EP0489306B1 - Kolben-Zylinder-Aggregat zur Erzeugung und Übertragung von Druckkräften - Google Patents

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EP0489306B1 EP91119809A EP91119809A EP0489306B1 EP 0489306 B1 EP0489306 B1 EP 0489306B1 EP 91119809 A EP91119809 A EP 91119809A EP 91119809 A EP91119809 A EP 91119809A EP 0489306 B1 EP0489306 B1 EP 0489306B1
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piston
skirt
cylinder unit
pressure
sealing ring
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Karl Heinrich Sonnabend
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SMS Schloemann Siemag AG
Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B31/32—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis by liquid pressure, e.g. hydromechanical adjusting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B31/00—Rolling stand structures; Mounting, adjusting, or interchanging rolls, roll mountings, or stand frames
    • B21B31/16—Adjusting or positioning rolls
    • B21B31/20—Adjusting or positioning rolls by moving rolls perpendicularly to roll axis
    • B21B31/203—Balancing rolls

Definitions

  • the invention relates to a piston-cylinder unit for the generation and transmission of pressure forces on linearly displaceably guided actuating elements with a pressure tappet, which is pivoted transversely to the pressure direction in a pot piston that is open on one side.
  • Piston-cylinder units of this type are used, in particular in heavy engineering, to apply a controllable pressure to flat stop surfaces of actuating elements which can be displaced in sliding guides, or to counteract a pressure on these elements.
  • the pressure tappets of the piston-cylinder units act on the respective contact surface of the control element without being coupled to it.
  • Piston-cylinder units of this type are arranged between the bearing chocks of roll stands with one or more pairs of rolls in order to support the bearing chocks of a pair of rolls against one another under pressure control or else to apply pressure, e.g. apply a bending pressure to partially deform the rollers on their ends.
  • the pendulum mounting of the pressure tappet in the pot piston of the generic piston-cylinder units takes into account the fact that the pressure tappet Actuated actuators often perform more or less strong movements transversely to the pressure direction in practical operation, which are due, for example, to inevitable tolerances in the sliding guides of the actuators.
  • the pressure tappet absorbs the short transverse movements without changing the pressure contact between the pressure tappet and the contact surface of the actuating elements with a pendulum movement in the pot piston.
  • the pressure tappet with its spherically shaped lower end face stands on a spherical cap arranged in the base part of the pot piston.
  • the possible pendulum deflection angle of the pressure tappet is narrowly limited by the inner wall of the pot piston, into which it is inserted with a slight play, and an annular seal applied to the pressure tappet near the edge of the pot piston, in order to ensure that the pressure tappet after the pressure transfer to the Control elements returns to the original centering position within the pot piston and is not in an inclined position when a new loading movement begins.
  • this form of training of the piston-cylinder unit is not suitable for absorbing larger transverse movement deflections of the adjusting elements, as can be caused, for example, by sliding guides of the adjusting elements knocked out in continuous operation, and that the pendulum deflections only increase with a slight increase Ring seals are pushed beyond their elastic limit and damaged as a result.
  • the invention has for its object to improve the generic piston-cylinder units so that significantly larger pendulum deflections of the pressure tappet are made possible without damage to the seal occurring and the pressure tappet continues to be returned to its centering position after completion of the pressure transmission.
  • This form of training allows the pressure tappet to be dimensioned such that it is able to exercise considerably larger pendulum deflections within the pot piston, and that when the pressure transfer to the actuating elements of the pressure tappet is ended, the spring elements move it back into the starting centering position.
  • the sealing lugs can consist of conical surfaces arranged in the inner wall of the pot piston and on the outer circumference of the pressure tappet, which run in the pot piston on a conical ring which can be inserted and axially fixed therein and on the pressure tappet in a neck-shaped ring incision.
  • the pressure plunger 1 stands with its spherical lower end face 1 a on a spherical cap 2 a, which is part of a floating piston 2.
  • This floating piston 2 is guided in the pot piston 3, which consists of the piston part 3a and the pot extension 3b.
  • the piston part 3a of the pot piston 3 is guided in the cylinder 4, which has a pressure medium supply opening 4a below the piston part 3a and is closed by the piston cover 5.
  • the floating piston 2 On the end facing away from the spherical cap 2a, the floating piston 2 has a guide pin 6, which is enclosed by a spring assembly 7, which is arranged in a bottom recess 3c of the piston part 3a.
  • the guide pin 6 is used only for centering the plate springs.
  • the pressure tappet 1 has a neck-shaped ring cutout 1b with a conical surface 1c, which in the illustrated position of the pressure tappet 1 rests on the conical surface of the conical ring 8.
  • the plunger 1 is in this position in its starting position with respect to the adjusting element indicated by 14 and its slightly curved pressure face 1d is at a distance from its flat stop surface 14a.
  • the Pressure plunger 1 held under the pressure of the spring assembly 7 by the conical surfaces of the conical ring 8 in the centering position and axially locked.
  • the pot piston 3 moves upward in the direction of the arrow A when a pressure medium is supplied through the pressure medium supply opening 4a and takes the pressure tappet 1 with it, without this, or the floating piston 2, its relative position to the pot piston 3 changes.
  • a two-part sealing ring sleeve 10 is arranged above the conical ring 8 in the opening area of the pot extension 3b of the pot piston 3.
  • This sealing ring sleeve 10 consists of a lower groove ring 10a, which rests on the conical ring 8 or a locking ring 15 inserted above it, and a sealing ring 10b guided in the groove thereof.
  • An elastic intermediate ring 11 is inserted into the groove between the two rings 10a and 10b.
  • the head 1e of the pressure tappet 1 comprises a counter-sealing ring 12, which is likewise formed from two rings 12a and 12b which are separated from one another by an elastic intermediate ring 13.
  • the diameter of this counter-sealing ring 12 is substantially larger than that of the sealing ring 10b of the sealing ring sleeve 10.
  • the lower one lies Ring 12b of the counter-sealing ring 12 with a flat radial plate surface facing downward on the upper ring face of the sealing ring 10b of the sealing ring sleeve 10 and thus covers the upper opening of the cup piston 3 in a sealing manner.
  • the pot piston is secured in this way in every position of the pressure ram 1 against the ingress of dirt.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolben-Zylinder-Aggregat zur Erzeugung und Übertragung von Druckkräften auf geradlinig verschiebbar geführte Stellelemente mit einem, in einem einseitig offenen Topfkolben, quer zur Druckrichtung pendelbar gelagerten Druckstößel.
  • Kolben-Zylinder-Aggregate dieser Art werden, insb. im Schwermaschinenbau dazu verwendet, auf ebene Anschlagflächen von in Gleitführungen verschiebbaren Stellelementen einen steuerbaren Druck aufzubringen oder einem auf diesen Elementen lastenden Druck entlastend entgegenzuwirken. Die Druckstößel der Kolben-Zylinder-Aggregate beaufschlagen dabei die jeweilige Anlagefläche des Stellelementes, ohne mit diesem gekuppelt zu sein. So werden z.B. Kolben-Zylinder-Aggregate dieser Art zwischen den Lagereinbaustücken von Walzgerüsten mit einem oder mehreren Walzenpaaren angeordnet, um die Lagereinbaustücke eines Walzenpaares, druckgesteuert gegeneinander abzustützen oder auch einen Druck, z.B. einen Biegedruck, zur partiellen Verformung der Walzen auf deren Enden aufzubringen.
  • Die pendelbare Lagerung der Druckstößel im Topfkolben der gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate trägt dabei dem Umstand Rechnung, daß die von dem Druckstößel beaufschlagten Stellelemente im praktischen Betrieb häufig auch mehr oder weniger starke Bewegungen quer zur Druckrichtung ausführen, die z.B. auf unvermeidliche Toleranzen in den Gleitführungen der Stellelemente zurückzuführen sind. Der Druckstößel nimmt dabei die kurzen Querbewegungen ohne Veränderung des Druckkontaktes zwischen Druckstößel und Anlagefläche der Stellelemente mit einer Pendelbewegung im Topfkolben auf.
  • Bei einer bekannten Ausbildungsform (vgl. DE-A 2804007) der gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate für die Druckbeaufschlagung von Lagereinbaustücken von Walzwerkswalzen steht der Druckstößel mit seiner ballig geformten unteren Stirnfläche auf einer im Bodenteil des Topfkolbens angeordneten Kugelkalotte auf. Der mögliche Pendelausschlagswinkel des Druckstößels wird dabei durch die Innenwandung des Topfkolbens, in den er mit leichtem Spiel eingesetzt ist, und eine, in der Nähe des Topfkolbenrandes auf dem Druckstössel aufgebrachte Ringdichtung eng begrenzt, um sicherzustellen, daß der Druckstößel nach Beendigung der Druckübertragung auf die Stellelemente wieder in die ursprüngliche Zentrierposition innerhalb des Topfkolbens zurückkehrt und sich nicht bei Beginn einer neuen Beaufschlagungsbewegung in einer Schrägstellung befindet.
  • Es hat sich gezeigt, daß diese Ausbildungsform des Kolben-Zylinder-Aggregates nicht geeignet ist, größere Querbewegungsausschläge der Stellelemente, wie sie z.B. infolge von im Dauerbetrieb ausgeschlagenen Gleitführungen der Stellelemente verursacht werden können, aufzunehmen, und daß schon bei nur leichter Vergrößerung der Pendelausschläge die Ringdichtungen über ihre Elastizitätsgrenze hinaus überdrückt und dadurch beschädigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate so zu verbessern, daß erheblich größere Pendelausschläge des Druckstößels möglich gemacht werden, ohne daß hierbei Beschädigungen der Abdichtung auftreten und der Druckstößel auch weiterhin nach Beendigung der Druckübertragung in seine Zentrierstellung zurückgeführt wird.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckstößel aus einer, durch aufeinanderliegende Dichtansätze an der Außenwand des Druckstößels und am Innenrand des Topfkolbens bestimmten Zentrierposition entgegen der Wirkung eines am Boden des Topfkolbens angeordneten Federelementes in den Topfkolben hinein, gegen einen in diesem angeordneten Festanschlag in Pendelposition gleitverschiebbar ist.
  • Diese Ausbildungsform erlaubt es, den Druckstößel so zu bemessen, daß dieser innerhalb des Topfkolbens erheblich größere Pendelausschläge auszuüben vermag, und daß bei Beendigung der Druckübertragung auf die Stellelemente der Druckstößel durch die Federelemente wieder in die Ausgangs-Zentrierposition zurückbewegt wird.
  • Wie die Erfindung weiter vorsieht, können die Dichtansätze aus in der Innenwandung des Topfkolbens und auf dem Außenumfang des Druckstößels angeordneten Konusflächen bestehen, die im Topfkolben auf einem, in diesen einschiebbaren und axial festlegbaren Konus-Ring und am Druckstößel in einem halsförmigen Ringeinschnitt verlaufen.
  • Weitere Ausbildungsformen der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Aggregate sind in zusätzlichen Unteransprüchen niedergelegt.
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1 bis 4
    das Kolben-Zylinder-Aggregat im Axialschnitt in verschiedenen Arbeitsstellungen und
    Fig. 5
    eine andere Ausbildung des Kolben-Zylinder-Aggregats nach den Fig. 1 b is 4.
  • Wie aus Fig. 1 zu ersehen, steht der Druckstößel 1 mit seiner balligen unteren Stirnfläche 1a auf einer Kugelkalotte 2a auf, die Teil eines schwimmenden Kolbens 2 ist. Dieser schwimmende Kolben 2 ist in dem Topfkolben 3 geführt, der aus dem Kolbenteil 3a und dem Topfansatz 3b besteht. Der Kolbenteil 3a des Topfkolbens 3 ist im Zylinder 4 geführt, der unterhalb des Kolbenteils 3a eine Druckmittelzuführöffnung 4a aufweist und durch den Kolbendeckel 5 verschlossen ist. An der der Kugelkalotte 2a abgewandten Stirnseite weist der schwimmende Kolben 2 einen Führungsstift 6 auf, der von einem Federpaket 7 umschlossen wird, das in einer Bodenausnehmung 3c des Kolbenteils 3a angeordnet ist. Der Führungsstift 6 dient nur zur Zentrierung der Tellerfedern. Im oberen Bereich des Topfansatzes 3b des Topfkolbens 3 ist in diesen ein mit einem Sicherungsring 9 axial gegen Verschieben gesicherter Konusring 8 eingesetzt. Der Druckstößel 1 weist einen halsförmigen Ringausschnitt 1b mit einer Konusfläche 1c auf, die in der dargestellten Position des Druckstößels 1 auf der Konusfläche des Konusrings 8 aufliegt. Der Druckstößel 1 befindet sich in dieser Position in seiner Ausgangsstellung gegenüber dem mit 14 angedeuteten Stellelement und seine leicht gewölbte Druckstirn 1d befindet sich mit Abstand gegenüber dessen ebener Anschlagfläche 14a. Wie ersichtlich, wird der Druckstößel 1 unter dem Druck des Federpaketes 7 durch die Konusflächen des Konusrings 8 in Zentrierposition gehalten und axial arretiert.
  • Wie aus Fig. 2 zu ersehen, bewegt sich der Topfkolben 3 bei Zuführung eines Druckmittels durch die Druckmittelzuführöffnung 4a in Richtung des eingezeichneten Pfeils A nach oben und nimmt dabei den Druckstößel 1 mit, ohne daß dieser, bzw. der schwimmende Kolben 2 seine relative Lage zu dem Topfkolben 3 ändert.
  • Mit Auftreffen der gewölbten Druckstirn 1d des Druckstößels 1 auf die Anschlagfläche 14a des Stellelements 14 wird der Druckstößel 1, wie im linken Teil der Darstellung nach Fig. 3 wiedergegeben, gegen die Wirkung des Federpaketes 7 in Richtung des Pfeils B zusammen mit dem schwimmenden Kolben 2 in den Topfkolben 3 hineinbewegt, bis der schwimmende Kolben 2 auf dem Boden des Topfkolbens 3 aufliegt. Dabei löst sich die Konusfläche 1c des halsförmigen Ringausschnittes 1b von der Konusfläche des Konusrings 8 und hebt damit die Festlegung des Druckstößels 1 in dessen Zentrierstellung gemäß Fig. 1 auf. Der Druckstößel 1 kann jetzt in dieser freien Stellung weiter in Richtung des Pfeils A gegen die Anschlagfläche 14a des Stellelements 14 bewegt werden, wobei sich seine relative Lage zum Topfkolben 3 nicht mehr ändert, wie dies aus der Darstellung rechts in Fig. 3 hervorgeht.
  • Ergeben sich während der Druckkraftübertragung auf das Stellelement 9 nach beiden Darstellungen in Fig. 3 Querbewegungen des Stellelements 14, dann kann der Druckstößel 1, wie in Fig. 4 dargestellt, solche Bewegungen durch Pendeln in der Kugelkalotte 2a des schwimmenden Kolbens 2 innerhalb des in strichpunktierten Linien angedeuteten Winkels frei beweglich in dem Topfkolben 2 aufnehmen. Nach Beendigung der Druckübertragung durch Umsteuerung der Druckmittelbeaufschlagung des Kolbenteils 3a über den Zylinderringraum 4b auf nicht dargestellte Weise, bewegt sich der Topfkolben 3 entgegen der Richtung des Pfeils A wieder in die in Fig. 1 dargestellte Position, wobei der Druckstößel 1 unter der Wirkung des Federpaketes 7 wieder in die durch die Konusfläche 1c und den Konusring 8 bestimmte Zentrierposition gedrückt wird.
  • Bei der Ausbildungsform nach Fig. 5 ist im Öffnungsbereich des Topfansatzes 3b des Topfkolbens 3 eine zweiteilige Dichtringhülse 10 oberhalb des Konusrings 8 angeordnet. Diese Dichtringhülse 10 besteht aus einem unteren Nutring 10a, der auf dem Konusring 8 bzw. einem über diesem eingesetzten Sicherungsring 15 aufliegt, und aus einem in dessen Nut geführten Dichtring 10b. Zwischen beide Ringe 10a und 10b ist in die Nut ein elastischer Zwischenring 11 eingesetzt. Den Kopf 1e des Druckstößels 1 umfaßt ein Gegendichtring 12, der ebenfalls aus zwei, durch einen elastischen Zwischenring 13 voneinander getrennten Ringen 12a und 12b gebildet wird. Der Durchmesser dieses Gegendichtungsrings 12 ist, wie ersichtlich, wesentlich größer als der des Dichtungsrings 10b der Dichtringhülse 10. In der rechts in der Zeichnung dargestellten Ausgangsposition des Druckstößels 1, bei der dieser mit der Konusfläche des Ringausschnitts 1b am Dichtungsring 8 anliegt, liegt der untere Ring 12b des Gegendichtungsrings 12 mit einer nach unten weisenden ebenen radialen Tellerfläche auf der oberen Ringstirn des Dichtungsrings 10b der Dichtringhülse 10 auf und deckt damit die obere Öffnung des Topfkolbens 3 dichtend ab. Der Topfkolben ist auf diese Weise in jeder Stellung des Druckstößels 1 gegen das Eindringen von Verschmutzung gesichert.

Claims (6)

  1. Kolben-Zylinder-Aggregat zur Erzeugung und Übertragung von Druckkräften auf geradlinig verschiebbar geführte Stellelemente (14) mit einem, einseitig offenen Topfkolben (3), in dem ein, mit seinem, die Stellelemente (14) beaufschlagenden Ende aus der Topfkolbenöffnung herausragender, mit Ringelementen gegen die Innenwandung der Topfkolbenöffnung abgedichteter und abgestützter Druckstempel (1), der mit seinem anderen, ballig geformten Ende (1a) in einer Kugel-Kalotten-Pfanne gegen den Topfkolbenboden abgestützt ist, geneigt zur Druckrichtung pendelbar lagert,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kugel-Kalotten-Pfanne (2a) als ein, in dem Topfkolben (3) verschiebbar geführtes, durch eine Feder (7) gegen den Topfkolbenboden abgestütztes Kolbenstück (2) ausgebildet ist, und die Ringelemente aus, in der Innenwandung der Topfkolbenöffnung bzw. auf dem Außenumfang des Druckstempels (1) angeordneten Konusflächen (8a bzw. 1c) bestehen, die durch den Druck der Feder (7) in eine Beaufschlagungsstellung zueinander bringbar sind und dabei den Druckstempel (1) in eine zentrierte Stellung einbringen und festhalten.
  2. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Konusflächen (8a) im Topfkolben (3) auf einem, in diesen einschiebbaren und axial festlegbaren Konusring (8), und die Konusflächen (1c) des Druckstempels (1) in einem halsförmigen Ringeinschnitt (1b) verlaufen.
  3. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    einen, von der Feder (7) umschlossenen, an die Stirnfläche des Kolbenstücks (2) angesetzten, in eine Ausnehmung (3d), im Boden des Topfkolbens (3) ragenden Führungsstift (6).
  4. Kolben-Zylinder-Aggregat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
    gekennzeichnet durch
    am, die Stellelemente (14) beaufschlagenden Ende (1e) des Druckstempels (1) und in der Topfkolbenöffnung zusätzlich zu den Konusflächen (8a bzw. 1c) angeordnete, das Ende (1e) umfassende bzw. in die Öffnung eingepaßte, elastisch gegeneinander verschieb- und andrückbare Dichtringe (12) bzw. Dichtringhülsen (10).
  5. Kolben-Zylinder-Aggregat nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Dichtring (12) und Dichtringhülse (10) jeweils aus einem Paar von Ringen (10a, 10b bzw. 12a, 12b) bestehen, zwischen denen elastische Zwischenringe (13 bzw. 11) angeordnet sind.
  6. Kolben-Zylinder-Aggregat nach den Ansprüchen 4 und/oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Anlegefläche des, an dem Ende (1e) des Druckstempels (1) angeordneten Dichtrings (12) als ebener Teller, und die Anlagefläche der, im Topfkolben (3) angeordneten Dichtringhülse (10) als Ringscheibe ausgebildet sind, wobei der Durchmesser des Tellers wesentlich größer bemessen ist, als der Ringscheibe.
EP91119809A 1990-12-06 1991-11-21 Kolben-Zylinder-Aggregat zur Erzeugung und Übertragung von Druckkräften Expired - Lifetime EP0489306B1 (de)

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