DE8600822U1 - Gleichgeschwindigkeits-Folgezylinder - Google Patents

Description

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PATENTANWALT

Moerser Straße 140 D-4150 Krefeld 1 ⁰E" (021 51) 28222 u. 20469 IS 8 53

Brauer GmbH & Co,, Ritzhütte 34^38^ 4150 Krefeid Gleichgeschwindigkeits-Folgezylinder

Die Erfindung betrifft einen Gl eichgeschwindigkeits-Folgezylinder mit einem Außenzylinder und mehreren darin angeordneten, teleskopisch ausfahrbaren Kolben, an die jeweils Zylinderrohre anschließen, welche den Zylinderraum für den nächstinneren Kolben bilden, sowie mit einer an eine Pumpe anschließbaren Speise-^ leitung und einer zu einem Tank führenden Leitung.

Derartige Folgezylinder werden iri Maschinen, Anlagen und Fahrzeugen an solchen Stellen eingesetzt, wo Kräfte über eine bestimmte Strecke mit gleicher Geschwindigkeit wirken sollen und entsprechende Rückstel1kräfte vorhanden sind. Folgezylinder werden eingesetzt, wenn Freiräume für einstufige Hydraulikzylinder oder andere Antriebe nicht zur Verfügung stehen bzw. einstufige Hydraulikzylinder oder andere Antriebe die Gesamtkonstruktion statisch, dynamisch, kostenmäßig oder optisch ungünstig beeinflussen.

Es sind Gleichgeschwindigkeits-Folgezylinder bekannt, die mit gleichförmigem, von der Pumpe geliefertem Betriebsdruck arbeiten. Der Betriebsdruck der von

Deutsche Bank AG KrefeW T03/1525 BLZ32a7obad" '·. Sparkasse Krefeld Ä572STBLZ320S0O0O - Postscheck Essen 4055-43 BLZ 36010043

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der Pumpe gelieferten Hydraulikflüssigkeit wirkt dabei lediglich auf den (größten) Kolben er ersten Stufe. Die Hydraulikflüssigkeit für die weiteren (kleineren) Kolben befindet sich in Ringräumen zwischen den Zylinder wandungen und wird über Bohrungen den jeweils kleineren Kolben der weiteren Stufen zugeführt. Diese Hydraulikflüssigkeit wird bsi nöriiiulsn Betriebsbedinguriycn

lediglich zwischen den Ringräumen und den Arbeitsräumen hin- und hertransportiert, sie wird also nicht gereinigt, gefiltert und kann an thermischen Prozessen innerhalb der Hydraulikanlage auch nicht teilnehmen. Durch die Bereitstellung der Hydraulikflüssigkeit für die jeweils nächste Stufe aus einem Ringraum zu den Stufen ergibt sich ein zwangsweise größer Außendurchmesser der jeweils nächsten Stufe und somit ein relativ großer Gesamtdurchmesser des Zylinders sowie ein relativ niedriger nutzbarer Betriebsdruck für die Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe her. Die einzelnen Stufen arbeiten mit unterschiedlichen Arbeitsdrücken, bewegen sich gleichzeitig mit annähernd gleichen Geschwindigkeiten zueinander unnd sind dadurch, daß die Dichtungsverhältnisse der einzelnen Stufen untereinander die Toleranzen der KoIbenvolumen zu den Ringraumvolumen untereinander und die verschiedenen Kompressibilitäten der Hydraulikflüssigkeit untereinander, anfällig gegenüber Verschiebungen der einzelnen Stufen zueinander nach Arbeitshüben. Dies hat zur Folge, daß sie in Konstruktionen hur mit Überhüben in beiden Endlagen eingesetzt werden.

Außerdem gibt es sogenannte Stufendruckzylinder mit eingebautem Konstantlauf. Hier werden annährend gleiche Geschwindigkeiten der einzelnen Stufen durch eingebaute Stromregel ventile erreicht. Da der Betriebsdruck bereits nach dem Arbeiten der ersten Stufe auf den Maximaldruck

ansteigt, werden In diesen Fällen Verstellpumpen vor-

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gesehen, um durch Drosselung entstehenden Wärmeenergien klein zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Folgezylinder der eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß die Hydraulikflüssigkeit während des Betriebes • f ä η /I ί π aiienaf aiicrKf ui 4 ν* A it η A A ix A it v+r*)n an Da-ϊ ni niinnc

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Oder anderen Prozessen teilnehmen kann, daß bei gleicher Hubgeschwindigkeit mit gleichbleibendem Pumpendruck gearbeitet werden kann und die Gesamtabmessungen des Zylinders klein bleiben*

Diese /i'jfgabe wird dadurch gelöst, daß die Kolben der ersten und der zweiten Stufe als Ringkolben ausge-^ führt sind, daß von Boden des Außenzylinders ein Zylinderirohr ausgeht, gegen das der Ringkolben der ersten Stufe abdichtet und in dem ein Schleppkolben abgedichtet geführt ist, der einen Bund zur Mitnahme durch einen Ringkolben aufweist, daß der Schleppkolben eine durchgehende Bohrung für eine darin abgedichtet geführte, vom Boden des Außenzylinders ausgehende, an die Pumoe •nschließbare Zweigleitung aufweist, daß die Zweigleitung ein Rückschlagventil aufweist, welches beim ausfahren des Schleppkolbens entsperrbar ist, daß der Schleppkolben wenigstens eine weitere, durchgehende, «it einem Rückschlagventil versehene Bohrung aufweist, und daß die zum Tank führende Leitung in den Boden des Außenzylinders mündet.

Bei diesem Folgezylinder findet während des Betriebes ein ständiger Austausch der Hydraulikflüssigkeit statt. Das beruht auf der Anordnung und konstruktiven Gestaltung des Schleppkolbens sowie der Rückschlagventile, wobei insbesondere das Rückschlagventil der Zweigleitung bei eingefahrenem Zylinder im gesperrten Zustand unter der Wirkung des Pumpendruckes geschlossen bleibt und

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das Rückschlagventil der weiteren Bohrung des Schleppkolbens den Rückfluß in das Zylinderrohr bzw. ir. den Tank sperrt. Wenn unter Pumpendruck stehende Hydraulikflüssigkeit über die Speiseleitung in den Arbeitsraum der ersten Stufe geleitet wird und dementsprechend der Ringkolben dieser ersten Stufe ausfährt, wobei er die Kolben der anderen Stufen mitnimmt, kann aus ψ

dem Tank Hydraulikflüssigkeit durch das innere Zylinder- jj rohr und den Schleppkolben in den oder die sich ver- ■ größernden Arbeitsräumen der weiteren Stufen fließen. Ein Rückfluß dieser aus dem Tank kommenden Hydraulikflüssigkeit wird durch das Rückschlagventil unterbunden, welches die Bohrung des Schleppkolbens abschließt.

Nachdem der Ringkolben der ersten Stufe ausgefahren ist bzw. kurz vor Ende seines Hubweges, wird auch \.

der Schleppkolben in Bewegung gesetzt, der vorzugsweise f einen Ringbund zur Mitnahme durch den Ringkolben der j zweiten Stufe aufweist. Damit wird auch das Rückschlag- | ventil in der Zweigleitung entsperrt, die vorzugsweise an die Speiseleitung anschließt. Nunmehr kann die unter Pumpendruck stehende Hydraulikflüssigkeit durch die Zweigleitung und den Schleppkolben die Arbeitsräume der anderen Stufen erreichen, soweit diese nicht bereits mit Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank gefüllt sind. Damit können dann auch die anderen Stufen ausfahren, - und zwar mit gleicher Geschwindigkeit wie die erste Stufe, wenn die wirksamen Kolbenflächen der Kolben aller Stufen gleichgroß sind.

Das Entsperren des Rückschlagventils in der Zweigleitung als Folge der Bewegung d*-* ; chi eppkolbens ist mit mechanisehen Mitteln dann besonders einfach erreichbar, wenn das Rückschlagventil der Zweigleitung einen federbe-

lasteten Stößel aufweist, der vom eingefahrenen Schlepp- ^] kolben in eine das Rückschlagventil Sperrende Stellung gedrückt ist, so daß beim Ausfahren des Schieppkö!bens

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- 5 die Sperre aufgehoben wird.

Der Zeitpunkt, zu dem der Schleppkolben mitgenommen wird, kann durch konstruktive Gestaltung beeinflusst werden, insbesondere dadurch, daß im eingefahrenen Zustand der Kolben der axiale Abstand des Bundes am Schleppkolben vom Ringkolben der ihn mitnehmenden Stufe kleiner ist als der Kolbenweg des Ringkolbens dieser Stufe.

Bei Ausführungen, bei denen die Ringkolben der ersten und zweiten Stufe unmittelbar aufeinander abgestützt sind, kann es zweckmäßig sein, wenn der Ringkolben der zweiten Stufe wenigstens eine Drossel bohrung aufweist, die die Arbeitsräume der zweiten und dritten Stufe verbindet, so daß auch der Arbeitsraum der zweiten Stufe ohne Schwierigkeiten mit der unter Pumpendruck stehenden Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Folgezylinder lassen sich stets gleichbleibende Hubgeschwindigkeiten bei gleichem Arbeitsdruck aller Stufen erreichen. Der Hub der einzelnen Stufen kann bis zu vorgegebenen Endanschlägen genutzt werden. Die Zylinder bzw. Kolben sind konstrukttiv einfach aufgebaut und bedürfen keiner zusätzlichen Wartung. Der Folgezylinder insgesamt ist unempfindlich gegen unterschiedliche Dichtigkeiten der einzelnen Stufen untereinander. Die Hübe der einzelnen Stufen müssen nicht unbedingt gleich lang sein.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:

Fig, 1 einen dreistufigen Folgezylinder mit eingefahrenen

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- 6 Stufen,

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit ausgefahrenen Stufen.

Zu dem dargestellten dreistufigen Folgezylinder gehört ein Außenzylinder 1 mit Boden 2. Im Außenzylinder

I ist ein Ringkolben 3 mit anschließendem Zylinderrohr 4 abgedichtet geführt (Stufe I). Im Zylinderrohr

4 ist ein Ringkolben 5 mit zugeordneten Zylinderrohr 6 abgedichtet geführt (Stufe II). Im Zylinderrohr

6 ist ein weiterer Kolben 7 mit zugeordneten Zylinderrohr

8, welches endseitig geschlossen ist, abgedichtet geführt (^c/tufe III). Die einzelnen Zylinderrohre 1,4,6 besitzten an ihren freien Enden jeweils Anschläge

9, die den Ausfahrweg der jeweils inneren Kolben 3,5,7 begrenzen.

Vom Boden des Außenzylinders 1 geht ein Zylinderrohr 10 aus, in dem abgedichtet ein Schleppkolben 11 geführt ist. Der Schleppkolben 11 weist an seinem oberen freien Ende einen Bund 12 zur Mitnahme durch den Ringkolben

5 der zweiten Stufe auf. Ferner weist der Schleppkolben

II eine mittige, durchgehende Bohrung 13 auf, in der eine vom Boden 2 des Außenzylinders 1 ausgehenden Leitung 14 abgedichtet geführt ist. Neben der Bohrung

f 13 befinden sich bei der dargestellten Ausführung

! zwei weiteren durchgehende Bohrungen 15, die an ihrem

j unteren Ende in den vom Zylinderrohr 10 umschlossenen

I: Raum münden und die an ihrem oberen Ende jeweils ein

Rückschlagventil 16 aufweisen^ welches den Rückfluß

von Hydraulikflüssigkeit in das Zylinderrohr 10 verhindert. Anstatt der Bohrungen 15 kann auch ein ent» sprechender Ringraum vorgesehen werden.

j Durch den Boden 2 des Außenzylinders erstreckt sich ....

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eine Speiseleitung 17, die an eine nicht dargestellte Pumpe anschließbar ist und die unterhalb des Ringkolbens 3 der ersten Stufe in den zugeordneten Arbeitsraum 18 mündet. Von dieser Speiseleitung 17 geht eine Zweigleitung 19 mit einem Rückschlagventil 20 aus. Diese Zweigleitung 19 geht in die Leitung 14 über, auf der der Schleppkolben 11 innenseitig geführt ist. Zu dem Rückschlagventil 20 gehört ein federbelasteter Stößel 21, der sich bis in den Innenraum des ZyIinder-ohres 10 erstreckt und der mit der Unterseite des Schleppkolbens 11 zusammenwirkt. Durch Betätigen des Stößels 21 kann das Rückschlagventil gesperrt bzw. entsperrt werden.

Durch den Boden 2 de«; Außenzylinders 1 ist ferner eine Leitung 22 geführt, die in den vom Zylinderrohr 10 umgebenen Raum 23 mündet. Diese Leitung 22 führt zu einem Tank 24.

Der dargestellte Folgezylinder arbeitet wie folgt:

Die Hübe aller drei Stufen I, II und III sind gleich. Sie können jedoch unterschiedlich sein, ohne daß sich die Eigenschaften des Folgezylinders ändern. Die wirksamen Kolbenflächen aller Stufen I, II und III sind ebenfalls gleichgroß. Zum Ausfahren wird die Speiseleitung 17 an die nicht dargestellte Pumpe angeschlossen. Die unter Druck stehend", !'y^raul i kf 1 üssigkeit strömt in den Arbeitsraum 18, so daß der Ringkolben 3 tier Stufe I ausfahren kann. Der Schleppkolben 11 befindet sich dabei nach wie vor in der in Fig. 1 dargestellten Position, so daß das Rückschlagventil 20 gesperrt ist, nämlich durch den Pumpendruck verschlossen ist« Gleichwohl vergrößert sich der Arbeitsraum 25 der Stufe III, die beim Ausfahren der Stufe I mitgenommen wird. Ih den sich vergrößernden Arbeitsraum 25 strömt

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Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 24 über die Leitung 22» den Raum 23, die Bohrungen 15 und die Rückschiag-VeritiIe 16·

Kurz vor Beendigung des Ausfahfweges der Stufe I erfaßt die Oberseite des Ringkölberis 5 der Stufe II den Bund

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entsprechend ist die Länge des Schleppkolbens 11 so ausgelegt, daß im eingefahrenen Zustand der Stufen der axiale Abstand des Bundes 12 am Schleppkolben 11 vom Ringkolben 5 der ihn mitnehmenden zweiten Stufe kleiner ist als der Kolbenweg dieses Ringkolbens 5 beim Ausfahrens der ersten Stufe.

Der ausfahrende Schleppkolben 11 gibt den unter Federwirkung stehenden Stößel 21 frei, wodurch das Rückschlag-Ventil 20 in der Zweigleitung 19 entsperrt wird. Nunmehr kann die unter Pumpendruck stehende Hydraulikflüssigkeit auch über die Zweigleitung 19, die anschließende Leitung 14 und die mittige Bohrung 13 im Schleppkolben 1 in den Arbeitsraum 25 der dritten Stufe gelangen. Von dort gelangt sie über Drossel bohrungen 26 in Ringkolben 5 der Stufe II auch in den Arbeitsraum 27 der Stufe II. Die Stufen II und III sind in ihrer Hubarbeit bis auf die Drosselung völlig gleichberechtigt. Die Drosselbohrungen 26 bewirken, daß sich der RingkoTben 5 der Stufe II etwas langsamer bewegt als der Kolben 7 der Stufe III. Die Summe beider Ausfahrgeschwindigkeiten ist jedoch gleich der Ausfahrgeschwindigkeit der Stufe I. Die in die Arbeitsräume 25 und 27 gedruckte Hydraulikflüssigkeit kann nicht zum Tank 27 abfließen, weil die Rückschlagventile 16 das verhindern.

Zum Einfahren wird die Speiseleitung 17 von der nicht dargestellten Pumpe abgekoppelt und an eine nicht dargestellte Anlage zum Behandeln der Hydraulikflüssig-

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keit angeschlossen. Da die wirksamen Kölbenf1ächen aller Stufen gleichgroß sind und die Ströme der Hydraulikflüssigkeit der Stufe I und der Stufen Ii jnd III Vor der DrosselstelIe Vereinigt werden, ist auch die Einfahrgeschwindigkeit kontinuierlich. Dabei spielt es keine Rolle, welche der Stufen sich schneller bewegt bzw. früher ihre Endlage eingenommen hat. Eine feste Reihenfolge der ein- und ausfahrenden Stufen kann baulich durch geringe Differenzen der wirksamen Kolbenflächen berücksichtigt werden.

Die beim Ausfahren aus dem Tank 24 gesaugte Hydraulik-^ flüssigkeit wird jedenfalls beim Einfahren wieder der Anlage für die Bearbeitung der Hydraulikflüssigkeit zugeführt, so daß innerhalb des Folgezylinders keine Reste von Hyraulikflüssigkeit verbleiben, die von der Behandlung ausgeschlossen sind.

Claims (9)

• -»r r β te* Dr,;- Ιηο'. '"WALT EBJSTA R K PATE NTANWALT Moerser Straße 140 D-4150 Krefeld 1 °g (021 51) 28222 u. 20469 03 8 53 Ansprüche

1. Gleichgeschwindigkeits-Folgezylinder mit einem Außenzylinder und mehreren darin angeordneten, teleskopisch ausfahrbaren Kolben, an die jeweils Zylinderrohre anschließen, welche den Zylinderraum für den nächstinneren Kolben bilden, sowie mit einer an eine Pumpe anschließbaren Speiseleitung und einer zu einem Tank führenden Leitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben der ersten und der zweiten Stufe (I, II) als RingkGlben (3,5) ausgebildet sind, daß vom Boden (2) des Außenzylinders (H 2in Zylinderrohr (10) ausgeht, gegen das der Ringkolben (3) der ersten Stufe abgedichtet und

in dem ein Schleppkolben (11) abgedichtet geführt ist, der einen Bund (12) zur Mitnahme durch einen Ringkolben (5) aufweist, daß der Schleppkolben (11) eine durchgehende Bohrung (13) für eine darin abgedichtet geführte, vom Boden (2) des Außenzylinders (1) ausgehende, an die Pumpe anschließbare Zweigleitung (14,19) aufweist, daß die Zweigleitung (19) ein Rückschlagventil (20) aufweist, welches beim Ausfahren des Schleppkolbens (11) entsperrbar ist, daß der Schleppkolben (11) wenigstens eine weitere, durchgehende, mit einem Rückschlagventil (16) versehene Bohrung (15) aufweist und das die zum Tank (24) führende Leitung (22) in den Boden (2) des Außenzylinders (1) mündet.

2. Folgezyiinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20) der Zweigleitung

(19) im gesperrten Zustand unter der Wirkung des

DetJteohe Sank AG Krefeld 103«S25 BLZ 32G(70C£flq' '■; 6perkaatK54<7efeld <MS7₍aa' BLZ 32OSOOOO · Poetechecfc Εβββη 4Ö55-431 BLZ 3Θ010043

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- 2 Pumpendruckes schließt.

3. Folgezylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (16) der weiteren Bohrung (15) des Schleppkolbens (11) den Rückfluß in das Zylinderrohr (10) bzw. in den Tank (24) sperrt.

4. FoIgezylindpr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (20) der Zweigleitung (19) einen federbelasteten Stößel (21) aufweist, der bei eingefahrenem Schleppkolben (11) in eine das Rückschlagventil (20) sperrende Stellung gedrückt ist.

5. Folgezylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im eingefahrenen Zustand der Kolben der axiale Abstand des Bundes (12) am Schleppkolben (11) von Ringkolben (5) der ihn mitnehmenden Stufe kleiner ist als der Kolbenweg des Ringkolbens dieser Stufe.

6. FoI gezv'l i nder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleppkolben (11) einen Ringbund (12) zur Mitnahme durch den Ringkolben (5) der Stufe II aufweist.

7. Folgezylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (5) der Stufe (II) wenigstens eine Drossel bohrung (26) aufweist, die die Arbeitsräume (25,27) der Stufe II und der Stufe III verbindet.

8. Folgezylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7_t dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Kolben-

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»··#!· «Ι «·» Il Il

- 3 flächen der Kolben aller Stufen gleich groß sind,

9. Folgezylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8» dadurch gekennzeichnet» daß die Zweigleitung (19) Von der Speiseleitung (I/O ausgeht.