EP0880652A1 - Screw-on pressure medium-actuated working cylinder with closure components for coupling the cylinder tube - Google Patents
Screw-on pressure medium-actuated working cylinder with closure components for coupling the cylinder tubeInfo
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- EP0880652A1 EP0880652A1 EP97914049A EP97914049A EP0880652A1 EP 0880652 A1 EP0880652 A1 EP 0880652A1 EP 97914049 A EP97914049 A EP 97914049A EP 97914049 A EP97914049 A EP 97914049A EP 0880652 A1 EP0880652 A1 EP 0880652A1
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Classifications
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- 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
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1438—Cylinder to end cap assemblies
- F15B15/1442—End cap sealings
Definitions
- Screwable pressure medium operated cylinder with locking parts for coupling the cylinder tube
- the invention relates to a screwable pressure medium-actuated working cylinder with closure parts for coupling the cylinder tube, which can be used in the field of energy transmission by means of flowing media (liquids, gases) as pressure medium for the translatory movement of mechanisms, particularly in the media-aggressive high pressure range suitable is
- screw-actuated pressure-actuated working cylinders are known, in accordance with DE OS 19 215 43, in particular hydraulic differential or plunger pistons, the cylinder tube of which accommodates at least one piston is provided with closure parts provided on the base or head part, which are screwed together via the external thread of the cylinder tube and via a Internally threaded ring seals are sealed securely, furthermore screwable working cylinders according to EP 060 17 36 A1 are known, where the thread carrying the closure parts is arranged in the inner jacket of the cylinder tube and the sealing takes place via sealing elements
- screw-type working cylinders with internal or external cylinder tube threads are also used, in which the sealing is carried out by an elastomeric seal which is arranged in the annular end face of the cylinder tube or, as shown in DE 35 17 137 A1, as an end seal of the guide closure part
- the object of the invention is to develop a screw-type pressure medium-operated working cylinder which can operate in a seal-proof manner in the high pressure range, even in an aggressive atmosphere, can be manufactured inexpensively and is easy to manufacture using the non-cutting manufacturing technology as far as possible thereby has advantages
- the working cylinder can be used in aggressive media, the coating of the working cylinder being omitted because of the resistance to be achieved in the case of a suitable choice of material.
- the working cylinder as a screw-press connection component, the expensive welded connections are eliminated and the replacement of worn individual components is possible without problems
- Higher surface pressure on the sealing surfaces is given by the special non-cutting production of the sealing surfaces.
- the manufacture and assembly of the components is simple and can be carried out by inexperienced, non-specialist personnel. The invention is illustrated below using exemplary embodiments
- FIG. 1 as a section through the screwable pressure medium-operated working cylinder
- FIG. 2 as a section of the sealing point “X” - as a cylinder tube with an external thread and a sealing surface on the end face of the outer jacket,
- a cylinder tube with an external thread and a sealing surface lying on the end face of the outer tube jacket is shown, in that a screwable pressure medium-operated working cylinder 1 is shown, which consists of a guide closure part 2, a bottom closure part 3, a cylinder tube 4 and a differential piston 5 a piston rod 6
- a wiper seal 7 and a guide seal 8 are provided for sealing the piston rod 6
- Thread pair 9 takes place by high axial metallic pressure of a guide closure part sealing surface 10 or bottom closure part sealing surface 11 with the chamfer-shaped cylinder tube sealing surface 12, as a result of the screwing of the guide closure part 2 and bottom closure part 3 with the cylinder tube 4, the Thread pair 9 consists of the external thread 9 1 of the cylinder tube 4 and the internal thread 9 2 of the guide closure part 2
- FIG. 2 the detail of the sealing point “X” of FIG. 1 is explained in more detail in that the guide closure part 2 is assigned a free space 15, a cavity 16, the guide closure part sealing surface 10, thread clearances 17 and the cylinder tube 4 from the cylinder tube sealing surface 12, from which Front ring surface 18 exists, wherein the guide closure part 2 is in operative connection with the cylinder tube 4 via the guide closure part sealing surface 10 and via the thread pairing 9.
- the piston rod 6 is shown installed in this system as a functional element
- the pressure is kept so large that the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 11 (not shown - see FIG. 1) and the cylinder tube sealing surface 12 follow the axial and also radial displacements in the lattice structure of the materials can without lifting off the bottom sealing part sealing surface 11 and the cylinder tube sealing surface 12.
- a free space 15 is provided in order to bring the required tightening to the parts to be screwed.
- the end ring surface 18 of the cylinder tube 4 projects into the cavity 16, which at the same time also for the inclusion of a low-viscosity adhesive 19 is suitable, and at the same time the thread clearances 17 of the thread pair 9 can also be mixed with this low-viscosity adhesive 19
- FIG. 3 the cylinder tube 4 is shown in operative connection with the guide closure part 2 by means of an interchangeable insert 20 and the thread pairing 9, with low-viscosity adhesive 19 being able to be entered into the thread free spaces 17 if necessary.
- the cylinder tube 4 is provided with an internal thread 21 and a thread ⁇ nenrohrmantel sealing surface 22 shown
- FIG. 5 the cylinder tube 4 with the internal thread 21 and the cylinder tube sealing surface 12 is shown
- the cylinder tube 4 with the external thread 9 1 with the inner tube jacket sealing surface 22 is shown.
- the cylinder tube 4 with the external thread 9 1 and the cylinder tube sealing surface 12 is shown by an undercut 23 being assigned to the external thread 9 1
- the parts involved in the pressing are made of an iron material, the metal alloys of which have to correspond to the respective application.
- four versions as shown in FIGS. 4 to 7 are possible
- A the pressed 8 ° inclined ring surface (position 10, 1 1, 12, 20, 22)
- ⁇ shape change factor in the direction of the acting force
- the modulus of elasticity of the materials which are suitable for the sealless coupling lies within the temperature range 0 ° to 200 °, in the range of 60 to 250 x 10 'N / mm 2 ⁇ 10% of this value
- the limit load is given by the respective yield strength of the materials used, which in the case of this solution is between 200 N / mm 2 and 1050 N / mm 2 , depending on the quality of the material used.
- the loads within these limit values are indispensable hold in order to ensure this solution principle. It applies here
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Abstract
The invention relates to a screw-on pressure medium-actuated working cylinder with closure components for coupling the cylinder tube. The aim of the invention is to develop a screw-on pressure medium-operated working cylinder which remains sealed in the high pressure range even in an agressive atmosphere, can be economically and easily produced without material removal and has concomitant advantages. This is achieved by the invention in that the seal is produced by pressing the mating elastic guide closure sealing surface (10), base closure sealing surface (11), cylinder tube sealing surface (12) and liner sealing surface (22) fitted on the components involved in the screw connection, e.g. guide closure (2), base closure (3) and cylinder tube (4) which are formed without material removal in the region adjacent to the sealing surfaces (10; 11; 12; 22) by laminating the thread and the sealing bevels on the pressed components, and which preferably have an inclination of between 6 and 12°. The pressing of the components inside the elastic region is so great that the axial and radial shifts resulting from the operational pressures take place in the elastic region. The modulus of elasticity of the materials of the sealing surfaces in effective contact (10; 11; 12; 22) within the temperature range form 0 to 200 °C lies in the range from 60 to 250 x 103 N/mm2 ± 10 % and the load limit is given by the elastic limit of the materials used between 200 and 1050 N/mm2.
Description
Verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des ZylinderrohresScrewable pressure medium operated cylinder with locking parts for coupling the cylinder tube
Die Erfindung betrifft einen verschraubbaren druckmittelbetatigten Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres, der im Bereich der Energieubertra- gung mittels strömender Medien (Flüssigkeiten, Gase) als Druckmittel für die translatori¬ sche Bewegung von Mechanismen einsetzbar ist, wobei er besonders im medial¬ aggressiven Hochdruckbereich geeignet istThe invention relates to a screwable pressure medium-actuated working cylinder with closure parts for coupling the cylinder tube, which can be used in the field of energy transmission by means of flowing media (liquids, gases) as pressure medium for the translatory movement of mechanisms, particularly in the media-aggressive high pressure range suitable is
Bekannt sind verschraubbare druckmittelbetatigte Arbeitszylinder, gemäß DE OS 19 215 43, insbesondere hydraulische Differential- oder Plungerkolben, dessen zumindest einen Kolben aufnehmendes Zylinderrohr mit am Boden- oder Kopfteil vorgesehenen Ver¬ schlußteilen versehen ist, die über das Außengewinde des Zylinderrohres verschraubt und über eine am Innengewinde befindliche Ringdichtung dichtungssicher verschlossen wer¬ den Bekannt sind weiterhin verschraubbare Arbeitszylinder gemäß EP 060 17 36 A 1, wo das die Verschlußteile tragende Gewinde im Innenmantel des Zylinderrohres angeordnet ist und die Abdichtung über Dichtelemente erfolgtKnown screw-actuated pressure-actuated working cylinders are known, in accordance with DE OS 19 215 43, in particular hydraulic differential or plunger pistons, the cylinder tube of which accommodates at least one piston is provided with closure parts provided on the base or head part, which are screwed together via the external thread of the cylinder tube and via a Internally threaded ring seals are sealed securely, furthermore screwable working cylinders according to EP 060 17 36 A1 are known, where the thread carrying the closure parts is arranged in the inner jacket of the cylinder tube and the sealing takes place via sealing elements
Ausgeführt sind zugleich auch verschraubbare Arbeitszylinder mit Zylinderrohrinnen- oder Zylinderrohraußengewinde bei denen die Abdichtung durch eine elastomere Dich¬ tung erfolgt, die in der Ringstirnflache des Zylinderrohres angeordnet ist oder auch, wie in der DE 35 17 137 A 1 dargestellt, als Stirndichtung des FuhrungsverschlußteilesAt the same time, screw-type working cylinders with internal or external cylinder tube threads are also used, in which the sealing is carried out by an elastomeric seal which is arranged in the annular end face of the cylinder tube or, as shown in DE 35 17 137 A1, as an end seal of the guide closure part
Alle bekannten verschraubbaren Arbeitszylinder erfüllen die Zylinderrohrabdichtung im¬ mer durch Einlagerung von elastomeren DichtelementenAll known screwable working cylinders always fulfill the cylinder tube sealing by incorporating elastomeric sealing elements
Nachteilig bei diesen Ausführungen ist die Störanfälligkeit im Hochdruckbereich sowie die aufwendige und damit teure zerspanende Fertigung Druckmittelbetriebene Linearmotoren in Schraubausführung erfordern eine hochqualifi¬ zierte Fertigungstechnologie und sind dadurch teuer in der Herstellung Dennoch sind sie, insbesondere im aggressiv medialen Hochdruckbereich nur begrenzt einsetzbar Werden die Teile des Arbeitszylinders beschichtet, um resistent gegenüber aggressiven Medien zu sein, die auch hinsichtlich der Einwirkung von hochgespannten Druckmitteln störanfällig bleiben, entstehen zusatzliche Kosten zur Herstellung der Verbundkorper
Die bekannten technischen Losungen erfordern für die Herstellung der Einzelteile des Arbeitszylinders hochqualifiziertes Personal, so daß die Erstellungskosten für die be¬ kannten technischen Losungen hoch sindA disadvantage of these designs is the susceptibility to faults in the high-pressure area and the complex and therefore expensive machining production. Screw-type linear motors operated by pressure medium require high-quality manufacturing technology and are therefore expensive to manufacture.However, they are of limited use, particularly in the aggressive media high-pressure area Working cylinders coated in order to be resistant to aggressive media, which remain susceptible to failure even with the action of high-tension pressure media, there are additional costs for the production of the composite bodies The known technical solutions require highly qualified personnel for the production of the individual parts of the working cylinder, so that the production costs for the known technical solutions are high
Die vorgeschlagene Losung grenzt sich gegenüber diesem begrenzten Anwendungsbe- reich dadurch ab, daß sie diese Nachteile nicht aufweistThe proposed solution differs from this limited area of application in that it does not have these disadvantages
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeits¬ zylinder zu entwickeln, der im Hochdruckbereich, auch bei einer aggressiven Atmosphä¬ re, dichtungssicher arbeitet, kostengünstig hergestellt werden kann und unter weitestge- hendem Einsatz der spanlosen Fertigungstechnik einfach in der Herstellung ist sowie dadurch bedingte Vorteile aufweistThe object of the invention is to develop a screw-type pressure medium-operated working cylinder which can operate in a seal-proof manner in the high pressure range, even in an aggressive atmosphere, can be manufactured inexpensively and is easy to manufacture using the non-cutting manufacturing technology as far as possible thereby has advantages
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merk¬ male gelost Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteranspruchen ableitbar Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Arbeitszylinder im Hochdruckbereich storunanfallig ist Seine Herstellung ist weniger aufwendig und die kostenaufwendige zerspanende Fertigung entfalltAccording to the invention, the object is achieved by the features specified in patent claim 1. Advantageous further developments can be derived from the subclaims. The advantages of the invention are that the working cylinder is prone to malfunctions in the high pressure range. Its production is less complex and the costly machining production is eliminated
Weiterhin ist der Arbeitszylinder in aggressiven Medien einsetzbar, wobei die Beschich¬ tung des Arbeitszylinders wegen der zu erreichenden Resistenz im Fall geeigneter Mate¬ rialwahl entfallt Mit der Ausbildung des Arbeitszylinder als Schraub- Preßverbindungsbauteil entfallen die teueren Schweißverbindungen und der Wechsel verschlissener Einzelbauteile ist problemlos möglich Eine höhere Flachenpressung an den Dichtflachen ist durch die spezielle spanlose Fertigung der Dichtflachen gegeben Die Fertigung und die Montage der Bauteile ist einfach, sie kann von ungeübten nichtfach- spezifisch ausgebildeten Personal vorgenommen werden Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachstehend dargestelltFurthermore, the working cylinder can be used in aggressive media, the coating of the working cylinder being omitted because of the resistance to be achieved in the case of a suitable choice of material. With the design of the working cylinder as a screw-press connection component, the expensive welded connections are eliminated and the replacement of worn individual components is possible without problems Higher surface pressure on the sealing surfaces is given by the special non-cutting production of the sealing surfaces. The manufacture and assembly of the components is simple and can be carried out by inexperienced, non-specialist personnel. The invention is illustrated below using exemplary embodiments
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegender Dichtflache,- as a cylinder tube with an external thread and a sealing surface on the end face of the outer jacket,
• in Figur 1 als einen Schnitt durch den verschraubbaren druckmittelbetriebenen Ar¬ beitszylinderIn FIG. 1 as a section through the screwable pressure medium-operated working cylinder
• in Figur 2 als Ausschnitt der Dichtungsstelle „X"
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegende Dichtflache,In FIG. 2 as a section of the sealing point “X” - as a cylinder tube with an external thread and a sealing surface on the end face of the outer jacket,
• in Figur 3In FIG. 3
- als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnflache des Innenrohrmantels liegen- der Dichtungsflache mit einer Einlage,- as a cylinder tube with an internal thread and lying on the end face of the inner tube shell - the sealing surface with an insert,
• in Figur 4In FIG. 4
- als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnfläche des Außenrohrmantels lie¬ gender Dichtungsflache,as a cylinder tube with an internal thread and a sealing surface lying on the end face of the outer tube shell,
• in Figur 5In FIG. 5
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Innenrohrmantels lie¬ gender Dichtungsfläche,as a cylinder tube with an external thread and a sealing surface lying on the end face of the inner tube shell,
• in Figur 6In FIG. 6
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegender Dichtungsflache, • in Figur 7- As a cylindrical tube with an external thread and a sealing surface lying on the end face of the outer jacket, • in FIG. 7
Nach Figur 1 ist ein Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außen¬ rohrmantels liegende Dichtflache dargestellt, indem ein schraubbarer druckmittelbetriebener Arbeitszylinder 1 dargestellt ist, der aus einem Führungsverschlußteil 2, aus einem Bodenverschlußteil 3, aus einem Zylinderrohr 4 und aus einem Differentialkolben 5 mit einer Kolbenstange 6, bestehtAccording to FIG. 1, a cylinder tube with an external thread and a sealing surface lying on the end face of the outer tube jacket is shown, in that a screwable pressure medium-operated working cylinder 1 is shown, which consists of a guide closure part 2, a bottom closure part 3, a cylinder tube 4 and a differential piston 5 a piston rod 6
Zur Abdichtung der Kolbenstange 6 ist eine Abstreifdichtung 7 und eine Fuhrungsdich- tung 8 vorgesehenA wiper seal 7 and a guide seal 8 are provided for sealing the piston rod 6
Die Abdichtung einer Gewindepaarung 9 erfolgt durch hohe axiale metallische Pressung einer Fuhrungsverschlußteildichtfläche 10 bzw Bodenverschlußteildichtflache 11 mit der fasenformig ausgebildeten Zylinderrohrdichtflache 12, infolge der Verschraubung des Fuhrungsverschlußteils 2 und Bodenverschlußteils 3 mit dem Zylinderrohr 4, wobei die
Gewindepaarung 9 aus dem Außengewinde 9 1 des Zylinderrohres 4 und dem Innenge¬ winde 9 2 des Fuhrungsverschlußteils 2 bestehtThe sealing of a thread pair 9 takes place by high axial metallic pressure of a guide closure part sealing surface 10 or bottom closure part sealing surface 11 with the chamfer-shaped cylinder tube sealing surface 12, as a result of the screwing of the guide closure part 2 and bottom closure part 3 with the cylinder tube 4, the Thread pair 9 consists of the external thread 9 1 of the cylinder tube 4 and the internal thread 9 2 of the guide closure part 2
Die Inbetriebnahme des verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeitszylinders 1 er¬ folgt in der bekannten Weise über den Arbeitszylinderdruckanschluß 13 und Arbeitszy- linderablaufanschluß 14Commissioning of the screwable pressure medium-operated working cylinder 1 takes place in the known manner via the working cylinder pressure connection 13 and working cylinder drain connection 14
In Figur 2 ist der Ausschnitt der Dichtungsstelle „X" der Figur 1 naher erläutert, indem dem Fuhrungsverschlußteil 2 ein Freiraum 15, ein Hohlraum 16, die Fuhrungsverschluß- teildichtflache 10, Gewindefreiraume 17 zugeordnet sind und das Zylinderrohr 4 aus der Zylinderrohrdichtflache 12, aus der Stirnringflache 18 besteht, wobei das Fuhrungsver- schlußteil 2 mit dem Zylinderrohr 4 über die Fuhrungsverschlußteildichtflache 10 und über die Gewindepaarung 9 in Wirkverbindung steht Die Kolbenstange 6 ist in dieses System als Funktionselement eingebaut dargestelltIn FIG. 2, the detail of the sealing point “X” of FIG. 1 is explained in more detail in that the guide closure part 2 is assigned a free space 15, a cavity 16, the guide closure part sealing surface 10, thread clearances 17 and the cylinder tube 4 from the cylinder tube sealing surface 12, from which Front ring surface 18 exists, wherein the guide closure part 2 is in operative connection with the cylinder tube 4 via the guide closure part sealing surface 10 and via the thread pairing 9. The piston rod 6 is shown installed in this system as a functional element
Um eine ausreichende Dichtung im Betriebszustand zu erreichen, wird die Pressung so groß gehalten, daß die Fuhrungsverschlußteildichtflache 10, Bodenverschlußteildichtfla- che 1 1 (nicht dargestellt - siehe Figur 1) und die Zylinderrohrdichtflache 12, den axialen und auch radialen Schiebungen im Gitterverband der Werkstoffe folgen können, ohne von der Bodenverschlußteildichtflache 11 und der Zylinderrohrdichtflache 12 abzuheben Um den erforderlichen Anzug auf die zu verschraubenden Teile zu bringen, ist ein Frei¬ raum 15 vorgesehen Die Stirnringflache 18 des Zylinderrohres 4 ragt dabei in den Hohl- räum 16, der zugleich auch für die Aufnahme eines niedrig viskosen Klebstoffes 19 ge¬ eignet ist, zugleich können auch die Gewindefreiraume 17 der Gewindepaarung 9 mit diesem niedrig viskosen Klebstoff 19 versetzt werdenIn order to achieve a sufficient seal in the operating state, the pressure is kept so large that the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 11 (not shown - see FIG. 1) and the cylinder tube sealing surface 12 follow the axial and also radial displacements in the lattice structure of the materials can without lifting off the bottom sealing part sealing surface 11 and the cylinder tube sealing surface 12. A free space 15 is provided in order to bring the required tightening to the parts to be screwed. The end ring surface 18 of the cylinder tube 4 projects into the cavity 16, which at the same time also for the inclusion of a low-viscosity adhesive 19 is suitable, and at the same time the thread clearances 17 of the thread pair 9 can also be mixed with this low-viscosity adhesive 19
Die Gewindepaarung 9, Fuhrungsverschlußteildichtflache 10, Bodenverschlußteil¬ dichtflache 1 1 (nicht dargestellt - siehe Figur 1) sowie die Zylinderdichtflachen 12 wer- den in spanloser Formung hergestellt, wodurch hohe Flachenpressungen an der Boden¬ verschlußteildichtflache 11 und der Zylinderrohrdichtflache 12 möglich sind In Figur 3 ist das Zylinderrohr 4 in Wirkverbindung mit dem Fuhrungsverschlußteil 2 über eine wechselbare Einlage 20 und der Gewindepaarung 9 dargestellt, wobei in den Gewindefreiraumen 17 niedrig viskoser Klebstoff 19 bei Bedarf eingegeben werden kann Nach Figur 4 ist das Zylinderrohr 4 mit einem innenhegenden Gewinde 21 und einer In¬ nenrohrmantel-Dichtungsflache 22 dargestellt
Nach Figur 5 ist das Zylinderrohr 4 mit dem innenliegenden Gewinde 21 und der Zylin¬ derrohrdichtflache 12 dargestelltThe thread pairing 9, guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 11 (not shown - see FIG. 1) and the cylinder sealing surfaces 12 are produced in non-cutting form, as a result of which high surface pressures on the floor closure part sealing surface 11 and the cylinder tube sealing surface 12 are possible in FIG. 3 the cylinder tube 4 is shown in operative connection with the guide closure part 2 by means of an interchangeable insert 20 and the thread pairing 9, with low-viscosity adhesive 19 being able to be entered into the thread free spaces 17 if necessary. According to FIG. 4, the cylinder tube 4 is provided with an internal thread 21 and a thread ¬ nenrohrmantel sealing surface 22 shown According to FIG. 5, the cylinder tube 4 with the internal thread 21 and the cylinder tube sealing surface 12 is shown
Nach Figur 6 ist das Zylinderrohr 4 mit dem Außengewinde 9 1 mit der Innenrohrmantel- Dichtungsflache 22 dargestellt Nach Figur 7 ist das Zylinderrohr 4 mit dem Außengewinde 9 1 und der Zylinderrohr¬ dichtflache 12 dargestellt, indem dem Außengewinde 9 1 ein Freistich 23 zugeordnet istAccording to FIG. 6, the cylinder tube 4 with the external thread 9 1 with the inner tube jacket sealing surface 22 is shown. According to FIG. 7, the cylinder tube 4 with the external thread 9 1 and the cylinder tube sealing surface 12 is shown by an undercut 23 being assigned to the external thread 9 1
Dieser Losung liegt zu Grunde, daß das Fuhrungsverschlußteil 2 und das Bodenver¬ schlußteil 3 des Arbeitszylinders 1 mit dem Zylinderrohr 4 verschraubt werden, welches an den Enden Fasen aufweist, die als Zylinderrohrdichtflache 12 gegen die beispielsweise konforme Fuhrungsverschlußteildichtflache 10 und Bodenverschlußteildichtflache 1 1 in den Fuhrungsverschlußteil 2 und Bodenverschlußteil 3 gepreßt werden, wobei die axia¬ len konzentrischen Preßkrafte auf die an der Verschraubung beteiligten Elemente so groß sind, daß die im Betriebszustand entstehenden Entlastungen, infolge der Wirkung des Innendruckes im Arbeitszylinder, den elastischen Bereich der aufeinander gepreßten Werkstoffe weiterhin gewährenThis solution is based on the fact that the guide closure part 2 and the bottom closure part 3 of the working cylinder 1 are screwed to the cylinder tube 4, which has chamfers at the ends which act as a cylinder tube sealing surface 12 against the, for example, compliant guide closure part sealing surface 10 and bottom closure part sealing surface 1 1 in the guide closure part 2 and the bottom closure part 3 are pressed, the axial concentric pressing forces on the elements involved in the screw connection being so great that the relief resulting in the operating state, due to the effect of the internal pressure in the working cylinder, continues to provide the elastic range of the materials pressed against one another
Dieser elastische Bereich darf nicht verlassen werden, um eine Restpreßkraft zu erhalten, die den dichtungssicheren Verschluß garantiertThis elastic range must not be left in order to obtain a residual compressive force that guarantees the seal-proof closure
Die an der Pressung beteiligten Teile werden aus einem Eisenwerkstoff hergestellt, des¬ sen Metallegierungen dem jeweiligen Anwendungsfall zu entsprechen haben Es sind grundsätzlich vier Ausführungsversionen, wie in der Figur 4 bis Figur 7 darge¬ stellt, möglichThe parts involved in the pressing are made of an iron material, the metal alloys of which have to correspond to the respective application. In principle, four versions as shown in FIGS. 4 to 7 are possible
Jeder dieser Varianten ermöglicht beispielsweise die konforme Fuhrungsverschlußteil- dichtflache 10 in den Fuhrungsverschlußteil 2 und Bodenverschlußteil 3 als wechselbare Einlage 20 auszubilden, so daß sich die Ausführungsvielfalt um diese Anzahl der Mog- lichkeiten erweitert Die Ausführungsvarianten weisen jeweils spezifische Vorteile auf, die in Abhängigkeit vom Einzelfall zum Tragen kommenEach of these variants makes it possible, for example, to design the conformable sealing part 10 in the sealing part 2 and the bottom part 3 as an interchangeable insert 20, so that the variety of designs is expanded by this number of options. The design variants each have specific advantages, which depend on the individual case come to fruition
Eine derartige Ausbildung des Arbeitszylinders 1 als Schraub-, Preßverbindungsbauteil macht kostenaufwendige Schweißverbindungen entbehrlich und ermöglicht problemlos den Einsatz auch anderer Druckmittel bei geeigneter Werkstoffwahl
Die Anwendung spanloser Fertigungsverfahren in den bedeutenden Teilbereichen der Preßteile verhindert überdies nachteilige Kerbspannungen.Such a design of the working cylinder 1 as a screw, press connection component makes costly welded connections unnecessary and enables the use of other pressure media with a suitable choice of material without any problems The use of non-cutting manufacturing processes in the important parts of the pressed parts also prevents disadvantageous notch stresses.
Vorteilhaft erweisen sich in diesem Zusammenhang die bei der Kaltumformung auftre¬ tenden Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe, die infolge der hierbei auftretenden kristallinen Versetzungen zu einer Zunahme der Festigkeit und Ab¬ nahme der Dehnung führenIn this context, the changes in the mechanical properties of the materials that occur during cold forming, which result in an increase in the strength and decrease in the elongation as a result of the crystalline dislocations that occur, prove to be advantageous
In der vorliegenden Losung wirkt sich dieser fertigungsbedingte Effekt zugunsten der Materialreduktion aus Die Erhöhung der Festigkeit im Nahbereich der Fuhrungsver- schlußteildichtflache 10, Bodenverschlußteildichtflache 1 1, Zylinderrohrdichtflache 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsflache 22 erlaubt höhere Flachenpressungen, wodurch diese Dichtflachen in der radialen Ausdehnung verringert werden kann Die Abhängigkeit dieser Losung mit dem Herstellungsverfahren der Teile ergibt sich durch die Kraftwirkungen im Betriebszustand Danach muß die Normalspannung auf die Fuhrungsverschlußteildichtflache 10, Boden- verschlußteildichtflache 11, Zylinderrohrdichtflache 12 und Innenrohrmantel- Dichtungsflache 22 groß sein, aber die Dehnung im Nahbereich dieser Dichtflachen ge¬ ring, um innerhalb dieses Dichtbereiches die axialen und radialen Schiebungen der auf¬ einander gleitenden Teile zu minimieren Die spanlose Formung der an der Pressung beteiligten Teile - mindestens jedoch im Nah- bereich dieser Dichtflachen 10, 1 1 , 12 und 22 infolge der Aufwalzung des Gewindes und der Dichtfasen an den Preßteilen - hat die Wirkung, daß die so geformten Teile im Dichtflachennahbereich in ihrer Werkstoffstruktur, infolge der Gitterversetzungen, deh¬ nungsarmer sind als die angrenzende kristalline Normal Struktur der Preßteile, die keiner spanlosen Umformung unterzogen wurdenIn the present solution, this manufacturing-related effect works in favor of material reduction. The increase in strength in the vicinity of the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 1 1, cylinder tube sealing surface 12 and inner tube jacket sealing surface 22 allows higher surface pressures, as a result of which these sealing surfaces can be reduced in their radial expansion The dependency of this solution on the manufacturing process of the parts results from the force effects in the operating state. According to this, the normal stress on the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 11, cylinder tube sealing surface 12 and inner tube jacket sealing surface 22 must be large, but the expansion in the vicinity of these sealing surfaces must be low in order to minimize the axial and radial displacements of the parts sliding on one another within this sealing area. area of these sealing surfaces 10, 1 1, 12 and 22 as a result of the rolling of the thread and the sealing chamfers on the pressed parts - has the effect that the parts formed in this way in the vicinity of the sealing surface have less strain in their material structure, as a result of the lattice dislocations, than the adjacent crystalline one Normal structure of the pressed parts that have not been subjected to non-cutting shaping
Hierdurch ergibt sich, daß die insgesamt gewünschte Dehnung innerhalb des elastischen Bereiches der verwendeten Werkstoffe vorhanden ist, aber die Festigkeitskennwerte zu¬ gunsten des hier vorliegenden Abdicht Verfahrens wirkenThis results in the fact that the overall desired elongation is present within the elastic range of the materials used, but the strength values work in favor of the sealing method here
Der Einfluß der Formänderung, die sich in der Dichtflache als Stauchung darstellt, läßt sich durch die rechnerische Beziehung
Fp x lc The influence of the change in shape, which is represented in the sealing surface as a compression, can be determined by the mathematical relationship F p xl c
1 — = ^ e f1 - = ^ e f
E x AE x A
in bekannter Weise darstellenrepresent in a known manner
Hierbei bedeutenHere mean
Fp = die einwirkende Kraft auf die Dichtflache infolge der VerschraubungF p = the force acting on the sealing surface due to the screw connection
10 = Gesamtlange der an der Pressung beteiligten Teile1 0 = total length of the parts involved in the pressing
E = ElastizitätsmodulE = modulus of elasticity
A = die gepreßte 8° geneigte Ringflache (Position 10, 1 1, 12, 20, 22) φ = Formanderungsfaktor in Richtung der wirkenden KraftA = the pressed 8 ° inclined ring surface (position 10, 1 1, 12, 20, 22) φ = shape change factor in the direction of the acting force
Die auch bei der Aufwalzung verbleibenden Mikrokonturen in der Fuhrungs- verschlußteildichtflache 10, Bodenverschlußteildichtflache 1 1, Zylinderrohrdichtflache 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsflache 22 gefährden die Abdichtung dann, wenn die in diesem Konturen sich ausbildenden Kriechstrome des Dichtungsmittels unter höherem Druck stehen, als die Preßdrucke der aufeinanderliegenden Dichtflachen 10, 1 1, 12, 22 Die auf die Führungsverschlußteildichtflache 10, Bodenverschlußteildichtflache 1 1 , Zy¬ linderrohrdichtflache 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsflache 22 einwirkende Kraft, infolge der Verschraubung, muß daher die folgende rechnerische Beziehung erfüllenThe microcontours remaining in the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 1 1, cylinder tube sealing surface 12 and inner tube jacket sealing surface 22 also endanger the sealing when the creeping currents of the sealant which form in these contours are under higher pressure than the pressing pressures of the superimposed ones Sealing surfaces 10, 1 1, 12, 22 The force acting on the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 1 1, cylinder tube sealing surface 12 and inner tube jacket sealing surface 22, as a result of the screw connection, must therefore satisfy the following mathematical relationship
Fp ≥ [ Dk + 2 (s - 2)2 x 0,785] pB x υ Hierbei bedeutenF p ≥ [D k + 2 (s - 2) 2 x 0.785] p B x υ Mean here
PB = Betriebsdruck im ArbeitszylinderP B = operating pressure in the working cylinder
Dκ = Kolbendurchmesser des Arbeitszylinder s = Wandstarke des Zylinderrohres υ = SicherheitsbeiwertD κ = piston diameter of the working cylinder s = wall thickness of the cylinder tube υ = safety factor
Der korrespondierende Zusammenhang, innerhalb des elastischen Bereiches, ist dann durch die Beziehung gegeben
(e + 1) x E x AThe corresponding relationship, within the elastic range, is then given by the relationship (e + 1) x E x A
> [ Dk + 2 (s -
x 0,785] pB x υ
> [D k + 2 (s - x 0.785] p B x υ
Alle Ausführungsvarianten können, um Lockerungen der verschraubten Teile zu verhin¬ dern, innerhalb der Gewindefreiraume 17 und des Freiraumes 15 für die Aufnahme des axial eindringenden Zylinderrohres 4 mit dem niedrig viskosen Klebstoff 19 versetzt werden Um eine feste und dichtungssichere Verschraubung gewahren zu können, ist der Hohl¬ raum 16 für die Aufnahme des Zylinderrohres 4 ausreichend langentoleriert Die spanlose Herstellung der Dichtflachen erfüllt die BedingungIn order to prevent loosening of the screwed parts, all design variants can be mixed with the low-viscosity adhesive 19 within the thread spaces 17 and the space 15 for receiving the axially penetrating cylinder tube 4. In order to be able to ensure a firm and seal-proof screw connection, Cavity 16 sufficiently long tolerated for receiving the cylinder tube 4. The non-cutting production of the sealing surfaces fulfills the condition
Rz ≤ 0,4 μmRz ≤ 0.4 μm
Der Elastizitätsmodul der Werkstoffe, die für die dichtungslose Kopplung geeignet sind, liegt, innerhalb des Temperaturbereiches 0° bis 200°, im Wertebereich von 60 bis 250x 10' N/mm2 ± 10 % dieses WertesThe modulus of elasticity of the materials which are suitable for the sealless coupling lies within the temperature range 0 ° to 200 °, in the range of 60 to 250 x 10 'N / mm 2 ± 10% of this value
Hierbei ist die Grenzbelastung durch die jeweilige Streckgrenze der verwendeten Mate¬ rialien gegeben, die im Falle dieser Losung zwischen 200 N/mm2 bis 1050 N/mm2 liegt, in Abhängigkeit der Qualität des verwendeten Werkstoffes Es ist unerläßlich die Belastungen innerhalb dieser Grenzwerte zu halten, um dieses Lo¬ sungsprinzip zu gewahrleisten Es gilt hierbeiThe limit load is given by the respective yield strength of the materials used, which in the case of this solution is between 200 N / mm 2 and 1050 N / mm 2 , depending on the quality of the material used. The loads within these limit values are indispensable hold in order to ensure this solution principle. It applies here
-ε x E < υ 02-ε x E <υ 0 2
Hierbei bedeutenHere mean
-ε = negative Dehnung-ε = negative elongation
E = ElastizitätsmodulE = modulus of elasticity
1 = Stauchungslange
Verwendete Bezugszeichen1 = compression length Reference symbols used
1 verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder1 screwable pressure medium operated cylinder
2 Fuhrungsverschlußteil2 guide locking part
BodenverschlußteilBottom closure part
4 Zylinderrohr4 cylinder barrel
5 Differentialkolben5 differential pistons
6 Kolbenstange6 piston rod
7 Abstreifdichtung7 wiper seal
8 Fuhrungsdichtung8 Guide seal
9 Gewindepaarung9 thread pairing
9 1 Außengewinde9 1 external thread
9 2 Innengewinde9 2 internal thread
10 Fuhrungsverschlußteildichtflache10 guide sealing part sealing surface
11 Bodenverschlußteildichtflache11 bottom sealing part sealing surface
12 Zylinderrohrdichtflache12 cylinder tube sealing surface
13 Arbeitszylinderdruckanschluß13 cylinder pressure connection
14 Arbeitszylinderablaufanschluß14 cylinder outlet connection
15 Freiraum15 free space
16 Hohlraum16 cavity
17 Gewindefreiraum17 thread clearance
18 Stirnringflache18 face ring surface
19 niedrig viskoser Klebstoff19 low viscosity adhesive
20 wechselbare Einlage20 interchangeable inserts
21 innenliegende Gewinde21 internal threads
22 Innenrohrmantel-Dichtungsflache22 Inner tube jacket sealing surface
23 Freistich
23 Undercut
Claims
PatentansprücheClaims
1 Verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp¬ lung des Zylinderrohres, der im Bereich der Energieübertragung mittels strömender Me¬ dien (Flüssigkeiten, Gase) als Druckmittel für die translatorische Bewegung von Mecha- nismen einsetzbar ist, insbesondere hydraulischer Differential- oder Plungerkolben, des¬ sen zumindest einen Kolben aufnehmendes Zylinderrohr mit am Boden- oder Kopfteil vorgesehenen Verschlußteilen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung durch Aufpressen der zueinander konformen elastischen Fuhrungsver- schlußteildichtflache (10), Bodenverschlußteildichtflache (1 1), Zylinderrohrdichtflache (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsflache (22) erfolgt, die an den an der Verschraubung beteiligten Teilen Fuhrungsverschlußteil (2), Bodenverschlußteil (3) und Zylinderrohr (4) vorgesehen sind, die einer spanlosen Formung im Nahbereich der Dichtflachen (10, 1 1 , 12, 22) durch Aufwalzen des Gewindes und der Dichtfasen an den Preßteilen und die vorzugsweise eine Neigung zwischen 6° bis 12° aufweisen, wobei die Pressung der Teile innerhalb des elastischen Bereiches so groß ist, daß die infolge der Betriebsdrucke ent¬ stehenden axialen und radialen Verschiebungen im elastischen Bereich erfolgt, wobei der Elastizitätsmodul der Werkstoffe der in Wirkverbindung stehenden Dichtungsflachen (10, 11, 12, 22), innerhalb des Temperaturbereiches 0° C bis 200° C, im Wertebereich von 60 bis 250 x 101 N/mm2 ± 10 % hegt und die Grenzbelastung durch die jeweilige Streckgrenze der verwendeten Materialien zwischen 200 N/mm2 bis 1050 N/mm2 gege¬ ben ist1 Screwable pressure medium-operated working cylinder with locking parts for coupling the cylinder tube, which can be used in the area of energy transmission by means of flowing media (liquids, gases) as pressure medium for the translational movement of mechanisms, in particular hydraulic differential or plunger pistons Sen at least one piston-receiving cylinder tube is provided with closure parts provided on the base or head part, characterized in that the seal by pressing on the mutually conforming elastic guide closure part sealing surface (10), bottom closure part sealing surface (1 1), cylinder tube sealing surface (12) and inner tube jacket sealing surface (22) is carried out, the guide closure part (2), bottom closure part (3) and cylinder tube (4) are provided on the parts involved in the screw connection, which form a non-cutting formation in the vicinity of the sealing surfaces (10, 1 1, 12, 22) by rolling of the thread and the sealing chamfer s on the pressed parts and which preferably have an inclination between 6 ° and 12 °, the pressure of the parts within the elastic range being so great that the axial and radial displacements resulting from the operating pressures occur in the elastic range, the modulus of elasticity of the materials of the sealing surfaces in operative connection (10, 11, 12, 22), within the temperature range 0 ° C to 200 ° C, in the range of 60 to 250 x 10 1 N / mm 2 ± 10% and the limit load due to the the respective yield strength of the materials used is between 200 N / mm 2 and 1050 N / mm 2
2 Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp¬ lung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderrohrdichtflache (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsflache (22) an den Enden des Zylinderrohres (4) am Außen- oder Innenmantel desselben angeordnet sind und die zugehörige Fuhrungsverschlußteildichtflache (10) und Bodenverschlußteildicht¬ flache (1 1) des Fuhrungsverschlußteils (2) und Bodenverschlußteils (3) lagekonform in den selbigen positioniert sind2 screwable pressure medium operated cylinder with closure parts for coupling the cylinder tube according to claim 1, characterized in that the cylinder tube sealing surface (12) and inner tube jacket sealing surface (22) are arranged at the ends of the cylinder tube (4) on the outer or inner jacket thereof and the associated guide closure part sealing surface (10) and bottom closure part sealing surface (1 1) of the guide closure part (2) and bottom closure part (3) are positioned in the same position
3 Verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp- lung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fuhrungsverschlußteildichtflache (10) und Bodenverschlußteildichtflache (1 1 ) in den Fuhrungsverschlußteil (2) und Bodenverschlußteil (3) in gesondert hergestellten Einlagen als wechselbare Einlagen (20) einsetzbar sind, die in die lagekonforme Position der Zylinderrohrdichtflache (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche (22) am Zylinder- röhr in dem Fuhrungsverschlußteil (2) und Bodenverschlußteil (3) positioniert werden 4 Verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp¬ lung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9 1) nach einem Freistich (23) unmittelbar in die konische Zy¬ linderrohrdichtflache (12) übergeht 5 Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp¬ lung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 bis Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Freiraum (15) und ein Hohlraum (16) für das aufschraubbare Zylinderrohr (4) in dem Fuhrungsverschlußteil (2) und dem Bodenverschlußteil (3) hinter der lage¬ konformen Fuhrungsverschlußteildichtflache (10), der Bodenverschlußteildichtflache (11) und der Zylinderrohrdichtflache ( 12) vorgesehen ist3 Screwable pressure medium operated cylinder with locking parts for coupling the cylinder tube according to claim 1 and claim 2, characterized in that that the guide closure part sealing surface (10) and bottom closure part sealing surface (1 1) can be used in the guide closure part (2) and bottom closure part (3) in separately produced inserts as exchangeable inserts (20) which are in the position-conforming position of the cylinder tube sealing surface (12) and inner tube jacket sealing surface (22) are positioned on the cylinder tube in the guide closure part (2) and base closure part (3) an undercut (23) passes directly into the conical cylinder sealing surface (12). 5 screwable pressure medium-operated working cylinder with closure parts for coupling the cylinder tube according to claim 1 to claim 4, characterized in that in each case a free space (15) and a cavity (16 ) for the screw-on cylinder tube (4) is provided in the guide closure part (2) and the bottom closure part (3) behind the position-conforming guide closure part sealing surface (10), the bottom closure part sealing surface (11) and the cylinder tube sealing surface (12)
6 Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopp¬ lung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 bis Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe Rz = 0,4 μm nicht übersteigt6 screwable pressure medium-operated working cylinder with closure parts for coupling the cylinder tube according to claim 1 to claim 5, characterized in that the roughness depth does not exceed Rz = 0.4 μm
HIERZU DREI SEITEN ZEICHNUNGEN I
THEREFORE THREE PAGES DRAWINGS I
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