DE1205390B

DE1205390B - Entlueftungseinrichtung fuer hydraulische Zylinder von Maschinen

Info

Publication number: DE1205390B
Application number: DEW29256A
Authority: DE
Inventors: Julius Woerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-01-13
Filing date: 1961-01-13
Publication date: 1965-11-18

Description

Entlüftungseinrichtung für hydraulische Zylinder von Maschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungseinrichtung für hydraulische Zylinder von Maschinen, beispielsweise Steuer- oder Arbeitszylinder von Werkzeugmaschinen, bei der zur Beseitigung entstandener Lufteinschlüsse im Kolben ein Verbindungskanalsystem von einer mit Druck beaufschlagten Kolbenseite zur anderen, drucklosen Kolbenseite vorgesehen ist, von welcher die Luft nach außen abfließen kann.
Beim Arbeitsbeginn einer hydraulisch arbeitenden Maschine, insbesondere Präzisionswerkzeugmaschine, aus dem kalten Zustand heraus macht sich der Nachteil bemerkbar, daß das Öl des Arbeitszylinders sich beim Erkalten zusammenzieht und dabei Luft von außen in den Arbeitszylinder eindringt. Die so eingedrungene Luft bildet Luftkissen, die beim Einregeln eines bestimmten Arbeitsdruckes während dem Arbeitsgang federnd nachgeben. Dadurch entstehen sogenannte Springhübe, die bewirken, daß das Werkzeug einen ruckartigen Vorschub ausführt, wobei es zu überbeanspruchungen des Werkzeuges und daraus resultierenden Brüchen kommen kann. Desgleichen treten Ungenauigkeiten bei automatisch eingesteuerten Bearbeitungshüben auf.
Es sind Entlüftungseinrichtungen für die Arbeitszylinder von Druckflüssigkeitantriebsvorrichtungen od. dgl. bekannt, bei der ein im Kolben angeordnetes Schieberventil vorgesehen ist, welches bei jedem Kolbenhub am Ende desselben zwangläufig durch Berührung mit dem Zylinderdeckel geöffnet wird. Das bedeutet jedoch, daß auch im Betrieb der Maschine bei jedem Kolbenhub eine Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten hergestellt wird. Außerdem ist ein solches bewegliches Ventil störanfällig und gibt zu Stößen und Geräuschen Anlaß.
Eine andere bekannte Maschine weist einen Kolben mit zwei Dichtmanschetten auf, zwischen denen eine Ringnut vorgesehen ist, die direkt über Bohrungen im Kolben und in der Kolbenstange mit der atmosphärischen Luft in Verbindung steht. Die Dichtmanschetten sind hierbei mit ihren abgebogenen Enden nach der jeweils benachbarten Kolbenseite gerichtet, so daß bei der Bewegung des Kolbens der Dichtungsdruck gegenüber derjenigen Kolbenseite, auf die sich der Kolben zubewegt, erhöht wird. Eine Verbindung zwischen einer Kolbenseite und der Ringnut bzw. der Außenatmosphäre soll also aus Dichtungsgründen verhindert werden. Der in die Außenatmosphäre ableitende Verbindungskanal hat lediglich die Aufgabe, etwa trotz der Dichtungen durchsickernde Luft oder ein luftähnliches Medium in die Außenatmosphäre abzuleiten, ohne daß es auf die gegenüberliegende Kolbenseite gelangen kann.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zur Entlüftung der einen Kolbenseite eine Verbindung zur anderen Kolbenseite hin und damit eine Entlüftung der erstgenannten Kolbenseite zu ermöglichen. Die Erfindung besteht demgemäß im wesentlichen darin, daß der Kolben an seiner Mantelfläche mit zwei als Rückschlagventile wirkenden Dichtmanschetten versehen ist, die derart gegeneinander gerichtet auf dem Kolben befestigt sind, daß sie einen Durchtritt nur bei einem überdruck in der jeweils benachbarten Kolbenseite gestatten und daß zwischen den beiden stirnseitig angeordneten Dichtmanschetten am Kolbenumfang eine Ringnut od. dgl. angeordnet ist, welche mit dem Luftkanalsystem im Innern des Kolbens in leitender Verbindung steht.
Vorzugsweise ist hierbei im Arbeitsbetrieb des Zylinders die zu entlüftende, mit Druck beaufschlagte Kolbenseite eine Niederdruckseite und die beim Entlüften drucklose Seite eine Hochdruckseite. Es kann dadurch in einfacher Weise erreicht werden, daß die zu entlüftende Kolbenseite nur bei Anfahrbeginn, wenn sie einen höheren Druck als die gegenüberliegende Seite hat, erwünschterweise entlüftet wird, und zwar dann, wenn die gegenüberliegende Kolben-Seite noch nicht unter hohem Druck steht, während im Betrieb - bei unter höherem Druck stehender Hochdruckkolbenseite - das Verbindungskanalsystem geschlossen ist. Außerdem können zusätzliche metallische bewegliche Teile vermieden werden.
Infolge der Entlüftung ist die Gewähr dafür gegeben, daß unmittelbar nach Inbetriebnahme einer kalten Maschine dieselbe auch unter Vollast genau arbeitet und während der Arbeitsgänge keine ruckartigen Vorschübe des Werkzeuges eintreten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den Verbindungskanälen der beiden Kolbenseiten eine Drosselstelle angeordnet, insbesondere ein Regelstift eingepaßt, derart, daß die Drosselstelle bzw. Passung geringe Mengen Luft durchläßt, nicht aber Druckmittel. Die der beim Entlüften drucklosen Kolbenseite benachbarte, vorteilhaft ebenfalls vorgesehene Dichtungsmanschette wird ferner zweckmäßig von den Verbindungskanälen unter Zwischenschaltung der Drosselstelle umgangen.
Das Einregeln eines kontinuierlich mit kleinem Vorschub arbeitenden Arbeitsganges, z. B. einer Arbeitsmaschine, kann zweckmäßig etwa derart erfolgen, daß auf der einen Seite Druckmittel mit Hochdruck von bestimmter Druckhöhe gegen das auf der anderen Seite befindliche Druckmittel mit Niederdruck anströmt, welch letzteres über ein Druckregelventil oder eine Druckregelpumpe langsam abströmt. Fallen dabei die durch kompressible Lufteinschlüsse hervorgerufenen Unsicherheitsfaktoren beim Regeln der bestimmten Druckverhältnisse im Arbeitszylinder weg, so läßt sich demnach auch bei Verwendung einer kaltstehenden Maschine sofort vom ersten Arbeitshub an Präzisionsarbeit leisten.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen, bei welcher ein Arbeitszylinder einer hydraulisch arbeitenden Maschine im Längsschnitt dargestellt ist.
Auf dem Zylinder 10 ist ein Zylinderdeckel 11 mittels eines in eine Ringnut 12 des Zylinders einsetzbaren, zweiteiligen Ringflansches 13 befestigt, beispielsweise verschraubt. Im Zylinderdeckel befindet sich eine Bohrung 14 zum Anschluß der Hochdruckzuleitung 15. Am nicht dargestellten anderen Ende des Zylinders 10 befindet sich beispielsweise ein ebensolcher Zylinderdeckel 11 und eine Zuleitung 15, welche indessen über eine nicht dargestellte Regelpumpe zur Niederdruck-Speisepumpe führt. Natürlich kann auch eine einzige zweistufige Speisepumpe mit einem Niederdruck- und mit einem Hochdruckteil Verwendung finden.
Im Zylinder 10 ist auf einer Kolbenstange 16 ein zweiseitig beaufschlagter Kolben 17 mittels einer Mutter 18 befestigt. In die beiden Stirnseiten sind in ringförmigen Ausnehmungen des Kolbens Dichtmanschetten 19 und 20 unter Zwischenlage von Ringen 21 eingelegt und mit Scheiben 22 und 23 befestigt. Hierzu stützt sich die Scheibe 22 an einer Schulter 24 der Kolbenstange ab. Der Kolben und seine Teile werden durch eine zwischen der Mutter 18 und der Scheibe 23 angeordnete Sicherungsscheibe 25 bekannter Bauart gegen ungewolltes Lösen der Schraubverbindung gesichert.
Wie aus der Zeichnung weiter ersichtlich, ist am äußeren zwischen den beiden Dichtmanschetten gelegenen Kolbenmantel 26 eine Ringnut 27 angeordnet, von der eine Radialbohrung 28 in den inneren Teil des Kolbens führt. Das innere Ende der Radialbohrung 28 ist mit einer Axialbohrung 29 verbunden, welche in eine Radialnut 30 der kolbenseitigen Fläche der Scheibe 23 mündet. Die Radialnut 30 steht dabei mit der hochdruckseitigen Zylinderkammer 31 in leitender Verbindung. In der Axialbohrung 29 liegt ein zylindrischer Paßstift 32, der so eingepaßt ist, daß er kein Druckmittel, jedoch geringe Luftmengen aus der Radialbohrung 28 in die Kammer 31 strömen läßt und dabei als Drossel wirkt. Die Dichtmanschette 20 wirkt als Rückschlagklappe und dichtet die Kammer 31 gegen die andere Kolbenseite ab, umgekehrt wird die niederdruckseitige Zylinderkammer 33 mittels der Manschette 19 in ebensolcher Weise gegen die Hochdruckseite abgedichtet.
Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist folgende: Unmittelbar bevor beispielsweise nach längerer Arbeitsunterbrechung mit einer kalten Maschine die Arbeit erneut aufgenommen wird, wird die Zylinderkammer 33 mit Niederdrucköl von z. B. etwa 10 atü gefüllt, d. h: das in dieser verbliebene Drucköl wieder auf einen Druck von etwa 10 atü gebracht. Hierbei verschiebt sich der Kolben 16 in Pfeilrichtung a. Lufteinschlüsse, welche sich in der Zwischenzeit durch Zusammenziehen des Öles in der Kammer 33 gebildet haben sollten, werden dabei an der Scheibe 22 vorbei zwischen Dichtmanschette 19 und Zylinderwand 10 hindurchgequetscht und in der Ringnut 27 gesammelt. Von dort können sie unter dem Druck des ebenfalls- bis zur Ringnut 27 und in die Radialbohrung 28 vordringenden Drucköles an der Drosselstelle des Paßstiftes 32 vorbei in die Radialnut 30 und in die noch drucklose Kammer 31 einströmen und durch die Leitung 15 aus dem Arbeitszylinder abfließen. Wie schon erwähnt, ist die Passung des Paßstiftes 32 so gewählt, daß keine nennenswerten Ölmengen aus der Kammer 33 auf die andere Kolbenseite abfließen können und damit ein Druckverlust auf der Niederdruckseite eintreten kann. Damit sind die Lufteinschlüsse auf der Niederdruckseite, wo sie hauptsächlich, wie bereits beschrieben, in störender Weise auftreten können, beseitigt, und die Kammer 31 kann mit Hochdrucköl vom Druck von z. B. etwa 20 atü oder mehr ohne Nachteil beaufschlagt werden, wobei die Kammer 33 mit einem von der nicht dargestellten niederdruckseitigen Regelpumpe eingeregelten Gegendruck von etwa 10 atü ein langsames, gleichmäßiges Verschieben des Kolbens in Pfeilrichtung b zuläßt, welche Bewegung zweckmäßig zum gleichmäßigen, genauen Vorschub eines Werkzeugschlittens ausgenutzt werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Entlüftungseinrichtung für hydraulische Zylinder von Maschinen, beispielsweise Steuer- oder Arbeitszylinder von Werkzeugmaschinen, bei der zur Beseitigung entstandener Lufteinschlüsse im Kolben ein Verbindungskanalsystem von einer mit Druck beaufschlagten Kolbenseite zur anderen, drucklosen Kolbenseite vorgesehen ist, von welcher die Luft nach außen abfließen kann, d a -durch gekennzeichnet, daß der Kolben (26) an seiner Mantelfläche mit "zwei als Rückschlagventile wirkenden Dichtmanschetten (19, 20) versehen ist, die derart gegeneinander gerichtet auf dem Kolben befestigt sind, daß sie einen Durchtritt nur bei einem Überdruck in der jeweils benachbarten Kolbenseite gestatten und daß zwischen den beiden stirnseitig angeordneten Dichtmanschetten (19, 20) am Kolbenumfang eine Ringnut (27) od. dgl. angeordnet ist, welche mit dem Luftkanalsystem (28, 29, 30) im Innern des Kolbens (26) in leitender Verbindung steht.
2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsbetrieb des Zylinders die zu entlüftende, mit Druck beaufschlagte Kolbenseite (33) eine Niederdruckseite und die bei Entlüften drucklose Seite (31) eine Hochdruckseite ist.
3. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungskanälen (28, 29, 30) der beiden Kolbenseiten (33,31) eine Drosselstelle angeordnet, insbesondere ein Regelstift (32) eingepaßt ist, derart, daß die Drosselstelle bzw. Passung geringe Mengen Luft durchläßt, nicht aber Druckmittel.
4. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der beim Entlüften drucklosen Kolbenseite (31) benachbarte Dichtungsmanschette (20) von den Verbindungskanälen (28, 29, 30) unter Zwischenschaltung der Drosselstelle (32) umgangen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 925 080; USA.- Patentschrift Nr. 2 318 757.