WO1997029287A1 - 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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WO1997029287A1
WO1997029287A1 PCT/DE1997/000039 DE9700039W WO9729287A1 WO 1997029287 A1 WO1997029287 A1 WO 1997029287A1 DE 9700039 W DE9700039 W DE 9700039W WO 9729287 A1 WO9729287 A1 WO 9729287A1
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sealing surface
closure part
cylinder tube
cylinder
pressure medium
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PCT/DE1997/000039
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Josef Büter
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Bümach Engineering International B.V.
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—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

Die Erfindung betrifft einen verschraubbaren druckmittelbetätigten Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, 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 dadurch gelöst, daß die Dichtung durch Aufpressen der zueinander konformen elastischen Führungsverschlußteildichtfläche (10), Bodenverschlußteildichtfläche (11), Zylinderrohrdichtfläche (12) und Innenrohrmantel-Dichtungsfläche (22) erfolgt, die an den an der Verschraubung beteiligten Teilen Führungsverschlußteil (2), Bodenverschlußteil (3) und Zylinderrohr (4) vorgesehen sind, die einer spanlosen Formung im Nahbereich der Dichtflächen (10; 11; 12; 22) durch Aufwalzen des Gewindes und der Dichtfasen an den Preßteilen unterzogen werden 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 Betriebsdrücke entstehenden axialen und radialen Verschiebungen im elastischen Bereich erfolgen, wobei der Elastizitätsmodul der Werkstoffe der in Wirkverbindung stehenden Dichtungsflächen (10; 11; 12; 22) innerhalb des Temperaturbereiches 0 °C 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 N/mm2 bis 1050 N/mm2 gegeben ist.

Description

Verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder mit Verschlußteilen zur Kopplung des Zylinderrohres
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 ist
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 erfolgt
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 Fuhrungsverschlußteiles
Alle bekannten verschraubbaren Arbeitszylinder erfüllen die Zylinderrohrabdichtung im¬ mer 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 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 sind
Die vorgeschlagene Losung grenzt sich gegenüber diesem begrenzten Anwendungsbe- reich dadurch ab, daß sie diese Nachteile nicht aufweist
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 aufweist
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 entfallt
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 dargestellt
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegender Dichtflache,
• in Figur 1 als einen Schnitt durch den verschraubbaren druckmittelbetriebenen Ar¬ beitszylinder
• in Figur 2 als Ausschnitt der Dichtungsstelle „X" - als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegende Dichtflache,
• in Figur 3
- als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnflache des Innenrohrmantels liegen- der Dichtungsflache mit einer Einlage,
• in Figur 4
- als Zylinderrohr mit Innengewinde und an der Stirnfläche des Außenrohrmantels lie¬ gender Dichtungsflache,
• in Figur 5
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Innenrohrmantels lie¬ gender Dichtungsfläche,
• in Figur 6
- als Zylinderrohr mit Außengewinde und an der Stirnflache des Außenmantels liegender Dichtungsflache, • in Figur 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, besteht
Zur Abdichtung der Kolbenstange 6 ist eine Abstreifdichtung 7 und eine Fuhrungsdich- tung 8 vorgesehen
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 besteht
Die Inbetriebnahme des verschraubbaren druckmittelbetriebenen Arbeitszylinders 1 er¬ folgt in der bekannten Weise über den Arbeitszylinderdruckanschluß 13 und Arbeitszy- linderablaufanschluß 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 dargestellt
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 werden
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 dargestellt
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 ist
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 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, des¬ sen Metallegierungen dem jeweiligen Anwendungsfall zu entsprechen haben Es sind grundsätzlich vier Ausführungsversionen, wie in der Figur 4 bis Figur 7 darge¬ stellt, möglich
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 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 verhindert überdies nachteilige Kerbspannungen.
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 führen
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 wurden
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 wirken
Der Einfluß der Formänderung, die sich in der Dichtflache als Stauchung darstellt, läßt sich durch die rechnerische Beziehung Fp x lc
1 — = ^ e f
E x A
in bekannter Weise darstellen
Hierbei bedeuten
Fp = die einwirkende Kraft auf die Dichtflache infolge der Verschraubung
10 = Gesamtlange der an der Pressung beteiligten Teile
E = Elastizitätsmodul
A = die gepreßte 8° geneigte Ringflache (Position 10, 1 1, 12, 20, 22) φ = Formanderungsfaktor in Richtung der wirkenden Kraft
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 erfüllen
Fp ≥ [ Dk + 2 (s - 2)2 x 0,785] pB x υ Hierbei bedeuten
PB = Betriebsdruck im Arbeitszylinder
Dκ = Kolbendurchmesser des Arbeitszylinder s = Wandstarke des Zylinderrohres υ = Sicherheitsbeiwert
Der korrespondierende Zusammenhang, innerhalb des elastischen Bereiches, ist dann durch die Beziehung gegeben (e + 1) x E x A
> [ Dk + 2 (s -
Figure imgf000010_0001
x 0,785] pB x υ
Figure imgf000010_0002
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 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 10' N/mm2 ± 10 % dieses Wertes
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 hierbei
-ε x E < υ 02
Hierbei bedeuten
-ε = negative Dehnung
E = Elastizitätsmodul
1 = Stauchungslange Verwendete Bezugszeichen
1 verschraubbarer druckmittelbetatigter Arbeitszylinder
2 Fuhrungsverschlußteil
Bodenverschlußteil
4 Zylinderrohr
5 Differentialkolben
6 Kolbenstange
7 Abstreifdichtung
8 Fuhrungsdichtung
9 Gewindepaarung
9 1 Außengewinde
9 2 Innengewinde
10 Fuhrungsverschlußteildichtflache
11 Bodenverschlußteildichtflache
12 Zylinderrohrdichtflache
13 Arbeitszylinderdruckanschluß
14 Arbeitszylinderablaufanschluß
15 Freiraum
16 Hohlraum
17 Gewindefreiraum
18 Stirnringflache
19 niedrig viskoser Klebstoff
20 wechselbare Einlage
21 innenliegende Gewinde
22 Innenrohrmantel-Dichtungsflache
23 Freistich

Claims

Patentansprüche
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 ist
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 sind
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 ist
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 übersteigt
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