DE4032921A1 - Hochleistungsgasdruckfeder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochleistungs­ gasdruckfeder, nämlich eine Gasdruckfeder mit ver­ stärkter und dauerhafter Dichtheit.

Sie bezieht sich insbesondere auf einen Dichtungssatz von hoher Zuverlässigkeit für Gasdruckfedern und ähn­ liches.

In der Industrie werden häufig die Gasdruckfedern und insbesondere die Gasdruckfedern mit Stickstoffüllung für sich wiederholende Arbeiten verwendet, wie das Rückholen von Gleitstücken oder das Herausziehen von gestanzten oder tiefgezogenen Teilen aus den Vorrich­ tungen von Industriepressen.

Der intensive Einsatz in Industriebetrieben für die industrielle Produktion in großen Serien erfordert ei­ ne beträchtliche Zahl von Arbeitszyklen dieser Gas­ druckfedern, die sehr oft mehr als eine Million Vor­ gänge betragen. Andererseits sind die Arbeitsbedingun­ gen manchmal äußerst hart und es ist notwendig, sich zu vergewissern, daß diese Teile einwandfrei zuverläs­ sig sind.

Diese Zuverlässigkeit soll sogar die Kriterien über­ schreiten, die auf diesen Gebieten einer industriellen Verwendung im allgemeinen zulässig sind.

Die Hauptursache eines Ausfalls betrifft die Abdich­ tung, deren Aufrechterhaltung während längerer Zeit­ räume und Fristen einer intensiven und wiederholten Verwendung nicht völlig gewährleistet werden kann.

Wegen der einanderfolgenden Kräfte, die auf die Ar­ beitszyklen zurückzuführen sind, nützt sich nämlich die halbweiche Dichtung schnell ab, mit der die vorde­ ren Federn versehen sind, wird schlaff, sichert nicht mehr eine ausreichende Abdichtung und dient gleichzei­ tig nicht mehr als fester Anschlag für die Kolbenstan­ ge in der ausgefahrenen Lage.

Die neueren Gasdruckfedern, die widerstandsfähige Dichtungen aufweisen, bleiben dem Risiko einer Beschä­ digung durch Extrusion ausgesetzt, wobei eine Undicht­ heit schnell entsteht.

In diesem Zustand sind derartige Gasdruckfedern für die vorgesehenen Anwendungen nicht mehr geeignet.

Andererseits erwärmt sich das Gehäuse der Gasdruckfe­ der, die eine sich wiederholende intensive Arbeit er­ bringt, übermäßig, was zu einem wesentlichen Lei­ stungsabfall und einer mehr oder weniger schnellen Be­ schädigung der gesamten Gasdruckfeder führt.

Einerseits wird nach einer größeren Anzahl von Ar­ beitszyklen ein Überlaufen des Stickstoffs in die Schmierkammer und andererseits zahlreiche Leckage der Schmierflüssigkeit beobachtet, die außerhalb der Gas­ druckfeder sichtbar sind.

Die Gasdruckfedern erbringen dann nicht mehr die ge­ forderte Kraft und verursachen eine Mißbildung während der Formung des Werkstücks und, wenn die Mängel zuneh­ men, die Beschädigung der Vorrichtung in der Presse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese verschiedenen Nachteile zu vermeiden, indem eine Hochleistungs-Gasdruckfeder vorgeschlagen wird, die einen Dichtungssatz von hoher Zuverlässigkeit enthält, der eine lange Einsatzdauer bei einer industriellen Anwendung und einen sehr stetigen Verstellweg des Kol­ bens gewährleistet.

Hierzu ist die Hochleistungs-Gasdruckfeder mit ver­ stärkter Abdichtung dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Führungsringe eine Dichtung mit Lippen enthält, wobei diese Dichtungen sich hinsichtlich Abmessungen und Werkstoff voneinander unterscheiden, und daß die Hauptschmierkammer von einer Hilfsringkammer ummantelt ist, die zu der Schmierkammer konzentrisch ist und mit dieser in Verbindung steht, wobei diese Kammer zwi­ schen dem unteren Ring und dem Gehäuse der Gasdruckfe­ der vorgesehen ist, und daß bei den beiden Dichtungen mit Lippen, die Lippen zu der Druckkammer hin gerich­ tet sind, wobei die untere Dichtung dem Druck der Druckkammer durch einen Durchgang unterworfen ist, der von der Druckkammer kommt und in dem Raum zwischen den Lippen mündet, und die obere Dichtung dem Druck der Schmierkammer unterliegt.

Wie bereits angeführt, ermöglicht die doppelte erfin­ dungsgemäße Abdichtung die Gewährleistung einer langen Einsatzzeit bei völliger Wirksamkeit weit über die derzeitige kritische Schwelle des Risikos einer man­ gelhaften Funktion oder einer Leckage. Über die tech­ nischen Leistungen hinaus verwendet der erfindungsge­ mäße Dichtungssatz ferner einfache Komponenten, wo­ durch durchaus wettbewerbsfähige Herstellungskosten entstehen.

Andererseits bleibt der Verstellweg des Kolbens immer gleich.

Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Gasdruckfder ermöglicht, außergewöhnliche Leistungen und Zuverläs­ sigkeit zu erzielen.

Somit ermöglicht das Vorhandensein zweier ringförmiger Schmierkammern eine ausreichende Verminderung der Er­ wärmung, um einen intensiven Dauergebrauch vorzusehen.

Andererseits beruht die wesentliche Steigerung der Ab­ dichtung auf die Verbindung zwischen der unter Druck stehenden Stickstoffkammer und den Dichtlippen der un­ teren Innendichtung und auf des Vorhandensein einer zweiten Innendichtung, die am Ausgang der ringförmigen Hauptschmierkammer angeordnet ist.

Zwei außenliegende Dichtungen zu den Führungsringen verbessern noch die Abdichtung an der Schmierflüssig­ keit.

Die technischen Merkmale und weitere Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die als nicht beschränkendes Beispiel einer Ausführungsart der Erfindung erstellt ist, unter Bezugnahme auf die Fi­ gur, die einen Längsschnitt der erfingungsgemäßen Gas­ druckfeder darstellt.

Die erfindungsgemäße Gasdruckfeder besteht aus einem Gehäuse 1, das im allgemeinen zylindrisch ist und an seinem unteren halben Teil eine Kammer 2 abgrenzt, die völlig dicht und mit Stickstoff unter Druck gefüllt ist.

Der obere Teil enthält eine Stange 3, die mit einem Kopf 4 endet, und eine Führung 5, die aus zwei Füh­ rungsringen in Bronze, und zwar aus einem unteren Ring 6 und aus einem oberen Ring 7 besteht.

Der Kopf 4 dient als Anschlag, um die Rückholbewegun­ gen der Stange in der Ausgangslage zu begrenzen.

Der untere Ring 6 mit einer größeren Länge ist gemäß einem ringförmigen Gang 8 unmittelbar um die Stange 3 nach oben offen und grenzt im oberen Bereich eine Hauptschmierkammer 9 ab, die Vorratskammer genannt und zu der Stange 3 konzentrisch ist. Auf der Außenseite weist dieser Ring eine ringförmige Vertiefung 10 auf, die zwischen der Wandung des zylindrischen Gehäuses 1 und dem unteren Ring 6 eine ringförmige Hilfsschmier­ kammer 11 bildet, die zu der Hauptkammer 9 konzen­ trisch ist und mit ihr in Verbindung steht. Die ring­ förmige Hilfskammer 11 steht über mehrere radiale Durchgänge wie 12 mit der Hauptkammer in Verbindung.

Diese Hilfskammer 11 ist durch die zylindrische seit­ liche Oberfläche gegenüber dem Gehäuse 1 der Gasdruck­ feder verschlossen, das ihre seitliche Außenwandung bildet.

Diese ringförmige Hilfskammer 11 bildet eine zusätzli­ che Kammer von geringer Dicke, die mit der Hauptkammer in Verbindung steht und seitlich durch die seitliche zylindrische Oberfläche des Gehäuses 1 verschlossen ist. Sie begünstigt die thermische Abführung der Wär­ me, die von der Überhöhung des Schmieröls herrührt, die im intensiven Betrieb festgestellt wurde. Im unte­ ren Bereich um die Stange 3 weist der untere Ring 6 eine ringförmige Aussparung 13 für das Einlegen einer ersten Dichtung 14 auf, beispielsweise mit Lippen und gegen eine Extrusion ausgelegt. Die Dichtung ist ein­ gelegt, damit ihre Lippen zu der Druckkammer 2 hin ge­ richtet sind.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der untere Ring 6 eine axiale Verbindung 15 mit­ tels einer Leitung 16 zwischen der Druckkammer für Stickstoff 2 und der Dichtung 14 aufweist.

Diese axiale als Bohrung ausgeführte Verbindung 15 mündet im Bereich des Lippenzwischenraumes 17 der er­ sten Dichtung 14.

Diese zusätzliche Pressung auf den Lippen der Dichtung 14 steigert die Auflage für die Abdichtung auf der Stange 3 und verbessert somit die Abdichtung beträcht­ lich. An ihrer Basis weist der obere Ring 7 eine ring­ förmige koaxiale Aussparung 18 auf, in die eine obere Dichtung 19, ebenfalls mit Lippen und gegen eine Ex­ trusion ausgelegt, eingelegt ist. Wie bei der ersten Dichtung ist die untere Oberfläche mit Lippen verse­ hen, die zu der Druckkammer hin gerichtet sind, prak­ tisch gegenüber dem ringförmigen Durchgang 8 der Hauptschmierkammer, der somit in den Lippenzwischen­ raum der oberen Dichtung 19 mündet.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung haben die Dichtungen 14 und 19 unterschiedliche Abmessungen und sind aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt. Bei­ spielsweise ist die obere Dichtung 19 aus Polyurethan gefertigt, während die untere Dichtung 14 aus Akrylni­ trilbutadien gefertigt ist, das weicher als Polyure­ than ist.

Die Verwendung eines starren Werkstoffs oben und eines weicheren Werkstoffs für die untere Dichtung sowie die unterschiedlichen Abmessungen lassen eine Ungleichheit entstehen, die zu einer wesentlichen Besserung der Fe­ stigkeit gegenüber der Erwärmung und im allgemeinen der Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Gasdruckfe­ der führt.

Eine obere Abschlußdichtung 20 als Abstreifring, die in eine obere Aussparung des oberen Ringes eingelegt sind, vervollständigt die Abdichtung durch die Rund­ dichtringe unten 21 und 22, die jeweils in geeigneten Nuten in den seitlichen außenliegenden Oberflächen des unteren und des oberen Ringes eingelegt sind und bei­ derseits die Abdichtung der ringförmigen Hilfskammer 11 und der Kammer 2 gegenüber dem Gehäuse 1 in dessen oberen Bereich sicherstellt.

Gegenüber dem Gehäuse ist der obere Ring durch einen Sprengring 23 festgehalten.

Nach unten endet das Gehäuse 1 mit einer Auflage 24, die eine seitliche Öffnung für das Einfüllen von Gas 25 enthält, in der ein Ventilgehäuse 26 für das Ventil 27 eingebaut ist.

Eine umlaufende Nut 28 ist in der Auflage des Gehäuses 1 ausgeführt, um die Gasdruckfeder auf einem Werkzeug, beispielsweise mit Hilfe von zwei halben Flanschen, zu befestigen.

Die Erfindung wurde vorstehend ausführlich beschrie­ ben. Es versteht sich jedoch, daß einzelne einfache Änderungen, Zusätze, unmittelbare Varianten, Austausch durch gleichwertige Komponenten in den Rahmen der vor­ liegenden Erfindung fallen.

Claims (11)

1. Hochleistungsgasdruckfeder, nämlich Gasdruckfeder mit Stickstoffüllung, bestehend aus einem zylin­ drischen Gehäuse (1), einer Druckkammer, die mit einem Gas unter Druck gefüllt ist, und einer Stan­ ge, die von Führungsringen unten und oben geführt ist und von einer Schmierkammer aus geschmiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringe unten (6) und oben (7) jeweils eine ringförmige Dichtung mit Hohlraum (14, 19) enthalten, daß die Schmierkammer (9) von einer Hilfsringkammer (11) ummantelt ist, die zu der Hauptkammer konzentrisch ist und mit dieser in Verbindung steht, wobei diese Hilfskammer durch den oberen Teil des unteren Ringes (6) und das Ge­ häuse (1) der Gasdruckfeder abgegrenzt ist, und daß die beiden ringförmigen Dichtungen mit Hohl­ raum (14, 19), die jeweils in jedem Führungsring (6, 7) vorgesehen sind, einen Hohlraum aufweisen, der zu der Druckkammer hin gerichtet ist, wobei die untere Dichtung (14) dem Druck dieser Kammer und die obere Dichtung (19) dem konstanten Druck eines Schmiermittels unterliegen.

2. Gasdruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dichtungen sich von einander un­ terscheiden.

3. Gasdruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Dichtungen Lippendichtungen sind.

4. Gasdruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Dichtung (14) dem Druck der Druckkammer (2) durch einen axialen Durchgang (15) als Verbin­ dung mit der Druckkammer unterworfen ist, der in dem Lippenzwischenraum mündet.

5. Gasdruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschmierkammer (9) durch eine ringförmige Aussparung (8) als Verbindung in den Lippenzwi­ schenraum der oberen Dichtung (19) mündet.

6. Gasdruckfeder nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der ringförmigen Hilfskammer (11) durch zwei Runddichtringe erfolgt, die beiderseits der Kammer auf jedem der Führungsringe (6, 7) ange­ ordnet sind.

7. Gasdruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer (11) durch den oberen Teil des un­ teren Ringes einerseits und durch die seitliche innere Wendung gegenüber dem Gehäuse der Gasdruck­ feder andererseits seitlich abgegrenzt ist.

8. Gasdruckfeder nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtungen hinsichtlich Abmessung und Werkstoff voneinander verschieden sind.

9. Gasdruckfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Dichtung (19) aus Polyurethan gefertigt ist.

10. Gasdruckfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Dichtung aus einer Gummiart gefertigt ist, die weicher als das Polyurethan ist, aus dem die obere Dichtung (19) besteht.

11. Gasdruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringe (6, 7) aus Bronze gefertigt sind.