DE4032921C2 - Hochleistungsgasdruckfeder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochleistungs­ gasdruckfeder nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

In der Industrie werden häufig Gasdruckfedern und ins­ besondere Gasdruckfedern mit Stickstoffüllung für sich wiederholende Arbeiten, wie das Rückholen von Gleit­ stücken oder das Herausziehen von gestanzten oder tiefgezogenen Teilen aus den Vorrichtungen von Indu­ striepressen, verwendet.

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 beträgt. 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 einander folgenden Kräfte, die auf die Ar­ beitszyklen zurückzuführen sind, nützt sich nämlich die halbweiche Dichtung, mit der die vorderen Federn versehen sind, schnell ab, sie wird schlaff, sichert nicht mehr eine ausreichende Abdichtung und dient gleichzeitig nicht mehr als fester Anschlag für die Kolbenstange in der ausgefahrenen Lage.

Die neueren Gasdruckfedern, die widerstandsfähige Dichtungen aufweisen, bleiben dem Risiko einer Beschä­ digung durch Extrusion ausgesetzt, wobei schnell eine Undichtheit 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 werden zahlreiche Leckage der Schmierflüssigkeit beobachtet, die außer­ halb der Gasdruckfeder 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, eine Beschädigung der Vorrichtung in der Presse.

Aus der FR 25 79 282 ist eine Hochleistungsdruckfeder, insbesondere Gasdruckfeder, bekannt, die aus einem zylindrischen Gehäuse, einer mit einem Gas unter Druck gefüllten Gaskammer und einer Stange, die von Füh­ rungsringen unten und oben geführt und von einer Schmierkammer aus geschmiert ist, besteht. Im Bereich der Führungsringe ist unten und oben jeweils eine ringförmige Lippendichtung mit Hohlraum angeordnet, deren Lippen gegen die Druckkammer gerichtet sind.

Eine derartige Gasdruckfeder weist jedoch v.a. den Nachteil auf, daß die Lippendichtung einer starken Er­ wärmung im Betrieb ausgesetzt ist, wodurch das Dich­ tungsverhalten negativ beeinflußt und die Lebensdauer beschränkt wird.

Des weiteren ist durch die konstruktive Ausgestaltung der Lippendichtung davon auszugehen, daß bei Undich­ tigkeiten ein plötzliches Versagen der Dichtung ein­ tritt, was zu einem totalen Ausfall der Gasdruckfeder und zu einer ernst zu nehmenden Gefahrensituation füh­ ren kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, indem eine Hochleistungs-Gasdruckfeder ge­ schaffen wird, die einen Dichtungssatz von hoher Zu­ verlässigkeit enthält, der eine lange Einsatzdauer bei einer industriellen Anwendung und einen sehr stetigen Verstellweg des Kolbens gewährleistet.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schmierkammer von einer konzentrisch zu der Stange angeordneten Hilfsringkammer umgeben ist, die mit der Schmierkammer so verbunden ist, daß Fluide zwischen beiden Kammern fließen können, und deren gesamte Seitenfläche umfaßt, wobei die Hilfskammer zwischen dem unteren Führungs­ ring und dem oberen Führungsring im Federgehäuse ange­ ordnet ist, wobei die zylindrische Oberfläche des Ge­ häuses ihre radiale Außenwand zur thermischen Abfüh­ rung der Wärme bildet, und die untere Lippendichtung, über einen axialen Durchgang zur Druckkammer, durch den Druck in der mit Gas gefüllten Druckkammer zwi­ schen ihren Lippen mit Druck beaufschlagt ist und die obere Lippendichtung zwischen ihren Lippen mit Druck beaufschlagt ist, wenn sich in der Schmierkammer ein Druck aufbaut.

Wie bereits angeführt, ermöglicht die doppelte erfin­ dungsgemäße Abdichtung die Gewährleistung einer langen Einsatz zeit 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 Gasdruckfe­ der, welche eine verstärkte und dauerhafte Dichtheit aufweist, ermöglicht es, außergewöhnliche Leistungen und Zuverlässigkeit zu erzielen.

Das Vorhandensein zweier ringförmiger Schmierkammern ermöglicht eine ausreichende Verminderung der Erwär­ mung, um einen intensiven Dauergebrauch vorzusehen.

Andererseits beruht die wesentliche Steigerung der Ab­ dichtung auf der Verbindung zwischen der unter Druck stehenden Stickstoffkammer und den Dichtlippen der un­ teren Innendichtung und auf das 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 Figur, die einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen 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 wird und zu der Stange 3 konzentrisch ist. Auf der Außenseite weist dieser Ring eine ringförmige Ver­ tiefung 10 auf, die zwischen der Wandung des zylindri­ schen Gehäuses 1 und dem unteren Ring 6 eine ringför­ mige Hilfsschmierkammer 11 bildet, die zu der Haupt­ kammer 9 konzentrisch ist und mit ihr in Verbindung steht. Die ringförmige Hilfskammer 11 steht über mehrere radiale Durchgänge wie 12 mit der Hauptkammer in Verbindung. Diese Hilfskammer 11 ist durch die zy­ lindrische seitliche Oberfläche gegenüber dem Gehäuse 1 der Gasdruckfeder 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 Erwärmung und allgemein zu einer höheren Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Gas­ druckfeder 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 sicherstellen.

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.

Claims (9)

1. Hochleistungsgasdruckfeder, insbesondere Gasdruck­ feder, bestehend aus einem zylindrischen Gehäuse (1), einer mit einem Gas unter Druck gefüllten Druckkammer (2) und einer Stange (3), die von Führungsringen (6) unten und oben und von einer Schmierflüssigkeit enthaltenden Schmierkammer (9) aus geschmiert ist, die um die Stange (3) herum ausgebildet ist, wobei jeder der beiden Führungs­ ringe eine obere (19) bzw. untere Lippendichtung (14) aufweist, deren Lippen zur Druckkammer (2) gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierkammer (9) von einer konzentrisch zu der Stange (3) angeordneten Hilfsringkammer (11) umgeben ist, die mit der Schmierkammer (9) so ver­ bunden ist, daß Fluide zwischen beiden Kammern fließen können, und deren gesamte Seitenfläche um­ faßt, wobei die Hilfskammer (11) zwischen dem un­ teren Führungsring (6) und dem oberen Führungsring im Federgehäuse (1) angeordnet ist, wobei die zy­ lindrische Oberfläche des Gehäuses (1) ihre radi­ ale Außenwand zur thermischen Abführung der Wärme bildet, und die untere Lippendichtung (14), über einen axialen Durchgang (15) zur Druckkammer (2), durch den Druck in der mit Gas gefüllten Druck­ kammer (2) zwischen ihren Lippen mit Druck beauf­ schlagt ist und die obere Lippendichtung (19) zwi­ schen ihren Lippen mit Druck beaufschlagt ist, wenn sich in der Schmierkammer (9) ein Druck auf­ baut.

2. Gasdruckfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Dichtung (14) über eine axiale Bohrung (15) dem Druck der Druckkammer unterliegt, der aus dem Druckraum kommt und in dem Lippenzwischenraum mündet.

3. Gasdruckfeder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschmierkammer (9) über eine ringförmige Aussparung (8) unmittelbar um die Stange (3) herum in den Lippenzwischenraum der oberen Dichtung (19) mündet.

4. Gasdruckfeder nach Anspruch 1 , 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der ringförmigen Hilfskammer (11) gegenüber dem Gehäuse (1) durch zwei Runddichtrin­ ge (21, 22) erfolgt, die beiderseits der Kammer in geeigneten Nuten der Führungsringe (6, 7) radial außen angeordnet sind.

5. Gasdruckfeder nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer (11) seitlich durch den oberen Teil des unteren Ringes (6) einerseits und durch die seitliche innere, dem Gehäuse (1) der Gasdruckfeder gegenüberliegende Wandung andererseits abgegrenzt ist.

6. Gasdruckfeder nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtungen (14, 19) hinsichtlich Abmessung und Werkstoff voneinander verschieden sind.

7. Gasdruckfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Lippendichtung (19) aus Polyurethan ge­ fertigt ist.

8. Gasdruckfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Lippendichtung (14) aus einer Gummiart gefertigt ist, die weicher als Polyurethan ist, aus dem die obere Dichtung besteht.

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