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Kolben, insbesondere Tauchkolben mit nachgiebig nach außen gedrückten
Kolbenringen Die Erfindung bezieht sich auf Kolben bzw. Tauchkolben (Plunger), und
zwar insbesondere auf Tauchkolben der Schwimmertype, wie sie in Zylindern zur Anwendung
kommen, in denen sie .dem Druck einer Flüssigkeit ausgesetzt sind. Der Zweck der
Erfindung besteht darin, einen Tauchkolben einfacher Bauart zu schaffen, der trotz
der Belastungsänderungen, denen er ausgesetzt ist, flüssigkeitsdicht bleibt.
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Der gemäß der Erfindung ausgebildete Kolben bzw. Tauchkolben weist
eine Stange od. dgl. mit einem Paar darauf verschiebbar angeordneter Scheiben oder
Kolbenteile, je ein Spreizglied an beidenEnden derStange, einenKolbenring zwischen
der Außenfläche jeder Scheibe und ihres zugehörigen Spreizglieds sowie eine Feder
auf, die für gewöhnlich die Scheiben auseinander und in Richtung auf ihre zugehörigen
Spreizglieder drückt. Das eine der beiden Spreizglieder ist auf der Kolbenstange
entgegen der Wirkung der Feder frei verschiebbar, wenn die Belastung, der der Spreizring
ausgesetzt ist, diejenige übersteigt, welche von der Feder ausgeübt wird. Die Feder
ist zweckmäßig in einer mittleren Aussparung an der Innenseite eines jeden Kolbenglieds
untergebracht, derart, daß sie in einem die Kolbenstange umgebenden Ringraum liegt.
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Die Umfangfläche eines jeden Spreizglieds ist derart abgeschrägt,
daß bei Verringerung des Ab-
Stands zwischen Spreizglied und Fläche
der benachbarten Kolbenscheibe der Durchmesser des Kolbenrings zwischen diesen beiden
Teilen allmählich zunimmt. Die schräge Fläche des Spreizglieds ist gegenüber der
Kolbenfläche zweckmäßig unter einem weniger spitzen Winkel ;geneigt als diejenige
des Rings, mit dem es in Berührung gebracht wird; anfänglich sind also die beiden
schrägen Flächen nur an ihrem äußeren Umfang miteinander in Berührung, so daß sich
der Ring .in radialer Richtung ausdehnen kann, und zwar nach Maßgabe der Verringerung
des Abstands zwischen dem Spreizglied und dem Abstandstück.
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Wenigstens eines der Spreizglieder kann einen Ansatz od. dgl. aufweisen,
der am Ende eines jeden Kolbenhubs mit einem Anschlag zusammenwirkt und den Hub
des Kolbens begrenzt; dieser Vorgang beeinträchtigt jedoch in keiner Weise die Wirkung
der Feder, insoweit und solange der auf die Fläche des Spreizglieds ausgeübte Druck
nicht den Federdruck übersteigt, wenn die Feder gespannt wird, so daß der Abstand
zwischen den Spreizgliedern verringert und auf diese Weise die Kolbenringe in radialer
Richtung ausgedehnt werden.
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In der Zeichnung ,ist ein Ausführungsbeispiel eines Tauchkolbens nach
der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i die einzelnen Kolbenteile in
zusammengebautem Zustande in senkrechtem Schnitt und eingebaut in einen ,Zylinder,
während Fig. 2 die Einzelteile Bim Schnitt und :in auseinandergezogenem, jedoch
einbaubereitem Zustande veranschaulicht.
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Der Kolben besitzt eine mittlere Stange A, deren unteres Ende in einem
scheibenartigen Teil B befestigt ist, dessen äußerer Rand bzw. Umfangsfläche abgeschrägt
ist, so daß ein Spreizglied entsteht. Auf der Stange sind zwei gleichartige Kolbenteile
C verschiebbar, die scheibenartig ausgebildet sind und an ihren .Innenflächen mittlere
Aussparungen C2 aufweisen; diese Aussparungen bilden ein ringförmiges Gehäuse zur
Aufnahme einer Wendelfeder D, welche die Stange umschließt und die scheibenartigen
,Kolbenteile für gewöhnlich auseinanderpreßt. Die obere Scheibe bzw. der obere Kolbenteil
ist m:it einem vorspringenden Paßstift od. dgl. C$ versehen, der mit einer Öffnung
Cl in der unteren Scheibe zusammenwirkt, so daß der Zusammenbau erleichtert wird.
Auch das obere Ende eines Paßstifts B1 wirkt mit der Öffnung Cl zusammen. Am oberen
Gewindeende der Stange A ist ein zweiter Spreizring E vorgesehen, an dessen unterer
Seite eine Öffnung El dazu dient, das obere Ende des Paßstifts Cs aufzunehmen. Die
Oberfläche des Spreizrings E weist eine mit Innengewinde versehene Aussparung E2
auf, die die Öffnung umgibt, durch welche dieKolbenstange hindurchragt; dieses Spreizglied
E ist auf der Stange gegenüber dem unteren Spreizglied B verschiebbar und wird für
gewöhnlich durch die Feder D nach oben gedrückt.
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Zwischen den flachen Oberflächen der Scheiben bzw. Kolbenteile C und
den inneren Flächen der Spreizglieder liegen gleichartig ausgebildete Kolbenringe
F aus nachgiebigem Material; die schräge Fläche eines jeden Spreizglieds bildet
anfänglich einen weniger spitzen Winkel mit der Fläche des Kolbenglieds als die
schräge Fläche des Kolbenrings F; wenn also anfänglich die einzelnen Teile auf der
Kolbenstange montiert sind, so wird zunächst nur der äußere Rand der schrägen Fläche
eines jeden Spreizglieds mit dem entsprechenden Rand der schrägen Kolbenringfläche
in Berührung treten. Das Material, aus dem die Ringe F bestehen, wird je nach den
Zwecken ausgewählt, .die der Tauchkolben erfüllen soll; so wird man beispielsweise
synthetischen Gummi wählen, wenn der Kolben in einer Einrichtung zur Förderung von
Schmieröl verwendet werden ,soll; es können aber auch Leder, Schwammetall (sponge
metal) oder andere bekannte Dichtungsstoffe zur Anwendung kommen, und zwar je nach
den zu erfüllenden Bedingungen.
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Die einzelnen Teile werden mittels einer Mutter zusammengehalten,
die auf das obere, mit Gewinde versehene Ende der .Kolbenstange aufgeschraubt ist.
Sind die einzelnen Teile lose zusammengefügt und ist die Mutter aufgesetzt worden,
so wird der Kolben in den Zylinder H eingeführt, in dem er arbeiten soll. Mittels
eines geeigneten Spannglieds wird dann die Mutter F angezogen, und zwar so weit,
bis die Feder B derart gespannt ist, daß die Kolbenringe F hinreichend kräftig gespreizt
werden; in dieser Lage verbleibt, wie Fig. i zeigt, ein kleiner Spaltraum zwischen
den einander zugewandten Innenflächen der Kolbenscheiben C. Eine Hohlmutter oder
Kappe 7 mit einer Unterlegscheibe T aus Faserstoff od. dgl. wird dann in
die im oberen Spreizglied vorgesehene Aussparung E2 eingeschraubt, so daß eine flüssigkeitsdichte
Verbindung mit dem oberen Spreizglied hergestellt und verhindert wird, daß der im
Innern des Zylinders herrschende Druck sich auf die Unterseite des Spreizglieds
auswirkt.
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Das obere Ende der Kappe bildet zugleich einen Anschlag, der die Aufwärtsbewegung
-des Tauchkolbens @in dem Zylinder begrenzt. Gegebenenfalls kann auch das untere
Spreizglied mit einem ähnlichen Ansatz versehen sein, oder die Außenfläche dieses
Spreizglieds kann auch mit einem Ansatz im unteren Zylinderteil zusammenwirken,
um den Abwärtshub des Tauchkolbens zu begrenzen.
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Fürgewöhnlich werden -die Spreizglieder B und E gegen ihre zugehörigen
Kolbenringe F mittels der Feder D gepreßt; diese Feder übt ständig einen genau festgelegten
Druck auf die Spreizglieder aus, gleichgültig ob sich der Tauchkolben in .Ruhe befindet
oder bewegt, und zwar auch dann, wenn sich der Kolben an einem Ende seines Hubs
befindet und mit einem .Anschlag in Berührung steht. Sollte jedoch der auf eine
der beiden Kolbenseiten ausgeübte Druck den Druck der Feder D überschreiten, so
wird die Feder weiter zusammengedrückt, so :daß die Kolbenringe F eine zusätzliche
Ausdehnung erfahren-und jiedenLeckverlustverhindern, der andernfalls an -dem Kolben
vorbei entstehen könnte. Unabhängig
von den Belastungsänderungen
werden die Spreizglieder also so beeinflußt, daß sie die Kolbenringe in einer solchen
Lage halten, daß ein Durchtritt von Flüssigkeit hinter den Kolben vermieden ist.
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Anstatt das untere Spreizglied B in der dargestellten Weise an der
Kolbenstange zu befestigen, kann es mit dieser Stange auch aus einem Stück bestehen;
das untere Spreizglied kann auch auf der Kolbenstange verschiebbar angeordnet sein;
in diesem Falle würde es wie das obere Spreizglied mit einer Mutter und einer Verschlußklappe
versehen sein, um zu verhindern, daß Flüssigkeit zwischen dem Spreizglied und der
,Kolbenstange hindurchtritt und so auf die inneren Flächen der Spreizglieder einwirkt.
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Die Erfindung kann auch bei einem Kolben mit üblicher Kolbenstange
zur Anwendung kommen; in diesem Falle kann die Kolbenstange eine Verlängerung der
Stange A bilden, auf der die einzelnen Teile des Kolbens gelagert sind. Eine derartige
Bauart ist in Fig. i mit gestrichelten Linien angedeutet; die übliche Kolbenstange
A' ragt durch das untere Spreizglied E hindurch, das mit einer Stopfbüchse versehen
ist, durch die sich ein im Querschnitt verringerter Abschnitt der Kolbenstange erstreckt;
da jedes plötzliche Wegziehen der Kolbenstange dem Druck der Feder D entgegenwirken
könnte, ist das im Querschnitt verringerte Stangenende frei verschiebbar in der
Stopfbüchse des unteren Spreizglieds verlagert und kann infolgedessen z. B. mittels
einer Kurbel nach unten bewegt werden, ohne daß unterhalb des (Kolbens ein Flüssigkeitsdruck
entsteht. Unter normalen Bedingungen hält die Feder D das untere Spreizglied mit
einer Schulter Az der Kolbenstange in Berührung (entgegen der in der Zeichnung .gewählten
Darstellung, die einen kleinen Spalt zeigt).
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Es leuchtet ein, daß die Erfindung nicht auf einen Tauchkolben der
Schwimmertype beschränkt ist; auch braucht die Regelung der Federspannung nicht
in der bereits beschriebenen Weise mittels der Feder zu erfolgen, sondern es können
natürlich austauschbare Federn unterschiedlicher Stärke zur Anwendung kommen. Der
Kolben wird natürlich immer einwandfrei arbeiten, gleichgültig ob es sich um positive
oder negative Druckschwankungen handelt.