EP0089357A1 - Adjustable piston, particularly for pumps, hydraulic jacks, dampers or the like - Google Patents

Adjustable piston, particularly for pumps, hydraulic jacks, dampers or the like

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Publication number
EP0089357A1
EP0089357A1 EP82902909A EP82902909A EP0089357A1 EP 0089357 A1 EP0089357 A1 EP 0089357A1 EP 82902909 A EP82902909 A EP 82902909A EP 82902909 A EP82902909 A EP 82902909A EP 0089357 A1 EP0089357 A1 EP 0089357A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
piston body
pumps
adjusting
cylinder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP82902909A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Teofil Benedek
Károly HOMOLAY
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Original Assignee
Individual
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Publication of EP0089357A1 publication Critical patent/EP0089357A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings

Definitions

  • Adjustable piston especially for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like
  • the invention relates to an adjustable piston, in particular for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like, which is fastened to a piston rod in a force-transmitting manner, at least in the axial direction, as a straight-guided solid jacket piston which is alternately movable in a preferably circular-cylindrical bore of a cylinder.
  • GB-PS 1 374911 for example, a solution is described, according to which the slurry to be conveyed is prediluted in excess by adding water. After pumping, the admixed amount of water at the outlet to the storage basin is separated by filtering from the diluted slurry and returned to a pipe for reuse as a diluent.
  • a centrifugal pump should preferably be used for the liquid transport.
  • HU-PS 159 932 it is proposed to manufacture the housing itself and the impeller from a correspondingly wear-resistant material in the vicinity of the intake port of a centrifugal pump, so that the sucked-in solid parts are comminuted to a sufficiently small grain size.
  • the impeller is arranged offset in the housing. If an impeller with a horizontal axis arrangement is accommodated in the upper part of the volute casing, there is an empty space in the lower part of the casing in which the large solid particles contained in the sludge are deposited and therefore do not get into the gap between the impeller and the casing wall.
  • the invention has for its object to provide a piston of the type mentioned, which at even without piston rings is practically insensitive to the wear and tear of the solid particles contained in the pumped or working medium and other contaminants, thus making it possible to design piston sand pumps, piston cloud pumps, shock absorbers and working cylinders, especially hydraulic systems, with a long service life.
  • an adjustable piston in particular for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like, which is fastened to a piston rod in a force-transmitting manner, at least in the axial direction, as a straight-guided solid jacket piston which is alternately movable in a cylinder, which according to the invention is at least in one has certain area of its entire, preferably rotationally symmetrical lateral surface sealing against the cylinder wall, integrally molded from plastic material and / or integrally molded Kolbehk ⁇ rper, to which means for insertion. Adjustment of the sealing surface pressure by generating and maintaining an internal compressive stress in the
  • Piston bodies are assigned.
  • pistons according to the invention have proven successful, in which the piston body is made of a sufficiently soft plastic material so that hard floating particles contained in the conveying and / or working medium penetrate into the sealingly sliding outer surface of the piston body due to friction and wear damaging to the surface can embed diminishing way.
  • the piston body is made in particular of a thermoplastic material with good sliding properties, preferably of polyurethane-polyether copolymers or of soft PVC with high toughness and wear resistance and with a hardness between 40 ° and 80 ° shore.
  • the piston body can be clamped in the axial direction for the purpose of adjusting or adjusting the sealing surface pressure.
  • the piston body is provided with an axially continuous central bore and is clamped between two bearing against the piston end faces, on the piston rod passing through the central bore with play, and essentially disk-shaped clamping bodies, wherein one clamping body is arranged in a stationary manner on the piston rod, while the other clamping body is designed to be displaceably seated on the piston rod, and means for changing the distance of the two clamping bodies are present.
  • a particularly simple constructive design is obtained if a crown nut which bears against the axially displaceable clamping body and can be locked in different positions on the piston rod is provided as a means for changing the distance between the two clamping bodies.
  • the piston body which is made of sufficiently soft plastic material, is plastically and elastically deformed. It is important that this deformation results in a homogeneous surface pressure between the cylinder wall and the piston body outer surface which is distributed as uniformly as possible on the sealing surface.
  • the clamping bodies have an essentially plate-shaped, rotationally symmetrical structure after the piston body convexly curved back surface cooperating with corresponding concave recesses of the piston body end faces are designed to influence the internal pressure stress distribution in the piston body.
  • a piston body 1 which is formed as a single piece from a sufficiently soft plastic material of good sliding properties, and with the area of its lateral surface, which also serves as a sealing surface, on the Inner wall of a cylinder 4 abuts.
  • materials for the piston body 1 depending on the intended use and operating conditions such as temperature, chemical properties and degree of contamination of the conveying or working medium, in particular thermoplastics, preferably polyurethane-polyether copolymers or soft PVC with a hardness between 40 ° and 80 ° shore, have proven to be favorable.
  • the piston body 1 is clamped between the clamping bodies 2 and 3.
  • the Spannk ⁇ rper 2 and 3 serve on the one hand for power transmission in the axial direction between a piston rod 5 and the Kolbenk ⁇ rper 1, on the other hand, by changing their distance, the surface pressure between the cylinder wall and the outer surface of the piston body 1 can be adjusted or adjusted as required, if this is the case due to shrinkage or a certain wear of the piston body made of plastic material 1, or is necessary for other reasons.
  • a crown nut 6 is used for this purpose, which can be tightened and fixed in different positions in its tightened position.
  • Formations are designed with back surfaces convexly curved toward the piston body 1, which convex ruffles surfaces protrude into corresponding concave recesses in the end faces of the piston body 1 and thus exert surface pressure on the same.
  • the pistons according to the invention can be used with the same advantage in hydraulic control and actuation systems for tillage and civil engineering as well as road construction machines, in particular in working cylinders of such machines, and also in shock absorbers. In such machines or systems, the hydraulic working medium used is often heavily contaminated, since extremely harsh environmental and working conditions prevail.
  • the pistons used are extremely stressed.
  • the piston according to the present invention can be used and used with success, since its material is sufficiently tough and wear-resistant, as a result of which the lifetimes customary in known devices can be exceeded several times. It should also not be neglected that leakage of the hydraulic medium does not occur practically when using pistons according to the invention, so that there is no need for loaded weight accumulators and other devices for water make-up.

Abstract

Le piston réglable, destiné en particulier aux pompes, vérins hydrauliques ou analogues, est un piston à paroi pleine, mobile alternativement sur un trajet rectiligne dans l'alésage de préférence cylindrique d'un cylindre (4) et est fixé à une tige (5) de manière à transmettre à celle-ci l'effort moteur au moins en direction axiale. Le piston qui fait l'objet de l'invention présente un corps (1) de piston formé d'une pièce moulée et/ou rapportée en matière plastique suffisamment tendre mais tenace et résistant à l'usure, s'étendant sur au moins une partie déterminée de la paroi latérale, présentant de préférence une surface de révolution, et s'appuyant de façon étanche sur la paroi du cylindre (4). Des moyens (2, 3, 6) sont prévus pour ajuster la pression d'étanchéité entre le cylindre (4) et la paroi latérale du piston en créant et maintenant une tension dans le corps de piston (1).The adjustable piston, intended in particular for pumps, hydraulic cylinders or the like, is a solid-wall piston, movable alternately on a rectilinear path in the preferably cylindrical bore of a cylinder (4) and is fixed to a rod (5 ) so as to transmit the motor force to it at least in the axial direction. The piston which is the subject of the invention has a piston body (1) formed of a molded and/or attached part made of plastic material which is sufficiently soft but tough and resistant to wear, extending over at least one determined part of the side wall, preferably having a surface of revolution, and resting in a sealed manner on the wall of the cylinder (4). Means (2, 3, 6) are provided for adjusting the sealing pressure between the cylinder (4) and the side wall of the piston by creating and maintaining tension in the piston body (1).

Description

Nachstellbarer Kolben, insbesondere für Pumpen, Arbeitszylinder, Stossdämpfer und dergleichen Adjustable piston, especially for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Die Erfindung betrifft einen nachstellbaren Kolben, insbesondere für Pumpen, Arbeitszylinder, Stossdämpfer und dergleichen, der als ein in einer vorzugsweise kreiszylinderfönaigen Bohrung eines Zylinders alternierend bewegbar geradegeführter Vollmantelkolben an einer Kolbenstange auf zumindest in axialer Richtung kraftübertragende Weise befestigt ist.The invention relates to an adjustable piston, in particular for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like, which is fastened to a piston rod in a force-transmitting manner, at least in the axial direction, as a straight-guided solid jacket piston which is alternately movable in a preferably circular-cylindrical bore of a cylinder.
Stand der TechnikState of the art
Bekanntlich liegt auf zahlreichen Gebieten der Technik und der Industrie der Bedarf Vor, Flüssigkeiten, welche beachtliche Mengen an schwebenden Verunreinigungen enthalten, mittels Pumpen zu fördern. Insbesondere in Bergwerken, bei Tiefbauarbeiten bei der Ausführung tiefer Fundamente und dergleichen können in den zu befördernden Flüssigkeiten, insbesondere im Grundwasser und in Trüben allgemein zahlreiche feste Schwebeteilchen enthalten sein, die durch die verwendeten Pumpen zusammen mit den Flüssigkeiten unvermeidbar angesaugt und mitbefördert werden. Durch die mitgeförderten festen Schwebeteilchen (insbesondere Sand, Kieselsteine verschiedener Korngrösse, usw.) werden die mit der Flüssigkeit unmittelbar kontaktierten Pumpenteile, so beispielsweise bei Kolbensandpumpen der Zylinder und der Kolben, bei Kreiselpumpen das Laufrad und das Spiralgehäuse, äusserst stark auf Verschleiss beansprucht. Da die festen Schwebeteilchen in vielen Fällen äusserst harte Gesteinderivate sein können, ihrer verschleissenden "Wirkung sind allgemein auch die verschleissfestesten Metalle nicht im Stande, dauerhaft zu widerstehen, so dass die Lebensdauer der erwähnten bekannten Pumpen zum genannten Verwendungszweck meist sehr gering ist.As is known, there is a need in numerous fields of technology and industry for pumping liquids which contain considerable amounts of suspended impurities. In particular in mines, in civil engineering work when carrying out deep foundations and the like, numerous solid suspended particles can generally be contained in the liquids to be transported, in particular in the groundwater and in turbidity, which are inevitably sucked in and carried along with the liquids by the pumps used. The pumped solid suspended particles (in particular sand, pebbles of various grain sizes, etc.) cause the pump parts that are in direct contact with the liquid, such as the piston and piston piston sand pumps, the impeller and the spiral housing in centrifugal pumps, to be subjected to extreme wear and tear. Since the solid suspended particles can in many cases be extremely hard rock derivatives, their wear-resistant effect is generally not even able to withstand the wear-resistant metals, so that the service life of the known pumps mentioned for the stated purpose is usually very short.
Einer ebenfalls starken Beanspruchung sind auch die Kolben von Hochdruck-Hydraulikanlagen ausgesetzt. Insbesondere Kolben der Hydraulikanlagen von Bodenbearbeitungs maschinen und von Strassen- und Tiefbarnnaschinen sind dadurch stark betroffen, wodurch auch hierbei Lebensdauer probleme vorhanden sind.The pistons of high-pressure hydraulic systems are also exposed to heavy loads. Pistons in the hydraulic systems of tillage machines and street and deep bar machines in particular are severely affected by this, which means that life-time problems are also present.
Bei den zur Beförderung von Trüben bislang verbreitet verwendeten zwei grundlegendenTypen von Pumpen, d, h. bei Kolbenpumpen und bei Kreiselpumpen sind naturbedingt verschiedene, unterschiedliche Verbesserungsvorschläge zur Lösung des genannten Lebensdauerproblems bekannt geworden.In the two basic types of pumps that have been widely used for conveying turbidity, i.e. In the case of piston pumps and centrifugal pumps, various, different suggestions for improving the solution to the stated service life problem have become known.
Bei Kolbenpumpen der gegenständlichen Art zielen alle bekannt gewordenen Lösungen auf eine entsprechende Gestal tung und Ausbildung der Kolbenringe hin. Es ist dabei beachtenswert, dass die zahlreichen Vorschläge stets eine erhöhte Dichtwirkung durch entsprechende Formgebung der Ringe und durch Konstruktionsvarianten zur Befestigung von Ringen am Kolben zum Ziele haben, wobei die Verschleiss Wirkung des Mediums selbst nicht einmal erwähnt wird.In the case of piston pumps of the type in question, all known solutions are aimed at a corresponding design and design of the piston rings. It is noteworthy that the numerous proposals always aim to achieve an increased sealing effect through appropriate shaping of the rings and through design variants for fastening rings to the piston, the wear effect of the medium itself not even being mentioned.
Bei Kreiselpumpen dagegen sind keine unmittelbar aufeinander gleitenden Bestandteile, wie Zylinder und Kolben vorhanden. Hierbei können sich jedoch im zwischen Gehäuse und Laufrad vorhandenen Spalt grobe Festkörper teilchen festklemmen, welche eine erhöhte Verschleiss wirkung zum Ergebnis haben können. Aus diesem Grunde haben auch die bekannten Verbesserungsvorschläge zum Ziele, der genannten Erscheinung möglichst wirksam vorzubeugen.In the case of centrifugal pumps, on the other hand, there are no directly sliding components, such as cylinders and pistons. Here, however, coarse solid particles can jam in the gap between the housing and the impeller, which can result in increased wear. Because of this, have also the known suggestions for improvement with the aim of preventing the above-mentioned phenomenon as effectively as possible.
In der GB-PS 1 374911 ist beispielsweise eine Lösung beschrieben, wonach die zu befördernde Trübe durch Zu gäbe von Εasser im Überschuss vorverdünnt wird. Nach dem Pumpen wird die beigemischte Wassermenge am Ausfluss zum Speicherbecken durch Filtern aus der verdünnten Trübe abgeschieden und über eine Rohrleitung zur erneuten Verwendung als Verdünnmittel zurückgeführt. Über die zu verwendende Pumpe ist in der genannten GB-PS nichts konkretes enthalten, es wird lediglich darauf hingewiesen, dass vorzugsweise eine Kreiselpumpe zur Flüssigkeitsbeförderung verwendet werden soll.In GB-PS 1 374911, for example, a solution is described, according to which the slurry to be conveyed is prediluted in excess by adding water. After pumping, the admixed amount of water at the outlet to the storage basin is separated by filtering from the diluted slurry and returned to a pipe for reuse as a diluent. There is nothing specific in the GB-PS mentioned about the pump to be used, it is merely pointed out that a centrifugal pump should preferably be used for the liquid transport.
In der HU-PS 159 932 wird vorgeschlagenen der Umgebung des Ansaugstutzens einer Kreiselpumpe das Gehäuse selbst, sowie das Laufrad aus einem entsprechend verschleissfesten Material anzufertigen, damit die angesaugten Festkörperteile auf hinreichend kleine Korngrösse zerkleinert werden. Gemäss einer anderen bekannten Lösung wird das Laufrad im Gehäuse versetzt angeordnet. Wird ein Laufrad von waagerechter Achsanordnung im oberen Teil des Spiralgehäus untergebracht, so ist im Unterteil des Gehäuses ein leerer Raum vorhanden, in welchem die in der Trübe enthaltenen grossen Festkörperteilchen sich ablagern und somit nicht in den Spalt zwischen Laufrad und Gehäusewand gelangen.In HU-PS 159 932 it is proposed to manufacture the housing itself and the impeller from a correspondingly wear-resistant material in the vicinity of the intake port of a centrifugal pump, so that the sucked-in solid parts are comminuted to a sufficiently small grain size. According to another known solution, the impeller is arranged offset in the housing. If an impeller with a horizontal axis arrangement is accommodated in the upper part of the volute casing, there is an empty space in the lower part of the casing in which the large solid particles contained in the sludge are deposited and therefore do not get into the gap between the impeller and the casing wall.
Das Wesen der ErfindungThe essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bei auch ohne Kolbenringe praktisch gegenüber der Verschleisswirkung der im Förder- oder Arbeitsmedium enthaltenen Festkörperteilchen und anderer Verunreinigungen weitgehend unempfindlich ist, und damit ermöglicht, Kolbensandpumpen, Kolbentrübepumpen, Stossdämpfer und Arbeitszylinder von insbesondere Hydraulikanlagen von hoher Lebensdauer auszubilden.The invention has for its object to provide a piston of the type mentioned, which at even without piston rings is practically insensitive to the wear and tear of the solid particles contained in the pumped or working medium and other contaminants, thus making it possible to design piston sand pumps, piston cloud pumps, shock absorbers and working cylinders, especially hydraulic systems, with a long service life.
Die gestellte Aufgabe wird durch einen nachstellbaren Kolben insbesondere für Pumpen, Arbeitszylinder, Stossdämpfer und dergleichen, der als ein in einem Zylinder alternierend bewegbar geradgeführter Vollmantelkolben an einer Kolbenstange auf zumindest in axialer Richtung kraft übertragende Weise befestigt ist, gelöst, welcher erfindungsgemäss einen wenigstens in einem bestimmten Bereich seiner gesamten, vorzugsweise rotationssymmetrischen Mantelfläche dichtend an der Zylinderwand anliegenden, aus Plastmaterial stoffschlüssig und/oder einstückig angeformten Kolbehkδrper aufweist, zu welchem Mittel zur Einbzw. Nachstellung der Dichtflächenpressung durch Erzeugung und Aufrechterhaltung einer inneren Druckspannung imThe object is achieved by an adjustable piston, in particular for pumps, working cylinders, shock absorbers and the like, which is fastened to a piston rod in a force-transmitting manner, at least in the axial direction, as a straight-guided solid jacket piston which is alternately movable in a cylinder, which according to the invention is at least in one has certain area of its entire, preferably rotationally symmetrical lateral surface sealing against the cylinder wall, integrally molded from plastic material and / or integrally molded Kolbehkδrper, to which means for insertion. Adjustment of the sealing surface pressure by generating and maintaining an internal compressive stress in the
Kolbenkörper zugeordnet sind. Insbesondere zur Verwendung für Kolbensandpumpen haben sich erfindungsgemässe Kolben mit Erfolg bewährt, bei welchen der Kolbenkδrper aus einem hinreichend weichen Plastmaterial besteht, so dass sich im Förder- und/oder Arbeitsmedium enthaltene, harte Schwebeteilchen in die dichtend gleitende Mantelfläche des Kolbenkδrpers auf Reibung und oberfläehehbeschädigenden Verschleiss vermindernde Weise einbetten können. Es hat sich dabei für vorteilhaft erwiesen, falls der Kolbenkδrper insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften, vorzugsweise aus Polyurethan-Polyästher-Kopolymeren oder aus weichem PVC von hoher Zä h igkeit und Verschleissfestig und von der Härte zwischen 40° und 80° Shore besteht.Piston bodies are assigned. In particular for use with piston sand pumps, pistons according to the invention have proven successful, in which the piston body is made of a sufficiently soft plastic material so that hard floating particles contained in the conveying and / or working medium penetrate into the sealingly sliding outer surface of the piston body due to friction and wear damaging to the surface can embed diminishing way. It has proven to be advantageous if the piston body is made in particular of a thermoplastic material with good sliding properties, preferably of polyurethane-polyether copolymers or of soft PVC with high toughness and wear resistance and with a hardness between 40 ° and 80 ° shore.
Zur Sicherung einer auch ohne Kolbenringe praktisch gleichbleibend aufrechterhaltbaren Dichtwirkung zwischen Zylinder und Kolbenmantelflache ist der Kolbenkörper zwecks Ein- bzw. Nachstellung der DichtfLächenpressung in axialer Richtung verspannbar. Insbesondere haben sich hierfür Ausführungsformen des gegenständlichen Kolbens für günstig erwiesen, bei welchem der Kolben körper mit einer axial durchgehenden Zentralbohrung versehen und zwischen zwei gegen die Kolbenstirnflächen aufliegenden, an der durch die Zentralbohrung mit Spiel hindurchgehenden Kolbenstange sitzenden und im wesentlichen scheibenförmigen Spannkörpern eingespannt ist, wobei der eine Spannkörper an der Kolbenstange ortsfest angeordnet, während der andere Spannkörper verschiebbar an der Kolbenstange sitzend ausgebildet ist, und Mittel zur Distanzänderung der beiden Spannkörper vorhanden sind. Eine besonders einfache konstruktive Ausführung ergibt sich dabei, falls als Mittel zur Distanzänderung beider Spannkörper eine gegen den axialyerschiebbaren Spannkörper anliegende, in verschiedenen Stellungen an der Kolbenstange verriegelbare Kronenmutter vorgesehen ist.To ensure that the sealing effect between the cylinder and the piston skirt surface can be maintained practically consistently even without piston rings, the piston body can be clamped in the axial direction for the purpose of adjusting or adjusting the sealing surface pressure. In particular, embodiments of the piston in question have proven favorable for this, in which the piston body is provided with an axially continuous central bore and is clamped between two bearing against the piston end faces, on the piston rod passing through the central bore with play, and essentially disk-shaped clamping bodies, wherein one clamping body is arranged in a stationary manner on the piston rod, while the other clamping body is designed to be displaceably seated on the piston rod, and means for changing the distance of the two clamping bodies are present. A particularly simple constructive design is obtained if a crown nut which bears against the axially displaceable clamping body and can be locked in different positions on the piston rod is provided as a means for changing the distance between the two clamping bodies.
Beim Nachspannen des erfindungsgemässen Kolbens zwecks Ein- bzw. Nachstellung der Dichtflächenpressung wird der aus hinreichend weichem Plastmaterial bestehende Kolbenkörper plastisch-elastisch verformt. Es ist dabei von Wichtigkeit, dass diese Verformung eine möglichst an der gesaraten dichtenden Mantelfläche gleichmässig verteilte homogene Flächenpressung zwischen Zylinderwand und Kolbenkörper-Mantelfläche bewirkt. Um dies zu erreiche ist es von Vorteil, falls die Spannkörper als im wesentlichen tellerförmige rotationssymmetrische Gebilde mit nach dem Kolbenkörper hin konvex gewölbter, mit entsprechenden konkaven Ausnehmungen der Kolbenkörper Stirnflächen zusammenarbeitender Rückenflache zur Beeinflussung der inneren Druckspannungsverteilung im Kolbenkörper ausgebildet sind.When the piston according to the invention is re-tensioned for the purpose of adjusting or adjusting the sealing surface pressure, the piston body, which is made of sufficiently soft plastic material, is plastically and elastically deformed. It is important that this deformation results in a homogeneous surface pressure between the cylinder wall and the piston body outer surface which is distributed as uniformly as possible on the sealing surface. In order to achieve this, it is advantageous if the clamping bodies have an essentially plate-shaped, rotationally symmetrical structure after the piston body convexly curved back surface cooperating with corresponding concave recesses of the piston body end faces are designed to influence the internal pressure stress distribution in the piston body.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles, dargestellt in vereinfachter Schnittdarstellung an der beiliegenden Zeichnung, ausführlicher be schrieben.The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment, shown in a simplified sectional view on the accompanying drawings.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Den wesentlichsten Bestandteil eines in der Zeichnung schematisch im Längsschnitt dargestellten erfindungsgemässen Kolbens bildet ein Kolbenkδrper 1, der aus einem hin reichend weichen Plastmaterial von guten Gleiteigenschafte als ein einziges Stück geformt ist, und mit dem Bereich seiner Mantelfläche, der gleichzeitig als Dichtfläche dient, an der Innenwand eines Zylinders 4 anliegt. Als Werkstoffe für den Kolbenkδrper 1 haben sich je nach Verwendungszweck und Betriebsbedingungen wie Temperatur, chemische Eigenschaften und Verunreinigungsgrad des Förder- oder Arbeitsmediums insbesondere Thermoplaste, vorzugsweise Polyurethan-Polyästher-Kopolymere oder weiches PVC der Härte zwischen 40° bis 80° Shore für günstig erwiesen. Es ist selbstverständlich, dass aus der Fülle der heutzutage zur Verfügung stehenden Plastmaterialien unter Beachtung möglichst aller massgebender Betriebs parameter stets der optimale Werkstoff von hinreichender Härte, von guter Zähigkeit und Verschleissfestigkeit gewählt werden kann. Die in der geförderten Trübe, d. h. im Fördermedium oder die im Arbeitsmedium enthaltenen festen Schwebe teilchen können somit in den weichen Plastwerkstoff eindringen und sich dort einbetten. Dadurch können sie die Zylinderwand und/oder die Kolbenmantelfläche nicht arg verletzen bzw. ernsthafte Verschleissschäden verursachen.The most essential component of a piston according to the invention, shown schematically in longitudinal section in the drawing, is a piston body 1, which is formed as a single piece from a sufficiently soft plastic material of good sliding properties, and with the area of its lateral surface, which also serves as a sealing surface, on the Inner wall of a cylinder 4 abuts. As materials for the piston body 1, depending on the intended use and operating conditions such as temperature, chemical properties and degree of contamination of the conveying or working medium, in particular thermoplastics, preferably polyurethane-polyether copolymers or soft PVC with a hardness between 40 ° and 80 ° shore, have proven to be favorable. It goes without saying that from the abundance of plastic materials available today, the optimum material with sufficient hardness, good toughness and wear resistance can always be selected, taking into account all relevant operating parameters. The particles in the conveyed slurry, ie in the medium or the solid suspended particles contained in the working medium, can thus penetrate into the soft plastic material and embed there. As a result, they cannot seriously injure the cylinder wall and / or the piston surface or cause serious wear damage.
Der Kolbenkörper 1 ist zwischen Spannkörpern 2 und 3 eingespannt. Die Spannkδrper 2 und 3 dienen einerseits zur Kraftübertragung in axialer Richtung zwischen einer Kolbenstange 5 und dem Kolbenkδrper 1 , andererseits kann durch Aenderung ihrer Distanz die Flächenpressung zwische der Zylinderwand und der Mantelfläche des Kolbenkörpers 1 je nach Bedarf ein- bzw. nachgestellt werden, falls dies infolge eingetretener Schrumpfung oder eines bestimmten Verschleisses des aus Plastmaterial bestehenden Kolben körpers 1, oder aus anderen Gründen erforderlich ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient hierzu eine Kronenmutter 6, welche nachgezogen und in ihrer nachgezogenen Lage in verschiedenen Stellungen fixiert werden kann. Da es hinsichtlich einer auf der gesamten Dichtfläche gleichmässigen Flächenpressung von Bedeutung, ja sogar bestimmend ist, wie die Druckspannungsaufteilung im Inneren des Kolbenkörpers 1 gestaltet ist, hat sich es für vorteilhaft erwiesen, den Kolbenkδrper 1 mit einer durchgehenden Zentralbohrung, durch welche die Kolbenstange 5 mit genügendem Spiel hindurchgesteckt ist, auszubilden. Aus dem gleichen Grunde ist es von Vorteil, fells die Spannstücke 2 und 3 als rotationssymmetrischeThe piston body 1 is clamped between the clamping bodies 2 and 3. The Spannkδrper 2 and 3 serve on the one hand for power transmission in the axial direction between a piston rod 5 and the Kolbenkδrper 1, on the other hand, by changing their distance, the surface pressure between the cylinder wall and the outer surface of the piston body 1 can be adjusted or adjusted as required, if this is the case due to shrinkage or a certain wear of the piston body made of plastic material 1, or is necessary for other reasons. In the present exemplary embodiment, a crown nut 6 is used for this purpose, which can be tightened and fixed in different positions in its tightened position. Since it is important, even determining, with regard to a uniform surface pressure over the entire sealing surface, how the compressive stress distribution is designed in the interior of the piston body 1, it has proven to be advantageous to provide the piston body 1 with a continuous central bore through which the piston rod 5 is connected enough game is put through to train. For the same reason, it is advantageous to fells the clamping pieces 2 and 3 as rotationally symmetrical
Gebilde mit nach dem Kolbenkörper 1 hin konvex gewölbten Rückenflächen ausgestaltet sind, welche konvexe Rüoken flächen in entsprechende konkave Ausnehmungen der Stirnflächen des Kolbenkδrpers 1 hineinragen und somit einen flächenhaften Druck auf denselben ausüben.Formations are designed with back surfaces convexly curved toward the piston body 1, which convex ruffles surfaces protrude into corresponding concave recesses in the end faces of the piston body 1 and thus exert surface pressure on the same.
Die bereits eingangs erwähnte und beschriebene Trübebeförderung, d. h. das Pumpen von Flüssigkeiten, die eine Menge von verschleissend wirkenden Festkörperteilen enthalten, stellt jedoch nur eines der möglichen technischen Anwendungsgebiete der Erfindung dar. Bei dieser Betriebsweise zeigen sich aber die vorteilhaften Eigenschaften wie Zäh igkeit und Verschleissfestigkeit des verwendeten Plastmaterials vielleicht am schärfsten und markantesten. Die erfindungsgemässen Kolben können mit gleichem Vorteil in hydraulischen Steuer- und Betätigungsanlagen von Bodenbearbeitungs- und Tiefbau-, sowie Strassen ba u maschinen, insbesondere in Arbeitszylindern derartiger Maschinen, sowie auch in Stossdämpfern verwendet werden. Bei solchen Maschinen bzw. Anlagen wird nämlich das verwendete hydraulische Arbeitsmedium häufig stark verschmutzt, da es äusserst rauhe Umgebungs- und Arbeitsbedingungen vorherrschen.The turbidity transport already mentioned and described at the beginning, d. H. the pumping of liquids which contain a lot of wear-acting solid parts, however, is only one of the possible technical fields of application of the invention. However, in this mode of operation the advantageous properties such as toughness and wear resistance of the plastic material used are perhaps the sharpest and most striking. The pistons according to the invention can be used with the same advantage in hydraulic control and actuation systems for tillage and civil engineering as well as road construction machines, in particular in working cylinders of such machines, and also in shock absorbers. In such machines or systems, the hydraulic working medium used is often heavily contaminated, since extremely harsh environmental and working conditions prevail.
Auch in sonstigen Hochdruck-Hydraulikanlagen, in Richtpressen, usw. sind die verwendeten Kolben äusserst stark beansprucht. Auch hierbei kann der Kolben gemäss der vorliegenden Erfindung mit Erfolg Verwendung und Einsatz finden, da sein Werkstoff hinreichend Zähe- und verschleissfest ist, wodurch die bei bekannten Einrichtungen übliche Lebensdauern mehrfach übertroffen werden können. Auch ist ferner nicht zu vernachlässigen, dass bei Verwendung von erfindungsgemässen Kolben Leckverluste des Hydraulik mediums praktisch nicht auftreten, so dass auf belastete GewichtsSpeicher und auf andere Vorrichtungen zur Medium nachspeisung verzichtet werden kann. In other high-pressure hydraulic systems, in straightening presses, etc., the pistons used are extremely stressed. Here too, the piston according to the present invention can be used and used with success, since its material is sufficiently tough and wear-resistant, as a result of which the lifetimes customary in known devices can be exceeded several times. It should also not be neglected that leakage of the hydraulic medium does not occur practically when using pistons according to the invention, so that there is no need for loaded weight accumulators and other devices for water make-up.

Claims

Patentansnrüche Patent claims
1. Nachstellbarer Kolben insbesondere für Pumpen, Arbeitszylinder und dergleichen, der als ein in einer vorzugsweise kreiszylinderförraigen Bohrung eines Zylinders alternierend bewegbar geradgeführter Vollmantelkolben an einer Kolbenstange auf zumindest in axialer Richtung kraftübertragende Weise befestigt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass er einen wenigstens in einem bestimmten Bereich seiner gesaraten, vorzugsweise rotationssymmetrischen Mantelfläche dichtend an der1. Adjustable piston, in particular for pumps, working cylinders and the like, which is fastened to a piston rod in a force-transmitting manner at least in the axial direction as a straight-guided solid jacket piston, which is alternately movable in a preferably circular-cylindrical bore of a cylinder, characterized in that it has an at least in a certain area its complete, preferably rotationally symmetrical lateral surface sealing against the
Zylinderwand (4) anliegende, aus Plastmaterial stoffschlüssig und/oder einstückig angeformten Kolbenkörper (1) aufweist, zu welchem Mittel zur Ein- bzw. Nachstellung der Dichtflächenpressung durch Erzeugung und Aufrechterhaltung einer inneren Druckspannung im Kolbenkörper (1) zugeordnet sind.Comprising cylinder wall (4), integrally molded and / or integrally molded piston body (1) from plastic material, to which means for adjusting and adjusting the sealing surface pressure by generating and maintaining an internal compressive stress in the piston body (1) are assigned.
2. Kolben nach Anspruch 1 insbesondere zur Verwendung für Kolbensandpumpen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kolbenkörper (1) aus einem hinreichend weichen Plastmaterial besteht, so dass sich im Förderund/oder Arbeitsmedium enthaltenen harte Schwebeteilchen in die dichtend gleitende Mantelfläche des Kolbenkörpers (1) auf Reibung und oberflächenbeschädigenden Verschleiss vermindernde Weise einbetten können. 2. Piston according to claim 1, in particular for use in piston sand pumps, characterized in that the piston body (1) consists of a sufficiently soft plastic material so that hard floating particles contained in the conveying and / or working medium are in the sealingly sliding outer surface of the piston body (1) Embedding friction and surface-damaging wear-reducing ways.
3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e nz e i c h n e t, dass der Kolbenkörper (1) insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise aus Polyurethan-Polyästher-Kopolymeren oder aus weichem PVC von hoher Zähigkeit und Verschleissfestigkeit und von der Härte zwischen 40° und 80º Shore besteht.3. Piston according to claim 1 or 2, characterized geke nz equates that the piston body (1) in particular made of a thermoplastic, preferably of polyurethane-polyether copolymers or of soft PVC of high toughness and wear resistance and of hardness between 40 ° and 80º shore exists.
4. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Kolbenkörper (1) zwecks Ein- bzw. Nachstellung der Dichtflächenpressung in axialer Richtung verspannbar ist.4. Piston according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the piston body (1) can be clamped in the axial direction for the purpose of adjusting or adjusting the sealing surface pressure.
5. Kolben nach Anspruch 4, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, dass der Kolbenkörper (1) mit einer axial durchgehenden Zentralbohrung versehen und zwischen zwei gegen die Kolbenstirnflächen aufliegenden, an der durch die Zentralbohrung mit Spiel hindurchgehenden Kolbenstange (5) sitzenden und im wesentlichen scheibenförmigen Spannkörpern (2, 3) eingespannt ist, wobei der eine Spannkörper (2) an der Kolbenstange (5) ortsfest angeordnet, während der andere Spannkδrper (3) verschiebbar an der Kolbenstange sitzend ausgebildet ist, und Mittel zur Distanzänderung der beiden Spannkörper (2, 3) vorhanden sind.5. Piston according to claim 4, characterized in that the piston body (1) is provided with an axially continuous central bore and between two bearing against the piston end faces, on the piston rod (5) passing through the central bore with play, and essentially disc-shaped clamping bodies (2, 3) is clamped, one of the clamping bodies (2) being fixed in place on the piston rod (5), while the other clamping body (3) is designed to be displaceably seated on the piston rod, and means for changing the distance of the two clamping bodies (2, 3 ) available.
6. Kolben nach Anspruch 5 , dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass als Mittel zur Distanzänderung beider Spannkörper (2, 3) eine gegen den axialverschiebbaren Spannkörper (3) anliegende, in verschiedenen Stellungen an der Kolbenstange (5) verriegelbare Kronenmutter (6) vorhanden ist.6. Piston according to claim 5, characterized in that a means for changing the distance between the two clamping bodies (2, 3) against the axially displaceable clamping body (3), in different positions on the piston rod (5) is lockable crown nut (6) .
7. Kolben nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannkδrper (2, 3) als im wesentlichen tellerförmige rotationssymmetrische Gebilde mit nach dem Kolbenkörper (1) hin konvex gewölbter, mit entsprechenden konkaven Ausnehmungen der Kolbenkδrper-Stirnflächen zusammenarbeitender Rückenfläche zur Beeinflussung der inneren Druckspannungsverteilung im Kolbenkörper (1) ausgebildet sind. 7. Piston according to claim 5 or 6, characterized in that the Spannkδrper (2, 3) as a substantially plate-shaped, rotationally symmetrical structure with the piston body (1) towards convex, with corresponding concave recesses of the piston body end faces cooperating back surface to influence the internal pressure distribution in the piston body (1) are formed.
EP82902909A 1981-10-01 1982-10-01 Adjustable piston, particularly for pumps, hydraulic jacks, dampers or the like Withdrawn EP0089357A1 (en)

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