DE4039173A1 - Kolbenstangendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenstangendichtung für druckmittelbetriebene, mit Zylinderdeckeln abgeschlossene Arbeitszylinder mit Kolbenstange.

Bei druckmittelbetriebenen Arbeitszylindern unterscheidet man grob zwischen Kolbenstangenzylindern und kolbenstangenlosen, sogenannten Zugbandzylindern. Arbeitszylinder mit Kolbenstange werden überall dort eingesetzt, wo es auf die Minimierung der Abmessungen nicht ankommt, oder wo es auf hohe Kraftwirkungen ankommt. Dabei ist es nötig, daß die mit dem Kolben verbundene Kolbenstange aus dem mit Druckmittel beaufschlagten Zylinderinnenraum herausgeführt und dabei abgedichtet wird. Dieser Abdichtung der Kolbenstange ist dabei besondere Aufmerksamkeit zu widmen, da diese so wie die Dichtungen des Kolbens stark beansprucht sind.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten der Kolbenabdichtung bekannt. Aus der EP 00 81 043 ist es bekannt, innerhalb des Zylinderdeckels einen Dichtring anzuordnen. Da dieser Dichtring klein ist, bedarf es außer der Abdichtung zusätzlich einer Führung der nach außen geführten Kolbenstange.

Dies wird in dieser bekannten Ausführung durch eine Führungsbohrung innerhalb des Zylinderdeckels bewerkstelligt. In der Wandung dieser Führungsbohrung ist dabei in einer umlaufenden Nut der die Kolbenstange umschließende Dichtring angeordnet. Eine weitere Möglichkeit der Kolbenstangenabdichtung ist in der EP 00 82 933 dargestellt. Hierbei ist die Kolbenstange über eine Führungshülse innerhalb des Zylinderdeckels geführt und mit einem von außen herangeschobenen Dichtring gasdicht abgeschlossen.

Beim Einsatz eines solchen Arbeitszylinders wird der Arbeitszylinder selbst ortsfest montiert und die Kolbenstange an dem nach außen geführten Ende entsprechend mit dem zu bewegenden Element innerhalb einer Maschine verbunden. Betrachtet man diesen montierten betriebsbereiten Zustand eines solchen Arbeitszylinders, so fällt auf, daß zwischen der fixierten Führung der Kolbenstange und dem an dem zu bewegenden Maschinenelement verbundenen Ende der Kolbenstange aufgrund von immer vorhandenen Fehlanpassungen Kippmomente entstehen. Diese Führungsflächen im Zylinder bzw. in den Zylinderdeckeln weitergeleitet. Man spricht dabei von einer Überbestimmung der Lagerung der Kolbenstange. Dies hat dann zwei wesentliche Folgen. Zum einen wird die Beweglichkeit über erhöhte Reibungskräfte eingeschränkt und zum anderen kommt es zu einem erhöhten Verschleiß im Bereich der Dichtungen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich bei diesen bekannten Arbeitszylindern, daß durch die nötigen Führungshülsen bzw. Führungsbohrungen die Baulänge der Zylinderdeckel relativ groß ist. Dies beschränkt die über die Kolbenstange verfügbare Hublänge teilweise beträchtlich ein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kolbenstangendichtung zu schaffen, bei der die Anordnung von Führungshülsen oder Führungsbohrungen entfällt und die Kolbenstange im Zylinderdeckelbereich schwimmend gelagert ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Kolbenstangendichtung aus einem Dichtelement, das innerhalb eines Dichtungsträgers angeordnet ist, aufzubauen, wobei der Dichtungsträger senkrecht zur Kolbenstangenhubrichtung beweglich und im Zylinderdeckel den Zylinder druckmitteldicht abschließend integriert ist, hat den Vorteil, daß die im o. g. Stand der Technik störende Überbestimmung der Lagerung der Kolbenstange somit beseitigt ist. Durch die Beweglichkeit des Dichtungsträgers ist somit eine schwimmende Führung mit Abdichtung der Kolbenstange gegeben. Dies führt durch die Entlastung der Dichtelemente zu wesentlich höheren Standzeiten und ermöglicht außerdem einen reibungsarmen Betrieb des Arbeitszylinders. Damit ist es außerdem möglich, Fehlanpassungen zwischen vorgesehener Arbeitszylinderfixierung und Kolbenstangenfixierung auszugleichen. Die in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagene Ausbildung des Zylinderdeckels, bei der der Zylinderdeckel eine in axialer Richtung nach außen offene becherförmige Ausnehmung aufweist, ermöglicht in einfacher Weise die Aufnahme des Dichtungsträgers, in der die eigentliche Dichtung angeordnet ist. Die Durchgangsöffnung im Boden dieser Ausnehmung läßt die Kolbenstange hindurch. Über das Anpressen des mit einer ringförmigen Anformung versehenen Dichtungträgers auf den in der bodenseitigen ringförmigen Vertiefung des Zylinderdeckels liegenden Ringdichtung ist zum einen die notwendige Abdichtung des Zylinderinnenraumes nach außen ermöglicht und zum anderen die schwimmende Lagerung des gesamten Dichtungsträgers und damit auch die schwimmende Führung der Kolbenstange gegeben. Die Anpressung des Dichtungsträgers, die über einen am offenen Ende der Ausnehmung des Zylinderdeckels einschraubbare Haltemutter bewerkstelligt wird, ermöglicht im Bedarfsfall eine leicht zugängige zum Wechseln der Dichtelemente zweckmäßige Anordnung. Den Zylinderdeckel im Bereich der Mantelfläche mit einem Dichtring zu versehen und den Zylinderdeckel selbst mindestens teilweise in das Zylindergehäuse einschiebbar und fixierbar zu gestalten, hat den Vorteil einer einfachen und schnellen Montage des gesamten Arbeitszylinders.

Ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Kolbenstangenabdichtung im Schnitt. In der Abbildung ist eine Einbaumöglichkeit des die Kolbenstangenabdichtung enthaltenden Zylinderdeckels 3 dargestellt.

Der Zylinderdeckel 2 weist hierbei die schwimmende Abdichtung der Kolbenstange auf. Die Ausnehmung 13 des Zylinderdeckels 2 ist so ausgebildet daß der Zylinderdeckel becherförmig ist und so den Dichtungsträger 5 aufnehmen kann. Innerhalb des Dichtungsträgers 5 ist das Dichtelement 4 der Kolbenstangendichtung als Standarddichtelement angeordnet. Solche Dichtungen werden im allgemeinen als Abstreifdichtungen bezeichnet, da sie eine axiale Beweglichkeit der abzudichtenden Kolbenstange 1 ermöglichen. Im Boden des Zylinderdeckels 2 ist eine Durchgangsöffnung 12 zur Durchführung der Kolbenstange 1 angeordnet, wobei die Durchgangsöffnung 12 hier keine Führungsaufgabe hat und somit im Durchmesser größer als der Durchmesser der Kolbenstange 1 ausgebildet sein kann. Im Boden der Ausnehmung und damit im becherförmigen Zylinderdeckel 2 ist eine ringförmige Vertiefung angeordnet, innerhalb der eine Ringdichtung 8 eingebettet ist. Der Dichtungsträger 5 ist an der entsprechend zum Boden der Ausnehmung 13 weisenden Außenfläche mit einer in den Abmessungen entsprechenden materialschlüssigen ringförmigen Anformung 6 versehen, die im montierten Zustand in die ringförmige Vertiefung 7 hineingreift und die dort eingebettete Ringdichtung 8 anpreßt. Hierdurch ist die druckmitteldichte Abdichtung des Zylinderraumes gegeben. Hierbei erweist es sich sowohl für die Montage als auch für den Betrieb als vorteilhaft, sowohl die ringförmige Vertiefung 7 als auch die entsprechend ringförmige Anformung 6 in ihrem Querschnitt zueinander entsprechend konisch auszubilden. Die Abmessungen der ringförmigen Vertiefung 7 und der ringförmigen Anformung 6 sind dabei so gewählt, daß die Außenflächen an den entsprechenden Innenflächen im Betriebszustand nicht zur Anlage kommen, d. h. daß somit ein gewisses Spiel gegeben ist. Die Größe des Spiels wird dabei nicht zuletzt von der Einschraubtiefe der von außen eingeschraubten Haltemutter 3 bestimmt, die den Dichtungsträger 5 bzw. die damit verbundene ringförmige Anformung 6 auf die Ringdichtung 8 preßt. Im Mantelbereich des Zylinderdeckels 2 ist eine Ringdichtung 8 zur Gehäuseabdichtung angeordnet. Der Zylinderdeckel 2 ist mindestens teilweise in das Zylindergehäuse 11 einschiebbar und über die Gehäusefixierung 9 fixierbar und bildet somit die gesamte Zylinderdeckelanordnung. Ein letzter Vorteil ergibt sich bei dieser Ausgestaltung dadurch, daß die Zylinderdeckelanordnung an beliebigen Kolbenstangenzylindern nachrüstbar ist.

Es wäre auch denkbar, daß der Zylinderdeckel in einem Ring angeordnet ist, wobei dann insgesamt der Zylinderdeckelring und der Zylinderdeckel die gesamte Zylinderdeckelanordnung ergibt und der Zylinderdeckelring dann beispielsweise über eine zusätzliche Dichtung in axialer Richtung an den Zylinder anschraubbar sein könnte.

Claims (7)

1. Kolbenstangendichtung für druckmittelbetriebene, mit Zylinderdeckeln abgeschlossene Arbeitszylinder mit Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangendichtung aus einem Dichtelement (4), daß innerhalb eines Dichtungsträgers (5) angeordnet ist, besteht, daß der Dichtungsträger (5) senkrecht zur Kolbenstangenhubrichtung beweglich und den Arbeitszylinder gasdicht abschließend im Zylinderdeckel (2) integriert angeordnet ist.

2. Kolbenstangendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (2) eine in axialer Richtung nach außen offene, becherförmige Ausnehmung (13) aufweist, die bodenseitig mit einer Durchgangsöffnung (12) für die Kolbenstange (1) versehen ist.

3. Kolbenstangendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (5) innerhalb der Ausnehmung (13) angeordnet ist und an der zum Boden der Ausnehmung (13) weisenden Seite mit einer ringförmigen Anformung (6) versehen ist.

4. Kolbenstangendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) an der dem Dichtungsträger (5) zugewandten Bodenseite mit einer entsprechend ringförmigen Vertiefung (7) versehen ist, innerhalb der eine Ringdichtung (8) angeordnet ist.

5. Kolbenstangendichtung nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsträger (5) mit seiner ringförmigen Anformung (6) in die die Ringdichtung (8) enthaltende ringförmige Vertiefung (7) über eine am offenen Ende der Ausnehmung (13) einschraubbare Haltemutter (3) anpreßbar ist.

6. Kolbenstangendichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anformung (6) und die ringförmige Vertiefung (7) ein konisches Querschnittsprofil aufweisen.

7. Kolbenstangendichtung nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderdeckel (2) mit einem im Bereich seiner Mantelfläche angeordneten Dichtring (10) versehen und mindestens teilweise in den Arbeitszylinder (11) einschiebbar und über eine Gehäusefixierung (9) fixierbar ist.