DE967721C - Zylinder mit Kolben, insbesondere fuer einen Druckspeicher, in hydraulischen Anlagen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 5. DEZEMBER 1957

■ M 21855 XII/ 47 f

Die Erfindung betrifft Zylinder mit Kolben, insbesondere für einen Druckspeicher in hydraulischen Anlagen, bei dem um den Kolben herum mindestens ein zwischen elastischen Dichtungen liegender Ringraum angeordnet ist, dessen Druck mindestens zeitweise von den im Zylinder herrschenden Drücken abweicht und der über ein einseitig sperrendes Mittel mit einem Druckraum verbunden ist. Es ist bekannt, einem zwischen Dichtungen liegenden Ringraum eines Kolbens Druckmittel über ein Ventil zuzuführen, das von einer Feder offen gehalten wird, bis der Druck im Ringraum einen bestimmten Grenzwert erreicht hat, sich dann aber schließt. Wenn der Druck in diesem Ringraum noch weiter steigt, etwa durch längs der Zylinderwand eindringendes Druckmittel, so kann er nicht mehr herabgesetzt werden, kann also bis zur Höhe des Druckes in einem der an den Kolben grenzenden Druckräume ansteigen. Dabei muß dann eine der Dichtungen den ganzen Druckunterschied aushalten, während die andere überflüssig ist. Andererseits sinkt der Druck in dem Ringraum sofort, wenn der Druck in der Zuleitung unter den Grenzwert sinkt, so daß wiederum eine der Dichtungen stark beansprucht wird. Eine solche Einrichtung eignet sich demnach nur zur Schmierung, aber nicht zum Entlasten der Dichtungen.

Es ist auch bekannt, zwischen zwei Flächen einen Dichtring anzuordnen, der den Flüssigkeits-

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durdhgang in einer Richtung sperrt, in der entgegengesetzten aber freigibt. Das kann zwar ebenfalls die Schmierung zwischen diesen Flächen verbessern; der Ring selbst bleibt aber stark belastet. Derart stark belastete Dichtringe werden, wenn der Druckunterschied zwischen ihren beiden Seiten groß ist, zwischen die aneinandergrenzenden Wände hineingezogen, stark abgenutzt und deshalb rasch undicht,
ίο Außerdem bewegt sich ein solcher Dichtring, wenn sich die von ihm abgedichteten Flächen gegeneinander hin und her bewegen, in seiner Nut ebenfalls hin und her. Im Augenblick der Bewegungsumkehr ist er dabei meist einen Augenblick undicht, wie überhaupt immer, wenn der Druck auf seinen beiden Seiten gleich ist. Diese Undichtheit wird rasch immer mehr bemerkbar, je mehr der Ring abgenützt wird.

Es ist auch bekannt, bei einem mehrere Ringräume aufweisenden Kolben jeden Ringraum durch ein Rückschlagventil mit einem Raum zu verbinden, der einen höheren Druck haben soll. Das Rückschlagventil hat dabei die Aufgabe, von dem einen höheren Druck enthaltenden Raum einen Teil des Drucks in den Ringraum übertreten zu lassen. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Druck der Flüssigkeit gleich groß bleibt und daß sich dann von dort aus in den einzelnen Ringräumen abgestufte Drücke bilden und halten. Wenn sich aber der Kolben hin- und herbewegt, so können sich in den Ringräumen durch abgestreifte Flüssigkeit Drücke anstauen, die dieses gegenseitige Druckverhältnis völlig verändern und die Dichtungen unzulässig belasten. Es ist nicht möglich, diese Drücke nach außen hin abzubauen, da die Rückschlagventile das verhindern, und so werden sie in unerwartet kurzer Zeit die Manschetten abnützen und undicht werden lassen. Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß der Druck des mit dem Ringraum verbundenen Druckraums mindestens zeitweise unter dem für den Ringraum vorgesehenen Mindestdruck liegt und¹ daß der im Ringraum mit Hilfe des die Verbindung in Richtung zum Ringraum hin sperrenden Mittels über dem Atmosphärendruck gehalten wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. ι einen Längsschnitt eines Zylinders mit einem Kolben,

Fig. 2 den Längsschnitt einer anderen Ausführungsform,

Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit im Schnitt, Fig. 4 eine andere Ausführungsform, bei der eine Abdichtung an der Kolbenstange angeordnet ist; Fig. 5 bis 11 zeigen Ausführungsformen der Erfindung im Schnitt in ihrer Anwendung auf hydraulische Druckspeicher.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in einem Zylinder 1 ein Kolben 2 gleitend geführt. Er teilt zwei Druckräume 3 und 4 in dem Zylinder ab, wobei der Druck in dem Raum 3 den kleineren Wert von beiden Räumen annehmen kann. In den Kolben 2 sind Ringnuten 5 und 6 eingedreht, die an die Druckräume 3 und 4 grenzen und Dichtringe 7 und 8 mit kreisförmigem Querschnitt enthalten. Zwischen den Ringnuten 5 und 6 liegt ein Ringraum 9, der durch eine Bohrung 10 mit einer Hilf stammer 11 verbunden ist.

DieRingnut 5 hat einen rechteckigen Querschnitt und ist mit demDruckraum3 durch mehrere Kanäle 12 verbunden. Außerdem ist vorteilhafterweise zwischen dem Zylinder 1 und dem Teil des Kolbens 2. der zwischen der Ringnut 5 und dem Druckraum 3 liegt, ein erweitertes Spiel 13 vorgesehen.

In den Druckräumen 3 und 4 herrschen die DrUCkBf₁ und P₂, in dem Ringraum 9 der DruckP₃. In der Anfangslage ist ' der Druck P₃ gleich dem Druck der Außenluft. Wenn nun die Druckräume 3 und 4 unter Druck gesetzt werden, so wirkt der entstehende Druckunterschied P₁ minus P₃ und P₂ ^8t> minus P₃ auf die Dichtringe 7 und 8; diese dichten daher vollständig ab.

Im Laufe der Zeit, besonders wenn sich der Kolben 2 hin und her bewegt, wird jedoch Flüssigkeit von den Dr.uckräumen in den Ringraum 9 ein- ⁸S dringen und den Druck P₃ erhöhen. Wenn dieser Druck größer wird als der DrUCkP₁ oder wenn der Druck P₁ unter den Druck P₃ sinkt, d. h., wenn der Druckunterschied zwischen dem Dfuckraum 3 und dem Ringraum 9 sein Vorzeichen wechselt, wird der Dichtring 7 an diejenige Seite der Ringnut S verschoben, die dem Druckraum 3 zugewendet ist. Auf dieser Seite der Ringnut 5 sind nun die Kanäle 12 und das Spiel 13 vorgesehen; der Dichtring wird daher auf beiden Seiten umströmt und gibt den Durchfluß frei. Der Ringraum 9 entleert sich deshalb in den Druckraum 3, und der Druck P₃ fällt auf den DrUCkP₁. Wenn der DrUCkP₁ von neuem den Druck P₃ übersteigt, so verschiebt sich der Dichtring 7 wieder auf die zu dem Ringraum 9 ^lo° hinliegende Seite der Ringnut 5 und dichtet wieder ab. Etwa durchleckendes Druckmittel wird vom Ringraum 9 aufgenommen und wieder in den Druckraum 3 entleert, wenn der Druck P₁ kleiner ist als der Druck P₃.

Die Wirkungsweise der Hilfskammer 11 ist dabei nur von untergeordneter Bedeutung; sie unterstützt lediglich den Ringraum 9 in seiner Wirkung und kann auch weggelassen werden.

Der Dichtring 8 ist stets dem Druckunter- no schied P₂ minus P₃ ■ unterworfen; dieser Druckunterschied .behält stets sein Vorzeichen bei und hält daher den Dichtring 1 an der, Seite der Ringnut 6, die dem Ringraum 9 zugewandt ist. Der Ring 8 dichtet daher stets vollständig ab. ^¹S

Die Fig. 2 stellt eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1 dar. In einem Zylinder 14 sitzt eine Hülse 15, in der ein Kolben 16 gleitend geführt ist. In der gezeichneten Ausführungsform ist der Kolben ein Rohr, das an seinem einen Ende von einer Halbkugel abgeschlossen ist. Die Hülse 15 wird in dem Zylinder 14 festgehalten durch eine Ringschülter 17 und einen Sprengring 18, der in eine Nut des Zylinders 14 eingreift. Die Hülse kann auch mit anderen, an sich bekannten Mitteln befestigt sein. Zur Abdichtung zwischen

der Hülse 15 und dem Zylinder 14 ist ein Dichtring 19 eingefügt.

Auf der Innenseite der Hülse 15 befinden sich

zwei Ringnuten 20 und 21, in denen. Dichtringe 22 und 23 liegen. Auf der einen Seite des Kolbens ist so ein Druckraum 24, auf der anderen Seite ein Druckraum 25 abgeteilt.

Zwischen den beiden Ringnuten liegt ein Ringraum 26, der auch nur in einem entsprechend weit bemessenen Spiel zwischen der Hülse 15 und dem Kolben 16 bestehen kann.

Die Ringnut 20 hat eine solche Form, daß sich der Dichtring leicht von einer Seitenwand der Ringnut zur anderen bewegen kann, wobei ihre Tiefe zu der an den Druckraum 24 grenzenden Seitenwand hin zunimmt.

Wie im vorhergehenden Beispiel sind Kanäle 27 vorgesehen, welche die Ringnut 20 mit dem Druckraum 24 verbinden. Außerdem ist ein weites Spiel 28 zwischen dem Kolben 16 und. dem Teil der Hülse 15 vorgesehen, das zwischen der Ringnut 20 und dem Druckraum 24 liegt.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform gleicht der nach Fig. 1 und wird deshalb nur kurz beschrieben. Wenn der DrUCkP₁ in dem Druckraum 24 größer als der Druck P₃ in dem Ringraum 26 ist, wird Druckmittel längs des Kolbens in diesen Ringraum eindringen. Wenn der Druck P₃ den Druck P₁ überwiegt, wird der Dichtring 22 gegen die zum Druckraum 24 gewendete Seite der Ringnut 20 verschoben und" läßt so Druckmittel aus dem Ringraum 26 in den Druckraum 24 zurückströmen. Dieses Zurückströmen wird durch die besondere Form der Ringnut 20 unterstützt.

Da der Druck P₃ immer kleiner als der Druck P₂ des Druckraumes 25 ist, wird der Dichtring 23 immer gegen die Seite der Ringnut 21 gedrängt, die an den Druckraum 25 grenzt. Er dichtet so immer ab.

In Fig. 3 ist eine Einzelheit des Dichtringes und seiner Ringnut gezeigt, die besonders dazu geeignet ist, zwischen zwei Druckräumen nur in einer bestimmten Richtung abzudichten, je nach dem Druckunterschied, der auf den Dichtring wirkt.

An einer Wand 29 ist ein Gleitkörper 30 geführt. Er enthält eine Nut 31 mit einer solchen Form, daß ein in die Nut eingelegter Dichtring 32 leicht zwischen der Wand 29 und dem Grund 36 der Ringnut eingeklemmt wird, wenn er sich gegen die eine Seitenwand 33 der Ringnut legt. Das ist der Fall, wenn der Druck P₁ in einem obenMegenden Druckraum 34 größer ist als der Druck P₃ in einer Nut 35 des Gleitkörpers 30, die nach unten an die Nut 31 anschließt. Wenn der Druckunterschied sein Vorzeichen umkehrt, wird der Dichtring 32 gegen die Seitenwand 37 der Nut 31 geschoben. Diese Bewegung wird dadurch erleichtert, daß der Grund 36 der Nut zu einem Teil abgeschrägt ist. Um einen die Nut 31 mit dem Druckraum 34 verbindenden Kanal 38 in dieser Lage des Dichtringes besser freizuhalten, ist die Seitenwand 37 der Nut 31 gegen die Wand 29 hin geneigt, so daß der DLohtring 32 gegen diese Wand hin gedrängt wird. Wie schon vorstehend beschrieben, ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel ein weites Spiel 39 zwischen der Wand 29 und dem Teil des Gleitkörpers 30 vorgesehen, der zwischen dem Druckraum 34 und der Nut 31 liegt.

Die drei bis jetzt beschriebenen Ausführungsformen zeigen also in einer Ringnut liegende Dicht- ringe, die anschließend an einen Druckraum angeordnet sind, dessen Druck den kleineren Wert annehmen kann, und die wie ein Rückschlagventil wirken.

Die vorstehend beschriebenen Anordnungen einer Dichtung zwischen Zylinder und Kolben können auch bei Ausführungsformen verwendet werden, wo sie zwei verschiedene Druckmittel voneinander trennen und wo der Druck des einen Druckmittels unter den Druck des anderen sinken kann. Das ist der Fall bei den Kolben von hydraulischen Druckspeichern oder hydraulischen Hebezylindern.

Hydraulische Druckspeicher bestehen gewöhnlich aus einem zylindrischen Druckkörper, in dem ein Kolben gleitet, der zwei Druckräume veränderlicher Größe abteilt. Der eine dieser Druckräume wird mit einem zusammendrückbaren Druckmittel aufgeladen, wie z. B. Luft; in den anderen Druckraum wird dann nicht zusammendrüokbares Druckmittel, wie z. B. öl, aus irgendeinem Arbeitskreislauf eingeführt.

Wie schon besprochen, schließen die Dichtringe nur unvollkommen ab, wenn sie nicht von einem Druckunterschied gegen eine Seite ihrer Ringnut gepreßt werden. Ein solcher Zustand kann aber in einem Druckspeicher öfters eintreten, wenn der Druck der beiden Druckmittel im Augenblick der Bewegungsumkehr des Kolbens gleich ist. Der üblicherweise verwendete Dichtring verschiebt sich in diesem Augenblick von einer Seitenwand der Ringnut zu anderen, und es kann Druckmittel in störendem Ausmaß überströmen.

Dieser Vorgang zwingt dazu, den Druckspeicher häufig zu leeren und stört die Wirkungsweise des mit dem Druckspeicher verbundenen Arbeitskreises. Es ist deshalb vorteilhaft, an dem Kolben oder dem Druckkörper ein Dichtungssystem nach der Erfindung anzubringen, und zwar so, daß die Ringnut, in welcher der als Ventil wirkende Dichtring sitzt, an den Druckraum grenzt, der mit dem Arbeitskreis verbunden ist.

Fig. 4 zeigt die Verwendung einer Lippendichtung. In einem Zylinder 40 gleitet ein Kolben 41 mit einer Kolbenstange 42. An einer Schulter 43 des Zylinders-40 liegen ein Stützring 44 und eine Stirnwand 45. Diese Stirnwand bildet eine Gleitführung für die Kolbenstange 42 und enthält einen Ringraum 46, eine Ringnut 47 und einen in diese Ringnut gelegten Dichtring 48. Nach außen bildet die Stirnwand 48 eine Lippe 49, welche das Eindringen von Verunreinigungen längs der Kolbenstange' 42 verhindert. Der Stützring 44 und die Stirnwand 45 werden von einer Ringmutter 50 in ihrer Lage gehalten. Der Stützring 44 enthält eine Ausdrehung 51; in dieser ist eine Lippendichtung 52 befestigt.

Der Kolben 41 teilt in dem Zylinder 40 einen Druckraum 53 ab, in dem der Druck- herrscht. Der Außenluftdruck ist P₁, in dem Ringraum 46 herrscht der Druck P₃.

Wenn der Druck P₂ größer ist als der Druck P₃, so wird die Lippendichtung 52 gegen "die Kolbenstange 42 gedrückt und dichtet so· ab. Wenn dagegen der Druck P_a überwiegt, wird die Lippendichtung von der Kolbenstange abgehoben und in den Ringraum 46 eingedrungenes Druckmittel wieder in den Druckraum 43 zurückgeführt. Die Lippendichtung 52 wirkt also wie der Dichtring 22 der Fig. 2. Der Ringraum 46 kann auch durch einen Ringspalt 54 ersetzt werden, der zwischen dem kegeligen Teil der Lippendichtung 52 und der KoI-benstange42 vorgesehen ist und genau so wie dieser "Ringraum wirken kann.

Die Anwendung einer Lippendichtung bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist natürlieh nicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 4 beschränkt, sondern, kann auch sonst für alle Außen- oder Innendichtungen und für die verschiedensten Anwendungsgebiete zweckmäßig sein.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung bei einem Druckspeicher, der in der Hauptsache aus einem Zylinder 55 und einem darin gleitenden Kolben 56 besteht. In die Enden des Zylinders 55 sind Endstücke 57 und 58 eingeschraubt, die zusammen mit dem KoI-ben 56 Druckräume 59 und 60 abteilen. Das Endstück 57 enthält ein Ventil 61 für das zusammendrückbare Druckmittel, wie z. B. Luft; in dem Endstück 58 ist eine öffnung 62 für das nicht zusammendrückbare Druckmittel, wie . z. B. Öl, vorgesehen. Der Kolben 56 enthält anschließend an den Druckraum 59 einen Dichtring 63 in einer Ringnut 64, die mit dem Druckraum 59 durch Kanäle 65 verbunden ist und eine solche Form hat, daß der Dichtring 63 nur abdichtet, wenn er an die dem Druckraum 59 entgegengesetzte Seite der Ringnut gepreßt wird. Zwischen einer weiteren Ringnut 66, die einen Dichtring 67 enthält, und der Ringnut 64 ist ein Ringraum 68 in den Kolben eingedreht.

Eine weitere Ringnut 69, die zu dem Druckraum 60 hin gewendet ist, enthält einen Dichtring 70. Zwischen die Ringnuten 69 und 66 ist ein zweiter Ringraum 71 gelegt. Er ist mit dem Druckraum 60 durch einen Kanal 72 verbunden, in dem ein Rückschlagventil 74 sitzt. Das Ventil wird je nach dem kleinsten Druck, den man in dem Ringraum 71 aufrechterhalten möchte, von einer Feder belastet und läßt Druckmittel nur in Richtung auf den Druckraum 60 hin durchfließen.

Die Kombination des Diohtringes 70 mit dem Ventil 74 bewirkt dasselbe, wie der Dichtring 63 in seiner Ringnut 64 und wie auch der schon in Fig. 1 beschriebene Dichtring 7. Durch entsprechende Belastung des Ventils kann der Druckunterschied begrenzt werden, dem der Dichtring 67 höchstens ausgesetzt ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Ringräumen wird der Druckunterschied zwischen den Druckräumen des Zylinders aufgeteilt. Der Dichtring 67 ist deshalb weniger starken Druckunterschieden ausgesetzt und hält so wesentlich länger.

Außerdem wird bei dieser Ausfühfungsform mit drei Dichtungen der Druckspeicher immer noch einwandfrei arbeiten, wenn auch der in der Mitte liegende Dichtring oder die außenliegenden Dichtringe in ihrer Wirksamkeit nachlassen.

Die beiden äußeren Dichtringe dieses Ausführungsbeispiels können natürlich auch durch andersartige ersetzt werden, die vorstehend beschrieben \vurden und ebenso wirken. Andererseits können die Dichtringe und Ringräume auch an dem Zylinder angebracht werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Zwischendruck im Ringraum, der für die gute Wirkung der Dichtringe notwendig ist, dadurch hergestellt, daß dieser Ringraum eine Verbindung nach außen erhält. In diese Verbindung wird ein Ventil eingeschaltet, das mit einer Feder belastet werden kann.

Wenn der Druckunterschied, der an sich für eine gute Abdichtung notwendig ist, zu stark wird, laufen die Dichtringe Gefahr, zwischen die beiden gegeneinander abzudichtenden Flächen, eingezwängt zu werden und sich so sehr schnell abzunutzen. Es ist deshalb in vielen Fällen vorteilhaft, in dem Ringraum stets für einen gewissen Mindestdruck zu sorgen und dadurch den auf die Dichtringe wirkenden Druckunterschied in Grenzen zu halten.

In Fig. 6 ist als weiteres Ausführungsbeispiel ein Druckspeicher mit einem Dichtungssystem nach der Erfindung dargestellt. Ein Druckkörper besteht aus zwei Teilen 75 und 76, in welche einerseits eine öffnung 77 für das Drucköl und andererseits ein Ventil 78 für die -Druckluft vorgesehen wird. Hauptsächlich in dem Teil 76, das den größeren Durchmesser von beiden Teilen hat, sitzt eine Hülse 79; in dieser gleitet ein Kolben 80. Der Kolben hat die Form eines Hohlzylinders, der an seiner der öffnung yy zugewendeten· Seite mit einer Halb- i°5 kugel abgeschlossen ist und so zwei Druckräume 81 und 82 abteilt. Auf der Innenseite der Hülse 79 sitzen Dichtringe 83 und 84 in Ringnuten 85 und 86; zwischen diesen liegt ein Ringraum 87. Auf der Außenseite der Hülse sind Dichtringe 88, 89, 90 angebracht, welche die Hülse gegen die Teile 75 und j6 abdichten. Von dem Ringraum 87 führt eine Verbindung nach außen über ein Ventil 91, das mit Hilfe eines Gewindes 92 in die Hülse 79 und das Teil 76 eingeschraubt ist. Es ist von einer Feder 93 belastet und gibt den Durchfluß nur in der Richtung nach außen frei.

Der Zusammenbau des Druckspeichers ist einfach. Die Hülse 79 wird in das Teil 75 geschoben, dessen Ende 94 auf eine Schulter der Hülse paßt. Der Kolben 80 wird eingesetzt und das Teil 76 des Druckkörpers auf die Hülse 79 und das Ende 94 des Teils 75 gesteckt. Auf der Innenseite des Endes des Teils 76 ist eine Ringnut eingestochen, in die ein Sprengring 95 greift und so das Teil 76 an dem Teil 75 festhält. Schließlich wird das Ventil 91 ein-

geschraubt und legt die Teile 75 und 76 und die Hülse 79 gegeneinander fest.

Im Anfangszustand soll der Druckraum 82 mit Luft unter 100 at Druck gefüllt sein, während im Druckraum 81 1 at Druck herrscht. Wenn der Druck in dem letztgenannten Raum auf 300 at erhöht wird, wird auch der Druck in dem Raum 82 auf denselben Wert steigen; der auf den Dichtring 84 wirkende Druckunterschied wird dabei von 100 auf 300 at steigen, der auf den Dichtring 83 wirkende Unterschied von 1 at auf 300 at.

Wenn der höchste auf die Dichtringe wirkende Druckunterschied auf 200 at begrenzt werden soll, so kann, das Ventil 91 so eingestellt werden, daß der im Ringraum 87 herrschende Druck P₃ mindestens 100 at beträgt.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 ist eine Abwandlung der in Fig. 6 beschriebenen Bauart. Sie besitzt einen Druckkörper mit einem Zylinder 96, in den Endstücke 97 und 98 eingeschraubt sind mit einer öffnung 99 für das Drucköl und einem Ventil 100 für die Druckluft. An dem Zylinder 96 sitzt in seiner Mitte auf der Unterseite ein Ventil 101. In dem Zylinder gleitet ein Kolben 102, der in der Nähe jedes seiner Enden einen Dichtring 103 und 104 trägt. Zwischen diesen Dichtringen ist ein Ringraum 105 vorgesehen mit einer solchen Länge, daß er in jeder Lage des Kolbens 102 mit dem Ventil 101 in Verbindung ist. In dem Kolben ist eine Hilfskammer 106 angeordnet, die Schaumgummi 107 oder eine ähnliche Masse enthält. Die Hilfskammer 106 wird von einer Zwischenwand 108 des Kolbens und einem Deckel 109 begrenzt. Ein Kanal 110 verbindet sie mit dem Ringraum 105.

Die Hilfskammer wirkt wie ein kleiner Druckspeicher mit Hilfe der in dem Schaumgummi eingeschlossenen Luft, so daß eine gewisse Menge des nicht zusammendrückbaren Öls angesammelt werden kann. Die Vorrichtung wirkt wie die vorstehend beschriebene (Fig. 6), weshalb, ihre Arbeitsweise nicht mehr näher erläutert wird.

Bei dem Ausführungsbaispiel nach Fig. 8 sind in einen Zylinder in Endstücke 112 und 113 mit einem Ventil 114 und einer öffnung 115· eingeschraubt. In dem Zylinder gleitet ein Kolben 116,-der zwei Druckräume 117 und 118 abteilt.

In dem Kolben 116 sind zwei Dichtringe 119 und 120 und zwischen diesen ein Ringraum 121 angebracht. Er ist mit einer Hilfskammer 122 durch Kanäle 123 verbunden. Die Hilfskammer enthält eine elastische, poröse Masse 124, wie z. B. Schaumgummi, in einer Hülse 125 aus einem porösen Werkstoff, wie poröser Bronze, die das Druckmittel durchfließen läßt. Die Hülse hat einen Boden aus demselben Wreksttoff, der gegen den Druckraum 118 hin gerichtet ist. Die Hilfskammer 122 ist von dem Druckraum 118 durch einen Stopfen 126 getrennt. In diesem sitzen ein federbelastetes Ventil 127, das Druckmittel von der Hilfskammer in den Druckraum 118 fließen läßt, und ein zweites druckbelastetes Ventil 128, das den Durchfluß nur in der Richtung in die Hilfskammer herein öffnet.

Es sei zunächst angenommen, daß der Druck in dem Druckraum 118 zwischen 1 und 300 at, der Druck im Druckraum 117 zwischen 100 und 300 at schwanken kann. Wie schon vorstehend ausgeführt, kann der größte auf die Dichtringe wirkende~Druckunterschied auf 200 at begrenzt werden, wenn das Ventil 127 so eingestellt wird, daß es sich bei einem Überdruck von 100 at öffnet, und wenn der Öffnungsdruck des Ventils 128 auf 300 at eingestellt wird.

In einem anderen Falle soll der Druck in dem Raum 118 zwischen 1 und 600 at schwanken; entsprechend wechselt der Druck in dem Raum 117 zwischen 100 und 600 at. Ohne das Ventil 128 wären die Dichtringe im Laufe, dieser Druckschwankungen einem Druckunterschied bis zu 500 at ausgesetzt; das Ventil 128 setzt aber, wenn der Druck im Raum 118 zum ersten Male über 300 at steigt, die Hilfskammer 122 und den Ringraum 121 über den Kanal 123 unter den Druck, der dem DrUCkP₁ im Druckraum 118, vermindert um 300 at, entspricht. Infogedessen bewegt sich der höchste auf die Dichtringe wirkende Druckunterschied während der Arbeit des Druckspeichers zwischen 100 und 300 at.

Diese Bauart mit zwei Ventilen kann z. B. auch für einen Aufbau verwendet werden, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.

Die Fig. 9 stellt einen Druckspeicher dar mit demselben Druckkörper wie in Fig. 8. In dem Zylinder setzt ein Kolben 129, der Druckräume 130 und 131 abteilt und Dichtringe 132 und 133 mit einem dazwischenliegenden Ringraum 134 trägt. Der Ringraum ist mit einer Hilfskammer 135 durch einen Kanal 136 verbunden. Ein axialer Kanal 137 mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser — wie es zum Verzögern des Druckausgleichs notwendig ist ·—· stellt eine Verbindung zwischen dem Druckraum 130 und der Hilfskammer 135 her. Gleichachsig dazu ist in der zum Druckraum 139 hin gerichteten Endfläche des Kolbens 129 eine Bohrung 138 angebracht. In dieser gleitet ein Tauchkolben 139, der mit einem Dichtring 140 versehen, ist, so daß die Hilfskammer 135 sicher von dem Druckraum 131 getrennt ist. Mit dem Tauchkolben ist eine Kolbenstange 141 verbunden; sie hat eine solche Form, daß ihr linkes Ende 142 als Schließkörper eines Ventils an dem Kanal 137 wirkt. Eine Druckfeder 143. stützt sich so gegen eine an der Kolbenstange 141 befestigte Federscheibe 144, daß sie das derart gebildete Ventil geschlossen zu halten sucht.

Außer diesem ist noch ein .Ventil 145 vorgesehen, das ein Überströmen des Druckmittels von dem Druckraum 130 in die Hilfskammer 135 erlaubt.

Bei diesem Druckspeicher wird sich also die Hilfskammer 135 über den Kanal 137 in denDruck- iao raum 130 entleeren, wenn der in dieser Hilfskammer entstehende Druck groß genug ist, um die Kraft der Feder 143 und die Kraft des Druckes P₂ in dem Druckraum 131 auf den Tauchkolben 139 zu überwinden. Wenn die Einrichtung als Druckspeicher dient, wird gewöhnlich der DrUCkP₁ im

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Druckraum 13o gleich dem DrUCkP₂ sein; der DruckP_t ist aber andererseits größer als der Druck, mit dem die Luft in der Druckkammer 131 vorgespannt wird. Die Hilfskammer 135 wird sich daher im Anfangszustand erst entleeren, wenn ihr Druck so groß ist, daß er den Aufladedruck auf den Tauchkolben 139 und die Kraft der Feder 143 überwindet. Indem man den Querschnitt dieses Tauchkolbens und die Kraft der Feder richtig wählt, kann man den beim Arbeiten des Druokspeichers auf die Dichtringe wirkenden Druckunterschied und damit die Abnutzung dieser Ringe begrenzen.

Das Ventil 145 wirkt wie das vorstehend beschriebene Ventil 128 der Fig. 8 und dient dazu, den Druckspeicher a,uch für hohe Drücke verwendbar zu machen und starke Druckunterschiede in den Dichtringen zu vermeiden.

Fig. 10 stellt einen ähnlichen Druckspeicher dar, ao dessen Druckkörper dem der Fig. 8 gleicht. Er enthält einen Kolben 146, der Druckräume 147 und 148 abteilt und zwei Dichtringe 149 und 150 mit einem dazwischenliegenden Ringraum 151 s'owie eine Hilfskammer. 152 enthält, die mit dem Ringraum 151 durch Kanäle 153 und 154 verbunden ist.

Ein Tauchkolben 155 ist in einer zentralen Bohrung 156 in einem Stopfen 157 des Kolbens 146 gleitend geführt und ragt in den Druckraum 148. Zur Abdichtung zwischen dem Tauchkolben und der Bohrung ist ein Dichtring 158 eingefügt. Eine mit dem Tauchkolben verbundene Kolbenstange 159 bildet mit ihrem linken Ende 160 zusammen mit einem axialen Kanal 161 des Kolbens ein Ventil. Der Kanal 161 hat einen kleinen Querschnitt, um die Strömungsgeschwindigkeit zu begrenzen und sitzt in der Stirnwand des Kolbens, die dem Druckraum 147 zugewandt ist. In dem Kanal sitzt ein federbelastetes Ventil 162, das den Durchfluß zum Druckraum 147 hin öffnet. Eine Feder 163 ist so angeordnet, daß sie das Ende 160 der Kolbenstange 159 von ihrem Sitz abzuheben versucht. In der Hilfskammer 152 ist ein poröser, elastischer Werkstoff 164, wie z. B. Schaumgummi, untergebracht. Seine Wirkungsweise ist dieselbe wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10· versucht der Druck P₂ des Druckraumes 148 das als Schließ körper dienende Ende 160 der Kolbenstange 159 auf seinem Sitz zu halten, während ihm die Feder 163 und der Druck in der Hilfskammer 152 entgegenwirken. Der Durchfluß wird daher nur geöffnet, wenn der Druck P₃ in der Hilfskammer 152 zusammen mit der Kraft der Feder 163 die Wirkung des Druckes P₂ in der Druckkammer 148 überwindet. Außerdem muß aber das in der Hilfskammer 152 eingeschlossene Druckmittel, um in den Druckraum 147 zu kommen, das Ventil 162 öffnen. Dessen Belastung kann so bemessen sein, daß der DruckP₃ in der Hilfskammer 152 nie unter ein vorbestimmtes Minimum sinkt und daß infolgedessen der höchste auf die Dichtringe wirkende Druckunterschied nicht über einen für die Lebensdauer der Ringe annehmbaren Wert steigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. ii wird wiederum derselbe Druckkörper verwendet. Ein Kolben 164 teilt in dem Zylinder des Druckspeichers zwei Druckräume 165 und 166 ab. Er trägt zwei Dichtringe 167 und 168, zwischen denen ein Ringraum 169 liegt; dieser ist durch einen Kanal 170» mit einer Hilfskammer 171 verbunden. Ein Tauchkolben 172, der dem Tauchkolben der Fig. 9 und 10 entspricht, ist einerseits demDruckP₂ des Druckraumes 166 und andererseits der Kraft einer Feder 173 und dem Druck P₃ in der Hilfskammer 171 ausgesetzt. Der Tauchkolben 172 ist mit einer Kolbenstange 174 verbunden, deren linkes Ende in einer axialen Bohrung 175 gleitet. Diese Bohrung sitzt in der Endfläche des Kolbens 164, die dem Druckraum 165 zugekehrt ist. Die Bohrung 175 ist, mit dem Druckraum 165 über ein Ventil 176 verbunden, das Druckmittel nur in Richtung auf den Druckraum 175 hin durchströmen läßt. Ein zweites Ventil 177 erlaubt den Zufluß von Druckmittel aus der Hilfskammer 171 zu der Bohrung 175 an einem Punkt zwischen dem Ende der Kolbenstange 174 und der Abzweigung zum Ventil 176. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 10 wird der Tauchkolben nach rechts bewegt, wenn der DruckP₃ in der Hilfskammer zusammen mit der auf den Tauchkolben wirkenden Feder den Druck P₂ in den Druckraum 166 auf den Kopf des Tauchkolbens 172 überwindet. Dabei verschiebt sich das Ende der Kolbenstange 174 nach Art eines Pumpenkolbens in der Bohrung 175 und saugt über das Ventil 177 Druckflüssigkeit aus der Hilfskammer 171. Der Druck P₃ in der Hilfskammer nimmt daher ab und der Tauchkolben 172 wird wieder nach links gedrückt. Das in der Bohrung 175 eingeschlossene Druckmittel wird durch diese Bewegung über das sich öffnende Ventil 176 in den Druckraum 165 geschoben. Die Hilfskammer 171 wird also unabhängig von dem DrUCkP₁ des Druckraumes 165 und nur abhängig vom Unterschied der Drücke P₃ und P₂ bis zu einem bestimmten Druckunterschied geleert.

Durch entsprechende Bemessung der verschiedenen Bauteile, die bei diesem Leerpumpen zusammenwirken, kann man den auf die Dichtringe wirkenden Druckunterschied auf einen zulässigen Höchstwert begrenzen.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Formen, die nur als Beispiel dienen sollen, und kann auch auf andere Weise verwirklicht werden.

Claims (21)

1. PATENTANSPRÜCHE: "⁵

   ι. Zylinder mit Kolben, insbesondere für einen Druckspeicher in hydraulischen Anlagen, bei dem um den Kolben herum mindestens ein zwischen elastischen Dichtungen liegender Ringraum angeordnet ist, dessen Druck mindestens zeitweise von den im Zylinder herrschenden Drücken abweicht und der über ein einseitig sperrendes Mittel mit einem Druckraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck dieses Druckraumes mindestens

   zeitweise unter dem für den Ringraum vorgesehenen M in des td ruck liegt und daß der im Ringraüm mit Hilfe des die Verbindung in Richtung zum Ringraum hin sperrenden Mittels über dem Atmosphärendruck gehalten wird.
2. 2. Zylinder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum mit demjenigen Druckraum des Zylinders verbunden ist, in dem der geringere Druck auftritt.
3. ίο 3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum mit einem unter dem Druck der Außenluft stehenden Raum, insbesondere mit der freien Luft, verbunden ist.
4. 4. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Verbindung eingeschaltete Mittel ein unter Federdruck stehendes Ventil (74, 91, 101) ist, dessen öffnungsdruck insbesondere einstellbar ist.
5. 5. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Verbindung eingeschaltete Mittel eine Lippendichtung (52) ist, die insbesondere auf einem Teil ihrer Länge einen Ringraum (54) enthält.
6. 6. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Verbindung eingeschaltete Mittel ein Dichtring (7) ist, der in einer Ringnut (5) liegt, und vom Unterschied der auf ihn wirkenden Drücke nach zwei End-· lagen in der Ringnut (5) verschieblich ist, wobei er in einer Endlage die Strömung zu dem Ringraum (9) hin unterbindet, in der anderen Endlage die Strömung zur Druckkammer (3) hin freigibt.
7. 7. Zylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund der Ringnut (31) mit dem angrenzenden Druckraum (34) durch einen Kanal (38) verbunden ist.
8. 8. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (9) an dem Kolben (2) angebracht ist.
9. 9. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum an dem Zylinder angebracht ist.
10. 10. Zylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (26) und die Dichtungen (12, 23) an einer Hülse (15) angebracht sind, die ihrerseits unverschieblichund dichtend in dem Zylinder (14) befestigt ist.
11. 11. Zylinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder aus zwei Teilen (75, 76) besteht, von denen mindestens einer (76) über die Hülse (79) geschoben ist, insbesondere auch über einen Einpaß des zweiten Teils (75), der denselben Durchmesser wie die Hülse hat und seinerseits gegen diese abgedichtet ist.
12. 12. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor den zwischen zwei Dichtungen (63, 67) liegenden Ringraum (68) noch ein Ringraum (71) und eine Dichtung (70) geschaltet sind.
13. 13. Zylinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der einen äußeren Dichtung (70) ein Verbindungskanal (72) zwischen dem Druckraum (60), in dem der geringere Druck auftritt, und dem angrenzenden Ringraum (71) vorgesehen ist, mit einem insbesondere unter einstellbarem Federdruck stehenden Ventil (74), das sich nur in der Riehtung zum Druckraum (60) hin öffnet, und daß die andere äußere Dichtung (63) derart ausgebildet ist, daß sie nur dicht hält, wenn der Druck in dem angrenzenden Druckraum (59) größer ist als der in dem zugehörigen Ringraum (68).
14. 14. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringräume aus dem groß gehaltenen Spiel zwischen dem Zylinder und dem Kolben bestehen.
15. 15. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Ringraum (9) mit einer Hilfskammer (11) verbunden ist, die insbesondere im Innern des Kolbens (2) liegt.
16. 16. Zylinder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer (106) einen porösen Werkstoff, insbesondere Schaumgummi (107), enthält.
17. 17. Zylinder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer (122) mit demDruckraum (118), in welchem der geringere Druck auftritt, über Ventile (127, 128) verbunden ist.
18. 18. Zylinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung ein Ventil (128) enthält, das sich bei einem bestimmten Druckunterschied zwischen dem Druckraum und der Hilfskammer öffnet und Druckmittel in die Hilfskammer treten läßt.
19. 19. Zylinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (137) ein Ventil enthält mit einem Schließglied (142), das in Öffnungsrichtung unter dem in der Hilfskammer (135) herrschenden Druck, in Schließ- X05 richtung unter dem Druck einer Feder (143) und dem Druck in dem von der Hilfskammer (135) getrennten Druckraum (131) steht.
20. 20. Zylinder nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Verbindung (161), welche ein Ventil (162) enthält, dessen Sdiließglied bei einem bestimmten, Druckunterschied den Weg von der Hilfskammer (152) zum Druckraum (147) freigibt, und ein zweites, diesem vorgeschaltetes Ventil, auf dessen Schließglied (160) in öffnungärichtung der in der Hilfskammer (152) herrschende Druck und eine Feder (163), in Schließrichtung der Druck in dem von der Hilfskammer getrennten Druckraum (148) wirkt.
21. 21. Zylinder nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch eine Verbindung mit zwei Rückschlagventilen (176, 177), die den Durchfluß nur in Richtung zu dem Druckraum (165) hin freigeben, und einer zwischen diesen Ventilen liegenden Bohrung (175), in welcher ein Stößel

    (ι74) nach Art eines Pumpenkolbens gleitend geführt ist, der an einem verschiebbaren Glied (172) befestigt ist, auf das in einer Richtung eine Feder (173) und der in der Hilfskammer (171) herrschendeDruck, in der entgegengesetzten Richtung der Druck in dem von der Hilfskammer getrennten Druckraum (166) wirkt.

    In Betracht gezogene Druckschriften:

    Britische Patentschrift Nr. 606 051;

    USA.-Patentschrift Nr. 2614793;

    französische Patentschriften Nr. 657 273,953 028;

    Handbook of O-Ring and Dyna-Seal Packings der Fa. Plastic & Rubber Products Inc., 1951, S.21.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    © 509 580/171 11.55 (709 791/15 11.57)