DE7244855U - Ausgleichselement für das Spiel in Übertragungsgestängen, insbesondere für das Ventilspiel an Kolbenmaschinen - Google Patents

Description

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Rudolf Kellermann, Fabrik für Gewindetelle KG, 336O C&erode/Harz

Petershütter Allee 33

Ausgleichselement für das Spiel in übertragungsgestänge^ insbesondere für das Ventilspiel an Kolbenmaschinen

Die Neuerung betrifft ein Ausgleichselement für das Spiel in Übertragungsgestängen, insbesondere für das Ventilspiel an Kolbenmaschinen, mit einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in ihr vorgesehenen und in sich geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, in deren Arbeitsraum ein über ein Rückschlagventil eingesperrtes Flüssigkeitsvolumen vorgesehen ist und deren Kolben über eine Feder in Richtung der Erweiterung des Volumens des Arbeitsraumes abgestützt ist. Derartige Ausgleichselemente, auch hydraulische Ventilspielausgleichselemente genannt, dienen dazu, Abmessungsänderungen infolge Temperaturschwankungen und Verschleiß in Übertragungsgestängen, insbesondere im Ventiltrieb, zu kompensieren und somit das bei Verwendung von mechanischen Stößeln notwendige Ventilspiel nicht auftreten zu lassen. Das bei. mechanischen Einstelleinrichtungen erforderliche Nachstellen des Ventilspieles ist bei Verwendung von Ausgleichselementen nicht mehr erforderlich.

Ausgleichselemente der genannten Art sind bekannt. Die Kolben-Zylinder-Einheit besitzt dabei einen eigenen Flüssigkeitskreislauf, insbesondere einen ölkreislauf.

Außerhalb des Zylindergehäuses ist zwischen dem Kolben und dem Ende des Zylindergehäuses ein freiliegender Gummibalg aufgespannt, der einen Speicherraum einschließt. Durch den Kolben führt ein Kanal bis zu dem Rückschlagventil, so daß das Ausgieichseiement Gelegenheit hat. durch Naehaaugen von Flüssigkeit die Flüssigkeitssäule zu ergänzen, auf dem sich der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit im Arbeltsraum abstützt. Durch den notwendigerweise zwischen Kolben und Zylinder vorhandenen Ringspalt entweicht ein Teil der Flüssigkeitsmenge. Dies bedeutet einen notwendigen Leckverlust, der auch eine Verkleinerung des FlUsslgkeitsvolumes in dem Arbeitsraum zuläßt. Als nachteilig ist es anzusehen, daß der Speicherraum freiliegend zugänglich ist und infolge mechanischer Beschädigung eine Zerstörung des Oummlbalges möglich ist, so daß das Ausgleichselement nicht mehr betriebssicher 1st und in den zum Ausgleichselement führenden Kanal Luft eindringt, die dann auch in den Arbeitsraum des Ausgleichselementes gelangt, wodurch eine

VtuuvuiQBgVllluaie η KrO V U VCl Ul IQ VJlVA" JkGXXV aUiBlllWlUCi UlVlIV IHW(J- llch ist. Als weiterer Nachteil ist es anzusehen, daß der Kolben in nicht eingebautem Zustand des Ausgleichselementes ganz aus dem Zylindergehäuse heraustreten bzw. herausgezogen werden kann, so daß eine montagefertige Vorbereitung und Füllung des Ausgleichselementes nicht möglich ist.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Ausgleichselement der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, welches sich montagfertig vorbereiten und füllen läßt und bei dem sogleich ein ordnungsgemäßer Einsatz möglich ist.

Das erfindungsgemäße Ausgleichselement kennzeichnet sich dadurch, daß die Kolben-Zylinder-Einheit einen innerhalb des Zylindergehäuses angeordneten Speicherraum für die Flüssigkeit aufweist, der einerseits über den Ringspalt zwischen Kolben und Zylinder und andererseits über eine Nachfülleitung mit dem in ihr vorgesehenen Rückschlagventil an den Arbeitsraum oder Kolben-Zylinder-Einheit angeschlossen ist.

Zur Begrenzung der maximalen Ausfederung des Kolbens sind am Zylindergehäuse ein Anschlag und am Kolben ein Gegenanschlag vorgesehen. Damit wird ein Ausgleichselement geschaffen, welches unabhängig von einer Füllung während der

des Speicherraumes innerhalb des Zylindergehäuses, dem ein bestimmtes Volumen zugemessen werden kann, sichert die Wartungsfreiheit des Elementes. Die durch den Ringspalt abströmenden Leckverluste gehen nicht verloren, sondern werden im Speicherraum gesammelt, wo sie für einen erneuten Kreislauf in und über den Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einheit zur Verfugung stehen.

Der Speicherraum ist mit besonderem Vorteil imUmriß des Zylindergehäuses im Bereich des Kolbenstangenseitigen Endes des Kolbens im Anschluß an den Ringspalt vorgesehen und mit

_B einer zwischen Kolben und Zylinclergehäuse aufgespannten Defl weglichen Wand, insbesondere einer Membran, abgedeckt. Die

Anordnung des Speicherraumes an der : .jnhriebenen Stelle ist insofern vorteilhaft, als dpmit eine Beschädigung und ein Eindringen von Luft in den Kreislauf sicher vermieden wird. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, den Speich^rraum an anderer Stelle des Ausgleichselementes anzuordnen. Wesentlich ist nur die geschützte Anordnung im Zylindergehäuse.

Es versteht sich, daß auch auf die Größe des Leckstromes durch die Wahl des Ringspaltes Einfluß genommen werden kann. Für besondere Anwendungsfälle kann es durohaus erwünscht sein, dem Leckstrom eine bestimmte Größe zu geben, um auf diese Weise den Verlauf der Abstützung im übertragungsgestänge zu beeinflussen. So kann es durch aus erwünscht sein, wenn die Abstützung infolge des Leckstromes etwas nachgiebig ausgebildet ist.

In bevorzugter Aus führungsform ist die Jfachfülleitung im Kolben vorgesehen; sie besteht aus einem oder mehreren aneinander anschließenden Kanälen. Für diesen Fall ist aucn der Sitz des RUokschlagventiles am Kolben vorgesehen. Im anderen Falle ist es aber auch möglich, daß die Nachfülle it urig im

Zylindergehäuse vorgesehen ist und aus einem oder mehreren aneinander anschließenden Kanälen besteht. Für diesen Fall ist der Sitz des Rückschlagventiles im Zylindergehäuse vorgesehen. Es ergibt sich der besondere Vorteil, daß der auf Schlag und Biegung beanspruchte Kolben im Querschnitt nicht geschwächt wird. Dabei ist es auch in einfacher Weise möglich, mehrere Speicherräume in besonders geschützter Weise im Zylindergehäuse unterzubringen.

Der Gedanke der Neuerung läßt verschiedene konstruktive Möglichkeiten und Anordnungen zu. Er ist anhand einiger Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Ausgleichselement in einer ersten Ausführungs■ form, teilweise geschnitten,

Fig* 2 die Anwendung des Ausgleichselementes gemäß Fig. 1 als Lagerbock,

Fig. 3 einen Ventiltrieb mit Anordnung des Ausgleichselementes in der Stößelstange,

Fig. b einen Ventiltrieb mit Ausgleicheelement im Kipphebel und

Pig, 5 das Ausgleichselement in einer zweiten Ausführungsform, teilweise geschnitten.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausgleichselement weist als wesentlichste Teile einen Kolben 1 und ein Zylindergehäuse 2 auf, in welchem der Zylinder 3 vorgesehen ist. Kolben 1 und Zylindergehäuse 2 bilden die Kolben-Zylinder-Einheit. Das kolbenstangenseitige Ende 4 ist an die verschiedenen Anwendungsfälle angepaßt und ragt um einen gewissen Betrag aus dem Zylindergehäuse 2 heraus. Zwischen Kolben 1 und

Zylinder 3 ist der Arbeitsraum 5 vorgesehen, in welchem gleichzeitig die Feder 6 angeordnet ist, über die sich der Kolben 1 an der Rückwand des Zylinders 3 bzw. an dem Zylindergehäuse 2 abstützt. Der Kolben 1 trägt ein Rückschlagventil 7, 8, welches im wesentlichen aus dem am Kolben vorgesehenen Sitz 7 und dem Ventilkörper 8 besteht. Der Ventilkörper 8 ist über eine Feder 9 und einen Teller 10 abgestützt bzw. kraftmäßig Deaufschlagt. Der Teller 10 besitzt Durchbrechungen 11.

Zwischen Kolben 1 und Zylinder 3 befindet sich der Ring— spalt 12, der zu dem im Bereich des kolbenytangenseitigen Endes 4 angeordneten Speicherraum 13 führt. Der Speicherraum 13 ist nach außen durch eine bewegliche Wand 14, insbesondere durch eine Membran, abgeschlossen. Wie ersichtlich, ist die Membran mit verschiedenen bekannten Hilfsmitteln einerseits am Kolben 1 und andererseits am Zylindergehäuse 2 befestigt. An dieser Stelle muß nicht unbedingt eine Befestigung vorgesehen sein. In manchen Fällen genügt es auch, die bewegliche Wand 14 nur einseitig zu befestigen und auf der anderen Seite einen Dichtspalt vorzusehen.

Von dem Speicherraum 13 führen Kanäle 15, 16 zurück zum Rückschlagventil 7, 8. Die Kanäle 15, 16 bilden die Nachfülleitung.

Um zu verhindern, daß der Kolben 1 gänzlich aus dem Zylinder 3 heraustreten kann, ist der Anschlag 17, z. B. in Form einer Sicherungsscheibe, vorgesehen, der mit einem korrespondierenden Gegenanschlag 18 am Kolben 1 zusammenarbeitet.

In seinem unteren Teil besitzt das Ausgleichselement bzw. das Zylindergehäuse 2 das Gewinde 19, mit dem es beispiels-

weise in eine Qehäusewandung eingeschraubt werden kann.

Der gesamte Raum zwischen Kolben 1, Zylinder J5 und beweglicher Wand 14 ist mit öl oder einer anderen Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Diese Füllung wird bei der Herstellung eingebracht und verbleibt während der Lebensdauer des Ausgleichselementes an dieser Stelle.

Die Wirkungsweise des Ausgleichselementes ist folgende: Beim Einbau des Ausgleichselementes in ein Übertragungsgestänge werden der Kolben und das Zyiinäergehäuse 2 eine Relativlage einnehmen, die innerhalb des Übertragungsgestänges möglich ist. Die Feder 6 versucht dabei das Volumen des Arbeitsraumes 5 zu vergrößern, wodurch das Rückschalgventil 7, 8 geöffnet und Hydraulikflüssigkeit über die Nachfülleitung 15* 16 aus dem Speicherraum 13 entnommen und in den Arbeitsraum 5 überführt wird. Bei druckmäßiger Belastung des kolbenstangenseitigen Endes \, also beispielsweise bei Beginn einer Betriebsphase des Ubertragungsgestänges bzw. des Ventiltriebes wird das Rückschlagventil 7, 8 geschlossen, wodurch sich der Kolben 1 über das eingesperrte Volumen des Arbeitsraumes 5 am Zylinder 3 bzw. Zylindergehäuse 1 abstützen kann. Lediglich durch den Ringspalt 12 entweioht eine bestim mte Menge Hydraulikflüssigkeit, die aber infolge der Saugwirkung und der Kraft der Feder 6 sofort wieder ausgeglichen wird, so daß bei der nachfolgenden Belastung des Kolbens 1 wiederum eine bestimmte Hydrauliksäule zur Verfügung steht, auf der sich der Kolben 1 abstützen kann. Treten keine Veränderungen in dem Übertragungsgestänge auf, so wird über die Nachfülleitung 15, 16 und das Rückschlagventil 7, 8 jeweils der Leckstrom des Ringspaltes 1?

ersetzt. Wie ersichtlich, bewegt si oh dabei die Hydraulikflüssigkeit in einem in sich geschlossenen und in der Kolben-Zylinder-Einheit 1, 2 vorgesehenen Kreislauf. Treten dagegen Längenänderungen der Einzelteile des Übertragungsgestänges, insbesondere infolge Verschleiß oder Temperatureinwirkung auf, so wird sich je nach Richtung dieser Veränderung die relative Lage zwischen Kolben 1 und Zylindergehäuse 2 verändern, wobei das Volumen des Arbeitsraumes 5 zu- oder abnimmt* Es versteht sich, daß der Ringspalt 12 in seiner Geometrie auf zulässige Wegänderungen in abnehmender Richtung des Arbeitsraumes 5 abgestimmt sein muß. Unter Umständen kann auch anstelle oder zusätzlich zu dem Ringspalt 12 eine gedrosselte Rückströmung in den Speicherraum 13 vorgesehen sein. Im allgemeinen ist dies jedoch nicht erforderlich.

In Pi«;. 2 ist ein Ventiltrieb dargestellt, der mit dem Ausgleichs^lemi-nt gemäß Fig. 1 ausgerüstet ist. Das Ausgleichselemert dient hier als Lagerbock für den Schwinghebel 20, der das Ventil 21, welches in den Federn 22. 2J> aufgehängt ist. abstützt. Die Nockenwelle 24 wirkt in der gezeigten Weise periodisch auf den Schwinghebel 20 ein.

Fig. 3 zeigt die Anwendung eines geringfügigen abgeänderten Ausgleichselementes in einer Stößelstange 25, die auf den Kipphebel 26 einwirkt.

In Fig. 4 ist die Anordnung des Ausgleichselementes im Kipphebel 26 bei einer obenliegenden Nockenwelle 24 dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsmöglichkeit, die sich bezüglich des Ausgleichselementes, das in Fig. 1 durgestellt ist, fallweise unterscheidet. Die Nachfülleitung 15, 16 befindet sich hier im Zylindergehäuse

2. Das Rückschlagventil 7, 8 ist notwendigerweise umgekehrt angeordnet. Die Punktion und die Wirkungsweise des Ausgleichselementes entsprechen jedoch dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Ganz wesentlich ist es aber, daß der Querschnitt des Kolbens nicht geschwächt wird, so daß
Uberbeanspruchungen infolge Kerbwirkung nicht auftreten können.

Claims (7)

1. · · — 9 ·—
   Schutzansprüche :

   Ausgleichselement für das Spiel in Übertragungsgestängen, insbesondere für das Ventilspiel an Kolbenmaschinen, mit einer Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in ihr vorgesehenen und in sich geschlossenen Flüssigkeitskreislauf, in deren Arbeitsraum ein über ein Rückschlagventil eingesperrtes FlussIgkeitsvolumen vorgesehen ist und deren Kolben über eine Feder in Richtung der Erweiterung des Volumens des Arbeitsraumes abgestützt ist. dadurch gekennzeichnet, daß dis Kolben-Zylinder-Einheit (1, 2) einen i^.-»«rhalb des Zylindergehäuses (2) angeordneten Speicherraum (13) für die Flüssigkeit aufweist, der einerseits über den Ringspalt (12) zwischen Kolben (l) und Zylinder (3) und andererseits über eine Nachfülleitung (15, 16) mit dem in ihr vorgesehenen Rückschlagventil (7» 8) an den Arbeitsraum (5) der Kolben-Zylinder-Einheit (l, 2) angeschlossen Ist, und daß zur Begrenzung der maximalen Ausfederung des Kolbens (1) am Zylindergehäuse (2) ein Anschlag (17) und am Kolben (l) ein Gegenanschlag (18) vorgesehen "sind.
2. 2. Ausgleichselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherraum (13) im Umriß des Zylindergehäuses (2) im Bereich des kolb'enstangenseitigen Endes (4) des Kolbens (l) im Anschluß an den Ringspalt (12) vorgesehen und mit einer zwischen Kolben (l) und Zylindergehäuse (2) aufgespannten beweglichen Wand (14), insbesondere einer Membran, abgedeckt ist.
3. 3. Ausgleichselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfülleitung (15, 16) im Kolben (1) vorgesehen ist und aus einem oder mehreren aneinander anschließenden Kanälen besteht.

   -ΙΟ-
4. 4. Ausgleichselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (7) des Rückschlagventils (7, 8) am
   Kolben (l) vorgesehen ist.
5. 5· Ausgleichselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Nachfülleitung (15, 16) Im Zylindergehäuse (2) vorgesehen ist und aus einem oder mehreren anein ander anschließenden Kanälen besteht.
6. 6. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch geker/izeichnet, daß der Sitz (7) Ces Rückschlagventils (7, 8) im
   Zylindergehäuse (2) vorgesehen ist.
7. 7. Ausgleichselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Speicherräume (13) im Zylindergehäuse (2) vorgesehen sind.