DE4217121C2 - Freikolben-Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschiedenen Druckflüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Freikolben-Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschie­ denen Druckflüssigkeiten, bei der in einem einen Zylindermantel bildenden Zylin­ der ein Freikolben um einen Hubweg hin- und herbewegbar ist, wobei der Zylinder an den beiden Enden des Zylindermantels je ein Stirnstück aufweist, bei der der Frei­ kolben mit mindestens zwei Abstand voneinander aufweisenden Dichtelementen versehen ist und einen Zylinderraum mit der einen Druckflüssigkeit sowie einen Zylinderraum mit der zweiten Druckflüssigkeit voneinander trennt, und bei der eine bei Undichtheit der Dichtelemente ansprechende Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, die eine am Freikolben vorgesehene Aussparung umfaßt, die einerseits zwischen den Dichtelementen zum Zylindermantel hin offen ist und der andererseits ein Aus­ laß zugeordnet ist.

Bei einer durch die Praxis bekannten Vorrichtung dieser Art ist der Freikolben nicht mit einer Kolbenstange versehen und dient der Kolben nicht dazu, über die Kolben­ stange ein Maschinenteil zu bewegen. Die Vorrichtung ist vielmehr ein sogenannter Medienwandler, der den Hydraulikdruck der ersten Flüssigkeit in den Hydraulik­ druck der zweiten Flüssigkeit umwandelt. Bei der bekannten Vorrichtung ist die Aussparung der Sicherungseinrichtung von zwei Bypasskanälen gebildet, in denen jeweils ein Rückschlagventil angeordnet ist und von denen der eine zu dem einen Zylinderraum führt und der andere zu dem anderen Zylinderraum führt. Bei der be­ kannten Vorrichtung wird die Sicherungseinrichtung nur dann wirksam, wenn der Druck in dem jeweiligen Zylinderraum soweit absinkt, daß die Flüssigkeit, die auf­ grund einer Undichtheit zwischen die beiden Dichtelemente gelangt ist, über das Rückschlagventil abfließen kann. Bei der bekannten Vorrichtung ist es also für viele Anwendungsfälle nicht vermieden, daß die eine Flüssigkeit aufgrund einer Undich­ tigkeit in den anderen Zylinderraum gelangt und sich mit der anderen Flüssigkeit vermischt. Insbesondere läßt sich die Undichtigkeit nicht von außen her feststellen, bevor die unerwünschte Vermischung der beiden Flüssigkeiten erfolgt ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Freikolben-Zylinder-Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in baulich einfacher Weise das durch Undichtheit der Dichtelemente bedingte Eintreten einer der Flüssigkeiten in die Aussparung mit vergrößerter Sicherheit nicht zu einem Vermischen der Flüssigkei­ ten führt und dieses Eintreten von Flüssigkeit von außen her feststellbar ist. Die er­ findungsgemäße Freikolben-Zylinder-Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, da­ durch gekennzeichnet, daß der Auslaß am Zylinder vorgesehen ist und die Ausspa­ rung sowie der Auslaß frei durchfließbar sind und daß die Aussparung samt dem Freikolben mit einer dem Hubweg entsprechenden axialen Längserstreckung ge­ staltet ist und die Aussparung während der Hin- und Herbewegung durch den Auslaß hin durch zum Zylinderäußeren hin offen ist, indem entweder der Auslaß am Zylindermantel bei dem zum Zylin­ der hin offenen Bereich der Aussparung angeordnet ist und der Freikolben in zwei Kolbenteile unterteilt ist, die durch eine Stange axial auf einen dem Hubweg ent­ sprechenden Abstand voneinander gehalten sind, oder der Auslaß an einem der Stirnstücke vorge­ sehen ist und die Aussparung sich auf ein vom Freikolben in Achsrichtung wegra­ gendes Stangenrohr erstreckt, das durch den Auslaß gleitbar hindurchgeführt ist.

Wenn aufgrund einer Undichtigkeit der Dichtelemente eine der Flüssigkeiten in die Aussparung gelangt, so kann sie von dieser frei zum Auslaß, d. h. in Richtung zum Normaldruck, durchfließen, so daß die Undichtheit anhand der aus dem Auslaß ab­ fließenden Flüssigkeit sichtbar wird. Durch eine entsprechende Gestaltung des Frei­ kolbens und der damit verbundenen Aussparung ist erreicht, daß die Flüssigkeit von der Aussparung bei jeder funktionsgerechten Stellung des Freikolbens zum Auslaß fließen kann. Die Erkennung eines Versagens eines der Dichtelemente ist nicht erst anhand der vermischten Flüssigkeiten erkennbar, so daß die mit der Flüs­ sigkeitenmischung verbundenen Nachteile vermieden sind.

Bei der ersten Ausführungsform ist die Baulänge des Kolbens und des Zylinders vergrößert, ist jedoch das Ausfließen von Flüssigkeit von der Aussparung zur Außenseite des Zylinders baulich vereinfacht erreicht. Die Aussparung überstreicht den Auslaß unmittelbar, d. h. mit einer offe­ nen Seite der Aussparung. Bei der zweiten Ausführungsform ist das Ausfließen von Flüssigkeit von der Aussparung zur Außenseite des Zylinders baulich aufwendiger erreicht, ist jedoch die Baulänge des Kolbens und des Zylinders im wesentlichen konstant gehalten. Die Aussparung überstreicht den Auslaß mittelbar, d. h. mit dem einen Teil der Aussparung begren­ zenden Stangenrohr.

Es ist denkbar, den Freikolben im wesentlichen aus einem einheitlichen Stück zu fertigen, das die Aussparung aufweist. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Freikolben aus zwei Kolbenteilen besteht, die durch Verbin­ dungsteile starr miteinander verbunden sind. Dies vereinfacht die erfindungsgemäße Gestaltung des Freikolbens.

In der Regel ist auch vorgesehen, daß der Freikolben beiderseits der dem Zylinder zugewendeten Öffnungen der Aussparung jeweils zwei auf Abstand voneinander angeordnete Dichtelemente trägt. Hierdurch ist die Dichtungssicherheit im Ver­ gleich zu nur einem Dichtungselement auf jeder Seite der Aussparungs-Öffnung verbessert.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn außerhalb des Zylin­ ders dem Auslaß ein durchfließbares Luftfilter zugeordnet ist. Ein Luftaustausch zwischen der Atmosphäre und der Aussparung kann nur durch das Luftfilter erfol­ gen, so daß der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschmutzter Um­ gebung problemfrei ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn die Freikolben-Zylinder- Vorrichtung Bestandteil einer Hochdruck-Wasserhydraulik zum Entzundern an einer Schmiedemaschine ist. Bei diesem Anwendungsfall werden erwärmte Schmiedeteile entzundert und wird ein erforderlicher sekundärseitiger Wasserdruck durch einen primärseitigen Öldruck aufgebaut. Gerade bei diesem Anwendungsfall sollen eine Verunreinigung des Wassers durch Öl und ein Eindringen von Wasser in das Öl mit hoher Sicherheit ausgeschlossen sein.

Die erfindungsgemäße Freikolben-Zylinder-Vorrichtung ist in herkömmlicher Weise mit Ein- und Auslaßventilen versehen, die bei einem Preßhub die zweite Druckflüssigkeit in den zweiten Zylinderraum eintreten lassen und die erste Druck­ flüssigkeit aus dem ersten Zylinderraum unter entsprechend hohem Druck austreten lassen. Die entsprechenden Ein- und Auslaßventile lassen bei einem Rückhub erste Druckflüssigkeit unter Druck in den ersten Zylinderraum eintreten und zweite Druckflüssigkeit unter entsprechend reduziertem Druck aus dem zweiten Zylinder­ raum austreten.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Freikolben- Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschiedenen Druckflüssigkeiten und

Fig. 2 einen Längsschnitt einer zweiten Freikolben-Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschiedenen Druckflüssigkeiten.

Die Freikolben-Zylinder-Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt einen längeren Zylinder 1 mit einem Zylindermantel 2, der endseitig von Stirnstücken 3, 4 abgeschlossen ist und von einem Freikolben 5 in einen ersten Zylinderraum 6 und einen zweiten Zy­ linderraum 7 unterteilt ist. Der erste Zylinderraum 6 nimmt eine erste Druckflüs­ sigkeit 8, nämlich Wasser auf und der zweite Zylinderraum 7 nimmt eine zweite Druckflüssigkeit 9, nämlich Öl auf. Wenn gemäß einem Pfeil 10 durch das eine Stirnstück 4 die zweite Druckflüssigkeit 9 unter hohem Druck zugeführt wird, dann bewegt sich der Freikolben 5 in Richtung zum anderen Stirnstück 7 und die erste Druckflüssigkeit 8 wird unter entsprechend hohem Druck gemäß einem Pfeil 11 durch das andere Stirnstück 7 ausgetrieben.

Der Freikolben 5 besteht aus zwei gleichen Kolbenteilen 12, die einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen und über ein beiderends angeschraubtes stangenartiges Verbindungsteil 13 miteinander verbunden sind. Jedes Kolbenteil 12 ist zum Zylindermantel 2 hin mit einem oder mehreren Dichtelementen 14 verse­ hen, die ringartig in sich geschlossen sind und in umlaufende Nuten eingelassen sind. Der Zylindermantel 2 und die beiden Kolbenteile 12 begrenzen eine das stan­ genartige Verbindungsteil 13 umgebende Aussparung 15, der am Zylindermantel 2 ein lochartiger Auslaß 16 zugeordnet ist, der an der Außenseite des Zylinders 1 von einem Luftfilter 17 abgedeckt ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist im Prinzip so aufgebaut, wie die gemäß Fig. 1. Abweichend sind bei Fig. 2 der Zylinder 1 und der Zylindermantel 2 kürzer gehalten. Die beiden Kolbenteile 12 weisen nur einen ganz geringen Abstand von­ einander auf und die Verbindungsmittel sind in Fig. 2 nicht gezeigte Schrauben. Von dem zwischen den Kolbenteilen 12 befindlichen scheibenartigen Bereich der Aussparung 15 geht ein Stangenrohr 18 aus, dessen Inneres ebenfalls Bereich der Aussparung 15 ist. Das Stangenrohr erstreckt sich durch das eine Stirnstück 4 und ist in diesem gleitbar und flüssigkeitsdicht geführt. Das Luftfilter 17 ist an dem aus dem Zylinder 1 herausragenden Ende des Stangenrohres 18 vorgesehen.

Claims (6)

1. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschiedenen Druckflüssigkeiten,
bei der in einem einen Zylindermantel bildenden Zylinder ein Freikolben um einen Hubweg hin- und herbewegbar ist, wobei der Zylinder an den beiden Enden des Zylindermantels je ein Stirnstück aufweist,
bei der der Freikolben mit mindestens zwei Abstand voneinander aufweisenden Dichtelementen versehen ist und einen Zylinderraum mit der einen Druckflüssigkeit sowie einem Zylinderraum mit der zweiten Druckflüssigkeit voneinander trennt, und
bei der eine bei Undichtheit der Dichtelemente ansprechende Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, die eine am Freikolben vorgesehene Aussparung umfaßt, die einerseits zwischen den Dichtelementen zum Zylindermantel hin offen ist und der andererseits ein Auslaß zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaß (16) am Zylinder (1) vorgesehen ist und die Aussparung (15) sowie der Auslaß (16) frei durchfließbar sind und
daß die Aussparung (15) samt dem Freikolben (5) mit einer dem Hubweg entsprechenden axialen Längserstreckung gestaltet ist und die Aussparung (15) während der Hin- und Herbewegung durch den Auslaß (16) hindurch zum Zylinderäußeren hin offen ist,
indem der Auslaß (15) am Zylindermantel (2) bei dem zum Zylinder (1) hin offenen Bereich der Aussparung (15) angeordnet ist und der Freikolben (5) in zwei Kolbenteile (12) unterteilt ist, die durch eine Stange (13) axial auf einen dem Hubweg entsprechenden Abstand voneinander gehalten sind.

2. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung mit zwei verschiedenen Druckflüssigkeiten, bei der in einem einen Zylindermantel bildenden Zylinder ein Freikolben um einen Hubweg hin- und herbeweglich ist, wobei der Zylinder an den beiden Enden des Zylindermantels je ein Stirnstück aufweist,
bei der der Freikolben mit mindestens zwei Abstand voneinander aufweisenden Dichtelementen versehen ist und einen Zylinderraum mit der einen Druckflüssigkeit sowie einen Zylinderraum mit der zweiten Druckflüssigkeit voneinander trennt, und
bei der eine bei Undichtheit der Dichtelemente ansprechende Sicherungseinrichtung vorgesehen ist, die eine am Freikolben vorgesehene Aussparung umfaßt, die einerseits zwischen den Dichtelementen zum Zylindermantel hin offen ist und der andererseits ein Auslaß zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auslaß (16) am Zylinder (1) vorgesehen ist und die Aussparung (15) sowie der Auslaß (16) frei durchfließbar sind und
daß die Aussparung (15) samt dem Freikolben (5) mit einer dem Hubweg entsprechenden axialen Längserstreckung gestaltet ist und die Aussparung (15) während der Hin- und Herbewegung duch den Auslaß (16) hindurch zum Zylinderäußeren hin offen ist,
indem der Auslaß (16) an einem der Stirnstücke (3) vorgesehen ist und die Aussparung (15) sich auf ein vom Freikolben (5) in Achsrichtung wegragendes Stangenrohr (18) erstreckt, das durch den Auslaß (16) gleitbar hindurchgeführt ist.

3. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freikolben (5) aus zwei Kolbenteilen (12) besteht, die durch Verbindungsteile (13) starr miteinander verbunden sind.

4. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Freikolben (5) beiderseits der dem Zylinder (1) zugewendeten Öffnung der Aussparung (15) jeweils zwei auf Abstand voneinander angeordnete Dichtelemente (14) trägt.

5. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Zylinders (1) dem Auslaß (16) ein durchfließbarer Luftfilter (17) zugeordnet ist.

6. Freikolben-Zylinder-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestandteil einer Hochdruck- Wasserhydraulik zum Entzundern an einer Schmiedemaschine ist.