EP4705646A1 - Speicherrückhubzylinder - Google Patents

Speicherrückhubzylinder

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Publication number
EP4705646A1
EP4705646A1 EP24717086.3A EP24717086A EP4705646A1 EP 4705646 A1 EP4705646 A1 EP 4705646A1 EP 24717086 A EP24717086 A EP 24717086A EP 4705646 A1 EP4705646 A1 EP 4705646A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
guide
cylinder
overflow
seal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24717086.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Bueter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buemach Engineering International BV
Original Assignee
Buemach Engineering International BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buemach Engineering International BV filed Critical Buemach Engineering International BV
Publication of EP4705646A1 publication Critical patent/EP4705646A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7052—Single-acting output members

Definitions

  • the invention relates to a storage return stroke cylinder which enables a return movement of the piston unit without the application of external force.
  • Accumulator return stroke cylinders are known as such from the state of the art.
  • the problem with the construction and operation of accumulator return stroke cylinders is that leakage current losses cannot be completely avoided. As a result, the volume or pressure of the pressure medium stored in the pressure accumulator may no longer be sufficient to reliably carry out a return stroke. To do this, it is known to refill the accumulator cylinder at suitable intervals, but this is very complex and can only be considered a suitable solution in special cases.
  • an overflow i.e. a limited pressure medium transfer between the working chambers, particularly in a stroke end position, so that the pressure accumulator is completely filled again.
  • an overflow valve in the piston.
  • the disadvantage here is the high manufacturing costs. It is also known to set up an overflow in such a way that a small pressure medium flow can pass through the seal. The disadvantage here is that the seal is subject to considerable stress due to diesel effects, which reduces its service life.
  • the object of the invention is to provide an accumulator return stroke cylinder which automatically establishes and maintains its operational readiness for a return stroke and has a long service life, is inexpensive to manufacture and can be easily adapted to different operating requirements.
  • the problem is solved by the features listed in patent claim 1. Preferred developments emerge from the subclaims.
  • the accumulator return stroke cylinder according to the invention offers an advantageous solution, particularly in cases where, after the piston unit has extended, a return movement is not already carried out by forces from the device to be actuated.
  • the hydraulic lines, valves and other things for an active hydraulic control for the piston return movement can be saved.
  • the accumulator return stroke cylinder according to the present invention is characterized in particular by an advantageous solution for a pressure medium flow in the stroke end position after completion of the working stroke, which always ensures a complete filling of the pressure accumulator.
  • the accumulator return stroke cylinder according to the invention has, in a manner known per se, the cylinder and the pressure accumulator as basic structural components.
  • the cylinder is formed by a cylinder tube, a bottom closure part and a guide closure part.
  • the bottom closure part and the guide closure part are also referred to below as the closure parts.
  • the closure parts are connected to the cylinder tube at the two cylinder tube ends and thus form an interior space.
  • This interior space - divided by a piston of a piston unit - a bottom working space and a rod working space are formed, which are also referred to below as the working spaces.
  • the piston unit also has a piston rod that slides through the guide closure part.
  • a pressure medium connection is assigned to the bottom working chamber, via which the pressure medium with the respective operating pressure can be introduced into the bottom working chamber and thus an extension movement of the piston unit, hereinafter also referred to as the working stroke, can be caused.
  • the piston rod slides through the guide closure part, whereby the volume of the rod working chamber is reduced and the pressure medium located there is squeezed out.
  • a pressure medium channel is provided for this purpose, which is assigned to the rod working chamber and leads to the pressure accumulator.
  • the pressure accumulator also has a fluid chamber in a manner known per se and can be designed, for example, as a bladder accumulator or diaphragm accumulator.
  • the diaphragm accumulator preferably has a nitrogen filling, the pressure of which is adjusted to the operating pressure and can be, for example, 180 bar.
  • the pressure medium channel connects the rod working chamber to the fluid chamber, so that pressure medium displaced from the rod working chamber is guided into the fluid chamber and stored there under pressure.
  • the piston of the piston unit has a central inner ring groove in which a preferably elastomeric seal is arranged and which rests against the inner cylinder wall and separates the working spaces from one another.
  • the cylinder tube has a recess on the inner cylinder wall.
  • the recess is arranged axially in such a way that the central inner ring groove is positioned opposite the recess when the piston unit is in a stroke end position at the end of a working stroke, hereinafter also referred to as the guide-side end position due to the position of the piston on the guide closure part.
  • the recess is preferably formed as a concave curvature by means of cold forming and is therefore completely burr-free.
  • the accumulator return stroke cylinder is further characterized in particular in that the piston has two further inner ring grooves on both sides of the central inner ring groove, each axially spaced apart, in each of which a piston ring with a piston ring gap is arranged.
  • the inner ring groove arranged in the direction of the bottom closure part is referred to as the bottom-side inner ring groove and the inner ring groove arranged in the direction of the guide closure part is referred to as the guide-side inner ring groove.
  • the bottom-side and guide-side inner ring grooves are collectively referred to below as the piston ring inner grooves.
  • a piston ring with a piston ring gap is arranged so as to rest against the inner cylinder wall. Both piston rings can preferably be designed identically.
  • the designation as a base-side piston ring with base-side piston ring gap and as a guide-side piston ring with guide-side piston ring gap is used, depending on the positional orientation to the respective closure parts.
  • a bottom-side annular space is formed between the piston and the cylinder tube between the sealing ring and the bottom-side piston ring.
  • a bottom-side annular space is formed between the sealing ring and the guide-side piston ring.
  • the accumulator return stroke cylinder is also designed for an overflow operating state and a stroke operating state.
  • the piston In the overflow operating state, the piston is in the guide-side end position and is therefore located at the guide closure part.
  • the base working space has its maximum volume and the rod working space has its minimum volume.
  • an overflow cross-section is thus opened between the sealing ring and the recess.
  • the cross-sectional size of the overflow cross-section can be easily adjusted by the size of the recess.
  • an overflow channel is opened.
  • the overflow channel leads from the pressure medium connection, via the base working chamber, via the base-side piston ring gap, via the base-side annular space, via the overflow cross-section, via the guide-side annular space, via the guide-side piston ring gap, via the rod working chamber and finally via the pressure medium channel to the fluid chamber of the pressure accumulator. In this way, any leakage losses are compensated and a complete filling level of the pressure accumulator is always guaranteed.
  • the overflow cross-section, at which the elastomer sealing ring is subject to the effect of the overflowing pressure medium, is therefore advantageously located in the overflow channel, protected between the bottom-side annular space and the guide-side annular space.
  • the pressure medium is throttled both when it passes from the bottom working space into the bottom-side annular space through the bottom-side piston ring gap of the bottom-side piston ring and when it passes from the guide-side annular space into the rod space through the guide-side piston ring gap of the guide-side piston ring.
  • the piston rings are preferably made of steel. They are very robust and are not subject to any risk of damage from any diesel effects, pressure peaks or similar.
  • the desired cross-section at the piston ring gaps can be set in a very simple structural manner by selecting suitable piston rings.
  • Such piston rings are also advantageously commercially available as standard parts and at low cost.
  • the cross-section of the piston ring gaps is usually chosen to be significantly smaller than the overflow cross-section, so that the elastomer sealing ring is reliably protected against any diesel effects, pressure peaks or similar. This can advantageously result in a significant extension of the service life and the required maintenance cycles of the accumulator return stroke cylinder.
  • the cross-section of the piston ring gaps can be set to the same for both piston rings. However, different cross-sections are also possible depending on the application.
  • a stroke operating state is understood to mean any operating state that is not an overflow operating state.
  • the stroke operating state includes the operating state in the working stroke, in the return stroke and in the bottom end position.
  • the working stroke caused by a pressure medium flow via the pressure medium connection into the bottom working chamber can thus advantageously be achieved without undesirable pressure medium overflows between the working chambers. as well as the return stroke caused by a pressure medium flow from the pressure accumulator via the pressure medium channel into the rod working chamber.
  • the accumulator return stroke cylinder is characterized in that the seal in the middle inner ring groove has an axial play, that the seal in the overflow operating state is in a guide-side end position of its axial play by means of a pressurization of the bottom working space and there releases the overflow cross section, and that the seal in a return stroke operating state is in a bottom-side end position of its axial play by means of a pressurization of the rod working space from the pressure accumulator and there closes the overflow cross section.
  • the sealing ring has an axial movement play and that the recess is arranged axially in such a way that an overflow cross-section is only open when the sealing ring is in a guide-side position.
  • the middle inner ring groove is wider than the sealing ring. The axial position of the sealing ring within the middle inner ring groove is determined by the ratio of the pressures in the bottom-side and guide-side annular space and ultimately, due to the pressure connection via the piston ring gaps, by the ratio of the pressures in the bottom working space and the rod working space.
  • the sealing ring rests on the guide-side groove side wall of the middle inner ring groove.
  • the sealing ring together with the piston, moves into a position opposite the recess and the overflow cross-section is opened.
  • the sealing ring is moved to the opposite axial end of play position and thus to the bottom side wall of the middle inner ring groove. In this position, the sealing ring is no longer opposite the recess and the overflow cross-section is closed.
  • the overflow cross-section can therefore advantageously be closed before the piston unit begins its return stroke movement, so that undesirable pressure medium overflows from the rod working chamber into the bottom working chamber can be minimized.
  • the sealing ring is also advantageously effectively protected during movements within the movement play by means of the throttling effect of the piston ring gaps.
  • the accumulator return stroke cylinder is characterized in that the piston ring gap on the base side and the piston ring gap on the guide side have the same cross-section.
  • the sealing ring can be particularly effectively protected against diesel effects, pressure peaks or similar.
  • Fig. 3 Enlarged section in bottom-side end position
  • Fig. 4 Enlarged section in guide-side end position
  • Fig. 5 Piston ring explained in more detail.
  • the same reference symbols in the different figures refer to the same features or components. The reference symbols are used in the description even if they are not shown in the relevant figure.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a storage return stroke cylinder in a bottom-side end position.
  • the basic structure of the cylinder 1 comprises a cylinder tube 1.1 and the bottom closure part 3 at one end of the cylinder tube and the guide closure part 4 at the other axially opposite end of the cylinder tube.
  • This forms an interior space 2.
  • the piston unit 8 consisting of the piston rod 8.1 and the piston 8.2 attached to the piston rod 8.1.
  • the piston divides the interior space 2 into a rod working space 6 and a bottom working space 5.
  • the pressure accumulator 7 is arranged on the guide side and - shown schematically - has a fluid chamber 7.1 and an air chamber 7.2, which is designed here as a bladder filled with nitrogen.
  • the pressure medium channel 6.1 connects the rod chamber 6 with the fluid chamber 7.1 of the pressure accumulator 7.
  • Fig. 2 shows the same embodiment in a guide-side end position.
  • the guide-side end position is present when the piston unit 8 is extended after executing a working stroke and the piston 8.2 rests against the guide closure part 4.
  • a hydraulic oil is introduced as a pressure medium into the base working chamber 5 via the pressure medium connection 5.1 under the action of an operating pressure.
  • the volume of the rod working chamber 6 and the Hydraulic oil is pressed into the fluid chamber 7.1 of the pressure accumulator 7 via the pressure medium channel 6.1, overcoming the counter pressure from the air chamber 7.2 and compressing it.
  • Fig. 3 shows an enlarged section of the structure of the piston 8.2, which is here in the bottom-side end position.
  • the piston 8.2 has a central inner ring groove 9 in which the elastomer sealing ring 10 is arranged. As this seals against the cylinder inner wall 1.2 of the cylinder tube 1.1, it separates the base working chamber and the rod working chamber from each other in a fluid-tight manner in this operating state. Axially in the direction of the base closure part 3, the piston 8.2 also has a base-side inner ring groove 12.1 in which the base-side piston ring 12.2 with the base-side piston ring gap 12.3 is arranged. Between the outer wall of the piston 8.2 and the cylinder inner wall 1.2 there is a circumferential annular gap, which in the section axially located between the sealing ring 10 and the base-side piston ring 12.2 is the base-side annular space 12.4.
  • the guide-side inner ring groove 13.1 with the guide-side piston ring 13.2, with the guide-side piston ring gap 13.3 and with the formation of the guide-side annular space 13.4 is arranged essentially mirror-symmetrically to the middle inner ring groove 11 in the direction of the guide closure part 4.
  • Fig. 4 shows an enlarged detail of the overflow operating state in the guide-side end position.
  • a recess 11 in the form of a cold-formed concave curvature is made in the cylinder tube 1.1.
  • the sealing ring 10 is axially opposite the recess 11, so that an overflow cross-section 14 is open at this point.
  • the piston unit 8 moves back as a return stroke even without external force acting on the piston rod 8.1, in that the hydraulic oil under pressure in the fluid chamber 7.1 is introduced into the rod chamber 6 via the pressure medium channel 6.1 and acts on the annular surface of the piston 8.2. During this return stroke, the seal is again outside the area of the recess 11, so that there is a complete pressure medium separation between the working chambers 5, 6.
  • Fig. 5 additionally shows the piston rings 12.2, 13.2, which are of identical design, with their respective piston ring gaps 12.3, 13.3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicherrückhubzylinder, aufweisend einen Zylinder, eine Kolbeneinheit (8) mit einem Kolben (8.1), einen Druckspeicher (7), einen Druckmittelanschluss (5.1) und einen Druckmittelkanal (6.1), wobei der Druckmittelkanal (6.1) einen Stangenarbeitsraum (6) mit dem Druckspeicher (7) verbindet, wobei der Kolben (8.1) eine umlaufende mittlere Innenringnut (9) mit einer Dichtung (10) aufweist, die am Zylinderrohr (1.1) innen anliegt und den Stangenarbeitsraum (6) von einem Bodenarbeitsraum (5) abtrennt, wobei das Zylinderrohr (1.1) eine Ausnehmung (11) aufweist, die in einer führungsseitigen Endlage des Kolbens (8.1) der mittleren Innenringnut (9) gegenüberliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8.1) axial beidseits der Dichtung (10) beabstandet jeweils eine umlaufende Innenringnut (12.1, 13.1) aufweist, in der jeweils ein Kolbenring (12.2, 13.2) angeordnet ist, der federnd an der Zylinderinnenwandung (1.1) anliegt und jeweils einen Kolbenringspalt (12.3, 13.3) aufweist, dass zwischen der Dichtung (10) und jeweils einem der Kolbenringe (12.2, 13.2) jeweils ein bodenseitiger Ringraum (12.4, 13.4) ausgebildet ist, dass der Speicherrückhubzylinder für einen Überströmungsbetriebszustand und einen Hubbetriebszustand ausgebildet ist und dass in dem Überströmbetriebszustand die Kolbenringspalte (12.3, 13.3) gedrosselte Abschnitte eines Überströmkanals von dem Bodenarbeitsraum (5) in den Stangenarbeitsraum (6) ausbilden.

Description

Speicherrückhubzylinder
Die Erfindung betrifft einen Speicherrückhubzylinder, der ohne äußere Krafteinwirkung eine Rückstellbewegung der Kolbeneinheit ermöglicht.
Aus dem Stand der Technik sind Speicherrückhubzylinder als solche bekannt. Für den Aufbau und den Betrieb von Speicherrückhubzylindern stellt sich das Problem, dass Leckstromverluste nicht vollständig zu vermeiden sind. Hierdurch kann das Volumen oder der Druck des in dem Druckspeicher gespeicherten Druckmittels unter Umständen nicht mehr ausreichend sein, um zuverlässig einen Rückhub auszuführen. Hierzu ist es bekannt, den Speicherzylinder in geeigneten Abständen nachzufüllen, was jedoch sehr aufwändig ist und nur in besonderen Fällen als geeignete Lösung angesehen werden kann.
Darüber hinaus ist es bekannt, eine Überströmung, also einen begrenzten Druckmittelübertritt zwischen den Arbeitsräumen, insbesondere in einer Hubendlage bereitzustellen, so dass der Druckspeicher jeweils wieder vollständig aufgefüllt wird. Hierbei ist es beispielsweise bekannt, ein Überströmventil in dem Kolben anzuordnen. Nachteilig ist hierbei der hohe Herstellungsaufwand. Ferner ist es bekannt, eine Überströmung in der Weise einzurichten, dass an der Dichtung ein kleiner Druckmittelstrom passieren kann. Hierbei ist es nachteilig, dass die Dichtung einer erheblichen lebensdauerreduzierenden Belastung durch Dieseleffekte unterliegt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Speicherrückhubzylinder aufzuzeigen, der selbsttätig seine Betriebsbereitschaft für eine Rückhub herstellt und aufrechterhält sowie eine hohe Lebensdauer aufweist, kostengünstig herstellbar und in einfacher Weise an unterschiedliche Betriebsanforderungen anpassbar ist.
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der erfindungsgemäße Speicherrückhubzylinder bietet eine vorteilhafte Lösung insbesondere in den Fällen, in denen nach einer Ausfahrt der Kolbeneinheit eine Rückstellbewegung nicht bereits durch Kräfte der zu betätigenden Vorrichtung erfolgt. Die hydraulischen Leitungen, Ventile und weiteres für eine aktive hydraulische Ansteuerung für die Kolbenrückfahrt können eingespart werden.
Der Speicherrückhubzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere durch eine vorteilhafte Lösung für eine Druckmittelströmung in der Hubendlage nach Durchführung des Arbeitshubes gekennzeichnet, die stets eine vollständige Befüllung des Druckspeichers sichert.
Der erfindungsgemäße Speicherrückhubzylinder weist in an sich bekannter Weise als bauliche Grundkomponenten den Zylinder und den Druckspeicher auf.
Der Zylinder ist ausgebildet durch ein Zylinderrohr, ein Bodenverschlussteil und ein Führungsverschlussteil. Das Bodenverschlussteil und das Führungsverschlussteil werden nachfolgend zusammengefasst auch als die Verschlussteile bezeichnet. Die Verschlussteile sind an den beiden Zylinderohrenden mit dem Zylinderrohr verbunden und bilden so einen Innenraum aus. In diesem Innenraum sind - von einem Kolben einer Kolbeneinheit geteilt - ein Bodenarbeitsraum und ein Stangenarbeitsraum ausgebildet, die zusammengefasst nachfolgend auch als die Arbeitsräume bezeichnet werden. Die Kolbeneinheit weist ferner eine Kolbenstange auf, die gleitend das Führungsverschlussteil durchsetzt.
Dem Bodenarbeitsraum ist ein Druckmittelanschluss zugeordnet, über den das Druckmittel mit dem jeweiligen Betriebsdruck in den Bodenarbeitsraum eingebracht und so ein Ausfahrtbewegung der Kolbeneinheit, nachfolgend auch bezeichnet als Arbeitshub, bewirkt werden kann. Hierbei gleitet die Kolbenstange durch das Führungsverschlussteil wobei sich das Volumen des Stangenarbeitsraumes vermindert und das dort befindliche Druckmittel ausgepresst wird. Hierfür ist ein Druckmittelkanal vorgesehen, der dem Stangenarbeitsraum zugeordnet ist und zu dem Druckspeicher führt. Der Druckspeicher weist in ebenfalls an sich bekannter Weise eine Fluidkammer auf und kann beispielsweise als ein Blasenspeicher oder Membranspeicher ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Membranspeicher eine Stickstofffüllung auf, deren Druck auf den Betriebsdruck abgestimmt ist und beispielsweise 180 bar betragen kann. Der Druckmittelkanal verbindet den Stangenarbeitsraum mit der Fluidkammer, so dass aus dem Stangenarbeitsraum verdrängtes Druckmittel in die Fluidkammer geführt und dort unter Druck gespeichert wird.
Der Kolben der Kolbeneinheit weist erfindungsgemäß eine mittlere Innenringnut auf, in der eine vorzugsweise elastomere Dichtung angeordnet ist und die an der Zylinderinnenwandung anliegt und die Arbeitsräume voneinander abgrenzt. Das Zylinderrohr weist an der Zylinderinnenwandung eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist axial so angeordnet, dass die mittlere Innenringnut dann der Ausnehmung gegenüberliegend positioniert ist, wenn sich die Kolbeneinheit am Ende eines Arbeitshubes in einer Hubendlage, wegen der Lage des Kolbens an dem Führungsverschlussteil nachfolgend auch als führungsseitige Endlage bezeichnet, befindet. Die Ausnehmung ist vorzugsweise mittels Kaltformung und somit vollständig gratfrei als konkave Wölbung eingeformt.
Der Speicherrückhubzylinder ist erfindungsgemäß zudem insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben beidseits der mittleren Innenringnut jeweils axial beabstandet zwei weitere Innenringnuten aufweist, in denen jeweils ein Kolbenring mit einem Kolbenringspalt angeordnet ist.
Hierbei wird die in Richtung Bodenverschlussteil angeordnete Innenringnut als die bodenseitige Innenringnut und die in Richtung Führungsverschlussteil angeordnete Innenringnut als die führungsseitige Innenringnut bezeichnet. Die bodenseitige und die führungsseitige Innenringnut werden zusammengefasst nachfolgend auch als die Kolbenringinnennuten bezeichnet. In den Kolbenringinnennuten ist jeweils ein Kolbenring mit einem Kolbenringspalt federn an der Zylinderinnenwandung anliegend angeordnet. Beide Kolbenringe können vorzugsweise identisch ausgebildet sein. Auch hier wird gemäß der Lageorientierung zu den jeweiligen Verschlussteilen die Bezeichnung als bodenseitiger Kolbenring mit bodenseitigem Kolbenringspalt und als führungsseitiger Kolbenring mit führungsseitigem Kolbenringspalt verwandt.
Axial betrachtet wird zwischen dem Dichtring und dem bodenseitigen Kolbenring ein bodenseitiger Ringraum zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr ausgebildet. In entsprechender Weise wird ferner zwischen dem Dichtring und dem führungsseitigen Kolbenring ein führungsseitiger Ringraum ausgebildet.
Der Speicherrückhubzylinder ist erfindungsgemäß zudem für einen Überströmbetriebszustand und einen Hubbetriebszustand ausgebildet.
In dem Überströmbetriebszustand befindet sich der Kolben in der führungsseitigen Endlage und liegt somit bei dem Führungsverschlussteil. Der Bodenarbeitsraum weist sein maximales Volumen auf und der Stangenarbeitsraum sein minimales Volumen.
Dadurch ist der Dichtring gegenüber der Ausnehmung positioniert. In dem Überströmbetriebszustand ist somit zwischen dem Dichtring und der Ausnehmung ein Überströmungsquerschnitt geöffnet. Die Querschnittsgröße des Überströmquerschnitts kann vorteilhaft durch die Größe der Ausnehmung in einfacher Weise eingestellt werden. Zugleich ist damit ein Überströmkanal geöffnet. Der Überströmkanal führt von dem Druckmittelanschluss, über den Bodenarbeitsraum, über den bodenseitigen Kolbenringspalt, über den bodenseitigen Ringraum, über den Überströmquerschnitt, über den führungsseitigen Ringraum, über den führungsseitigen Kolbenringspalt, über den Stangenarbeitsraum und zuletzt über den Druckmittelkanal zu der Fluidkammer des Druckspeichers. Auf diese Weise werden etwaige Leckstromverluste ausgeglichen und somit stets ein vollständiger Füllungsstand des Druckspeichers gewährleistet. Vorteilhaft liegt somit der Überströmquerschnitt, an dem der elastomere Dichtring der Wirkung des überströmenden Druckmittels unterliegt, in dem Überströmkanal geschützt zwischen dem bodenseitigen Ringraum und dem führungsseitigen Ringraum. Das Druckmittel wird dabei sowohl bei dem Übertritt aus dem Bodenarbeitsraum in den bodenseitigen Ringraum durch den bodenseitigen Kolbenringspalt des bodenseitigen Kolbenrings als auch bei dem Übertritt aus dem führungsseitigen Ringraum in den Stangenraum durch den führungsseitigen Kolbenringspalt des führungsseitigen Kolbenrings gedrosselt. Die Kolbenringe sind vorzugsweise aus Stahl ausgebildet. Sie sind sehr robust und unterliegen keiner Schädigungsgefahr durch etwaige Dieseleffekte, Druckspitzen oder Ähnlichem. Zudem kann der gewünschte Querschnitt an den Kolbenringspalten in konstruktiv sehr einfacher Weise durch die Auswahl geeigneter Kolbenringe eingestellt werden. Derartige Kolbenringe sind zudem vorteilhaft als Normteile handelsüblich und zu geringen Kosten verfügbar. Der Querschnitt an den Kolbenringspalten wird regelmäßig deutlich geringer als der Überströmquerschnitt gewählt, so dass der elastomere Dichtring zuverlässig vor etwaigen Dieseleffekten, Druckspitzen oder Ähnlichem geschützt wird. Vorteilhaft kann so eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer und der erforderliche Wartungszyklen des Speicherrückhubzylinders erreicht werden. Vorzugsweise kann der Querschnitt an den Kolbenringspalten für beide Kolbenringe gleich eingestellt werden. Es sind je nach Anwendungsfall aber auch unterschiedliche Querschnitte möglich.
In dem Hubbetriebszustand sind der Überströmquerschnitt und damit der Überströmkanal dagegen verschlossen. Der Dichtring liegt umlaufend und dichtend an der Zylinderinnenwandung an. Als Hubbetriebszustand wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung jeder Betriebszustand verstanden, der nicht Überströmbetriebszustand ist. Der Hubbetriebszustand umfasst den Betriebszustand sowohl in dem Arbeitshub, in dem Rückhub als auch in der bodenseitigen Endlage. In dem Hubbetriebszustand kann somit vorteilhaft ohne unerwünschte Druckmittelüberströmungen zwischen den Arbeitsräumen einerseits der durch einen Druckmitteleinstrom über den Druckmittelanschluss in den Bodenarbeitsraum bewirkte Arbeitshub als auch der durch einen Druckmitteleinstrom aus dem Druckspeicher über den Druckmittelkanal in den Stangenarbeitsraum bewirkte Rückhub erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Speicherrückhubzylinder dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung in der mittleren Innenringnut ein axiales Bewegungsspiel aufweist, dass sich die Dichtung in dem Überströmbetriebszustand mittels einer Druckbeaufschlagung des Bodenarbeitsraums in einer führungsseitigen Spielendlage ihres axialen Bewegungsspiels befindet und dort den Überströmquerschnitt freigibt und dass sich die Dichtung in einem Rückhubbetriebszustand mittels einer Druckbeaufschlagung des Stangenarbeitsraums aus dem Druckspeicher in einer bodenseitigen Spielendlage befindet und dort den Überströmquerschnitt verschließt.
Dieser vorteilhaften Weiterbildung liegt zu Grunde, dass der Dichtring ein axiales Bewegungsspiel aufweist und dass die Ausnehmung axial exakt so angeordnet ist, dass ausschließlich dann ein Überströmungsquerschnitt geöffnet ist, wenn sich der Dichtring in einer führungsseitigen Position befindet. Für die Bereitstellung des axialen Bewegungsspiels ist die mittlere Innenringnut breiter ausgebildet als der Dichtring. Die axiale Position des Dichtrings innerhalb der mittleren Innenringnut wird dabei durch das Verhältnis der Drücke in dem bodenseitigen und in dem führungsseitigem Ringraum und letztlich wegen der Druckverbundenheit über die Kolbenringspalte durch das Verhältnis der Drücke in dem Bodenarbeitsraum und dem Stangenarbeitsraum bestimmt.
Ist der Druck im Bodenarbeitsraum während das Arbeitshubs und in der führungsseitigen Endlage höher als im Stangenarbeitsraum, liegt der Dichtring an der führungsseitigen Nutenseitenwandung der mittleren Innenringnut an. Mit dem Erreichen der führungsseitigen Endlage tritt der Dichtring zusammen mit dem Kolben in eine Position gegenüber der Ausnehmung und der Überströmquerschnitt ist geöffnet. Bei einer Druckumkehr zur Bewirkung des Rückhubes wird der Dichtring in die gegenüberliegende axiale Spielendlage und damit an die bodenseitige Nutenseitenwandung der mittleren Innenringnut bewegt. In dieser Position liegt der Dichtring nicht mehr der Ausnehmung gegenüber und der Überströmquerschnitt ist geschlossen. Vorteilhaft kann der Überströmquerschnitt somit bereits vor Beginn der Rückhubbewegung der Kolbeneinheit geschlossen werden, so dass unerwünschte Druckmittelüberströmungen aus dem Stangenarbeitsraum in den Bodenarbeitsraum minimiert werden können. Vorteilhaft ist auch bei den Bewegungen innerhalb des Bewegungsspiels der Dichtungsring mittels der Drosselwirkung der Kolbenringspalte wirksam geschützt.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Speicherrückhubzylinder dadurch gekennzeichnet, dass der bodenseitige Kolbenringspalt und der führungsseitige Kolbenringspalt einen gleichen Querschnitt aufweisen.
Bei einer Ausbildung gemäß dieser Weiterbildung kann der Dichtring besonders wirksam vor Dieseleffekten, Druckspitzen oder Ähnlichem geschützt werden.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel anhand von
Fig. 1 Schnittansicht in bodenseitiger Endlage
Fig. 2 Schnittansicht in führungsseitiger Endlage
Fig. 3 Vergrößerungsausschnitt in bodenseitiger Endlage
Fig. 4 Vergrößerungsausschnitt in führungsseitiger Endlage
Fig. 5 Kolbenring näher erläutert. Hierbei beziehen sich gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren auf jeweils gleiche Merkmale oder Bauteile. Die Bezugszeichen werden in der Beschreibung auch dann verwandt, sofern sie in der betreffenden Figur nicht dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Speicherrückhubzylinders in einer bodenseitigen Endlage.
Der Zylinder 1 weist in seinem Grundaufbau ein Zylinderrohr 1.1 sowie das Bodenverschlussteil 3 an dem einen Zylinderrohrende und das Führungsverschlussteil 4 an dem axial gegenüberliegenden anderen Ende des Zylinderrohrs auf. Hierdurch wird ein Innenraum 2 gebildet. Ferner ist die Kolbeneinheit 8, bestehend aus der Kolbenstange 8.1 und dem an der Kolbenstange 8.1 befestigten Kolben 8.2. Der Kolben unterteilt den Innenraum 2 in einen Stangenarbeitsraum 6 und einen Bodenarbeitsraum 5.
Führungsseitig ist der Druckspeicher 7 angeordnet der - schematisch dargestellt - einen Fluidraum 7.1 und eine Luftkammer 7.2 aufweist, die hier als Blase mit Stickstofffüllung ausgebildet ist. Der Druckmittelkanal 6.1 verbindet den Stangenraum 6 mit dem Fluidraum 7.1 des Druckspeichers 7.
In der in Fig. 1 dargestellten bodenseitigen Endlage ist die Kolbeneinheit 8 eingefahren und der Kolben 8.2 liegt an dem Bodenverschlussteil 3 an.
Fig. 2 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel in einer führungsseitigen Endlage. Die führungsseitige Endlage liegt vor, wenn die Kolbeneinheit 8 nach dem Ausführen eines Arbeitshubes ausgefahren ist und der Kolben 8.2 an dem Führungsverschlussteil 4 anliegt. Um einen Arbeitshub zu auszuführen wird über den Druckmittelanschluss 5.1 ein Hydrauliköl als Druckmittel unter Beaufschlagung mit einem Betriebsdruck in den Bodenarbeitsraum 5 eingeleitet. Infolge des Arbeitshubes verringert sich das Volumen des Stangenarbeitsraums 6 und das dort befindliche Hydrauliköl wird über den Druckmitelkanal 6.1 unter Überwindung des Gegendrucks aus der Luftkammer 7.2 und deren Komprimierung in die Fluidkammer 7.1 des Druckspeichers 7 eingepresst.
Fig. 3 zeigt in einem Vergrößerungsausschnit den Aufbau des hier in der bodenseitigen Endlage befindlichen Kolbens 8.2.
Der Kolben 8.2 weist eine mitlere Innenringnut 9 auf, in der der elastomere Dichtring 10 angeordnet ist. Indem dieser dichtend an der Zylinderinnenwandung 1 .2 des Zylinderrohrs 1.1 anliegt, trennt er in diesem Betriebszustand fluiddicht den Bodenarbeitsraum und den Stangenarbeitsraum voneinander ab. Axial in Richtung des Bodenverschlussteils 3 vorgelagert weist der Kolben 8.2 ferner eine bodenseitige Innenringnut 12.1 auf, in der der bodenseitige Kolbenring 12.2 mit bodenseitigem Kolbenringspalt 12.3 angeordnet ist. Zwischen er Außenwandung des Kolbens 8.2 und der Zylinderinnenwandung 1.2 befindet sich ein umlaufender Ringspalt, bei dem es sich in dem axial zwischen dem Dichtring 10 und dem bodenseitigen Kolbenring 12.2 befindlichen Abschnit um den bodenseitigen Ringraum 12.4 handelt.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der mitleren Innenringnut 11 ist in Richtung des Führungsverschlussteils 4 die führungsseitige Innenringnut 13.1 mit dem führungsseitigen Kolbenring 13.2, mit führungsseitigem Kolbenringspalt 13.3 und unter Ausbildung des führungsseitigen Ringraums 13.4 angeordnet.
Fig. 4 zeigt in einem Vergrößerungsausschnit den Übertrömungsbetriebszustand in der führungsseitigen Endlage. Wie Fig. 4 zeigt, ist in dem Zylinderrohr 1.1 eine Ausnehmung 11 in Form einer kaltgeformten konkaven Einwölbung eingebracht. Der Dichtring 10 steht axial der Ausnehmung 11 gegenüber, so an dieser Stelle ein Überströmungsquerschnitt 14 geöffnet ist. Mittels fortgeführter Druckbeaufschlagung auf das Hydrauliköl wird aus dem Bodenarbeitsraum 5, gedrosselt durch den bodenseitigen Kolbenringspalt 12.3, über den bodenseitigen Ringraum 12.4, den Überströmungsquerschnitt 14, den führungsseitgen Ringraum 13.4, nochmals gedrosselt durch den führungsseitigen Kolbenringspalt 13.3, den Stangenarbeitsraum 6 und den Druckmittelkanal 6.1 solange Hydrauliköl in den Fluidraum 7.1 des Druckspeichers geleitet, bis ein Druckausgleich zu dem mittels der Luftkammer 7.2 bereitgestellten Gegendruck erreicht ist.
Wir nun der Druck an dem Druckmittelanschluss 5.2 freigegeben, fährt als Rückhub die Kolbeneinheit 8 auch ohne äußere Krafteinwirkung auf die Kolbenstange 8.1 zurück, indem das in dem Fluidraum 7.1 befindliche und unter Druck stehende Hydrauliköl über den Druckmittelkanal 6.1 in den Stangenraum 6 eingeleitet wird und auf die Ringfläche des Kolbens 8.2 wirkt. Bei diesem Rückhub befindet sich die Dichtung wieder außerhalb des Bereichs der Ausnehmung 11 , so dass eine vollständig Druckmitteltrennung zwischen den Arbeitsräumen 5, 6 vorliegt.
Fig. 5 zeigt ergänzend die hier gleich ausgebildeten Kolbenringe 12.2, 13.2 mit deren jeweiligem Kolbenringspalt 12.3, 13.3.
Verwendete Bezugszeichen
1 Zylinder
1.1 Zylinderrohr
1.2 Zylinderrohrinnenwandung
2 Innenraum
3 Bodenverschlussteil
4 Führungsverschlussteil
5 Bodenarbeitsraum
5.1 Druckmittelanschluss
6 Stangenarbeitsraum
6.1 Druckmittelkanal
7 Druckspeicher
7.1 Fluidraum
7.2 Luftkammer
8 Kolbeneinheit
8.1 Kolbenstange
8.2 Kolben
9 mittlere Innenringnut
10 Dichtung
11 Ausnehmung
12.1 bodenseitige Innenringnut
12.2 bodenseitiger Kolbenring
12.3 bodenseitiger Kolbenringringspalt
12.4 bodenseitiger Ringraum
13.1 führungsseitige Innenringnut
13.2 führungsseitiger Kolbenring
13.3 führungsseitiger Kolbenringringspalt
13.4 führungsseitiger Ringraum
14 Überströmungsquerschnitt

Claims

Patentansprüche
1 . Speicherrückhubzylinder, aufweisend einen Zylinder (1), eine Kolbeneinheit (8), einen Druckspeicher (7), einen Druckmittelanschluss (5.1) und einen Druckmittelkanal (6.1), wobei der Zylinder (1) ein Zylinderohr (1.1), ein Bodenverschlussteil (3), ein Führungsverschlussteil (4), einen Innenraum (2), einen Bodenarbeitsraum (5) und einen Stangenarbeitsraum (6) aufweist, wobei die Verschlussteile (3, 4) mit dem Zylinderrohr (1.1) jeweils zylinderrohrendseitig verbunden sind, wobei der Innenraum (2) durch das Zylinderrohr (1) und die Verschlussteile (3, 4) ausgebildet ist und den Bodenarbeitsraum (5) und den Stangenarbeitsraum (6) aufnimmt, wobei der Druckspeicher (7) eine Fluidkammer (7.1) und eine von der Fluidkammer (7.1) membrangetrennte druckdeformierbare Luftkammer (7.2) aufweist, wobei der Druckmittelanschluss (5.1) dem Bodenarbeitsraum (5) zugeordnet ist, wobei der Druckmittelkanal (6.1) den Stangenarbeitsraum (6) mit der Fluidkammer (7.1) des Druckspeichers (7) verbindet, wobei die Kolbeneinheit (8) eine Kolbenstange (8.1), die das Führungsverschlussteil (4) gleitend durchsetzt, und einen Kolben (8.2) aufweist, wobei der Kolben (8.2) in dem Innenraum (2) angeordnet ist und diesen in den Bodenarbeitsraum (5) und den Stangenarbeitsraum (6) teilt, wobei der Kolben eine umlaufende mittlere Innenringnut (9) und eine in der mittleren Innenringnut (9) angeordnete Dichtung (10) aufweist, die an einer Zylinderinnenwandung (1.2) des Zylinderrohrs (1.1) anliegt und den Bodenarbeitsraum (5) und den Stangenarbeitsraum (6) voneinander abtrennt, wobei das Zylinderrohr (1.1) an der Zylinderrohrinnenwandung (1.2) eine Ausnehmung (11) aufweist, die in einer führungsseitigen Endlage des Kolbens (8.1) der mittleren Innenringnut (9) gegenüberliegend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (8.1) axial zu der Dichtung (10) beabstandet eine umlaufende bodenseitige Innenringnut (12.1) aufweist, in der ein bodenseitiger Kolbenring (12.2) angeordnet ist, der federnd an der Zylinderinnenwandung (1.1) anliegt und einen bodenseitigen Kolbenringspalt (12.3) aufweist und dass zwischen dem bodenseitigen Kolbenring (12.2) und der Dichtung (10) ein bodenseitiger Ringraum (12.4) ausgebildet ist, dass der Kolben (8.1) axial zu der Dichtung (10) beabstandet ferner eine umlaufende führungsseitige Innenringnut (13.1) aufweist, in der ein führungsseitiger Kolbenring (13.2) angeordnet ist, der federnd an der Zylinderinnenwandung (1.1) anliegt und einen führungsseitigen Kolbenringspalt (13.3) aufweist und dass zwischen dem führungsseitigen Kolbenring (13.2) und der Dichtung (10) ein führungsseitiger Ringraum (13.4) ausgebildet ist sowie dass der Speicherrückhubzylinder für einen Überströmungsbetriebszustand und einen Hubbetriebszustand ausgebildet ist, dass in dem Überströmungsbetriebszustand sich der Kolben (8.1) in der führungsseitigen Endlage an dem Führungsverschlussteil (4) befindet und ein Überströmungsquerschnitt (14) zwischen einer radialen Begrenzung der Dichtung (10) und der Ausnehmung (11) ausbildet und ein Überströmkanal von dem Druckmittelanschluss (5.1), über den Bodenarbeitsraum (5), über den bodenseitigen Ringraum (12.4), über den Überströmungsquerschnitt (14), über den führungsseitigen Ringraum (13.4), über den führungsseitigen Kolbenringspalt (13.3), über den Stangenarbeitsraum (6) und über den Druckmittelkanal (6.1) zu der Fluidkammer (7.1) geöffnet ist, dass in dem Hubbetriebszustand sich der Kolben (8.1) in einer anderen Position als der führungsseitigen Endlage befindet und der Überströmungsquerschnitt (14) und der Überströmkanal geschlossen sind.
2. Speicherrückhubzylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10) in der mittleren Innenringnut (9) ein axiales Bewegungsspiel aufweist, dass sich die Dichtung (10) in dem Überströmbetriebszustand mittels einer Druckbeaufschlagung des Bodenarbeitsraums (5) in einer führungsseitigen Spielendlage ihres axialen Bewegungsspiels befindet und dort den Überströmungsquerschnitt (14) freigibt und dass sich die Dichtung (10) in einem Rückhubbetriebszustand mittels einer Druckbeaufschlagung des Stangenarbeitsraums (6) aus dem Druckspeicher (7) in einer bodenseitigen Spielendlage befindet und dort den Überströmquerschnitt (14) verschließt.
3. Speicherrückhubzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bodenseitige Kolbenringspalt (12.3) und der führungsseitige Kolbenringspalt (13.3) einen gleichen Querschnitt aufweisen.
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