EP0880652B1 - Verschraubbarer druckmittelbetätigter arbeitszylinder mit verschlussteilen zur kopplung des zylinderrohres - Google Patents

Verschraubbarer druckmittelbetätigter arbeitszylinder mit verschlussteilen zur kopplung des zylinderrohres Download PDF

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EP0880652B1
EP0880652B1 EP97914049A EP97914049A EP0880652B1 EP 0880652 B1 EP0880652 B1 EP 0880652B1 EP 97914049 A EP97914049 A EP 97914049A EP 97914049 A EP97914049 A EP 97914049A EP 0880652 B1 EP0880652 B1 EP 0880652B1
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EP
European Patent Office
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closure part
cylinder
sealing surface
sealing
cylinder tube
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EP97914049A
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EP0880652A1 (de
Inventor
Josef Büter
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Buemach Engineering International BV
Original Assignee
Buemach Engineering International BV
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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

  • the invention relates to a screwable pressure medium operated cylinder Locking parts for coupling the cylinder tube in the field of energy transmission using flowing media (liquids, gases) as pressure medium for the translational Movement of mechanisms can be used, especially in the aggressive media High pressure area is suitable.
  • Screwable pressure-operated working cylinders are known, according to DE OS 19 215 43, especially hydraulic differential or plunger, at least a piston-receiving cylinder tube provided on the bottom or head part Closure parts is provided, which is screwed onto the external thread of the cylinder tube and sealed with a ring seal on the internal thread become.
  • Screwable working cylinders according to EP 060 17 36 A1 are also known where the thread carrying the closure parts is arranged in the inner jacket of the cylinder tube is and the sealing takes place via sealing elements.
  • Screw-in working cylinders with inner cylinder tubes or are also designed Cylinder tube external thread in which the sealing by an elastomeric seal takes place, which is arranged in the annular end face of the cylinder tube or also how shown in DE 35 17 137 A 1, as an end seal of the guide closure part.
  • the document DE 1675 299 shows a pressure-operated cylinder, the a piston-receiving cylinder tube with a cylinder head for coupling the Cylinder tube and an interchangeable guide sleeve is provided. Furthermore points this document - between the means guide sleeve and cylinder head - each a bevel pretensioned by means of a thread, which by pressing the to each other conformal metallic chamfer surfaces centering the - replaced - Guide bushing enables.
  • the disadvantage of this solution is that in previously known Way to ensure the tightness between the cylinder and the cylinder head special seals made of deformable sealing materials in the sealing surfaces must be provided. In this case, the chamfer surface primarily serves only for centering and not for poetry.
  • All known screwable working cylinders fulfill the cylinder tube seal always by storing elastomeric sealing elements.
  • Pressurized linear motors in screw design require a highly qualified Manufacturing technology and are therefore expensive to manufacture. Still are they can only be used to a limited extent, especially in the aggressive media high pressure area.
  • the parts of the working cylinder are coated to be resistant to aggressive Media to be, also with regard to the action of high-tension pressure media remain susceptible to failure, additional costs arise for the production of the composite body.
  • the object of the invention is to provide a screwable pressure medium operated cylinder to develop the high pressure range, even in an aggressive atmosphere, works reliably, can be manufactured inexpensively and under extensive use of chipless manufacturing technology is easy to manufacture as well as advantages.
  • the advantages of the invention are that the working cylinder in the high pressure range is not susceptible to interference. Its production is less complex and the costly machining production is eliminated.
  • the working cylinder can be used in aggressive media, whereby the coating of the working cylinder because of the resistance to be achieved if suitable Material selection is omitted.
  • the working cylinder as a screw-press connection component the expensive welded connections and the change are eliminated worn individual components is possible without any problems.
  • a higher surface pressure the sealing surfaces are given by the special non-cutting manufacturing of the sealing surfaces. The manufacture and assembly of the components is easy, it can be inexperienced from non-specialist trained personnel.
  • a screwable pressure medium-operated working cylinder 1 which consists of closure parts - a guide closure part 2, and a bottom closure part 3 -, a cylinder tube 4 and a differential piston 5 with a piston rod 6.
  • a wiper seal 7 and a guide seal 8 provided.
  • the sealing of the thread - thread pairing 9 with external thread 9.1 and internal thread 9.2 - is done by high axial metallic pressure of sealing surfaces - one Guide closure part sealing surface 10 or bottom closure part sealing surface 11 with the bevel-shaped cylindrical tube sealing surface 12 -, due to the screwing of the Guide closure part 2 and bottom closure part 3 with the cylinder tube 4, the Thread pair 9 from the external thread 9.1 of the cylinder tube 4 and the internal thread 9.2 of the guide closure part 2.
  • the pressure is like this kept large that the guide closure part sealing surface 10, bottom closure part sealing surface 11 (not shown - see Figure 1) and the respective cylinder tube sealing surface 12, follow the axial and radial displacements in the lattice structure of the materials can without lifting off from each other when the working cylinder is loaded.
  • the cylinder tube 4 is operatively connected to the guide closure part 2 represented by an interchangeable insert 20 and the thread pairing 9, wherein in the Thread clearing 17 low-viscosity adhesive 19 can be entered if necessary can.
  • the parts involved in the pressing are made of an iron material, the Metal alloys have to correspond to the respective application.
  • each of these variants enables, for example, the conformal sealing part of the guide closure part 10 in the guide closure part 2 and bottom closure part 3 as exchangeable Form insert 20, so that the variety of designs around this number of possibilities extended.
  • the design variants each have specific advantages, which come into play depending on the individual case.
  • the non-cutting formation of the parts involved in the pressing - at least in the Close range of these sealing surfaces 10; 11; 12 and 22 due to the rolling of the thread and the sealing chamfer on the pressed parts - has the effect that the molded parts in the vicinity of the sealing surface in its material structure, due to the grid dislocations, are less elongated than the adjacent crystalline normal structure of the pressed parts have not been subjected to non-cutting shaping.
  • microcontours that remain in the guide closure part sealing surface even when rolled on 10, bottom closure part sealing surface 11, cylinder tube sealing surface 12 and inner tube jacket sealing surface 22 endanger the seal if the in these contours creep currents of the sealant under higher Stand pressure than the pressing pressures of the sealing surfaces 10; 11; 12; 22nd
  • the cavity is 16 sufficiently toleranced for the length of the cylinder tube 4.
  • the chipless production of the sealing surfaces fulfills the condition: R z ⁇ 0.4 ⁇ m
  • the modulus of elasticity of the materials that are suitable for the sealless coupling lies within the temperature range 0 ° to 200 °, in the range of 60 to 250 ⁇ 10 3 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. It is essential to keep the loads within these limits to ensure this solution principle. The following applies: - ⁇ x E ⁇ R e

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Description

Die Erfindung betrifft einen verschraubbaren druckmittelbetätigten Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres, der im Bereich der Energieübertragung mittels strömender Medien (Flüssigkeiten, Gase) als Druckmittel für die translatorische Bewegung von Mechanismen einsetzbar ist, wobei er besonders im medialaggressiven Hochdruckbereich geeignet ist.
Bekannt sind verschraubbare druckmittelbetätigte Arbeitszylinder, gemäß DE OS 19 215 43, insbesondere hydraulische Differential- oder Plungerkolben, dessen zumindest einen Kolben aufnehmendes Zylinderrohr mit am Boden- oder Kopfteil vorgesehenen Verschlußteilen versehen ist, die über das Außengewinde des Zylinderrohres verschraubt und über eine am Innengewinde befindliche Ringdichtung dichtungssicher verschlossen werden.
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 erfolgt.
Ausgeführt sind zugleich auch verschraubbare Arbeitszylinder mit Zylinderrohrinnenoder Zylinderrohraußengewinde bei denen die Abdichtung durch eine elastomere Dichtung erfolgt, die in der Ringstirnfläche des Zylinderrohres angeordnet ist oder auch, wie in der DE 35 17 137 A 1 dargestellt, als Stirndichtung des Führungsverschlußteiles.
Die Druckschrift DE 1675 299 zeigt einen druckmittelbetätigten Arbeitszylinder, dessen einen Kolben aufnehmendes Zylinderrohr mit einem Zylinderkopf zur Kopplung des Zylinderrohres und einer austauschbaren Führungsbüchse versehen ist. Weiterhin weist diese Druckschrift - zwischen den Mitteln Führungsbüchse und Zylinderkopf - jeweils eine mittels eines Gewindes vorgespannte Fase auf, welche durch Aufpressen der zueinander konformen metallischen Fasenflächen eine Zentrierung der - ausgewechselten - Führungsbuchse ermöglicht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß in vorbekannter Weise zur Gewährleistung der Dichtheit zwischen dem Zylinder und dem Zylinderkopf in den Dichtflächen spezielle Dichtungen aus verformbaren Dichtmaterialien vorgesehen werden müssen. Die Fasenfläche dient in diesem Fall primär nur zur Zentrierung und nicht zur Dichtung.
Alle bekannten verschraubbaren Arbeitszylinder erfüllen die Zylinderrohrabdichtung immer durch Einlagerung von elastomeren Dichtelementen.
Nachteilig bei diesen Ausführungen ist die Störanfälligkeit im Hochdruckbereich sowie die aufwendige und damit teure zerspanende Fertigung.
Druckmittelbetriebene Linearmotoren in Schraubausführung erfordern eine hochqualifizierte 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 zusätzliche Kosten zur Herstellung der Verbundkörper.
Die bekannten technischen Lösungen erfordern für die Herstellung der Einzelteile des Arbeitszylinders hochqualifiziertes Personal, so daß die Erstellungskosten für die bekannten technischen Lösungen hoch sind.
Die vorgeschlagene Lösung grenzt sich gegenüber diesem begrenzten Anwendungsbereich dadurch ab, daß sie diese Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder zu entwickeln, der im Hochdruckbereich, auch bei einer aggressiven Atmosphäre, dichtungssicher arbeitet, kostengünstig hergestellt werden kann und unter weitestgehendem Einsatz der spanlosen Fertigungstechnik einfach in der Herstellung ist sowie dadurch bedingte Vorteile aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen ableitbar.
Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß der Arbeitszylinder im Hochdruckbereich störunanfällig ist. Seine Herstellung ist weniger aufwendig und die kostenaufwendige zerspanende Fertigung entfällt.
Weiterhin ist der Arbeitszylinder in aggressiven Medien einsetzbar, wobei die Beschichtung des Arbeitszylinders wegen der zu erreichenden Resistenz im Fall geeigneter Materialwahl entfällt. Mit der Ausbildung des Arbeitszylinder als Schraub-Preßverbindungsbauteil entfallen die teueren Schweißverbindungen und der Wechsel verschlissener Einzelbauteile ist problemlos möglich. Eine höhere Flächenpressung an den Dichtflächen ist durch die spezielle spanlose Fertigung der Dichtflächen gegeben. Die Fertigung und die Montage der Bauteile ist einfach, sie kann von ungeübten nichtfachspezifisch ausgebildeten Personal vorgenommen werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachstehend dargestellt:
  • als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnfläche des Außenmantels liegender Dichtfläche,
    • in Figur 1 als einen Schnitt durch den verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder
    • in Figur 2 als Ausschnitt der Dichtungsstelle "X"
  • als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnfläche des Außenmantels liegende Dichtfläche,
    • in Figur 3
  • als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnfläche des Innenrohrmantels liegender Dichtungsfläche mit einer Einlage,
    • in Figur 4
  • als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnfläche des Außenrohrmantels liegender Dichtungsfläche,
    • in Figur 5
  • als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnfläche des Innenrohrmantels liegender Dichtungsfläche,
    • in Figur 6
  • als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnfläche des Außenmantels liegender Dichtungsfläche,
    • in Figur 7
Nach Figur 1 ist ein Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnfläche des Außenrohrmantels liegende Dichtfläche dargestellt,
indem ein schraubbarer druckmittelbetriebener Arbeitszylinder 1 dargestellt ist, der aus Verschlußteilen - einem Führungsverschlußteil 2, und aus einem Bodenverschlußteil 3 -, aus einem Zylinderrohr 4 und aus einem Differentialkolben 5 mit einer Kolbenstange 6, besteht.
Zur Abdichtung der Kolbenstange 6 ist eine Abstreifdichtung 7 und eine Führungsdichtung 8 vorgesehen.
Die Abdichtung des Gewindes - Gewindepaarung 9 mit Außengewinde 9.1 und Innengewinde 9.2 - erfolgt durch hohe axiale metallische Pressung von Dichtflächen - einer Führungsverschlußteildichtfläche 10 bzw. Bodenverschlußteildichtfläche 11 mit der fasenförmig ausgebildeten Zylinderrohrdichtfläche 12 -, infolge der Verschraubung des Führungsverschlußteils 2 und Bodenverschlußteils 3 mit dem Zylinderrohr 4, wobei die Gewindepaarung 9 aus dem Außengewinde 9.1 des Zylinderrohres 4 und dem Innengewinde 9.2 des Führungsverschlußteils 2 besteht.
Die Inbetriebnahme des verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeitszylinders 1 erfolgt in der bekannten Weise über den Arbeitszylinderdruckanschluß 13 und Arbeitszylinderablaufanschluß 14.
In Figur 2 ist der Ausschnitt der Dichtungsstelle "X" der Figur 1 näher erläutert, indem dem Führungsverschlußteil 2 ein Freiraum 15, ein Hohlraum 16, die Führungsverschlußteildichtfläche 10, Gewindefreiräume 17 zugeordnet sind und das Zylinderrohr 4 aus der Zylinderrohrdichtfläche 12, aus der Stirnringfläche 18 besteht, wobei das Führungsverschlußteil 2 mit dem Zylinderrohr 4 über die Führungsverschlußteildichtfläche 10 und über die Gewindepaarung 9 in Wirkverbindung steht. Die Kolbenstange 6 ist in dieses System als Funktionselement eingebaut dargestellt.
Um eine ausreichende Dichtung im Betriebszustand zu erreichen, wird die Pressung so groß gehalten, daß die Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11 (nicht dargestellt - siehe Figur 1) und die jeweilige Zylinderrohrdichtfläche 12, den axialen und auch radialen Schiebungen im Gitterverband der Werkstoffe folgen können, ohne im Belastungsfall des Arbeitszylinders voneinander abzuheben.
Um den erforderlichen Anzug auf die zu verschraubenden Teile zu bringen, ist ein Freiraum 15 vorgesehen. Die Stirnringfläche 18 des Zylinderrohres 4 ragt dabei in den Hohlraum 16, der zugleich auch für die Aufnahme eines niedrig viskosen Klebstoffes 19 geeignet ist; zugleich können auch die Gewindefreiräume 17 der Gewindepaarung 9 mit diesem niedrig viskosen Klebstoff 19 versetzt werden.
Die Gewindepaarung 9, Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11 (nicht dargestellt - siehe Figur 1) sowie die Zylinderdichtflächen 12 werden in spanloser Formung hergestellt, wodurch hohe Flächenpressungen an der Bodenverschlußteildichtfläche 11 und der Zylinderrohrdichtfläche 12 möglich sind.
In Figur 3 ist das Zylinderrohr 4 in Wirkverbindung mit dem Führungsverschlußteil 2 über eine wechselbare Einlage 20 und der Gewindepaarung 9 dargestellt, wobei in den Gewindefreiräumen 17 niedrig viskoser Klebstoff 19 bei Bedarf eingegeben werden kann.
Nach Figur 4 ist das Zylinderrohr 4 mit einem innenliegenden Gewinde 21 und einer Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 dargestellt.
Nach Figur 5 ist das Zylinderrohr 4 mit dem innenliegenden Gewinde 21 und der Zylinderrohrdichtfläche 12 dargestellt.
Nach Figur 6 ist das Zylinderrohr 4 mit dem Außengewinde 9.1 mit der Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 dargestellt.
Nach Figur 7 ist das Zylinderrohr 4 mit dem Außengewinde 9.1 und der Zylinderrohrdichtfläche 12 dargestellt, indem dem Außengewinde 9.1 ein Freistich 23 zugeordnet ist.
Dieser Lösung liegt zu Grunde, daß das Führungsverschlußteil 2 und das Bodenverschlußteil 3 des Arbeitszylinders 1 mit dem Zylinderrohr 4 verschraubt werden, welches an den Enden Fasen aufweist, die als Zylinderrohrdichtfläche 12 gegen die beispielsweise konforme Führungsverschlußteildichtfläche 10 und Bodenverschlußteildichtfläche 11 in den Führungsverschlußteil 2 und Bodenverschlußteil 3 gepreßt werden, wobei die axialen konzentrischen Preßkräfte 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 gewähren.
Dieser elastische Bereich darf nicht verlassen werden, um eine Restpreßkraft zu erhalten, die den dichtungssicheren Verschluß garantiert.
Die an der Pressung beteiligten Teile werden aus einem Eisenwerkstoff hergestellt, dessen Metallegierungen dem jeweiligen Anwendungsfall zu entsprechen haben.
Es sind grundsätzlich vier Ausführungsversionen, wie in der Figur 4 bis Figur 7 dargestellt, möglich.
Jeder dieser Varianten ermöglicht beispielsweise die konforme Führungsverschlußteildichtfläche 10 in den Führungsverschlußteil 2 und Bodenverschlußteil 3 als wechselbare Einlage 20 auszubilden, so daß sich die Ausführungsvielfalt um diese Anzahl der Möglichkeiten erweitert. Die Ausführungsvarianten weisen jeweils spezifische Vorteile auf, die in Abhängigkeit vom Einzelfall zum Tragen kommen.
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 { Zylinderrohr 4, [ Führungsverschlußteil 2, Bodenverschlußteil 3]} verhindert überdies nachteilige Kerbspannungen.
Vorteilhaft erweisen sich in diesem Zusammenhang die bei der Kaltumformung auftretenden Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe, die infolge der hierbei auftretenden kristallinen Versetzungen zu einer Zunahme der Festigkeit und Abnahme der Dehnung führen.
In der vorliegenden Lösung wirkt sich dieser fertigungsbedingte Effekt zugunsten der Materialreduktion aus. Die Erhöhung der Festigkeit im Nahbereich der Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11, Zylinderrohrdichtfläche 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 erlaubt höhere Flächenpressungen, wodurch die radiale Ausdehnung der beteiligten Preßteile {2; 3; 4} verringert werden kann.
Die Abhängigkeit dieser Lösung mit dem Herstellungsverfahren der Teile ergibt sich durch die Kraftwirkungen im Betriebszustand.
Danach muß die Normalspannung auf die Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11, Zylinderrohrdichtfläche 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 groß sein, aber die Dehnung im Nahbereich dieser Dichtflächen gering, um innerhalb dieses Dichtbereiches die axialen und radialen Schiebungen der aufeinander gleitenden Teile zu minimieren.
Die spanlose Formung der an der Pressung beteiligten Teile - mindestens jedoch im Nahbereich dieser Dichtflächen 10; 11; 12 und 22 infolge der Aufwalzung des Gewindes und der Dichtfasen an den Preßteilen - hat die Wirkung, daß die so geformten Teile im Dichtflächennahbereich in ihrer Werkstoffstruktur, infolge der Gitterversetzungen, dehnungsärmer sind als die angrenzende kristalline Normalstruktur der Preßteile, die keiner spanlosen Umformung unterzogen wurden.
Hierdurch ergibt sich, daß die insgesamt gewünschte Dehnung innerhalb des elastischen Bereiches der verwendeten Werkstoffe vorhanden ist, aber die Festigkeitskennwerte zugunsten des hier vorliegenden Abdichtverfahrens wirken.
Der Einfluß der Formänderung, die sich in der Dichtfläche als Stauchung darstellt, läßt sich durch die rechnerische Beziehung Fp E x A - 1 = eϕ in bekannter Weise darstellen.
Hierbei bedeuten:
Fp =
die einwirkende Kraft auf die Dichtfläche infolge der Verschraubung
E =
Elastizitätsmodul
A =
die gepreßte 8° geneigte Ringfläche (Position 10; 11; 12; 20; 22)
ϕ =
Formänderungsfaktor in Richtung der wirkenden Kraft
Die auch bei der Aufwalzung verbleibenden Mikrokonturen in der Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11, Zylinderrohrdichtfläche 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 gefährden die Abdichtung dann, wenn die in diesem Konturen sich ausbildenden Kriechströme des Dichtungsmittels unter höherem Druck stehen, als die Preßdrücke der aufeinanderliegenden Dichtflächen 10; 11; 12; 22.
Die auf die Führungsverschlußteildichtfläche 10, Bodenverschlußteildichtfläche 11, Zylinderrohrdichtfläche 12 und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche 22 einwirkende Kraft, infolge der Verschraubung, muß daher die folgende rechnerische Beziehung erfüllen: Fp ≧ [Dk + 2(s - 2)]2 x 0,785 pB x υ
Hierbei bedeuten:
pB =
Betriebsdruck im Arbeitszylinder
DK =
Kolbendurchmesser des Arbeitszylinder
s =
Wandstärke des Zylinderrohres
υ =
Sicherheitsbeiwert 2,5 - 6 fach
Der korrespondierende Zusammenhang, innerhalb des elastischen Bereiches, ist dann durch die Beziehung gegeben: (eϕ + 1) x E x A > [Dk + 2 (s - 2)]2 x 0,785 pB x υ.
Alle Ausführungsvarianten können, um Lockerungen der verschraubten Teile zu verhindern, innerhalb der Gewindefreiräume 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 gewähren zu können, ist der Hohlraum 16 für die Aufnahme des Zylinderrohres 4 ausreichend längentoleriert.
Die spanlose Herstellung der Dichtflächen erfüllt die Bedingung: Rz ≦ 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 103 N/mm2 ± 10 % dieses Wertes.
Hierbei ist die Grenzbelastung durch die jeweilige Streckgrenze der verwendeten Materialien gegeben, die im Falle dieser Lösung 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 Lösungsprinzip zu gewährleisten.
Es gilt hierbei: -ε x E ≦ Re
Hierbei bedeuten:
-ε =
negative Dehnung
E =
Elastizitätsmodul
Verwendete Bezugszeichen
1
verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder
2
Führungsverschlußteil
3
Bodenverschlußteil
4
Zylinderrohr
5
Differentialkolben
6
Kolbenstange
7
Abstreifdichtung
8
Führungsdichtung
9
Gewindepaarung
9.1
Außengewinde
9.2
Innengewinde
10
Führungsverschlußteildichtfläche
11
Bodenverschlußteildichtfläche
12
Zylinderrohrdichtfläche
13
Arbeitszylinderdruckanschluß
14
Arbeitszylinderablaufanschluß
15
Freiraum
16
Hohlraum
17
Gewindefreiraum
18
Stirnringfläche
19
niedrig viskoser Klebstoff
20
wechselbare Einlage
21
innenliegende Gewinde
22
Innenrohrmantel-Dichtungsfläche
23
Freistich

Claims (5)

  1. Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres, der im Bereich der Energieübertragung mittels strömender Medien im Hochdruckbereich als Druckmittel für eine translatorische Bewegung von Mechanismen einsetzbar ist, dessen einen Kolben (5) aufnehmendes Zylinderrohr (4) mit einem Verschlußteil (2,3) versehen ist, wobei sowohl das Verschlußteil (2, 3) als auch das Zylinderrohr (4) zueinander konforme Dichtflächen (10, 11, 12, 22) und in deren angrenzenden Nahbereich jeweils ein Gewinde (9, 9.1, 9.2) aufweisen,
    wobei das Aufeinanderpressen der Dichtflächen (10, 11, 12, 22) zur Erzielung der Dichtung unter Vorspannung durch die Verschraubung des Verschlußteiles (2, 3) mit dem Zylinderrohr (4), nach folgend Pressteile genannt, ohne weitere Dichtungsmittel erfolgt,
    die Dichtflächen (10,11,12, 22) eine flache Neigung zwischen 6° und 12° aufweisen,
    zwischen den Dichtflächen (10, 11, 12, 22) und den Gewinden (9, 9.1, 9.2) ein für die Verspannung erforderlicher Freiraum (15) vorgesehen ist und des weiteren ein Hohlraum (16) zur Gewährleistung einer axialen Verschiebung der Preßteile (4, 2, 3) beigeordnet ist,
    die Dichtflächen (10, 11, 12, 22) und die Gewinde (9, 9.1, 9.2) der Preßteile (4, 2, 3) jeweils durch spanlose Formgebung durch Aufwalzen verfestigt sind,
    die Vorspannung der Dichtflächen (10, 11, 12, 22) für das Aufpressen der Preßteile (4, 2, 3) derart dimensioniert ist, damit die infolge des Betriebsdruckes des Druckmittels entstehenden Entlastung vollständig im elastisch vorgespannten Bereich verbleibt,
    der Elastizitätsmodul der Werkstoffe der in Wirkverbindung stehenden Dichtflächen (10, 11), innerhalb des Temperaturbereiches 0° bis 200°C, im Wertebereich von 60 bis 250 x 103 N/mm2 +/- 10% liegt und die Grenzbelastung durch die jeweilige Streckgrenze der verwendeten Materialien zwischen 200 bis 1050 N/mm2 gegeben ist.
  2. Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderrohrdichtfläche (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche (22) an den Enden des Zylinderrohres (4) am Außen- oder Innenmantel desselben angeordnet sind und die zugehörige Führungsverschlußteildichtfläche (10) und Bodenverschlußteildichtfläche (11) des Führungsverschlußteils (2) und Bodenverschlußteils (3) lagekonform in den selbigen positioniert sind.
  3. Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 und Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsverschlußteildichtfläche (10) und Bodenverschlußteildichtfläche (11) in den Führungsverschlußteil (2) und Bodenverschlußteil (3) in gesondert hergestellten Einlagen als wechselbare Einlagen (20) einsetzbar sind, die in die lagekonforme Position der Zylinderrohrdichtfläche (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche (22) am Zylinderrohr in dem Führungsverschlußteil (2) und Bodenverschlußteil (3) positioniert werden.
  4. Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 bis Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Außengewinde (9.1) nach einem Freistich (23) unmittelbar in die konische Zylinderrohrdichtfläche (12) übergeht.
  5. Verschraubbarer druckmittelbetätigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres nach Anspruch 1 bis Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhtiefe Rz= 0,4 µm nicht übersteigt.
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