EP0464356B1 - Plungerzylinder - Google Patents

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Publication number
EP0464356B1
EP0464356B1 EP91108401A EP91108401A EP0464356B1 EP 0464356 B1 EP0464356 B1 EP 0464356B1 EP 91108401 A EP91108401 A EP 91108401A EP 91108401 A EP91108401 A EP 91108401A EP 0464356 B1 EP0464356 B1 EP 0464356B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plunger
cylinder
type cylinder
cylinder according
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91108401A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0464356A1 (de
Inventor
Hellmut Hurr
Hartmut Dr. Benckert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Putzmeister Concrete Pumps GmbH
Original Assignee
Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH filed Critical Putzmeister Werk Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP0464356A1 publication Critical patent/EP0464356A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0464356B1 publication Critical patent/EP0464356B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2838—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT with out using position sensors, e.g. by volume flow measurement or pump speed

Definitions

  • the invention relates to a plunger cylinder with a cylinder closed on the bottom side, which can be pressurized with hydraulic fluid, and with a plunger which protrudes from the cylinder on the opening side and is guided in guide, sealing and / or wiper rings arranged in annular recesses in the cylinder.
  • Plungers have a smooth, usually ground or hard chrome-plated jacket, which is guided in the packing from guide, sealing and / or wiper rings (FR-A-1125573, Fig. 1). This means that the surface treatment of the inner surface of the cylinder can be omitted.
  • the plunger cylinders are particularly suitable for high pressures and are used, for example, to drive pipe switches in thick matter pumps.
  • the plunger cylinders are usually actuated via hydraulic sequential controls, for the triggering of which signal taps that indicate the state of the units are required.
  • the pistons of which carry the sealing elements, such as piston rings and wiper rings it is known to provide hydraulic signal taps on the cylinder (US-A-3648568).
  • the object of the invention is to create a plunger cylinder which enables direct hydraulic signal tapping and can nevertheless be designed for high pressures and ensures adequate guidance of the plunger.
  • the fully hydraulic signal pickup according to the invention responds to the extended state of the plunger.
  • two plunger cylinders are accordingly provided which alternately emit an end signal.
  • the metal ring according to the invention is slotted and can therefore be inserted from the inside into the recess in the cylinder inner wall. In the inserted state, however, the slot edges designed as cut surfaces lie exactly against one another, so that only one hair groove remains.
  • the inner surface of the metal ring is ground cylindrical and is slightly above the Cylinder jacket inwards so that it forms a guide.
  • the metal ring therefore has both a sealing and a centering function.
  • the elastomeric O-ring arranged on the inside of the metal ring in the recess ensures that the metal ring on the plunger fits snugly on the outside and the joint between the two free metal ring ends is still zero.
  • the elastomeric sealing ring must be fitted in such a way that there is no noticeable springback when the control bores of the plunger are passed over, so that creeping of the pressure fluid and thus incorrect triggering are avoided.
  • the radially measured wall thickness of the metal ring is advantageously a multiple of the ring channel depth, while the axial extent of the metal ring is a multiple of its radially measured wall thickness. Furthermore, the wall thickness of the deposited elastomeric sealing ring should be a multiple of the radially measured wall thickness of the metal ring.
  • a slotted plastic sealing ring which forms a hair gap at its slit edges, is additionally arranged in a ring-shaped recess in the cylinder with an elastomeric sealing ring, at a distance from the bottom of the metallic guide and sealing ring.
  • the additional sealing ring ensures that the pressure is gradually reduced up to the signal tap area. While the metallic guide and sealing ring forms a kind of coarse seal, the fine seal takes place via the plastic sealing ring, for example made of PTFE.
  • the soft plastic seal adapts better to the plunger surface and therefore seals better than the metallic seal.
  • the metal seal ensures better guidance and less susceptibility to wear at the high flow velocities that occur there in the immediate pressure tap area.
  • the guide and sealing ring delimiting the ring groove on the opening side is not subject to the high mechanical stresses of the guide and sealing ring delimiting the bottom and can therefore consist, for example, of PTFE-filled with bronze or of textile tape impregnated with epoxy resin.
  • an axially elongated guide band is advantageously arranged at the bottom distance from the plastic guide and sealing ring, which can also consist of PTFE filled with bronze or of textile tape impregnated with epoxy resin.
  • the plunger has a cavity which is open at the bottom and a plurality of transverse bores which are arranged around the circumference and open into the cavity as control bores.
  • a short circuit is produced via these control bores when the ring channel arranged in the area of the signal tap is passed over and an amount of oil is released which triggers the switching signal.
  • connection piece for the pressure fluid is expediently arranged near the bottom end on the cylinder jacket.
  • the plunger with a bottom-side cylindrical cavity can be pushed onto a cylindrical damping pin projecting coaxially over the cylinder base while leaving an annular space free.
  • the cylindrical damping pin is provided with an end-side guide cone, while the cavity of the plunger can be flared towards the bottom end of the piston for the same reason.
  • the damping effect is essentially achieved by the fact that the damping pin has a small undersize of a few tenths of a mm, preferably 2/10 mm compared to the interior dimension of the plunger, while the cylinder has a small undersize of a few tenths of a mm, preferably approx / 10 mm compared to the outer dimension of the plunger.
  • the gaps formed in this way are sufficient to displace the pressure fluid in a dampened manner towards the connecting piece and to move the plunger sufficiently quickly when starting up to bring it out of the end position again.
  • the damping pin is provided in the area of its outer surface with ring grooves, via which an oil cushion with a centering effect can form.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the plunger cylinder has a cross-sectional widening in the region of the connecting piece, which is delimited on the bottom side by a cone flank.
  • the bottom edge (damping edge) of the cone flank is expediently arranged behind the bottom edge (leading edge) of the guide cone. Due to the offset between the leading edge and the damping edge, pushing on and damping takes place in two stages.
  • the distance of the control bores from the bottom end of the piston is greater than the distance between the bottom side of the cone edges and the cylinder bottom.
  • the single figure shows a plunger cylinder with hydraulic signal pick-up in a longitudinal section.
  • the plunger cylinder essentially consists of a cylinder 12 closed on one side at its base 10 and a plunger 16, which is axially displaceable in the cylinder 12 and protrudes beyond the cylinder opening 14.
  • a ball 18 or 20 is formed on each of the free ends of the cylinder 12 and the plunger 16 and is used to suspend the plunger cylinder. Instead of the balls 18, 20, other joints can also be provided.
  • the plunger 16 has a smooth, preferably ground or hard-chromed cylindrical outer surface 22 and is provided with a cavity 24 which is open at the bottom.
  • the essentially cylindrical wall of the plunger formed in this way has a plurality of control bores 28, which are arranged in the circumferential direction and are designed as transverse bores, at a distance from the bottom end 26.
  • the cylinder 12 has two connecting pieces 32, 34 projecting beyond its lateral surface 30, of which the connecting piece 32 is designed as a connecting piece for the pressure fluid and the connecting piece 34 as a signal tap connection.
  • the connection piece 32 arranged near the floor opens into the cylinder interior via a wide transverse bore 36 and an annular channel 38, so that the plunger 16 can be acted upon with pressure fluid on the bottom side.
  • the signal tap connector 34 arranged in the vicinity of the cylinder opening 14 is connected to the cylinder interior via a narrow transverse bore 40 and an annular channel 42.
  • the inner surface of the cylinder has a plurality of annular groove-shaped recesses 44 to 54, which are intended for receiving guide, sealing and / or wiper rings 56 to 66.
  • the elastomeric rings 56, 58 arranged in the opening 44 on the opening side and in the enclosed groove 46 have both a stripping and a sealing function, while the relatively elongated guide bands 60, 66 arranged in the flat grooves 48 and 54 primarily serve as a guiding function for comes to the plunger.
  • the guide belts are preferably made of bronze-filled PTFE or an epoxy-impregnated textile belt.
  • the ring 62 deposited in the groove 50 with an elastomeric O-ring 63 is designed as a slotted metal ring which, together with the guide band 60, laterally delimits the ring channel 42.
  • the cut surfaces of the open metal ring 62 lie tightly against one another in the inserted state, forming a hair gap.
  • the metal ring which is precisely ground on the inside of the piston, ensures a wear-resistant piston guide and a leak-proof liquid seal. Nevertheless, the metal ring only has the function of a coarse seal.
  • the signal tap is sealed off via the plastic ring 64, which is supported in the groove 52 on an elastomeric O-ring 65.
  • a damping pin 68 projecting coaxially over the cylinder base is provided, which delimits a cylindrical annular space 70 for receiving the piston end near the base.
  • the gaps between the surface of the pin 68 and the adjacent cavity inner surface of the plunger 16 and between the plunger outer surface and the bottom cylinder inner surface are each about 2/10 mm, so that when the plunger is retracted pressure medium can be displaced to the nozzle in a damped manner and the plunger when it starts up can be removed from its end position sufficiently quickly.
  • the three ring grooves 71 on the damping pin 68 ensure a sufficient oil cushion in the narrow space and thus a good centering effect.
  • the damping pin 68 carries a guide cone 74 delimited by a guide edge 72.
  • the plunger 16 also has an inside cone 76 on its bottom end 26 on.
  • the annular channel 38 which is recessed in the cylinder wall in the area of the connecting piece 32 is conical at the bottom and delimited by a damping edge 78. The offset between the leading edge 72 of the damping pin 68 and the damping edge 78 ensures that the plunger is pushed on and damped in two stages during the retraction process.
  • control bores 28 are also arranged in the fully retracted state of the plunger 16 in the cross-sectional areas of the guide cone 74 and the ring channel 38, so that hydraulic fluid can flow from the connection side via the control bores 28 into the cavity 24 to accelerate the starting process.
  • the invention relates to a plunger cylinder, on the cylinder jacket 30 of which a hydraulic signal tapping piece 34 is arranged.
  • the signal tap is connected to the inside of the cylinder via a transverse bore 40.
  • the sealing ring 62 delimiting the flank at the bottom is designed as an open metal ring which is arranged in an annular recess 50 of the cylinder 12 which is deposited behind an elastomeric sealing ring 63.
  • the plunger piston 16 has a plurality of control bores which communicate with the bottom side of the cylinder interior and penetrate the piston jacket 22 at a distance from the bottom-side piston end 26 28 on which trigger a switching operation when the ring channel 42 is passed over via the signal tap.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plungerzylinder mit einem bodenseitig geschlossenen, mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Zylinder und einem in in ringförmigen Einstichen des Zylinders angeordneten Führungs-, Dicht- und/oder Abstreifringen geführten, öffnungsseitig aus dem Zylinder herausragenden Plungerkolben.
  • Plungerkolben haben einen glatten, meist geschliffenen oder hartverchromten Mantel, der in der Packung aus Führungs-, Dicht- und/oder Abstreifringen geführt wird (FR-A-1125573, Fig.1). Dadurch kann die Oberflächenbehandlung der Zylinderinnenfläche entfallen. Die Plungerzylinder sind vor allem für hohe Drücke geeignet und werden beispielsweise für den Antrieb von Rohrweichen in Dickstoffpumpen eingesetzt. Die Betätigung der Plungerzylinder erfolgt meist über hydraulische Folgesteuerungen, für deren Auslösung Signalabgriffe, die den Zustand der Aggregate anzeigen, erforderlich sind. Bei Hydrozylindern, deren Kolben die Dichtelemente, wie Kolben- und Abstreifringe tragen, ist es zwar bekannt, am Zylinder hydraulische Signalabgriffe vorzusehen (US-A-3648568). Eine Übertragung dieser Techniken auf Plungerzylinder ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da das Abdichten des Signalabgriffraums mit den im Zylinder angeordneten Führungs- und Dichtelementen mit Schwierigkeiten verbunden ist, die vor allem darin begründet sind, daß im Bereich des Signalabgriffs hohe Druckspitzen und damit hohe Fließgeschwindigkeiten auftreten, die bei den von außen nach innen wirkenden Zylinderdichtungen zu einem frühzeitigen Verschleiß führen, zumal Plungerzylinder regelmäßig für hohe Drücke ausgelegt sind. In Anlagen mit Plungerzylindern hat man sich deshalb meist mit indirekten Signalabgriffen, wie induktive Wegabnehmer oder Verzögerungsdrosseln in Steuerungsleitungen beholfen.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Plungerzylinder zu schaffen, der einen unmittelbaren hydraulischen Signalabgriff ermöglicht und trotzdem für hohe Drücke ausgelegt werden kann und eine ausreichende Führung des Plungerkolbens gewährleistet.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Erkenntnis aus, daß der Plungerkolben auf der Druckseite in unmittelbarer Nähe des Signalabgriffs sowohl eine gute Führung als auch eine gute und verschleißfreie Abdichtung erfordert, um über eine lange Standzeit ein Durchkriechen von Öl in diesem Bereich und damit Fehlsignale zu vermeiden. Dementsprechend werden gemäß der Erfindung folgende Lösungsmerkmale vorgeschlagen:
    • einen am Zylindermantel angeordneten hydraulischen Signalabgriffstutzen,
    • eine den Zylindermantel durchsetzende, den Signalabgriffstutzen mit dem Zylinderinneren verbindende Querbohrung,
    • einen auf der Zylinderinnenseite der Querbohrung angeordneten, an seiner öffnungsseitigen und bodenseitigen Flanke durch je einen über die Zylinderinnenfläche überstehenden Führungs- und/oder Dichtring begrenzten Ringkanal, wobei der die bodenseitige Flanke begrenzende Führungs- und Dichtring als offener, an seinen Öffnungskanten einen Haarspalt bildender Metallring ausgebildet ist, der in einem mit einem elastomeren Dichtring hinterlegten ringförmigen Einstich des Zylinders angeordnet ist,
    • mindestens eine im Plungerkolben angeordnete, mit der Bodenseite des Zylinders kommunizierende, im Abstand vom bodenseitigen Kolbenende den Kolbenmantel durchdringende Steuerbohrung.
  • Der erfindungsgemäße vollhydraulische Signalabgiff spricht auf den ausgefahrenen Zustand des Plungerkolbens an. Im Falle einer Rohrweiche für Dickstoffpumpen sind demgemäß zwei Plungerzylinder vorgesehen, die abwechselnd ein Endsignal abgeben.
  • Der erfindungsgemäße Metallring ist zwar geschlitzt und kann damit von innen her in den Einstich der Zylinderinnenwand eingesetzt werden. Im eingesetzten Zustand liegen die als Schnittflächen ausgebildeten Schlitzkanten jedoch exakt gegeneinander an, so daß nur eine Haarnut verbleibt. Die Innenfläche des Metallrings ist zylindrisch geschliffen und steht geringfügig über den Zylindermantel nach innen über, so daß er eine Führung bildet. Der Metallring hat damit sowohl eine dichtende als auch eine zentrierende Funktion. Der auf der Innenseite des Metallrings im Einstich angeordnete elastomere O-Ring sorgt dafür, daß der Metallring am Plungerkolben außen satt anliegt und der Stoß zwischen den beiden freien Metallringenden trotzdem Null ist. Der elastomere Dichtring muß jedoch so eingepaßt sein, daß beim Überfahren der Steuerbohrungen des Plungerkolbens kein merkliches Zurückfedern stattfinden kann, so daß ein Kriechen von Druckflüssigkeit und damit eine Fehlauslösung vermieden wird.
  • Vorteilhafterweise beträgt die radial gemessene Wandstärke des Metallrings ein Mehrfaches der Ringkanaltiefe, während die axiale Erstreckung des Metallringes ein Mehrfaches seiner radial gemessenen Wandstärke beträgt. Weiter sollte die Wandstärke des hinterlegten elastomeren Dichtrings ein Mehrfaches der radial gemessene Wandstärke des Metallrings betragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in bodenseitigem Abstand von dem metallischen Führungs- und Dichtring zusätzlich ein geschlitzter, an seinen Schlitzkanten einen Haarspalt bildender Dichtring aus Kunststoff in einem mit einem elastomeren Dichtring hinterlegten ringförmigen Einstich des Zylinders angeordnet. Der zusätzliche Dichtring gewährleitstet, daß ein stufenweiser Druckabbau bis zum Signalabgriffsraum erfolgt. Während der metallische Führungs- und Dichtring eine Art Grobdichtung bildet, erfolgt die Feindichtung über den beispielsweise aus PTFE bestehenden Kunststoffdichtring. Die weiche Kunststoffdichtung paßt sich der Plungeroberfläche besser an und dichtet dadurch besser ab als die metallische Dichtung. Die Metalldichtung gewährleistet andererseits im unmittelbaren Druckabgriffsbereich eine bessere Führung und eine geringere Verschleißanfälligkeit bei den dort auftretenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten.
  • Der die Ringnut öffnungsseitig begrenzende Führungs- und Dichtring unterliegt nicht den hohen mechanischen Beanspruchungen des bodenseitig begrenzenden Führungs- und Dichtrings und kann daher beispielsweise als Führungsband aus mit Bronze gefüllten PTFE oder aus Epoxidharz-getränktem Textilband bestehen.
  • Weiter wird vorteilhafterweise im bodenseitigen Abstand vom Kunststoff-Führungs- und Dichtring ein axial langgestrecktes Führungsband angeordnet, das ebenfalls aus mit Bronze gefülltem PTFE oder aus Epoxidharz-getränktem Textilband bestehen kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Plungerkolben einen bodenseitig offenen Hohlraum sowie mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, in den Hohraum mündende Querbohrungen als Steuerbohrungen auf. Über diese Steuerbohrungen wird beim Überfahren des im Bereich des Signalabgriffs angeordneten Ringkanals ein Kurzschluß hergestellt und eine Ölmenge abgegeben, die das Schaltsignal auslöst. Durch die Anordnung mehrerer über den Umfang verteilt angeordneter Steuerbohrungen im Plungerkolben wird die abgegebene Ölmenge über den Umfang verteilt und damit die lokale Strömungsgeschwindigkeit zur Vermeidung von Zerstörungen in den benachbarten Dichtungen vermindert.
  • Während sich der Signalabgriffstutzen erfindungsgemäß in der Nähe des öffnungsseitigen Zylinderendes befindet, ist der Anschlußstutzen für die Druckflüssigkeit zweckmäßig in der Nähe des bodenseitigen Endes am Zylindermantel angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Plungerkolben mit einem bodenseitigen zylindrischen Hohlraum auf einen unter Freilassung eines Ringraums koaxial über den Zylinderboden überstehenden zylindrischen Dämpfungszapfen aufschiebbar. Zur Erleichterung des Aufschiebens ist der zylindrische Dämpfungszapfen mit einem stirnseitigen Führungskonus versehen, während der Hohlraum des Plungerkolbens zum bodenseitigen Kolbenende hin aus dem gleichen Grund konisch erweitert sein kann. Die Dämpfungswirkung wird im wesentlichen dadurch erzielt, daß der Dämpfungszapfen ein geringes Untermaß von wenigen Zehntel mm, vorzugsweise 2/10 mm gegenüber dem Hohlrauminnenmaß des Plungerkolbens aufweist, während der Zylinder in seinem bodennahen Bereich ein geringes Untermaß von wenigen Zehntel mm, vorzugsweise ca. 2/10 mm gegenüber dem Außenmaß des Plungerkolbens aufweist. Die dadurch gebildeten Zwischenräume reichen aus, um die Druckflüssigkeit gedämpft zum Anschlußstutzen hin zu verdrängen und den Plungerkolben beim Anfahren ausreichend schnell wieder aus der Endlage herauszubringen. Weiter ist der Dämpfungszapfen im Bereich seiner Mantelfläche mit Ringnuten versehen, über die sich ein Ölpolster mit Zentrierwirkung ausbilden kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Plungerzylinder im Bereich des Anschlußstutzens eine Querschnittserweiterung aufweist, die bodenseitig durch eine Konusflanke begrenzt ist. Die bodenseitige Kante (Dämpfungskante) der Konusflanke ist dabei zweckmäßig hinter der bodenseitigen Kante (Führungskante) des Führungskonus angeordnet. Durch den Versatz zwischen Führungskante und Dämpfungskante erfolgt damit das Aufschieben und Dämpfen in zwei Stufen. Um andererseits ein rasches Ausfahren des Plungerkolbens zu ermöglichen, ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Abstand der Steuerbohrungen vom bodenseitigen Kolbenende größer als der Abstand der bodenseitigen Konuskanten vom Zylinderboden.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt einen Plungerzylinder mit hydraulischem Signalabgriff in längsgeschnittener Darstellung.
  • Der Plungerzylinder besteht im wesentlichen aus einem einseitig an seinem Boden 10 geschlossenen Zylinder 12 und einem im Zylinder 12 axial verschiebbaren, über die Zylinderöffnung 14 überstehenden Plungerkolben 16. An den freien Enden des Zylinders 12 und des Plungerkolbens 16 ist je eine Kugel 18 bzw. 20 angeformt, die zur Aufhängung des Plungerzylinders dient. Anstelle der Kugeln 18, 20 können auch andere Gelenke vorgesehen werden.
  • Der Plungerkolben 16 weist eine glatte, vorzugsweise geschliffene oder hartverchromte zylindrische Mantelfläche 22 auf und ist mit einem bodenseitig offenen Hohlraum 24 versehen. Die dadurch gebildete, im wesentlichen zylindrische Wandung des Plungerkolbens weist im Abstand vom bodenseitigen Ende 26 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, als Querbohrungen ausgebildete Steuerbohrungen 28 auf.
  • Der Zylinder 12 weist zwei über seine Mantelfläche 30 überstehende Stutzen 32, 34 auf, von denen der Stutzen 32 als Anschlußstutzen für die Druckflüssigkeit und der Stutzen 34 als Signalabgriffsstutzen ausgebildet ist. Der in Bodennähe angeordnete Anschlußstutzen 32 mündet über eine weite Querbohrung 36 und einen Ringkanal 38 in das Zylinderinnere, so daß der Plungerkolben 16 bodenseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden kann. Der in der Nähe der Zylinderöffnung 14 angeordnete Signalabgriffstutzen 34 ist über eine enge Querbohrung 40 und einen Ringkanal 42 mit dem Zylinderinneren verbunden.
  • Die Zylinderinnenfläche weist mehrere ringnutenförmige Einstiche 44 bis 54 auf, die zur Aufnahme von Führungs-, Dicht- und/oder Abstreifringen 56 bis 66 bestimmt sind. Die in der öffnungsseitig offenen Nut 44 und in der eingeschlossenen Nut 46 angeordneten elastomeren Ringe 56, 58 haben sowohl eine Abstreif- als auch eine Dichtfunktion, während den relativ langgestreckten, in den Flachnuten 48 und 54 angeordneten Führungsbändern 60, 66 vor allem eine Führungsfunktion für den Plungerkolben zukommt. Die Führungsbänder bestehen vorzugsweise aus mit Bronze gefülltem PTFE oder aus einem Epoxidharz-getränkten Textilband. In den der Querbohrung 40 bodenseitig benachbarten Nuten 50, 52 sind zwei weitere Ringe 62, 64 angeordnet, denen im Hinblick auf die Abdichtung des ringkanalförmigen Signalabgriffraums 42 und die Führung des Plungerkolbens 16 in diesem Bereich eine Spezialaufgabe zukommt. Der in der Nut 50 mit einem elastomeren O-Ring 63 hinterlegte Ring 62 ist als geschlitzter Metallring ausgebildet, der zusammen mit dem Führungsband 60 den Ringkanal 42 seitlich begrenzt. Die Schnittflächen des offenen Metallrings 62 liegen im eingesetzten Zustand unter Bildung eines Haarspaltes dicht gegeneinander an. Der an seiner Innenfläche exakt auf Kolbenmaß geschliffene Metallring gewährleistet eine verschleißfeste Kolbenführung und eine lecksichere Flüssigkeitsabdichtung. Gleichwohl kommt dem Metallring nur die Funktion einer Grobdichtung zu. Die Feinabdichtung des Signalabgriffs erfolgt über den Kunststoffring 64, der sich in der Nut 52 auf einem elastomeren O-Ring 65 abstützt.
  • Gelangt der Plungerkolben 16 beim Ausfahren mit seinen Steuerbohrungen 28 in den Bereich des Ringkanals 42, so tritt Druckflüssigkeit in den Signalabgriffsstutzen 34 aus und löst in einem dort angeschlossenen Schaltventil einen Schaltvorgang aus. Durch die Ausbildung der Dichtung 62, 63 ist sichergestellt, daß trotz der aufgrund der hohen Arbeitsdrücke beim Schaltvorgang auftretenden Druckspitzen und hohen Strömungsgeschwindigkeiten keine nennenswerten Verschleißerscheinungen oder gar Zerstörungen an den Dichtungen auftreten.
  • Um darüberhinaus beim Einfahren des Plungerkolbens 16 ein hartes Anschlagen gegen den Zylinderboden 10 zu vermeiden, ist ein über den Zylinderboden koaxial überstehender Dämpfungszapfen 68 vorgesehen, der einen zylindrischen Ringraum 70 zur Aufnahme des bodennahen Kolbenendes begrenzt. Die Zwischenräume zwischen der Oberfläche des Zapfens 68 und der benachbarten Hohlrauminnenfläche des Plungerkolbens 16 sowie zwischen der Plungeraußenfläche und der bodennahen Zylinderinnenfläche betragen jeweils etwa 2/10 mm, so daß beim Einfahren des Plungerkolbens Druckmittel gedämpft zum Stutzen hin verdrängt werden kann und der Plungerkolben beim Anfahren ausreichend schnell wieder aus seiner Endlage herausführbar ist. Die drei Ringnuten 71 auf dem Dämpfungszapfen 68 sorgen für ein ausreichendes Öl-polster im engen Zwischenraum und damit für eine gute Zentrierwirkung. Der Dämpfungszapfen 68 trägt stirnseitig einen durch eine Führungskante 72 begrenzten Führungskonus 74. Auch der Plungerkolben 16 weist an seinem bodenseitigen Ende 26 innenseitig einen Auflaufkonus 76 auf. Der in der Zylinderwandung im Bereich des Anschlußstutzens 32 ausgesparte Ringkanal 38 ist bodenseitig konisch ausgebildet und durch eine Dämpfungskante 78 begrenzt. Der Versatz zwischen der Führungskante 72 des Dämpfungszapfens 68 und der Dämpfungskante 78 sorgt dafür, daß das Aufschieben und Dämpfen des Plungerkolbens beim Einfahrvorgang in zwei Stufen erfolgt. Die Steuerbohrungen 28 sind auch im vollständig eingefahrenen Zustand des Plungerkolbens 16 noch in den querschnitterweiterten Bereichen des Führungskonus 74 und des Ringkanals 38 angeordnet, so daß zur Beschleunigung des Anfahrvorgangs Druckflüssigkeit von der Anschlußseite über die Steuerbohrungen 28 in den Hohlraum 24 einströmen kann.
  • Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf einen Plungerzylinder, an dessen Zylindermantel 30 ein hydraulischer Signalabgriffstutzen 34 angeordnet ist. Der Signalabgriffstutzen ist über eine Querbohrung 40 mit dem Zylinderinneren verbunden. Auf der Zylinderinnenseite der Querbohrung 40 befindet sich ein Ringkanal 42, der an seinen öffnungsseitigen und bodenseitigen Flanken durch Führungs- und Dichtringe 60,62 begrenzt ist. Der die bodenseitige Flanke begrenzende Dichtring 62 ist als offener Metallring ausgebildet, der in einem einen elastomeren Dichtring 63 hinterlegten ringförmigen Einstich 50 des Zylinders 12 angeordnet ist. Der Plungerlkolben 16 weist mehrere mit der Bodenseite des Zylinderinnenraums kommunizierende, im Abstand vom bodenseitigen Kolbenende 26 den Kolbenmantel 22 durchdringende Steuerbohrung 28 auf, die beim Überfahren des Ringkanals 42 über den Signalabgriff einen Schaltvorgang auslösen.

Claims (21)

  1. Plungerzylinder mit einem bodenseitig mit Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Zylinder (12) und einem in in ringförmigen Einstichen (48,50) des Zylinders angeordneten Führungs-, Dicht- und/oder Abstreifringen (60;62,63) geführten, öffnungsseitig aus dem Zylinder (12) herausragenden Plungerkolben (16), gekennzeichnet durch
    - einen am Zylindermantel (30) angeordneten hydraulischen Signalabgriffstutzen (34),
    - eine den Zylindermantel (30) durchsetzende, den Signalabgriffstutzen (34) mit dem Zylinderinneren verbindende Querbohrung (40),
    - einen auf der Zylinderinnenseite der Querbohrung (40) angeordneten, an seiner öffnungsseitigen und bodenseitigen Flanke durch je einen über die Zylinderinnenfläche überstehenden Führungs- und/oder Dichtring (60,62) begrenzten Ringkanal (42), wobei der die bodenseitige Flanke begrenzende Führungs- und Dichtring (62) als offener, an seinen Öffnungskanten einen Haarspalt bildender Metallring ausgebildet ist, der in einem mit einem elastomeren Dichtring (63) hinterlegten ringförmigen Einstich (50) des Zylinders (12) angeordnet ist, und
    - mindestens eine im Plungerkolben (16) angeordnete, mit der Bodenseite des Zylinderinnenraums kommunizierende, im Abstand vom bodenseitigen Kolbenende (26) den Kolbenmantel (22) durchdringende Steuerbohrung (28).
  2. Plungerzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial gemessene Wandstärke des Metallrings (62) ein Mehrfaches der Tiefe des Ringkanals (42) beträgt.
  3. Plungerzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung des Metallrings (62) ein Mehrfaches seiner radial gemessenen Wandstärke beträgt.
  4. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des hinterlegten elastomeren Dichtrings (63) ein Mehrfaches der radial gemessenen Wandstärke des Metallrings (62) beträgt.
  5. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in bodenseitigem Abstand von dem die Ringnut (42) bodenseitig begrenzenden Führungs- und Dichtring (62) ein Dichtring (64) aus Kunststoff in einem mit einem elastomeren Dichtring (65) hinterlegten ringförmigen Einstich (52) des Zylinders (12) angeordnet ist.
  6. Plungerzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise aus PTFE bestehende Kunststoff-Dichtring (64) offen ist und an seinen Öffnungskanten einen Haarspalt bildet.
  7. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ringkanal (42) öffnungsseitig begrenzende Führungs- und/oder Dichtring (60) als Führungsband ausgebildet ist.
  8. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in bodenseitigem Abstand vom Kunststoff-Dichtring (64) ein im Axialschnitt langgestrecktes ringförmiges Führungsband (66) angeordnet ist.
  9. Plungerzylinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsband (60,66) aus mit Bronze gefülltem PTFE oder aus Epoxidharz-getränktem Textilband besteht.
  10. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalabgriffstutzen (34) in der Nähe des öffnungsseitigen Zylinderendes (14) angeordnet ist.
  11. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerkolben (16) einen bodenseitig offenen Hohlraum (24) aufweist und daß mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, in den Hohlraum (24) mündende Querbohrungen als Steuerbohrungen (28) vorgesehen sind.
  12. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine am Zylindermantel (30) in der Nähe des bodenseitigen Endes (10) angeordneten, mit der Druckflüssigkeit beaufschlagbaren Anschlußstutzen (32).
  13. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Plungerkolben (16) mit einem bodenseitigen zylindrischen Hohlraum (24) auf einen unter Freilassung eines Ringraums (70) koaxial über den Zylinderboden (10) überstehenden zylindrischen Dämpfungszapfen (68) aufschiebbar ist.
  14. Plungerzylinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Dämpfungszapfen (68) einen stirnseitigen Führungskonus (74) aufweist.
  15. Plungerzylinder nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (24) des Plungerkolbens (16) zum bodenseitigen Kolbenende (26) hin konisch erweitert ist.
  16. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) im Bereich des Anschlußstutzens (32) eine einen Ringkanal (38) bildende Querschnittserweiterung aufweist, die bodenseitig durch eine Konusflanke begrenzt ist.
  17. Plungerzylinder nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die bodenseitige Kante (Dämpfungskante 78) der Konusflanke hinter der bodenseitigen Kante (Führungskante 72) des Führungskonus (74) angeordnet ist.
  18. Plungerzylinder nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Steuerbohrungen (28) vom bodenseitigen Kolbenende (26) größer als der Abstand der bodenseitigen Konuskanten (72,78) vom Zylinderboden (10) ist.
  19. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungszapfen (68) mindestens eine Ringnut (71) aufweist.
  20. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungszapfen (68) ein Untermaß von wenigen Zehntel mm, vorzugsweise ca. 2/10 mm gegenüber dem Innenmaß des benachbarten Hohlraums (24) des Plungerkolbens (16) aufweist.
  21. Plungerzylinder nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (12) in seinem bodennahen Bereich ein Übermaß von wenigen Zehntel mm, vorzugsweise ca. 2/10 mm gegenüber dem Außenmaß des Plungerkolbens (16) aufweist.
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