden, der einem komplizierten System von Ventilen zugeordnet ist, das dazu bestimmt ist, den gewissermaßen ständigen hohen Druck auf der Stirnfläche des Kolbens aufrechtzuerhalten. Was das Dokument FR-A-2 181 525 angeht, so zeigt es einen einfachen Tauchkolben ohne Dichtungsanordnung, aber stellt den herkömmlichen Stand der Technik in Sachen des Differentialkolbens dadurch dar, daß es freilich eine Dichtungsanordnung vorsieht.
Eine andere Schwierigkeit in der Ausführung hydraulischer Zylindereinrichtungen zum Steuern von elektrischen Schaltschützen stammt von dem Erfordernis einer sehr wirksamen Dämpfung der Enden der Bewegung des Kolbens. Tatsächlich müssen die Kolbenbewegungen in einer sehr kurzen Zeit ausgeführt werden, in der Größenordnung von einigen Hundertstel Sekunden, die Vorgänge sind sehr heftig und man muß an den Enden der Bewegung des Kolbens eine Abbremsung oder Dämpfung vorsehen. Dieses Problem ist noch umso schwieriger, weil man in dieser Funktion zum Bewirken der Dämpfung nur eine sehr kurze Strecke (in der Größenordnung von 20 bis 50 mm) anordnet.
Man kennt bereits Dämpfungssysteme für hydraulische Zylindereinrichtungen, mit einem Ring, der schwimmend im Boden des Zylinders der Zylindereinrichtung angebracht ist und in den eine Verlängerung oder ein Dämpfungsansatz, die bzw. der im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und vom Kolben getragen ist, eingreifen kann. Am Ende des Bewegungsweges des Kolbens nimmt der Querschnitt des ringförmigen Kanals, der zwischen der Innenoberfläche des Dämpfungsringes und der oben erwähnten Verlängerung des Kolbens gelegen ist, ab, was eine fortschreitende Drosselung des Öls erzeugt, die in der Kammer der Zylindereinrichtung zwischen dem Kolben und dem Boden des Zylinders enthalten ist, der den Dämpfungsring trägt. Diese Drosselung des Öls dämpft das Ende der Kolbenbewegung.
Ein Beispiel eines schwimmenden Dämpfungsringes für einen hydraulischen Kolben ist beispielsweise gegeben im Patent GB 998.753 (PARKER HANNIFIN) sowie genauer für die spezielle Anwendung bei der Steuerung von elektrischen Schaltschützen im oben genannten Patent Nr. 2.317.532.
Die bekannten Dämpfungssysteme mit schwimmendem Ring haben eine befriedigende Wirkung, wenn sie bei hydraulischen Zylindereinrichtungen klassischer Konstruktion angewandt sind, d.h. bei denen der Kolben mit einer Dichtungsanordnung versehen ist. Indessen muß man Vorkehrungen für die sehr hohen Überdrücke treffen, die in den Dämpfungskammern oder "Stoßdämpfern" auftreten, damit sie nicht auf die Dichtungsanordnungen des Kolbens der Zylindereinrichtung übertragen werden, die andernfalls rasch ausfallen würden.
Dies kompliziert wiederum die Ausführung der Zylindereinrichtungen, besonders in dem Fall, in dem man, wie für die Steuerung von elektrischen Schaltschützen, eine gewissermaßen vollkommene Betriebssicherheit und eine sehr lange, wartungsfreie Lebensdauer fordert.
Diese bekannten Dämpfungssysteme mit einem schwimmenden Ring sind aber nicht bei Differential-Zylindereinrichtungen anwendbar, in denen der Kolben nicht mit einer Dichtungsanordnung versehen ist, denn sie stellen nicht den ständigen dichten Abschluß der Einspeise-/Ablauföffnung der Hauptkammer der Zylindereinrichtung am Ende des Entriegelungsweges der Zylindereinrichtung sicher. Hieraus ergibt sich eine ständige Ölleckage und demnach ein ständiger Ölverbrauch während aller jener Zeiträume, in denen sich das Schaltschütz in entriegelter Lage befindet, was nicht hinnehmbar ist.
Die vorliegende Erfindung hat zum Zweck, diesen Unzulänglichkeiten abzuhelfen und die Ausführung einer Differential-Zylindereinrichtung mit einem Ring-Dämpfungssystem bei einfachem Aufbau und zuverlässigerer Funktion als früher zu gestatten, wobei die Erfindung ihre Anwendung bei einer Zylindereinrichtung jener Art findet, die in der oben genannten französischen Patentanmeldung Nr. 87.04.134 beschrieben ist, d.h. in der der Kolben mit einem Schließklappenventil zum Verschließen der Einspeise-/Ablauföffnung der Hauptkammer der Zylindereinrichtung kombiniert ist, wobei der Kolben die Schließklappe des genannten Ventils unmittelbar betätigt, um die genannte Öffnung am Ende des Entriegelungsweges des Kolbens zu verschließen, und indem der Kolben keinerlei Dichtungsanordnung aufweist.
Gemäß der Erfindung ist das Schließklappenventil von einem Dämpfungsring gebildet, der schwimmend am Boden des Zylinders der Zylindereinrichtung angebracht ist und die Einspeise-/Ablauföffnung umgibt, wobei der genannte Ring eine im wesentlichen zylindrische Innenoberfläche aufweist, die eingerichtet ist zur Zusammenwirkung mit einer Dämpfungsverlängerung oder einem Dämpfungsansatz, die bzw. der im wesentlichen konisch ist und von der Unterfläche des Kolbens getragen ist, um eine Drosselung des Öles zwischen der genannten Oberfläche des Ringes und der genannten Verlängerung zu bewirken.
Der genannte schwimmende Ring trägt auf seiner oberen, kreisringförmigen Fläche eine erste kreisförmige, überstehende Lippe, gegen die sich die untere Fläche des Kolbens am Ende der Entriegelungsbewegung dicht anlegen kann, und trägt an seiner unteren, kreisringförmigen Fläche eine zweite, kreisförmige, überstehende Lippe, die sich dicht gegen den Boden des Zylinders der Zylindereinrichtung rund um die Einspeise-/Ablauföffnung anlegen kann, wenn der Ring am Ende der Entriegelungsbewegung durch den Kolben zurückgedrückt ist.
Der schwimmende Ring bildet somit eine doppelte Abdichtklappe einerseits zwischen dem Kolben und dem Ring und andererseits zwischen dem Ring und dem Boden des Zylinders.
Die Kombination in einem einzigen Teil eines schwimmenden Ringes, der gleichzeitig den Dämpfungsring und eine Ringklappe mit doppelter Abdichtung bildet, verringert demnach die Anzahl der Teile, die die Zylindereinrichtung bilden, was die Kosten und die Zuverlässigkeit verbessert.
Die Erfindung wird noch besser bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung und beim Studium der beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen:
Fig. 1 ein Schnitt längs einer Axialebene durch eine Zylindereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
Fig. 2 eine Teilansicht des unteren Teils der Fig. 1 in größerem Maßstab ist,
Fig. 3 ein Querschnitt durch den Klappen-/Dämpfungsring ist,
Fig. 4 eine geschnittene Teilansicht ist, die den Berührungsbereich des Ringes mit dem Kolben und den Boden des Zylinders zeigt, und
Fig. 5 eine Ansicht analog zu Fig. 2 ist, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Die in Fig. 1 dargestellte Differential-Zylindereinrichtung ist der Art nach in der oben genannten französischen Patentanmeldung Nr. 87.04.134 beschrieben.
Es reicht aus, darauf hinzuweisen, daß sie einen Zylinder 2 aufweist, der bevorzugt in ein Gußstück 4 eingegossen ist, in welchem ein Kolben 6 gleitet, der keine Dichtungsanordnung aufweist. Die Stange des Kolbens 6 ist an den beweglichen Kontakt eines nicht dargestellten elektrischen Schaltschützes angekoppelt.
In Fig. 1 ist in der linken Hälfte der Kolben 6 in seiner oberen Bewegungsendlage ("Verriegelungsstellung" des Schaltschützes) dargestellt, und in der rechten Hälfe ist der Kolben in seiner unteren Bewegungsendlage (mit 6' bezeichnet) dargestellt ("Entriegelungsstellung" des Schaltschützes).
Der Kolben 6 unterteilt das Innenvolumen des Zylinders 2 in eine Ringkammer 10 (über dem Kolben) und in eine Hauptkammer 12 (unter dem Kolben). Der Boden der Hauptkammer oder Boden des Zylinders ist von einem eingeschraubten Stopfen 14 gebildet, in dessen Mitte eine Einspeise-/Ablauföffnung 16 eingebracht ist.
Die Ringkammer 10 steht in ständiger Verbindung mit einem Öl-Luft-Druckspeicher 20, der an eine Öffnung 21 des Zylinders angeschlossen ist.
Die Einspeise-/Ablauföffnung 16 kann wahlweise über ein Dreiwegeventil 26 entweder mit dem Druckspeicher 20 (''Einspeisestellung") über Leitungen 18-28-24 oder mit einem Niederdruck-Vorratsbehälter 32 ("Ablaufstellung") über Leitungen 24-30 verbunden werden.
Es muß vermerkt werden, daß die Leitung 16 eine Leitung mit großem Querschnitt ist, die bevorzugt in den Zylinderblock 4 eingegossen ist, was eine Ölförderung mit großen Durchsatz zwischen den beiden Kammern 10 und 12 der Zylindereinrichtung sicherstellt.
Die nach außen führende Stange 8 durchsetzt den oberen Stopfen 34 über eine Dichtungsanordnung 36 hinweg.
In klassischer Weise und wie es in dem oben genannten Patent FR 2.317.532 (oder US 4.026.523) beschrieben ist, trägt der Kolben 6 ein erstes und ein zweites zapfenartiges Dämpfungsorgan mit einer im wesentlichen oder teilweise kegelstumpfartigen Form oder mit abgestuften Abschnitten. Das erste Dämpfungsorgan 38 über dem Kolben 6 wirkt mit einem Dämpfungsring 40 analog zu dem zusammen, der in dem oben genannten Patent beschrieben ist, um das obere Bewegungsende des Kolbens 6 zu dämpfen.
Das zweite Dämpfungsorgan 42, das eine Verlängerung des Kolbens 6 unterhalb dessen bildet, wirkt mit einem Ring 44 zusammen, der gleichzeitig einen Dämpfungskörper und eine doppelte Dichtungsklappe gemäß dem Dämpfungssystem der vorliegenden Erfindung bildet.
Es muß hier in Erinnerung gerufen werden, daß bei einer Differential-Zylindereinrichtung der soeben beschriebenen Art die Abwesenheit der Dichtungsanordnung auf dem Kolben 6 dazu führt, daß eine ständige Ölleckage zwischen der zylindrischen Außenfläche des Kolbens und der zugewandten Oberfläche des Zylinders 2 vorliegt, wenn eine Druckdifferenz auf den beiden Stirnflächen des Kolbens vorliegt.
Am Ende der Entriegelungsbewegung (untere Stellung des Kolbens) wird der Kolben seinerseits oder ein vom Kolben getragener Ventilkörper die Einspeise-/Ablauföffnung 16 dicht versperren und versperrt halten, die dann unter niedrigem Druck steht. Jede Leckage des Hochdrucköles aus dem Zylinder der Zylindereinrichtung durch diese Öffnung nach außen ist somit verhindert, so lange der Kolben in seiner unteren Stellung verharrt.
Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine vergrößerte Ansicht des unteren Teils der Fig. 1 ist; das Dämpfungssystem nach der Erfindung weist den Ring 44 auf, der schwimmend in einer Aufnahme 46 angebracht ist, wo er durch die obere kreisringförmige Stirnfläche des Stopfens 14 und durch eine Schulter 48 zurückgehalten ist, die in den Zylinder 2 eingeschnitten ist. In der Aufnahme ist ein Spiel vorgesehen, damit sich der Ring radial versetzen kann, damit er sich frei auf die Dämpfungsverlängerung 42 des Kolbens 6 zentrieren kann. Eine solche schwimmende Montage eines Dämpfungsringes ist durchaus bekannt und sie gestattet es, einen ringförmigen Öl-Drosselkanal zwischen der unteren Fläche 50 des Ringes 44 (siehe Fig. 3) und der Verlängerung 42 des Kolbens 6 zu erhalten, was eine ständig reproduzierbare Dämpfung liefert.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, weist der Ring auf seiner oberen ringförmigen Fläche 52 eine erste kreisförmige, überstehende Lippe 54 und auf seiner unteren Fläche 56 eine zweite, identische Lippe 58 auf.
Die obere Lippe 54 bildet in Zusammenwirkung mit der unteren ringförmigen Fläche 60 des Kolbens 6 eine Verbindung, die in der Bewegungsendlage des Kolbens dicht ist, während die untere Lippe 58 in Zusammenwirkung mit der ringförmigen oberen Fläche 62 des Stopfens 14 eine zweite dichte Verbindung bildet. Somit spielt der Dämpfungsring 44 die Rolle einer doppelten Ventilklappe, was den dichten Verschluß der Einspeise-/Ablauföffnung 16 sicherstellt, wenn sich der Kolben in seiner Bewegungsendlage befindet, wobei dieser selbe Ring den Endanschlag für die Kolbenbewegung nach der Dämpfung bildet.
Bevorzugt ist der Ring 44 aus einem Metall gebildet, das härter ist als der Kolben 6 und der Stopfen 14, gegen welche die Lippen 54, 58 anliegen. Dank der Tatsache, daß in der unteren Lage des Kolbens die Führungen des Kolbens seinerseits und der Kolbenstange 8 verlängert sind, erzielt man ständig eine gute Parallelität zwischen der unteren ringförmigen Fläche 60 des Kolbens 6 und dem Scheitel der ringförmigen Lippe 54, was eine gute Abdichtung sicherstellt.
In Fig. 2 sind die Oberflächen (oder Schnitte) S&sub1;, S&sub2; bzw. s des Kolbens 6, die Lippen 54, 58 und die nach außen tretende Stange 8 bezeichnet.
Die Figur zeigt die Endlage der Entriegelungsbewegung des Kolbens 6, welcher sich in Anlage gegen den Ring 44 befindet. In dieser Lage ist die Stellung der Einspeise-/Ablauföffnung auf Ablauf, d.h. bei einem Niederdruck P&sub0;, der im wesentlichen gleich ist dem Atmosphärendruck, während in der Ringkammer 10 der Zylindereinrichtung der ständige Hochdruck P&sub1; vorherrscht, der vom Druckspeicher 20 (Fig. 1) geliefert wird.
Bei der Art einer Zylindereinrichtung, bei welcher die Erfindung Anwendung findet und in welcher der Kolben keine Dichtungsanordnung aufweist, leckt das Öl mit dem Druck P1, das in der Kammer 10 im oberen Teil der Zylindereinrichtung enthalten ist, zwischen der äußeren zylindrischen Fläche 64 des Kolbens 6 und dem Zylinder 2 hindurch. Der Druck P&sub1; stellt sich demnach oberhalb und unterhalb des Ringes 44 in seiner Außenzone ein, die durch die Lippen 54, 58 begrenzt ist, wobei die genannten Lippen zusammen mit den gegenüberliegenden Flächen 60-62 eine für den Druck P&sub1; dichte Sperre bilden.
In dieser Stellung ist die Anlagekraft des Kolbens 6 auf dem Ring:
F&sub1;=P&sub1;(S&sub2;-s).
Wenn man davon ausgeht, daß man S&sub2; in der Größenordnung von dem 1,5-fachen des Querschnitts s der Stange vorsieht, dann liegt die Anlagekraft F&sub1; in der Größenordnung von 0,3(S&sub2;xP&sub1;).
Da der Betriebsdruck P&sub1; in den geläufigsten Anwendungfällen bei hydraulischen Schaltschützsteuerungen in der Größenordnung von 300 bis 400 Bar liegt und der Querschnitt S&sub2; der Klappe in der Größenordnung von 10 bis 20 cm² liegen kann, erkennt man, daß die ständige Schließkraft, die auf die Klappe ausgeübt wird, sehr hoch sein kann (mehrere Tonnen) und eine ständige absolute Abdichtung sicherstellt, und zwar umso mehr, weil die Lippen 54, 58 aus hartem Metall ihren Abdruck in das weniger harte Metall des Kolbens 6 und des Stopfens 14 einprägen.
Es muß hier in Erinnerung gerufen werden, daß der letzte Abschnitt des Kolbenweges, bis er auf dem Ring 44 zur Anlage gelangt, durch das Eindringen der Verlängerung 42 des Kolbens 6 in das Innere des Ringes 44 gedämpft wird. In den Fig. 2 und 4 ist ein verhältnismäßig bedeutendes Spiel zwischen der zylindrischen Innenfläche 50 des Ringes 44 und der äußeren Fläche 68 der Verlängerung 42 dargestellt. In dem Fall jedoch, in dem man eine kräftige Dämpfung anstrebt, ist der ringförmige Zwischenraum zwischen diesen beiden Flächen sehr gering, um eine wirksame Öldrosselung zu erzeugen, und es ergibt sich infolge dieser Tatsache ein sehr starker Überdruck, der Dämpfungsüberdruck genannt ist, in der Hauptkammer der Zylindereinrichtung unterhalb des Kolbens.
Bei einer herkömmlichen Zylindereinrichtung ist dieser Überdruck (mehrere Tausend Bar) für die Abdichtung des Kolbens gefährlich, die in heftiger Weise einem sehr hohen Druck unterzogen wird. Im Gegensatz dazu ist bei einer Zylindereinrichtung gemäß der Erfindung dieser Dämpfungsüberdruck in keiner Weise gefährlich, weil der Kolben keinerlei Abdichtung aufweist.
Es wird nun die Wirkungweise der Zylindereinrichtung unter Bezugnahme auf die Teilansicht der Fig. 4 beschrieben. In der dargestellten Stellung befindet sich der Kolben 6 am unteren Bewegungsende (Ende der Entriegelungsbewegung), die Einspeise-/Ablauföffnung 16 befindet sich bei niedrigem Druck P&sub0; (Ablauf), während der ständige Hochdruck P&sub1; in der Ringkammer der Zylindereinrichtung vorherrscht. Der Kolben 6 legt sich auf den Ring bzw. die Klappe 44 mit der Kraft F&sub1;=P&sub1;(S&sub2;-s), die bereits oben bezeichnet wurde, und der Druck P&sub1; in der Kammer 10 stellt sich in gleicher Weise überhalb und unterhalb des Ringes 44 außerhalb der Lippen 54, 58 infolge der Tatsache ein, daß der Kolben 6 im Zylinder 2 nicht abgedichtet ist. Der gesamte Bereich, in dem der Druck P&sub1; vorliegt, wurde in Fig. 4 durch Strichelungen bezeichnet.
Um die umgekehrte Bewegung der Zylindereinrichtung (Verriegelungsbewegung) zu bewirken, beaufschlagt man die Öffnung 16 mit dem Hochdruck P&sub1; (Einspeisestellung - siehe Fig. 1, Ventil 24). Der Druck geht demnach rasch vom Druck P&sub0; auf den Druck P&sub1; über, und zwar in der Öffnung 16, im Ringspalt zwischen den gegenüberliegenden Flächen 50 und 68 des Ringes 44 und des Dämpfungsansatzes 42, dann im Raum 70 unterhalb des Kolbens 6 bis zur Lippe 54. Dieser Druck übt nun auf den Kolben 6 einen nach oben gerichteten Schub P X S&sub2; aus, die der nach unten gerichteten Kraft F&sub1; entgegengesetzt ist und, sobald er einen Wert P&sub2; angenommen hat, der Abhebedruck genannt wird, wie:
P&sub2; x S&sub2; = P&sub1; (S&sub2; - s)
der Kolben 6 beginnt mit seiner Entriegelungsbewegung.
Der "Abhebedruck" ist demnach:
P&sub2; = P&sub1; (1 - s/S&sub2;),
d.h. daß in dem bevorzugten Fall, in dem S&sub2; in der Größenordnung des 1,5-fachen von s liegt, P&sub2; in der Größenordnung von 0,33 P&sub1; liegt.
Es ist somit ersichtlich, daß man einen unbehinderten und sehr raschen Start der Zylindereinrichtung erhalten kann, da, sobald der Einspeisedruck 33% des Hochdrucks P&sub1; erreicht, sich die Zylindereinrichtung auf den Weg macht, was im Fall der Steuerung elektrischer Schaltschütze sehr wesentlich ist, wo das Anspruchverhalten sehr rasch sein muß.
Selbst in dem Fall, in dem man eine Oberfläche S&sub2; der Lippen wählt, die das doppelte des Schnittes s der nach außen führenden Stange sein soll, findet das Abheben bei einem Druck P&sub2; statt, der gleich 50% des Hochdrucks P&sub1; ist.
Nach dem "Abheben", d.h. sobald die Lippen 54, 58 nicht mehr in dichter Berührung mit den gegenüberliegenden Flächen 60-62 stehen, wirkt, wohlgemerkt, der Druck P&sub1; auf die gesamte Fläche S&sub1; des Kolbens 6 ein, welcher der normalen Betriebskraft F3 = P&sub1; S&sub1; - P&sub1; (S&sub1;-s) = P&sub1; s ausgesetzt ist, wie bei einer herkömmlichen Differential-Zylindereinrichtung.
Für bestimmte Anwendungsfälle benötigt man eine sehr kräftige Abdämpfung am Bewegungsende, und in diesem Fall sieht man ein sehr kleines Ringspiel zwischen der Außenfläche 68 des Dämpfungsansatzes 42 und der zylindrischen gegenüberliegenden Fläche 50 des Dämpfungsringes vor.
In diesem Fall verlangsamt dieses geringe Ringspiel zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme des Drucks der Einspeise-/Ablauföffnung 16 die Ankunft des unter Druck stehenden Öls im Raum 70, der unter dem Kolben 6 gelegen ist.
Um in diesem Fall das rasche Ansprechverhalten zu fördern, ist es vorteilhaft, Mittel zur erneuten Beaufschlagung dieses Raumes 70 vorzusehen.
In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform weisen die Mittel zur Wiederbeaufschlagung im wesentlichen ein Rückschlagventil auf, das von einer Kugel 72 und einem Sitz 74 gebildet ist, wobei dieser Sitz in einer Büchse 76 ausgearbeitet ist, die in eine Bohrung 78 eingeschraubt ist, die im Dämpfungsansatz 42 ausgespart ist. Eine oder mehrere Querbohrungen 80 stellen eine Verbindung des Raumes, der unterhalb der Kugel 72 gelegen ist, mit der Außenfläche 68 der Dämpfungsansatzes und demzufolge mit dem Raum 70 her, der wieder zu beaufschlagen ist.
Im Augenblick der Entriegelung (Rückkehr des Kolbens 6 in seine untere Stellung) hält der hohe Dämpfungsdruck, der unterhalb des Kolbens erzeugt wird, das Rückschlagventil 72-74 durch das Aufliegen der Kugel 72 auf ihrem Sitz 74 geschlossen, so daß das Entweichen des Öles nur durch die Drosselung zwischen dem Ansatz 42 und dem Ring 44 stattfinden kann.
Zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme des Drucks der Einspeise- /Ablauföffnung 16 hebt das unter Druck stehende Öl die Kugel 72 an und gelangt durch die Querbohrungen 80 in den Raum 70 unter dem Kolben 6, wo sich der Druck P&sub2;, der der Abhebedruck genannt ist, einstellt, von dem bereits vorangehend die Rede war.
Es muß vermerkt werden, daß, wenn die Zylindereinrichtung sich in der unteren Stellung befindet (die entriegelte Stellung des Schaltschützes), das Rückschlagventil 72-74 nicht dicht zu sein braucht, denn der gleiche niedrige Druck P&sub0; herrscht im Zwischenraum 70 und in der Einspeise- /Ablauföffnung (die sich dann auf Ablauf befindet). Das Rückschlagventil bietet somit keinerlei schwierige Ausführungsbedingung.
Um die Wiedereinspeisung des Öles von den Bohrungen 80 zum Raum 70 zu erleichtern, kann man eine Aufbohrung der zylindrischen Innenfläche 50 des Ringes 44 auf der Höhe dieser Bohrungen 80 vorsehen, bevorzugt sieht man jedoch eine Fase 82 (siehe Fig. 3) am oberen Teil des Ringes 44 im wesentlichen dem Austritt der Bohrung 80 gegenüberliegend vor (in Fig. 3 gestrichelt gezeigt).
Um jeden Montagefehler zu vermeiden, ist es vorteilhaft, auch eine Fase 82' am unteren Teil des Ringes 44 vorzusehen, so daß dieser, gleichgültig ob seitenrichtig oder umgekehrt, eingebaut werden kann.
Die äußeren Fasen 84-84' können in gleicher Weise vorgesehen sein, um jede Gefahr des Verhakens des schwimmenden Rings in seiner Aufnahme zu vermeiden.
In gleicher Weise ist es einfacher, daß der Durchmesser der kreisförmigen Lippen 54 und 58 (und somit der Querschnitt S&sub2; dieser Lippen) identisch sein soll, was die richtungsunabhängige Montage gestattet, aber man könnte, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, auch Lippen 54 und 58 mit unterschiedlichen Querschnitten vorsehen.
In einer Zylindereinrichtung gemäß der Erfindung ist der Querschnitt S&sub3; des Dämpfungsansatzes 42 kleiner als der Querschnitt S&sub2; der Lippen 54, 58 der Klappe, aber er ist größer als der Querschnitt s der nach außen führenden Stange, und zwar um ein Maß, daß die Querschnittsdifferenz S&sub3; - s ausreicht, damit der Kolben 6 mit Sicherheit bis auf das untere Ende des Bewegungsweges gelangt (Entriegelungsbewegung), trotz der Leckagen zwischen dem Kolben und dem Zylinder, wenn man Versuche mit langsamer Funktion unter schwacher Leistung durchführt. In dem Fall, in dem man eine Oberfläche der Klappe S&sub2; wählt, die um eine Größenordnung von 50% größer ist als der Querschnitt s der nach außen führenden Stange, dann wählt man einen Querschnitt S&sub3; für den Dämpfungsansatz in der Größenordnung von 30% größer als den Querschnitt s der nach außen führenden Stange.

Claims

1. Differentialhydraulische Zylindereinrichtung zur Öl- Luft-Druck-Steuerung eines elektrischen Schaltschützes, mit einem Zylinder (2), einem Kolben (6) und einer nach außen führenden Stange (8) des Kolbens (6), die im Zylinder eine Ringkammer (10) auf der einen Seite des Kolbens und eine Hauptkammer (12) auf der anderen Seite des Kolbens bilden, wobei die genannte, nach außen führende Stange (8) an dem beweglichen Kontakt des Schaltschützes angekoppelt ist, die genannte Ringkammer (10) ständig mit einer Quelle (20) für hydraulisches Strömungsmittel unter hohem Druck verbunden ist, und die genannte Hauptkammer (12) am entsprechenden Boden (14) des Zylinders eine Einspeise-/Ablauföffnung (16) der genannten Kammer (12) aufweist und der genannte Kolben auf seiner der Hauptkammer (12) zugewandten Fläche (60) einen Dämpfungsansatz (42) aufweist, der dazu eingerichtet ist, mit einem Dämpfungsring (44) zusammenzuwirken, der schwimmend rund um die Einspeise-/Ablauföffnung (16) angebracht ist, und wobei die genannte Zylindereinrichtung dadurch gekennzeichnet ist,

- daß sein Kolben (6) der Innenfläche des Zylinders (2) gegenüberliegend keine Dichtungsanordnung aufweist;

- daß der genannte Ring (44) einen Endanschlag für den Bewegungsweg des Kolbens (6) bildet; und

- daß der genannte Ring auf seiner radialen, der Hauptkammer (12) zugewandten, kreisringförmigen Fläche eine erste ringförmige Dichtungszone (54) und auf seiner radialen, gegenüberliegenden, kreisringförmigen Fläche eine zweite ringförmige Dichtungszone (58) aufweist, wobei die genannte erste und zweite Zone (54, 58) dazu eingerichtet sind, eine erste und zweite Ventilklappe zu bilden, die mit der oben genannten Fläche (60) des Kolbens bzw. dem Boden (14) des Zylinders abdichtet, wenn sich der Kolben am Ende seines Bewegungsweges befindet.

2. Zylindereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite, ringförmige Dichtungszone von einer ersten (54) und einer zweiten (58), kreisförmigen Dichtungslippe gebildet sind, die jeweils auf den beiden kreisringförmigen Radialflächen des Rings (44) übersteht und mit dem genannten Ring ein einziges Bauteil bildet.

3. Zylindereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (44) und mithin die Lippen (54, 58) aus einem Metall hergestellt ist bzw. sind, das härter ist als das des Kolbens (6) und das des Bodens des Zylinders (14).

4. Zylindereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche S&sub2;, die von den Lippen (54, 58) begrenzt ist, größer ist als der Querschnitt s der nach außen führenden Stange (8), und zwar bevorzugt in der Größenordnung von 50% größer.

5. Zylindereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lippe (54) und die zweite Lippe (58) eine identische Fläche S&sub2; begrenzen.

6. Zylindereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Mitteln zur Wiederbeaufschlagung mit Hochdruck-Strömungsmittel in den Ringräumen (70) versehen ist, die zwischen der Fläche (60) des Kolbens und der gegenüberliegenden Fläche (52) des Ringes (44) gelegen sind.

7. Zylindereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wiederbeaufschlagung ein Rückschlagventil (72-74) aufweisen, das im Dämpfungsansatz (42) des Kolbens (6) sitzt, und radiale Kanäle (80), die den genannten Ansatz (42) durchsetzen.

8. Zylindereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Wiederbeaufschlagung eine Fase (82) aufweisen, die am Innenumfang (50) des Ringes (44) im wesentlichen den Kanälen (80) gegenüberliegen, eingebracht ist.

9. Zylindereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Fase (82') in den Ring (44) symmetrisch zur Fase (82) eingebracht ist, dank deren der genannte Ring umdreh-symmetrisch ist.

10. Zylindereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt 53 des Dämpfungsansatzes (42) größer ist als der Querschnitt s der nach außen führenden Stange (8).