DE9006001U1 - Doppel-Plunger-Antrieb - Google Patents
Doppel-Plunger-AntriebInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J10/00—Engine or like cylinders; Features of hollow, e.g. cylindrical, bodies in general
- F16J10/02—Cylinders designed to receive moving pistons or plungers
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
•·*:··: Belegexemplar
Die Erfindung betrifft einen doppelseitig wirkenden Hydraulik - Zylinder,
welcher gegenüber den üblichen Versionen sich in zwei feststehende und in einer Fluchtung hintereinander angeordneten Plungerkolben gliedert, wobei
über jeden Plungerkolben gleitgelagert die Halbseite eines geteilten
Zylinders Aufnahme findet, aber durch einen Verbund ein zweifach gelagerter
Zylinder vorliegt, der durch seine axiale Verschieblichkeit den Arbeitshub vollzieht. Diese Konstruktionsgestaltung erwirkt konstante Spaltbildung
zwischen Plungerkolben und den Zylinderlagerhülsen unabhängig vom
hydraulischen Betriebsdruck, da praktisch kein Lagerbereich der durch die
Plungerkolben angetriebenen doppelhälftigen Zylindereinheit einer lastabhängigen
Aufweitung unterliegt und somit sowohl für eine vorteilhafte Zylinderlagerung bei annähernd konstanter Spalteinhaltung gegeben ist als
auch bei auftretender Belastungsanspruchung Gleitlagerverkantung vermieden wird.
Diese Bauart eignet sich insbesondere für Hochdruckhydraulik von mehr
als 1000 bar und ist für die Ausführungsformen Gleichgang- und Differentialzylinder
gleichermaßen nützlich.
Die Anwendung von immer höheren Drücken in Hydrauliksystemen führt zu
verstärkten Problemen im Zylinderbau. Die Steigerung der Flüssigkeitsdrücke bedingt bei den geläufigen Belastungseinheiten immer dickwandigere
Zylinderabmessungen, welche nicht nur aus Festigkeitsgründen, sondern auch bei konventioneller Bauart von ihrer druckabhängigen Aufdehnung
notwendig sind. Diese elastischen Wandungsdeformationen des Zylinderrohres
hat unerwünschte Spalterweiterungen zwischen dem abzudichtenden axial verschieblichen Kolben und dem umgebenden Zylinderrohr zur Folge.
Die Spaltvergrößerung bewirkt bei Flüssigkeitskolbenabdichtung durch
reine Spaltwiderstandswirkung oder auch bei Einsatz spezieller Kolbendichtungen
erhebliche Abdichtungsschwierigkeiten am Kolben, zumal in diesem Hochdrucfcbereich nicht selten eine Spaltvergrößerung um mehr als
eine Zehnerpotenz gegenüber dem fertigungsgemäß vorgegebenen geringeren Ursprungsspalt zunimmt.
Liegt zwischen Zylinderrohr und Kolben eine reine Spaltabdichtung vor,
also eine Abdichtung ohne Verwendung von Dichtungselementen, so vergrößern sich die Flüssigkeitsverluste am Spalt im Verhältnis der dritten
Potenz zur auftretenden Spaltweite. Zusätzlich wirkt sich der Ein-"satz
von niederviskosen Medien, wie z.B. Wasser, auf die Leckverluste steigernd aus. Außerdem wird bei großer Spaltbildung die außermittige
Verlagerung des Kolben begünstigt, wodurch eine konzentrische Spaltbildung nicht mehr gegeben ist, und sich die Leckkage nochmals bis
zum 2,5 - fachen des beim konzentrischen Spalt gegebenen Wertes vervielfachen kann.
Die aufgezeigten physikalischen Erscheinungen verursachen unzulässige
Leistungsverluste, die bei Hoch- und Höchstdruckhydrauliksystemen durch
Energieumwandlung starke örtliche Aufheizungen im Kolbenbereich und damit gekoppelte Folgeschäden nicht ausschließen.
Wird zwischen Zylinderrohr und Kolben die Abdichtung mittels einer zusätzlichen
Kolbendichtung vorgenommen, so versagen in solchen Fällen regelmäßig herkömmliche Manschetten-, Stopfbuchsen- Dichtungen oder
dergleichen, da bei der beschriebenen druckabhängigen Spalterweiterung
eine ausreichende Abstützung der Dichtung nicht mehr vorliegt. Die Begründung
hierfür ist darin zu suchen, daß der zur Dichtung üblich gehörende
Stützring nur passend zum fertigungsgemäß vorhandenen engen Ursprungsspalt bemessen werden kann. Somit wandert im Zuge der Kolbenbewegung
das Dichtungsmaterial bei drastischer Spalterweiterung und dabei gleichzeitig herrschendem hohen Flüssigkeitsdruck in den Dichtungs-
0 OB
spalt ein. Bei Druckabbau zieht sich das elastische Zylinderrohr wieder
zusammen und zerquetscht die Kolbendichtung. Dieser Zerstörungsprozeß wird noch durch sich einklemmende Schmutzpartikel, welche im
Zylinderrohr Längsriefen bilden, verschlimmert. Auch die Verschleißbildung an Kolbenstangen und Zylinderbohrung durch zu starke KantenprBSSung
an den Führungsbuchsen wird durch unzulässige große Spaltbildung in gefährlicher Weise begünstigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier mittels einer zweckmäßigen
Problemlösung abzuhelfen, um präzis arbeitende Hydraulik - Zylinder mit oder ohne Verwendung von Gleitdichtungen bei geringer Leckkage,
Vermeidung von Kolbenstangenverkantung, niedrigen Reibverlusten und beachtlicher Lebensdauer für den Einsatz in der allgemeinen Hydraulik,
insbesondere bei Wasserbetrieb im Bereich der Hoch- und Höchstdruckhydraulik,
zu schaffen. Darüber hinaus soll sich der Zylinderantrieb durch robusten und montagegünstigen Aufbau und wirtschaftlicher Fertigung
auszeichnen.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Hydraulikzylinder
dadurch, daß zwei gegenläufige Plungerantriebe im Sinne eines Gleichgang- oder Differential- Zylinders wirken, indem die beiden
Plungerkolben mit ihrer Rückseite gegeneinander zentrisch fluchtend in einem Querhaupt bzw. sonstigen dienlichen Bauteil aufgenommen und
starr verbunden sind, wobei zu jeder Plungerstirnseite zum Zwecke des getrennten unabhängigen Druckmitteldurchsatzes Bohrungen führen. Über
jeden der beiden Plungerkolben ist ein zylinderhälftiges Mantelrohr gestülpt, welches jeweils an seiner Frontseite über einen Gewindering
mit Zentralbohrung zum Einspannen der Lagerbüchse mit Dichtungszubehör
verfügt, und diese Lagerbüchse auf dem Plunger gleitet, während die Mantelrohrendseite einen flüssigkeitsdichtenden Deckelabschluß
aufweist. Die einzelnen Mantelrohre sind wiederum mit Hilfe von mehreren Zugstangen zu einer Einheit verbunden, indem die Zugstangen mit
ihren endseitigen maßpräzisen Zapfen in die Paßbohrungen der Gewinderinge fest eingefügt und fallweise verschraubt oder angeschweißt sind,
wobeidie Paßbohrungen zur Fluchtung der Lagerbüchsen sowohl exakt
kreisförmig als auch planparallel um die Zentralbohrungen ihren Standort
einnehmen. Zum freien Durchlaß der Zugstangen dienen großzügig bemessene
und funktionsgerechte verteilte Löcher z.B. durch das Querhaupt oder anderen der Aufgabe " Plungerbefestigung " sich anbietenden
Bauteilen.
Diese Maßnahmen der Erfindung bewirken zwischen Plungerkolben und der
Zylinderlagerung, unabhängig von veränderlicher Flüssigkeitsbeaufschlagung, weitgehend die konstante Beibehaltung des ursprünglichen
Lagerspaltes. Denn das "Gleitlager liegt extrem weit von der größten
Ausdehnung beim Atmen, des zylinderhälftigen Mantelrohres entfernt und
ist separat in einem eingeschraubten Gewindering gebettet, wo sich
innerhalb des Gleitlagers der Flüssigkeitsdruck völlig abbaut, und die Restaufweitung des Gleitlagers bei entsprechender Plungeraufdehnung
zonal kompensiert wird, was eine sinnvolle Auslegung des Bohrungs Wandungs - Verhältnisses bei der Plungergestaltung voraussetzt. Entscheidend
zur Formstabilität der Gleitlager tragen auch die stabilisierenden Richtkräfte bei, welche von den in die Gewinderinge eingepaßten
Zugstangen ausgehen, was einer Verkantung der Gleitlager entgegenwirkt und die Fluchtung der Lager Aufrecht erhält. Ein bemerkenswertes
charakteristisches Merkmal der Erfindung ist, daß die Lagerung der
Zylindereinheit im Gegensatz zu den üblichen Gleichgang-Zylindern lediglich durch zwei Lagerstellen bewältigt wird und somit kein überbestimmtes
System zustande kommt. Auch bleibt ihr Abstand nicht nur bei der Ausführungsform Gleichgang- sondern auch Differentialzylinder
unabhängig vom veränderlichen Arbeitshub beständig. Da die Führungsaufgabe allein den Plungerkolben mit zugehörigen Gleitlagern obliegt, entfällt
eine kostspielige Bearbeitung der Zylindermantelrohre, hingegen stellt die Einbringung sämtlicher Paßbohrungen in die verhältnismäßig kurzen
Gewinderinge einen unproblematischen Fertigungsaufwand dar.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich einer als Ausführungsbeispiel darstellende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur
zeigt in schematischer Darstellung eine Gleichgangzylinderanordnung
für den erfindungsgemäßen " Doppel - Plunger - Antrieb ", da sich die ,
artgleiche Version eines Differentialantriebes nur durch unterschiedliche Durchmesser der Plungerkolben unterscheidet.
06001.
Erläuterung zur zeichnerischen
Das Prinzip von fest stationierten Plungern mit den darauf zum Antrieb
verschieblich gleitenden zwei gekoppelten Zylinderhälften ist gegeben,
indem.der Plungerkolben (1) über einen Zentrierzapfen (1.1) verfügt,welcher
anschließend in Gewindezapfen (1.2) übergeht. Der Zentrierzapfen (1.1) findet seine Aufnahme in der Präzisionsbohrung (3.1) des als Basis
feststehenden Bauteiles (3) und dient gleichzeitig zur Zentrierung des
mit Paßbohrung (2.1) versehenen Plungerkolbens (2), wobei Plungerkolben
(1) und (2) mittels Verschrauben von Gewindezapfen (1.2) in Gewindebohrung
(2.2) das fest stationierte Bauteil (3) zwangsmäßig einspannen,und
so Plungerkolben (1), Bauteil (3) und Plungerkolben (2) einen ortsfesten Verbund bilden, in dem die Plungerkolben (1) und (2) gegeneinander präzis
fluchten und durch Zwischenschaltung des Dichtungsringes (4) hermetisch verschlossen sind. Als Druckmittelanschlüsse dienen die im Bauteil (3)
für eine jeweils separate FlüssxgkeilsspeisJJng durch O-Ring (1.7) abgeschotteten
und versetzt gegeneinander liegenden Bohrungen (3.2) und (3.3). Wird einerseits über Bohrung (3.2), Ringkanal (1.4), umfangsmäßigen
Radialbohrungen (1.5) der im Plungerkolben (2) mittigen Bohrung (1.6) Fördermedium zugeführt, so kommt es durch Zunahme des Flüssigkeitsvolumens im allseits verschlossenen sowie gleitend gelagerten Mantelrohr
(5) zum Antriebshub der kugelig gelagerten Druckplatte (10) und auf Grund
der kraftübertragenden Zugstangen (8) über Gewindering (7.1) und (7.2)
zu einem Synchronlauf des Mantelrohres (6), was eine Flüssigkeitsverdrängung über die im Plungerkolben (1) mittig liegende Bohrung (1.8),
umfangsmäßigen Radialbohrungen (1.9), Ringkanal (1.10) in die Bohrung
(3.3) des Bauteiles (3) ergibt, weil auch das Mantelrohr (6) identisch verschlossen und gleitend gelagert ist. Die entgegengesetzte Durchflutungsrichtung
bewirkt eine Umkehr der Antriebsrichtung und damit den Rückzugshub der Druckplatte (10). Äußerlich ist der Abschluß am Mantelrohr
(5) durch Dichtung (5.1), Deckel (5.2) und Schrauben (5.3) analog am Mantelrohr (6) durch Dichtung (6.1), Deckel (6.2) und Schrauben (6.3)
bewerkstelligt. Stirnseitig am Mantelrohr (5) befindet sich in seiner Gewindebohrung (5.4) der Gewindering (7.1) und am baugleichem Mantelrohr
(6) in seiner Gewindebohrung (6.4) der Gewindering (7.2).
&ugr; &iacgr;.&iacgr; ö >J U &igr;
Dem eingeschraubten Gewindering (7.1) bzw. (7.2) fällt jeweils die
Aufgabe zu, mittels Paßbohrungen (7.13) bzw. (7.23) planparallel und paßgenau sowohl die Gleitlager (7.3) und (7.4) mit zugehörigen Dichtungen
(7.31) und (7.41) beiderseits in ihrer Mittellage fluchtend einzubetten und gegen Mantelrohr (5) bzw. (6) zu spannen, wobei Gleitlager
.(7.4) auf Plungerkolben (2) sowie Gleitlager (7.3) auf Plungerkolben
(1) richtungsstabil geführt ist, als auch mehrere um diese Gleitlagerungen in kreisförmiger Lage befindlichen Zugstangen (8) mit
ihren Zapfen (8.1) und (8.2) festsitzend in Paßbohrungen (7.13) und (7.23) und zur Zugkraft-Übertragung mit Gewindering (7.1) verschweißt
und Gewindering (7.2) mit Hilfe der Muttern (7.5) -montagegerecht verschraubt ihre Aufnahme finden. Auf diese Weise bilden die Teile
■{7.1) bis (8.2) einen steifen, mit den Gleitlagern (7.3) und (7.4)
versehenen, auf den Plunger (1) und (2) verschieblichen und die Mantelrohre
(5) und (6) verbindenden Rahmen, welcher einer Verkantung der
Gleitlager (7.3) und (7.4) entgegenwirkt. Auch bleibt die vom Flüssigkeitsdruckwechsel
verursachte Atmung der Mantelrohre (5) und (6) an ihrer formstabilsten Stirnseite, nämlich dort wo die Gleitlager
(7.3) und (7.4) separat in den Gewinderingen (7.2) und (7.1) untergebracht sind, fast ohne Einfluß, so daß der ursprüngliche Lagerspalt
bei den jeweils wechselnden Betriebsverhältnissen praktisch konstant bleibt, zumal ein Kompensationseffekt zwischen Restaufweitung
innerhalb der Gleilagerzone und einer örtlich geringen Plungerkolbenaufweitung
durch innere Beaufschlagung des Druckmediums erkennbar ist. Auch die vermindernde Fähigkeit der Verformungsübertragung zwischen Mantelrohr (5); (6) und Gewindering (7.1); (7.2)
begünstigt die Formstabilität der Gleitlager (7.4); (7.3). Schließlich sei vermerkt, daß der kopfseitige Einbau von bekannten Endlagendämpfungen
in die Räme (V.1); (V.2) der Plungerkolben (1); (2) zur
gedämpften Hubbegrenzung sich anbietet.
90 05 001.
Claims (1)
1. Formstabile doppelseitige Plungerkolbenführung für hubausführenden
doppelhälftigen Hydraulik - Zylinder insbesondere Hochdruckhydraulik-Zylinder zur axialen Gleitlagerung bei gleichzeitiger Druckflüssigkeitsabdichtung
durch reine Spaltwirkung oder Anwendung geeigneter Dichtungselemente,
dadurch gekennzeichnet, daß Plungerkolben (1)
über Zentrierzapfen (1.1) sowohl in Paßbohrung (3.1) des ortsfesten Bauteiles (3) als auch über Dichtungsring (4) in Paßbohrung (2.1) des
Plungerkolbens (2) gleichsam fluchtend fest einliegt, und Plungerkolben
(1) mit seinem Gewindezapfen (1.2) in Gewindebohrung (2.2) des Plungerkolbens (2) eingeschraubt ist, wodurch Plungerkolben (1),
stationäres Bauteil (3) und Plungerkolben (2) einen ortsfesten Verbund bildet.
Durch den in Gewindebohrung (5.4) des Mantelrohres (5) eingeschraubten
Gewindering (7.1) ist in der mittigen PrSzis±oTEs±Eotiru"ng (7.11) das
Gleitlager (7.4) mit zugehörigen schmiegsamen Dichtungen (7.41) eingebettet, indem es auf Plungerkolben (2) axial frei verschieblich
aber zwischen vorkragender Stirnfläche (7.12) des Gewinderinges (7.1) und Ansenkungsfläche(5.01) des Mantelrohres (5) eingespannt gehalten
ist. Gleichfalls nimmt der in Gewindebohrung (6.4) des Mantelrohres (6) eingeschraubte Gewindering (7.2) mit der mittigen Präzisionsbohrung (7.21) das Gleitlager (7.3) mit zugehörigen schmiegsamen Dichtungen
(7.31) einbettend auf, indem es auf Plungerkolben (1) axial frei verschieblich aber zwischen vorkragender Stirnfläche (7.22) des
Gewinderinges (7.2) und Ansenkungsfläche (fr.Öl) des Mantelrohres (6)
eingespannt gehalten ist.
Die Gewinderinge (7.1) sowie (7.2) sind baugleich, so daß nicht nur
die mittigen Präzisonsbohrungen (7.11) und (7.21) sondern auch diese kreisumfangsmäßig und planparallel umgebenden Paßbohrungen (7.13) und (7.23)
Deckungsgleichheit aufweisen, dabeiist Anzahl und Lage der PaßbohrOR-
001.
gen (7.13) oder der deckungsgleichen Paßbohrung (7.23) allein abhängig
von der Stückzahl und geometrischen Verteilung der Zugstangen
(8), welche auf diese Weise parallel und fluchtend zu den Gleitlagern (7.3) bzw. (7.4) verlaufen, da die Zugstangenzapfen (8.1) bzw.
(8.2) in den zugeordneten Paßbohrungen (7.13) bzw. (7,23) festsitzend aufgenommen sind und die kraftübertragende Verbindung über die verformungssteifen
Zugstangen (8) einerseits durch Verschweißung mit Gewindering (7.1) und andererseits anhand der Verschraubung mittels
Mutter (7.5) auf Gewindering (7.2) bewerkstelligt ist. Die ungehinderte Passage der Zugstangen (8) durch das stationäre Bauteil
(3) ist durch die dafür vorgesehenen Löcher (3.4) sichergestellt.
Die Komplettierung zu Zylinderhälften ist verwirklicht durch den flüssigkeitsdichten Abschluß am Mantelrohr (5) mittels Dichtung (5.1),
Deckel (5.2) und Schrauben (5.3) sowie am Mantelrohr (6) durch Dichtung (6.1), Deckel (6.2) und Schrauben (6.3). Die separierte durch
O-Ring (1.7) abgeschottete Flüssigkeitsspeisung besteht einerseits
vom Druckanschluß (3.2) über Ringkanal (1.4), umfangsmäßigen Radialbohrungen
(1.5), mittiger Plungerkolbenbohrung (1.6) zum allseitig verschlossenen Innenraum des Mantelrohres (5) dazu andererseits vom
Druckanschluß (3.3) über Ringkanal (1.10), umfangmäßigen Radialbohrungen
(1.9), mittiger Plungerkolbenbohrung (1.8) zum allseitig verschlossenen Innenraum des Mantelrohres (6).
Formstabile doppelseitige Plungerkolbenführung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der kopfseitige Plungerkolbenraum (Vl)
und (V2) zum Einbau von Endlagendämpfungs-Vorrichtungen beliebiger
Bauart vorhanden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9006001U DE9006001U1 (de) | 1990-05-26 | 1990-05-26 | Doppel-Plunger-Antrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9006001U DE9006001U1 (de) | 1990-05-26 | 1990-05-26 | Doppel-Plunger-Antrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9006001U1 true DE9006001U1 (de) | 1991-09-19 |
Family
ID=6854162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9006001U Expired - Lifetime DE9006001U1 (de) | 1990-05-26 | 1990-05-26 | Doppel-Plunger-Antrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9006001U1 (de) |
-
1990
- 1990-05-26 DE DE9006001U patent/DE9006001U1/de not_active Expired - Lifetime
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