DE4038950A1 - Kolben-zylinder-aggregat zur erzeugung und uebertragung von druckkraeften - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder- Aggregat zur Erzeugung und Übertragung von Druckkräften auf geradlinig verschiebbar geführte Stellelemente mit einem, in einem einseitig offenen Topfkolben, quer zur Druckrichtung pendelbar gelagerten Druckstößel.

Kolben-Zylinder-Aggregate dieser Art werden, insb. im Schwermaschinenbau dazu verwendet, auf ebene Anschlag­ flächen von in Gleitführungen verschiebbaren Stellele­ menten einen steuerbaren Druck aufzubringen oder einem auf diesen Elementen lastenden Druck entlastend entge­ genzuwirken. Die Druckstößel der Kolben-Zylinder-Aggre­ gate beaufschlagen dabei die jeweilige Anlagefläche des Stellelementes, ohne mit diesem gekuppelt zu sein. So werden z. B. Kolben-Zylinder-Aggregate dieser Art zwi­ schen den Lagereinbaustücken von Walzgerüsten mit einem oder mehreren Walzenpaaren angeordnet, um die Lagerein­ baustücke eines Walzenpaares, druckgesteuert gegeneinan­ der abzustützen oder auch einen Druck, z. B. einen Biege­ druck, zur partiellen Verformung der Walzen auf deren Enden aufzubringen.

Die pendelbare Lagerung der Druckstößel im Topfkolben der gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate trägt dabei dem Umstand Rechnung, daß die von dem Druckstößel beaufschlagten Stellelemente im praktischen Betrieb häufig auch mehr oder weniger starke Bewegungen quer zur Druckrichtung ausführen, die z. B. auf unvermeidliche Toleranzen in den Gleitführungen der Stellelemente zurückzuführen sind. Der Druckstößel nimmt dabei die kurzen Querbewegungen ohne Veränderung des Druckkontak­ tes zwischen Druckstößel und Anlagefläche der Stellele­ mente mit einer Pendelbewegung im Topfkolben auf.

Bei einer bekannten Ausbildungsform der gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate für die Druckbeaufschlagung von Lagereinbaustücken von Walzwerkswalzen steht der Druckstößel mit seiner ballig geformten unteren Stirn­ fläche auf einer im Bodenteil des Topfkolbens angeordne­ ten Kugelkalotte auf. Der mögliche Pendelausschlagswin­ kel des Druckstößels wird dabei durch die Innenwandung des Topfkolbens, in den er mit leichtem Spiel eingesetzt ist, und eine, auf den Topfkolbenrand aufgebrachte Ringdichtung eng begrenzt, um sicherzustellen, daß der Druckstößel nach Beendigung der Druckübertragung auf die Stellelemente wieder in die ursprüngliche Zentrierposi­ tion innerhalb des Topfkolbens zurückkehrt und sich nicht bei Beginn einer neuen Beaufschlagungsbewegung in einer Schrägstellung befindet.

Es hat sich gezeigt, daß diese Ausbildungsform des Kolben-Zylinder-Aggregates nicht geeignet ist, größere Querbewegungsausschläge der Stellelemente, wie sie z. B. infolge von im Dauerbetrieb ausgeschlagenen Gleitführun­ gen der Stellelemente verursacht werden können, aufzu­ nehmen, und daß schon bei nur leichter Vergrößerung der Pendelausschläge die Ringdichtungen über ihre Elastizi­ tätsgrenze hinaus überdrückt und dadurch beschädigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs­ gemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate so zu verbessern, daß erheblich größere Pendelausschläge des Druckstößels möglich gemacht werden, ohne daß hierbei Beschädigungen der Abdichtung auftreten und der Druckstößel auch wei­ terhin nach Beendigung der Druckübertragung in seine Zentrierstellung zurückgeführt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckstößel aus einer, durch aufeinanderliegende Dichtansätze an der Außenwand des Druckstößels und am Innenrand des Topfkol­ bens bestimmten Zentrierposition entgegen der Wirkung eines am Boden des Topfkolbens angeordneten Federelemen­ tes in den Topfkolben hinein, gegen einen in diesem angeordneten Festanschlag in Pendelposition gleitver­ schiebbar ist.

Diese Ausbildungsform erlaubt es, den Druckstößel so zu bemessen, daß dieser innerhalb des Topfkolbens erheblich größere Pendelausschläge auszuüben vermag, und daß bei Beendigung der Druckübertragung auf die Stellelemente der Druckstößel durch die Federelemente wieder in die Ausgangs-Zentrierposition zurückbewegt wird.

Wie die Erfindung weiter vorsieht, können die Dichtan­ sätze aus in der Innenwandung des Topfkolbens und auf dem Außenumfang des Druckstößels angeordneten Konusflä­ chen bestehen, die im Topfkolben auf einem, in diesen einschiebbaren und axial festlegbaren Konus-Ring und am Druckstößel in einem halsförmigen Ringeinschnitt verlau­ fen.

Weitere Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Kolben- Zylinder-Aggregate sind in zusätzlichen Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeich­ nung zeigen

Fig. 1 bis 4 das Kolben-Zylinder-Aggregat im Axial­ schnitt in verschiedenen Arbeitsstellungen und

Fig. 5 eine andere Ausbildung des Kolben-Zylin­ der-Aggregats nach den Fig. 1 b is 4.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen, steht der Druckstößel 1 mit seiner balligen unteren Stirnfläche 1a auf einer Kugel­ kalotte 2a auf, die Teil eines schwimmenden Kolbens 2 ist. Dieser schwimmende Kolben 2 ist in dem Topfkolben 3 geführt, der aus dem Kolbenteil 3a und dem Topfansatz 3b besteht. Der Kolbenteil 3a des Topfkolbens 3 ist im Zylinder 4 geführt, der unterhalb des Kolbenteils 3a eine Druckmittelzuführöffnung 4a aufweist und durch den Kolbendeckel 5 verschlossen ist. An der der Kugelkalotte 2a abgewandten Stirnseite weist der schwimmende Kolben 2 einen Führungsstift 6 auf, der von einem Federpäket 7 umschlossen wird, das in einer Bodenausnehmung 3c des Kolbenteils 3a angeordnet ist. Der Führungsstift 6 dient nur zur Zentrierung der Tellerfedern. Im oberen Bereich des Topfansatzes 3b des Topfkolbens 3 ist in diesen ein mit einem Sicherungsring 9 axial gegen Verschieben gesicherter Konusring 8 eingesetzt. Der Druckstößel 1 weist einen halsförmigen Ringausschnitt 1b mit einer Konusfläche 1c auf, die in der dargestellten Position des Druckstößels 1 auf der Konusfläche des Konusrings 8 aufliegt. Der Druckstößel 1 befindet sich in dieser Position in seiner Ausgangsstellung gegenüber dem mit 14 angedeuteten Stellelement und seine leicht gewölbte Druckstirn 1d befindet sich mit Abstand gegenüber dessen ebener Anschlagfläche 14a. Wie ersichtlich, wird der Druckstößel 1 unter dem Druck des Federpaketes 7 durch die Konusflächen des Konusrings 8 in Zentrierposition gehalten und axial arretiert.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, bewegt sich der Topfkolben 3 bei Zuführung eines Druckmittels durch die Druckmittel­ zuführöffnung 4a in Richtung des eingezeichneten Pfeils A nach oben und nimmt dabei den Druckstößel 1 mit, ohne daß dieser, bzw. der schwimmende Kolben 2 seine relative Lage zu dem Topfkolben 3 ändert.

Mit Auftreffen der gewölbten Druckstirn ld des Druckstö­ ßels 1 auf die Anschlagfläche 14a des Stellelements 14 wird der Druckstößel 1, wie im linken Teil der Darstel­ lung nach Fig. 3 wiedergegeben, gegen die Wirkung des Federpaketes 7 in Richtung des Pfeils B zusammen mit dem schwimmenden Kolben 2 in den Topfkolben 3 hineinbewegt, bis der schwimmende Kolben 2 auf dem Boden des Topfkol­ bens 3 aufliegt. Dabei löst sich die Konusfläche 1c des halsförmigen Ringausschnittes 1b von der Konusfläche des Konusrings 8 und hebt damit die Festlegung des Druckstö­ ßels 1 in dessen Zentrierstellung gemäß Fig. 1 auf. Der Druckstößel 1 kann jetzt in dieser freien Stellung weiter in Richtung des Pfeils A gegen die Anschlagfläche 14a des Stellelements 14 bewegt werden, wobei sich seine relative Lage zum Topfkolben 3 nicht mehr ändert, wie dies aus der Darstellung rechts in Fig. 3 hervorgeht.

Ergeben sich während der Druckkraftübertragung auf das Stellelement 9 nach beiden Darstellungen in Fig. 3 Querbewegungen des Stellelements 14, dann kann der Druckstößel 1, wie in Fig. 4 dargestellt, solche Bewe­ gungen durch Pendeln in der Kugelkalotte 2a des schwim­ menden Kolbens 2 innerhalb des in strichpunktierten Linien angedeuteten Winkels frei beweglich in dem Topf­ kolben 2 aufnehmen. Nach Beendigung der Druckübertragung durch Umsteuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Kolbenteils 3a über den Zylinderringraum 4b auf nicht dargestellte Weise, bewegt sich der Topfkolben 3 entge­ gen der Richtung des Pfeils A wieder in die in Fig. 1 dargestellte Position, wobei der Druckstößel 1 unter der Wirkung des Federpaketes 7 wieder in die durch die Konusfläche 1c und den Konusring 8 bestimmte Zentrierpo­ sition gedrückt wird.

Bei der Ausbildungsform nach Fig. 5 ist im Öffnungsbe­ reich des Topfansatzes 3b des Topfkolbens 3 eine zwei­ teilige Dichtringhülse 10 oberhalb des Konusrings 8 angeordnet. Diese Dichtringhülse 10 besteht aus einem unteren Nutring 10a, der auf dem Konusring 8 bzw. einem über diesem eingesetzten Sicherungsring 15 aufliegt, und aus einem in dessen Nut geführten Dichtring 10b. Zwi­ schen beide Ringe 10a und 10b ist in die Nut ein elasti­ scher Zwischenring 11 eingesetzt. Den Kopf 1e des Druck­ stößels 1 umfaßt ein Gegendichtring 12, der ebenfalls aus zwei, durch einen elastischen Zwischenring 13 von­ einander getrennten Ringen 12a und 12b gebildet wird. Der Durchmesser dieses Gegendichtungsrings 12 ist, wie ersichtlich, wesentlich größer als der des Dichtungs­ rings 10b der Dichtringhülse 10. In der rechts in der Zeichnung dargestellten Ausgangsposition des Druckstö­ ßels 1, bei der dieser mit der Konusfläche des Ringaus­ schnitts 1b am Dichtungsring 8 anliegt, liegt der untere Ring 12b des Gegendichtungsrings 12 mit einer nach unten weisenden ebenen radialen Tellerfläche auf der oberen Ringstirn des Dichtungsrings 10b der Dichtringhülse 10 auf und deckt damit die obere Öffnung des Topfkolbens 3 dichtend ab. Der Topfkolben ist auf diese Weise in jeder Stellung des Druckstößels 1 gegen das Eindringen von Verschmutzung gesichert.

Claims (8)

1. Kolben-Zylinder-Aggregat zur Erzeugung und Übertra­ gung von Druckkräften auf geradlinig verschiebbar geführte Stellelemente mit einem, in einem einseitig offenen Topfkolben, quer zur Druckrichtung pendelbar gelagerten Druckstößel, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckstößel (1) aus einer durch aufeinander­ liegende Dichtansätze am Außenrand des Druckstößels (1) und am Innenrand des Topfkolbens (3) bestimmten Zentrierposition entgegen der Wirkung eines am Boden des Topfkolbens (3) angeordneten Federelementes (7) in den Topfkolben (3) hinein gegen einen in diesem angeordneten Festanschlag in eine Pendelposition gleitverschiebbar ist.

2. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtansätze aus in der Innenwandung des Topfkolbens (3) und auf dem Außenumfang des Druck­ stößels (1) angeordneten Konusflächen gebildet wer­ den.

3. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusflächen im Topfkolben (3) auf einem, in diesen einschiebbaren und axial festlegbaren Konus­ ring (8) und die Konusflächen des Druckstößels (1) in einem halsförmigen Ringeinschnitt (1b) verlaufen.

4. Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, mit einer im Topfkolben angeordneten, eine ballig geformte untere Stützfläche des Druckstößels abstüt­ zenden Kugelkalotte, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkalotte (2) als ein im Topfkolben (3) schwimmend geführtes Kolbenstück (2a) ausgebildet ist, dessen dem Boden des Topfkolbens (3) zugewandte Stirnfläche von in Bodenausnehmungen des Topfkolbens (3) angeordneten Federpaketen (7) beaufschlagbar ist.

5. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch von den Federpaketen (7) umschlossene, an die Stirn­ fläche des Kolbenstücks (2a) angesetzten, in Ausneh­ mungen (3d) im Boden des Topfkolbens (3) ragende Führungsstifte (6).

6. Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch am Kopf (1e) des Druckstößels (1) und im Öffnungsrand des Topfkolbens (3) angeordnete, den Kopf (1e) umfassende bzw. in den Öffnungsrand eingepaßte, ela­ stisch gegeneinander verschieb- und andrückbare Dichtringe (12) bzw. Dichtringhülsen (10).

7. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtring (12) und Dichtringhülse (10) jeweils aus einem Paar von Ringen (10a, 10b bzw. 12a, 12b) bestehen, zwischen denen elastische Zwischenringe (13 bzw. 11) angeordnet sind.

8. Kolben-Zylinder-Aggregat nach den Ansprüchen 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlegefläche des am Kopf (le) des Druckstö­ ßels (1) angeordneten Gegendichtrings (12) als ebener Teller und die Anlagefläche der im Topfkolben (3) angeordneten Dichtringhülse (10) als Ringscheibe ausgebildet sind, wobei der Durchmesser des Tellers wesentlich größer bemessen ist als der der Ringschei­ be.