WO2006061061A1

WO2006061061A1 - Hydraulikzylinder, insbesondere für eine erdölförderpumpe

Info

Publication number: WO2006061061A1
Application number: PCT/EP2005/011366
Authority: WO
Inventors: Hubert Jung
Original assignee: Bosch Rexroth Ag
Priority date: 2004-12-11
Filing date: 2005-10-22
Publication date: 2006-06-15
Also published as: DE102004059720B4; DE102004059720A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder (40) mit einem Zylinderkopf (44) und einer Kolbenstange (42), die aus einem Zylinderinnenraum nach aussen durch den Zylinderkopf hindurchgeführt ist. Ein in eine Ringnut (50, 54, 58) aufgenommener und an der Kolbenstange anliegender Dicht- oder Führungsring (70, 72, 74) dichtet die Kolbenstange ab oder führt diese. Die Ringnut ist axial zwischen dem Zylinderkopf und einem lösbar am Zylinderkopf befestigten Halteelement (52, 56, 60) gebildet. Der Dicht- oder Führungsring weist eine Stossstelle auf.

Description

Beschreibung

Hydraulikzylinder, insbesondere für eine Erdölforderpumpe

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 mit einem innerhalb eines Zylinderkopfes angeordneten Dicht- oder

Führungsring, um eine durch den Zylinderkopf hindurchgeführte Kolbenstange abzudichten oder zu fuhren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Hydraulikzylinder zum Einsatz in stark schmutzbelasteter Umgebung wie zum Beispiel an einer ErdölfÖrderpumpe. Für Stangendichtungen von Hydraulikzylinder stehen dem Fachmann heute eine Vielzahl unterschiedlicher Arten Dichtungen zur Verfügung. Diese Dichtungen umfassen unter anderem sogenannte Nutringe, Lippenringe, Nutring-Kompaktdichtungen sowie Gleitringdichtungssätze.

Eine beispielhafte Ausführung eines Hydraulikzylinders mit einer herkömmlichen Stan- gendichtung zeigt die Figur 1. Der Hydraulikzylinder 10 besteht im wesentlichen aus einem Zylinderrohr 18, das jeweils durch einen Zylinderboden 12 und einen Zylinderkopf 14 beidseitig abgeschlossen ist. Somit wird ein Zylinderinnenraum 20 gebildet, in dem ein Kolben (nicht dargestellt) durch entsprechende Beaufschlagung mit hydraulischem Druckmittel verfahren werden kann. Ein zylinderkopfseitiger Druckmittel- anschluss 22 ist exemplarisch dargestellt. Eine Kolbenstange 24 ist am Kolben befestigt, um die Kolbenbewegung nach außen zu übertragen. Dazu ist die Kolbenstange 24 über eine Durchführung 26 durch den Zylinderkopf 14 nach außen geführt.

In dem gezeigten Beispiel ist der Zylinder 10 mit einem am Zylinderkopf 14 angebrachten Befestigungsflansch 16 versehen. Ein auf der Kolbenstange 24 angebrachtes Gelenkauge 28 dient der mechanischen Ankopplung an eine zu bewegende Last.

Die Stangendichtung zur Abdichtung der KolbendurcMührung 26 ist in Form eines Mehrfachdichtsystems ausgeführt. Als erste Dichtung aus Sicht des Zylinderinnenraums kommt eine Gleitringdichtung 30 zum Einsatz. Diese Dichtung besteht aus einem inneren Gleitring 30a, üblicherweise aus einem härteren Kunststoff, der an der Kolbenstange anliegt. Radial außenseitig ist auf dem Gleitring 30a ein elastischer Anpressring 30b angeordnet, der den Gleitring 30a an die Kolbenstange 24 andrückt. Der elastischer Anpressring 30b ist üblicherweise als O-Ring ausgeführt. Eine weitere Dichtung ist in der Durchführung weiter außenseitig in Form eines Lippenringes 32 vorgesehen. Die Profilform der Dichtungen wählt der Fachmann so, dass eine gute Abdichtwirkung und gute Laufeigenschaften der Kolbenstange erzielt werden.

Als von außen gesehen erstes Element der Stangendichtung ist ein Abstreifring 34 vorgesehen. Der Abstreifring 34 ist in herkömmlicher Weise aus einem elastischen Material gefertigt - zum Beispiel einem Elastomer - und weist eine Kante auf, die unter Vorspannung an der Kolbenstange 24 anliegt. Damit werden auf der Kolbenstange anhaftende Schutzpartikel abgestreift, um eine Beschädigung der Dichtungen 30, 32 sowie eine Verunreinigung des Hydraulikdruckmittels zu verhindern.

Des Weiteren sind in der Durchführung 26 Führungsringe 36, 37 und 38 zur radialen Führung der Kolbenstange angeordnet.

Die heute gebräuchlichen Dichtungen 30, 32, Führungsringe 36, 37, 38 und der Abstrei- fer 34 sind von Ringnuten in der Innenumfangsfiäche der Durchführung 26 aufgenommen. Die beschriebene Bauart erlaubt eine effiziente kostengünstige Fertigung von Hydraulikzylindern. Die Montage der Stangendichtelemente erfolgt vor der Montage der Kolbenstange 24, indem die Dicht-, Abstreif- und Führungsringe in die Ringnuten eingelegt werden. Danach wird die Kolbenstange eingeschoben. Die Verwendung solcher Dichtungen stellt bei der Fertigung eine wesentliche Vereinfachung zu den früher verwendeten Stopfbuchsdichtungen dar. Stopfbuchsdichtungen müssen nach dem Einlegen in eine Dichtungsbuchse und dem Montieren der Kolbenstange in axialer Richtung verdichtet werden, um einen Anpressdruck an die Kolbenstange zu erzielen. Dazu wird eine in die Dichtungsbuchse einschiebbare Stopf- buchsbrille verwendet. ■

Dagegen werden die heute üblichen Nutringe, Lippenringe, Nutring-Kompaktdichtungen sowie Gleitringdichtungssätze in eine vorgefertigte Nut eingesetzt. Durch die geeignete Wahl der Dichtringabmessungen wird eine Vorspannung der Dichtung erzielt. Bei Gleitringen ist es sogar nötig einen Spalt zwischen der Nutseitenfläche und dem Dichtring zu gewährleisten, damit die Hydraulikflüssigkeit Zugang zu dem An- pressring hat, um die Dichtwirkung durch den Druck der Hydraulikflüssigkeit zu unterstützen.

Obwohl das Einsetzen von Dicht-, Abstreif- und Führungsringen in vorgefertigte Nuten innerhalb der Durchführung die Fertigung von Zylindern erleichtert, ist eine Wartung unter Umständen nur schwierig auszuführen. Ein Austausch von verschlissenen Stangendichtungen erfordert das Entfernen des Zylinders 10 aus einer Arbeitsvorrichtung, sowie die Demontage des Zylinders selbst. Zumindest die Kolbenstange 24 muss entfernt werden, bevor die Stangendichtelemente 30, 32, 34, 36, 37 und 38 ausgewechselt werden können. Auf diese Weise sind viele Arbeitsschritte für den Austausch der Stangendichtung nötig. Durch den nötigen Zylin- derausbau fallen zudem noch hohe Stillstandszeiten bei der Arbeitsvorrichtung an.

Insbesondere bei Einsatz von Hydraulikzylindern in stark schmutzbelasteten Bereichen, wie zum Beispiel in Erdölförderanlagen und speziell Erdölförderpumpen, ist der Verschleiß von Stangendichtungen durch eindringenden Schmutz besonders hoch. Der durch einen Austausch von Stangendichtungen verursachte Wartungsaufwand ist somit unerwünscht hoch und vermindert die Wirtschaftlichkeit der Erdölförderanlagen beträchtlich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Hydraulikzylinder anzugeben, der nur geringen Wartungsaufwand erfordert und deshalb besonders für den Einsatz in stark schmutzbelasteten Bereichen geeignet ist. Diese Aufgabe, wird erfmdungsgemäß durch einen Hydraulikzylinder mit den Merkmalen des. Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein solcher Hydraulikzylinder weist einen Zylinderkopf und eine Kolbenstange auf, die aus einem Zylinderinnenraum nach außen durch den Zylinderkopf hindurchgeführt ist. Ein in eine Ringnut aufgenommener und an der Kolbenstange anliegender Dicht- oder Führungsring dichtet die Kolbenstange ab oder führt diese. Die Ringnut ist axial zwischen dem Zylinderkopf und einem lösbar am Zylinderkopf befestigten Halteelement gebildet. Der Dicht- oder Führungsring weist eine Stoßstelle auf.

Durch diese Konstruktion erlaubt der erfmdungsgemäße Hydraulikzylinder das einfache und rasche Auswechseln des in die Ringhut eingesetzten Dicht- oder Führungsrings. Da das Halteelement lösbar am Zylinderkopf befestigt ist, kann insbesondere der Austausch einer verschlissenen Dichtung oder eines Führungsringes bei montierter Kolbenstange erfolgen. Des Weiteren kann ein solcher Austausch im eingebauten Zustand des Zylinders durchgeführt werden. Dazu wird nach Lösen des Halteelementes dieses auf der Kolbenstange in Stangenausfahrrichtung verschoben. Der Dicht- bzw. Führungsring kann aus der nun geöffneten Ringnut herausgezogen werden und an der Stoßstelle aufgespreizt werden. Auf diese Weise ist der Dicht- bzw. Führungsring einfach von der Kolbenstange zu entfernen. Um einen neuen Dicht- bzw. Führungsring in die Ringnut einzusetzen, wird dieser aufgespreizt und auf die Kolbenstange aufgelegt. Der neue Ring wird entlang der Kolbenstange in die Ringnut eingeschoben und das Halteelement wieder befestigt. Somit wird der für die Wartung erforderliche Aufwand und die Stillstandzeit minimiert.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder kommt in besonders vorteilhafter Weise in Bereichen zum Einsatz, in denen eine hohen Schmutzbelastung anfällt. Unter solchen Bedingungen verschleißen Stangendichtungen besonders schnell durch Schmutzpartikel die von der Kolbenstange eingeschleppt werden. Der bei solchen Anwendungen üblicher Weise hohe Wartungsaufwand für einen häufigen Dichtungswechsel wird bei Verwendung der vorliegenden Erfindung deutlich reduziert.

Weitere Dicht- und Führungselemente, die in Kolbeneinfahrrichtung hinter der Schmutzabdichtung angeordnet sind, können in herkömmliche, aus einem einzigen Bauteil gebildete Ringnuten eingesetzt sein. Da diese weiter innenliegende Dicht- und Führungselemente gut gegen eindringende Partikel geschützt sind, ist ein Austausch derselben nur selten erforderlich.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders sind in den Unteransprüche angegeben. So sind in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mehrere Halteelemente in axial gestaffelter Anordnung lösbar am Zylinderkopf befestigt, und axial sind zwischen den Halteelementen weitere Ringnuten zur Aufnahme von Dicht- bzw. Führungsringen gebildet. Somit wird auch bei einem mehrstufigen Dichtsystem eine einfache Austauschbarkeit im eingebauten Zustand des Zylinders erreicht. In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind durch den Zylinderkopf und die Halteelemente drei Ringnuten gebildet, die hinsichtlich ihrer axialen Position entlang der Kolbenstange hintereinander angeordnet sind, wobei ausgehend vom Zylinderinnenraum in der ersten der drei Ringnuten eine Gleitringdichtung, in der zweiten Ringnut ein Führungsring und in der dritten Ringnut ein Abstreifring vorgese- hen ist. In dieser Anordnung wird eine zuverlässige Abdichtwirkung gegen von der

Stange eingeschleppten Schmutz erzielt. Zudem wird die Stabilität der Stangenführung verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung weist eine Ringnut einen Nutgrund zur Begrenzung der Ringnut in radialer Richtung und zwei Seitenflächen zur Begrenzung der Ringnut in axialer Richtung auf und der Nutgrund wird entweder alleine durch den Zylinderkopf oder alleine durch ein Halteelement gebildet. Somit ergibt sich eine spaltfreie Anlagefläche für die Dicht- oder Führungsringe.

Vorzugsweise bildet der Zylinderkopf den Nutgrund, und das^' Halteelement bildet die hinsichtlich des Zylinderinnenraums äußere Seitenfläche der Ringnut. In einer weiteren Ausgestaltung bildet ein erstes Halteelement den Nutgrund, und ein zweites Halteelement bildet die hinsichtlich des Zylinderinnenraums äußere Seitenfläche der Ringnut. Auf diese Weise erzielt ein eingesetztes Dichtelement eine gute innen- sowie außenseitige Abdichtung.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind der Nutgrund und die dem Zylinde- rinnenraum zugewandte Seitenfläche der Ringnut durch eine Ausdrehung gebildet. Die Ausdrehung ist an einer vorderen, vom Zylinderinnenraum abgewandten Seite offen und weist an einer vorderseitigen Kante eine Einführschräge auf. Das Halteelement, das die vom Zylinderinnenraum abgewandte Seitenfläche der Ringnut bildet, steht in die Ausdrehung vor, um die Ringnut in einem hinteren, nicht angeschrägten Teil der Aus- drehung zu bilden. Auf diese Weise wird das Einbringen von Dicht- oder

Führungsringen in die geöffnete Nut erleichtert. Zudem weist die gebildete Nut ebene Anlageflächen für einen Dicht- bzw. Führungsring auf, so dass eine gute Abdichtung bzw. eine präzise Führung erzielt wird.

Vorzugsweise ist das Halteelement wenigstens zweistückig ausgebildet und weist einen Haltering auf, der in den Einbauraum so eingesetzt ist, dass der Haltering mit der vor- derseitigen Kante des Einbauraums bündig abschließt. Ein solches Halteelement lässt sich besonders einfach herstellen und kann außerdem im Wartungsfall leicht gereinigt werden. Durch die einfache Formgebung des Halteelements wird dessen Handhabung und zudem der Austausch von Dichtungen oder Führüngsbändern erleichtert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Stoßstelle des Dichtrings in axialer Richtung stufenförmig ausgebildet. Somit wird selbst mit einem geteilten Ring eine hervorragende Dichtwirkung, erzielt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist in der Ringnut ein Führungsring aufgenommenen. Der Nutgrund der Ringnut ist in einem vorderen, vom Zylinderinnenraum abgewandten Abschnitt der Nut tiefer als in einem hinteren dem Zylinderinnenraum zugewandten Abschnitt der Nut, wobei der Führungsring im hinteren Abschnitt der Nut am Nutgrund anliegt und ein elastischer Anpressring im vorderen Abschnitt der Nut zwischen dem Nutgrund und dem Führungsring angeordnet ist, um einen vorderen Abschnitt des Führungsrings an die Kolbenstange anzupressen. In dieser Ausgestaltung ist auf vorteilhafte Weise durch den Führungsring gleichzeitig eine Staiigenführung und eine Schmutzabstreiffunktion realisiert. Somit kann der Zy linderkopf verkürzt werden, da durch diesen an der Abstreifposition angeordneten Führungsring eine zusätzliche Stangenführung erzielt wird. Außerdem kann die Zahl herkömmlicher Führungsringe verringert werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in einer Innenumfangsfläche des Zylinder- kopfes, an einer Axialposition zwischen der unter Verwendung des Halteelements gebildeten Ringnut und dem Zylinderinnenraum eine weitere Ringnut vorgesehen, die über einen Kanal mit einer Außenseite des Zylinderkopfes in Verbindung steht. Auf diese Weise wird eventuell über die vorderseitig angeordneten Dichtelemente eindringender Schmutz bzw. eindringendes Rohöl zuverlässig abgeführt. Vorzugsweise steht das Halteelement an der Außenseite des Zylinderkopfes von diesem vor und weist in einer Umfangsfläche eines vorstehenden Abschnitts eine Vertiefung auf. Eine solche Formgebung erleichtert die Demontage des Halteelements und führt zu einer weiteren Verkürzung von Wartungszeiten.

Nachfolgend werden die vorliegende Erfindung und deren Vorteile unter Bezugnahme auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikzylinder mit einer herkömmlichen Stangendichtung,

Fig. 2 einen zylinderkopfseitigen, vorderen Bereich eines erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders mit einer besonders, einfach auswechselbaren Dichtungsanordnung, Fig. 3 A einen Dichtring oder Anpressring mit einer stufenförmigen Stoßstelle, Fig. 3B einen Führungsring mit einer diagonal verlaufenden Stoßstelle, Fig. 4A in vergrößerten Maßstab ein Detail aus Figur 2 und

Fig. 4B eine Ausführuiigsform eines kombinierten Abstreif- und Führungsringes und dessen Anbringung ein einem weiteren erfindungsgemäßen Hydraulikzylin- der.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders 40 dargestellt. Diese Figur zeigt halbseitig im wesentlichen den vorderen Bereich des Zylinders 40. Eine Kolbenstange 42 tritt mittels einer Durchführung 46 durch den Zylinderkopf 44 des Zylinders 40 hindurch. Ein Drackmittelanschluss 48 erlaubt eine zylinderkopfseitige Beaufschlagung eines Zylinderkolbens (nicht dargestellt) mit Druckmittel. Durch den Zylinderkopf 44, das Zylinderrohr 41 und einen Zylinderboden (siehe Figur 1) wird in der üblichen Weise der Zylinderinnenraum 43 gebildet.

Der dargestellte Hydraulikzylinder ist mit einer besonders einfach austauschbaren Dich- tungsanordnung für die Kolbenstange 42 versehen. Der Zylinderkopf 44 und mehrere in axialer Richtung gestaffelte Halteelemente 52, 56, 60_. und 62, die lösbar am Zylinderkopf befestigt sind, bilden drei Ringnuten 50, 54, 58 für Dicht- bzw. Führungsringe.

Eine erste Ringnut 50 wird von einer im Zylinderkopf 44 geformten Ausdrehung und einem ersten darin eingesetzten ringförmigen Halteelement 52 gebildet. Das Halteele- ment 52 steht . in die Ausdrehung vor, um eine an der Ausdrehung gebildete Einführschräge abzudecken. Somit weist die Ringnut 50 ebene Begrenzungsflächen, insbesondere einen ebenen Nutgrund auf. Die Ringnut 50 nimmt eine Gleitringdichtung 70 auf. Zu dieser Dichtung 70 gehört ein an der Kolbenstange anliegender Gleitring 70a. Der Gleitring ist aus einem Kunststoff gefertigt, der gute Gleiteigenschaften aufweist. Dazu eignet sich beispielsweise PoIy- tetrafluorethen (PTFE). Auf der Außenumfangsfläche des Gleitrings ist ein elastischer Anpressring 70b angeordnet, um den Gleitring 70a an die Kolbenstange 42 anzudrücken und den Nutgrund der Ringnut 50 abzudichten. Der Anpressring 70b hat eine rechteckige Querschnittsform. Die rechteckige Querschnittsform des Anpressrings 70b erleichtert das Einschieben der Gleitringdichtung 70 in die Ausdrehung. Ein, Verdrillen, das bei einem O-Ring auftreten könnte, wird vermieden.

Der Gleitring 70a sowie der Anpressring 70b weisen jeder eine Stoßstelle auf, um^* ein Aufspreizen des jeweiligen Ringes zu ermöglichen. Die Stoßstellen des Gleitrings 70a und des Anpressrings 70b sind in Umlaufrichtung zueinander versetzt angeordnet. Dadurch wird eine bessere Abdichtung erzielt. Die Stoßstellen sind treppenförmig gestaltet, wie in Figur 3A gezeigt. Durch diese Ausgestaltung wird eine gute Dichtwirkung in axialer Richtung erzielt. Diese Dichtwirkung kann durch eine leichte Vorspannung in axialer Richtung, welche die innenseitig verlaufenden Schnittflächen der Stoßstelle axial aufeinander drückt, noch verbessert werden. Die rechteckige Querschnittsform des Anpressrings 70b erleichtert die präzise Fertigung der Stoßstelle.

Das erste Halteelement 52 ist mit einer weiteren Ausdrehung versehen, die zusammen mit einem zweiten ringförmigen Halteelement 56 eine zweite Ringnut 54 bildet. Die Ausdrehung ist durch das zweite Halteelement 56 an ihrer vom Zylinderinnenraum 43 abgewandten Vorderkante bündig abgeschlossen. Das erste Halteelement 52 weist an seinem vorderen Abschnitt den gleichen Außendurchmesser wie das zweite Halteelement 56 auf.

In der zweiten Ringnut 54 ist ein Führungsring 72 angeordnet, um die Stangenführung zu gewährleisten. Der enganliegende Führungsring 72 hat außerdem eine Abdichtwirkung gegen Schmutzpartikel. Der Führungsring 72 weist eine diagonal zur Axialrichtung verlaufenden Stoßstelle auf, wie in Figur 3B gezeigt. Ein solcher Führungsring 72 ist einfach und kostengünstig herstellbar. Beispielsweise kann ein solcher Ring von einem Bandmaterial abgeschnitten werden. In dem zweiten Halteelement 56 ist eine Ausdrehung mit einem gestuften Durchmesser gebildet. In dem hinteren, dem Zylinderinnenraurn zugewandten Abschnitt hat die Ausdrehung einen geringeren Durchmesser als in dem vorderen Abschnitt. Ein drittes Halteelement 60 begrenzt die Ausdrehung in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 42, so dass eine dritte Ringnut 58 mit in axialer Richtung stufenförmigen Nutgrund gebildet ist. An der Ausdrehung ist eine Einfuhrschräge vorgesehen. Das dritte Halteelement 60 steht in die Ausdrehung vor, so dass ein abschnittsweise ebener Nutgrund erzielt wird.

In der dritten Ringnut 58 ist eine kombinierte Abstreif/Führungsring-Dichtung 74 angeordnet, wie die Figur 4A nochmals in einem vergrößerten Ausschnitt zeigt. Diese Dichtung besteht aus einem Führungsring 74a und einem elastischen Anpressring 74b. Beide Ringe 74a und 74b weisen in axialer Richtung treppenförmige Stoßstellen auf, wie in Figur 3 A dargestellt. Die Stoßstellen sind in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Die Einführschräge an der vorderen Kante der Ausdrehung und der rechteckige Querschnitt des Anpressrings 74b erleichtern die Montage des Führungsrings 74a und des Anpressrings 74b. Der Führungsring 74a liegt im hinteren, dem Zylinderinnenraum zugewandten Abschnitt der Ringnut 58 mit seiner Außenumfangsfläche am Nutgrund an. Durch die Innenumfangsfläche des Führungsringes 74a wird somit im Bereich des hinteren Abschnitts der Ringnut 58 die Kolbenstange 42 geführt. Im vorderen Abschnitt der Ringnut 58 ist zwischen dem Nutgrund und dem Führungsring 74a ein elastischer An- pressring 74b angeordnet. Dadurch wird der Führungsring 74a im vorderen Bereich an die Kolbenstange 42 angedrückt. Somit wird eine Abstreifwirkung in diesem Bereich erzielt und die Richtung Zylinderinnenraum eingetragene Schmutzmenge deutlich verringert.

Die kombinierte Abstreif/Führungsring-Dichtung 74 ist nicht auf den Einbau zwischen zwei Halteelementen beschränkt. In gleicher Weise kann eine solche Dichtung auch in einer im Zylinderkopf 44 gebildeten Ausdrehung angebracht werden.

Besonders vorteilhaft an einer solchen kombinierten Abstreif/Führungsring-Dichtung 74 ist, dass im vordersten Bereich des Zylinderkopfs, am Ort des dort üblicherweise vorgesehenen Abstreifers, eine Führung der Kolbenstange 42 realisiert ist. Dadurch kann eine gute Stangenführung mit einer geringeren Zahl herkömmlicher Führungsringe erzielt werden. Außerdem kann die axiale Länge des Zylinderkopfes reduziert werden und somit Gewicht und Material eingespart werden.

Ein viertes ringförmiges Halteelement 62 umfasst das zweite Halteelement 56 und - zumindest teilweise - das erste Halteelement 52 radial, so dass eine stabile Positionierung der zusammengesetzten Halteelemente gewährleistet ist. Mit Befesti- gungsschrauben 64 ist das vierte Halteelement 62 an den Zylinderkopf 44 angebracht. Ein außenseitiger, radial nach innen vorstehender Abschnitt 62a des vierten Halteelements 62 begrenzt den Einbauraum des ersten, zweiten und dritten Halteelements, um diese sicher im Zylinderkopf 44 zu halten.

Das vierte Halteelement 62 und das zweite Halteelement 56 sind entlang ihrer axialen Außenumfangsflächen gegen eindringenden Schmutz durch zwei statische O-Ring Dichtungen 76 und 77 abgedichtet.

Das vierte Halteelement 62 steht an der Außenseite des Zylinderkopfes 44 von diesem vor. In der seitlichen Umfangsfläche des vorstehenden Abschnittes sind Bohrungen, Einkerbungen oder sonstige Vertiefungen angebracht, die ein Herausziehen des vierten Halteelements 62 aus dem Zylinderkopf 44 ermöglichen. Im ersten, zweiten und dritten Halteelement 52, 56 und 60 können ggf. stirnseitig mit Gewinde versehene Bohrungen vorgesehen sein, um das Herausziehen dieser Halteelemente aus dem Zylinderkopf 44 zu vereinfachen.

Im Sinne von Patentanspruch 1 wird die Ringnut 50 durch die Halteelemente 52, 56, 60 und 62 als lösbares Halteelement sowie durch den Zylinderkopf gebildet. .Die Ringnut 54 wird durch die Halteelemente 56, 60 und 62 als lösbares Halteelement sowie den Zylinderkopf 44 mit dem ersten Halteelement 52 als feststehende Bauteile gebildet. Hinsichtlich der Ringnut 58 dienen die Halteelemente 60 und 62 als lösbares Halteelement und der Zylinderkopf 44 mit den Halteelementen 52 und 56 wird als feststehender Zylinderkopf betrachtet.

Die in der ersten, zweiten und dritten Ringnut 50, 54 und 58 eingesetzten Dicht- bzw. Führungsringe bilden in der dargestellten Ausführungsform eine mehrstufige Dichtungsanordnung. Bei Verschleiß kann diese Dichtungsanordnung einfach und schnell ausgetauscht werden. Somit eignet sich der beschriebene Zylinder insbesondere für in Einsatz in stark schmutzbelasteter Umgebung. Es ist dabei^' möglich einzelne Dichtungs- bzw. Führungsringe separat oder alle Dichtungs- bzw. Führungsringe auf einmal auszutauschen.

Der Austausch erfolgt, indem nach Lösen der Befestigungsschrauben 64 das vierte

Haltelement 62 auf der Kolbenstange 42 in Stangenausfahrrichtung verschoben wird.

^'Dadurch werden die Halteelemente 60, 56 und 52 ebenfalls zugänglich und können auf der Kolbenstange aus ihrem Einbauraum im Zylinderkopf 44 herausgezogen werden. Durch Trennen der Halteelemente 60, 56 und 52 voneinander und vom Zylinderkopf 44 werden nacheinander die Ringnuten 58, 54 und 50 von außerhalb des Zylinders zugänglich. Die darin befindlichen Dicht- bzw. Führungsringe 74a, 74b, 72, 70a und 70b lassen sich entlang der Kolbenstange hervorziehen, an ihrer Stoßstelle aufspreizen und von der Kolbenstange lösen. Umgekehrt erfolgt der Einbau indem ein neuer Dicht- bzw. Führungsring aufgespreizt und auf die Kolbenstange aufgebracht wird. Der Ring wird in die entsprechende Ausdrehung eingeschoben und diese durch Befestigen des entsprechen- den Halteelementes geschlossen. Das Einsetzen eines Dichtungsringes wird weiter erleichtert, wenn der Dichtungsring zusammen mit einem Halteelement in den Zylin- derkopf 44 eingeschoben wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit einen effizienten Austausch von Dichtbzw. Führungsringen innerhalb kürzester Zeit. Insbesondere in Fällen, in denen es unerwünscht ist ein stirnseitig auf der Kolbenstange 42 montiertes Element - wie beispielsweise ein Gelenkauge 28 — zu demontieren, ermöglicht erst eine Stoßstelle das Aufbringen oder Entfernen der Ringe auf/von der Kolbenstange. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zylindern muss für den Austausch eines Dichtungsringes weder die Kolbenstange 42 aus der Zylinderkopfdurchführung 46 entfernt werden, noch ist es erforderlich den Zylinder 40 aus einer Arbeitsvorrichtung auszubauen. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung beim Wechseln von Dicht- oder Führungsringen den Wegfall aufwändiger Vorarbeiten, die für die Demontage des Hydraulikzylinders aus einer Arbeitsvorrichtung - z.B. einer Erdölförderpumpe - erforderlich wären.

Bei Einsatz in der Erdölförderung können gegebenenfalls geringe Mengen Rohöl durch das Dichtsystem 74, 72, 70 eindringen. Um das Eindringen des Rohöls in den Hydraulikkreislauf zu unterbinden, ist nach der Gleitringdichtung 70 in Richtung Zylinderinnenraum eine weitere Ringnut 80 in der Durchführung 46 angebracht. Diese Ringnut 80 ist mit einem Kanal 82 verbunden, über den das Rohöl abgerührt wird.

Zwischen der Ringnut 80 und dem Zylinderinnenraum 43 sind weitere Dichtungen 86, 87 und Führuήgsringe 84, 85 in entsprechenden Ringnuten angeordnet. Die Dichtungen 86 und 87 sind als Gleitringdichtungen ausgeführt. Da die zugehörigen Ringnuten voll- ständig vom Zylinderkopf 44 gebildet sind, lassen sich die Dichtungen 86, 87 und Führungsringe 84, 85 bei eingesetzter Kolbenstange nicht auswechseln. Allerdings sind diese Dichtungen 86, 87 und die Führungsringe 84, 85 durch das vorgeschaltete Dichtsystem 74, 72, 70 so gut gegen eindringenden Schmutz geschützt, dass ein erhöhter Verschleiß nahezu ausgeschlossen werden kann. Durch den Einsatz der Gleitringdich- tungen 86 und 87 werden zudem sehr lange Wartungsintervalle für diese Dichtungen erzielt, so dass es vorteilhaft ist, für die zugehörigen Ringnuten eine einfache Struktur vorzusehen und somit die Fertigung des Zylinders 40 zu vereinfachen.

In einem weniger schmutzbelasteten Bereich kann eine kombinierte Abstreif/Führungsring-Dichtung auch in einem Zylinder eingesetzt werden, bei dem die Ringnuten lediglich durch den Zylinderkopf gebildet sind. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 4B gezeigt. Der Zylinderkopf 93 ist so gefertigt, dass in einem vorderen vom Zylinderinnenraum abgewandten Abschnitt des Zylinderkopfes 93 eine Ringnut 96 mit stufenförmigen Nutgrund vorgesehen ist. Im vorderen Bereich der Ringnut 96 ist der Nutgrund tiefer als im hinteren Bereich. Ein Führungsring 94 liegt im hinteren Be- reich der Ringnut am Nutgrund an und führt die Kolbenstange 92. Im vorderen Bereich der Ringnut befindet sich ein elastischer Anpressring 95 zwischen dem Führungsring 94 und dem Nutgrund. Dieser Anpressring 95 presst den vorderen Abschnitt — vorzugsweise die vordere Kante - des Führungsringes 94 gegen die Kolbenstange 92 um somit eine Abstreifwirkung zu erzielen. Eine solche kombinierte Abstreif/Fülirungsring-Dichtung ist auch unabhängig von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen eigenständig verwendbar.

Die vorliegende Erfindung eignet sich für einen Großteil der heute- gebräuchlichen Dichtungs- und Führungsringe. Als Beispiel seien Nutringe, Lippenringe, Nutring-. Kompaktdichtungen sowie Gleitringdichtungssätze genannt. Bezugszeichenliste

10 Hydraulikzylinder

12 Zylinderboden .

14 Zylinderkopf

16 Befestigungsflansch

18 Zylinderrohr

20 Zylinderinnenraum

22 Druckmittelanschluss (kopfseitig)

24 Kolbenstange

26 Durchführung

28 Auge

30 Gleitringdichtung: a) Gleitring, b) elastischer Anpressring

32 Lippenring

34 . Abstreifring

36 Führungsririg

37 Führungsring

38 Führungsring

40 Hydraulikzylinder

41 . Zylinderrohr

42 Kolbenstange

43 Zylinderinnenraum

44 Zylinderkopf

46 Durchführung

48 Druckmittelanscliluss (kopfseitig)

50 Erste Ringnut

52 Erstes Halteelement

54 Zweite Ringnut

56 Zweites Halteelement

58 Dritte Ringnut

60 Drittes Halteelement

62 Viertes Halteelement: a) vorderer Abschnitt

64 Befestigungsschraube

70 Gleitringdichtung: a) Gleitring, b) elastischer Anpressring 72 Führungsring

74 Λbstreif/Führungsring-Dichtung: a) Führungsring, b) elastischer Anpressring

76 O-Ring

77 O-Ring

80 Ringnut

82 Kanal

84 Führungsring

85 Führungsring

86 Gleitringdichtung

87 Gleitringdichtung

90 Dichtungsring

91 Führungsring

92 Kolbenstange

93 Zylinderkopf

94 _. Führungsring

95 Elastischer Anpressring

96 Stufenförmige Ringnut

Claims

Patentansprüche

1. Hydraulikzylinder, insbesondere für eine Erdölförderpumpe, mit einem Zylinderkopf (44) und einer Kolbenstange (42), die aus einem Zylinderinnenraum nach außen durch den Zylinderkopf (44) hindurcligeführt ist, und mit einem in eine Ringnut (50) aufgenommenen und an der Kolbenstange (42) anliegenden Dichtoder Führungsring (70), der die Kolbenstange (42) abdichtet oder führt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (50) axial zwischen dem Zylinderkopf (44) und einem lösbar am Zylinderkopf (44) befestigten Halteelement (52) gebildet ist und der Dicht- oder Führungsring (70) eine Stoßstelle aufweist.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halteelemente (52, 56, 60, 62) in axial gestaffelter Anordnung lösbar am Zylinderkopf (44) befestigt sind und dass axial zwischen den Halteelementen (52, 56, 60, 62) weitere Ringnuten (54, 58) zur Aufnahme von Dicht- bzw. Führungs- ringen (72, 74) gebildet sind.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Zylinderkopf (44) und die Halteelemente (52, 56, 60, 62) drei Ringnuten (50, 54, 58) gebildet sind, die hinsichtlich ihrer axialen Position entlang der Kolbenstange (42) hintereinander angeordnet sind, wobei ausgehend vom Zylinderinnenraum in der ersten (50) der drei Ringnuten eine Gleitringdichtung (70), in der zweiten

Ringnut (54) ein Führungsring (72) und in der dritten Ringnut (58) ein Abstreifring (74) vorgesehen ist.

4. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (52) bzw. die Halteelemente (56, 60, 62) ringförmig ausgebildet sind.

5. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ringnut (50, 54) einen Nutgrund zur Begrenzung der Ringnut in radialer Richtung und zwei Seitenflächen zur Begrenzung der Ringnut in axia- ler Richtung aufweist und dass entweder alleine der Zylinderkopf (44) oder alleine ein Halteelement (52) den Nutgrund bildet.

6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder- . köpf (44) den Nutgrund bildet und dass die hinsichtlich des Zylinderinnenraums äußere Seitenfläche der Ringnut (50) durch das Halteelement (52) gebildet ist.

7. Hydraulikzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes

Halteelement (52) den Nutgrund bildet und dass die hinsichtlich des Zylinderinnenraums äußere Seitenfläche der Ringnut (54) durch ein zweites Halteelement (56) gebildet ist.

8. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund und die dem Zylinderinnenraum zugewandte Seitenfläche der

Ringnut (50, 58) durch eine Ausdrehung gebildet sind, die Ausdrehung an einer vorderen, vom Zylinderinnenraum abgewandten Seite offen ist^' und an einer vorderseitigen Kante eine Einführschräge aufweist und dass das Halteelement (52, 60), das die vom Zylinderinnenraum abgewandte Seitenfläche der Ringnut (50, 58) bildet, in die Ausdrehung vorsteht, um die Ringnut (50, 58) in einem hinteren, nicht angeschrägten Teil der Ausdrehung zu bilden.

9. Hydraulikzylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (60, 62) wenigstens zweistückig ausgebildet ist, und einen Haltering (60) aufweist, der in den Einbauraum so eingesetzt ist, dass der Haltering (60) mit der vorderseitigen Kante des Einbauraums bündig abschließt. .

10. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (70) einen Gleitring (70a), der mit seiner Innenseite an der Kolbenstange (42) anliegt, und einen auf einer Außenumfangsfläche des Gleitrings (70a) angeordneten elastischen Anpressring (70b) aufweist und dass sowohl der Gleitring (70a) als auch der Anpressring (70b) eine Stoßstelle aufweisen.

11. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem von der , Ringnut (58) aufgenommenen Führungsring (74a), dadurch gekennzeichnet, dass ein Nutgrund der Ringnut (58) in einem vorderen, vom Zylinderinnenraum abgewandten Abschnitt der Ringnut (58) tiefer ist als in einem hinteren dem Zylinderinnenraum zugewandten Abschnitt der Ringnut (58), der Führungsring (74a) im hinteren Abschnitt der Ringnut (58) am Nutgrund anliegt, und ein elastischer Anpressring (74b) im vorderen Abschnitt der Ringnut (58) zwischen dem Nutgrund und dem Führungsring (74a) angeordnet ist, um einen vorderen Abschnitt des Führungsrings (74a) an die Kolbenstange (42) anzupressen.

12. Hydraulikzylinder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressring (70b, 74b) eine rechteckige Querschnittsform aufweist.

13. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßstelle des Dichtrings (90) in axialer Richtung stufenförmig überlappend ausgebildet ist.

14. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass in einer Innenumfangsfläche des Zylinderkopfes (44), an einer

Axialposition zwischen der unter Verwendung des Halteelements (52) gebildeten Ringnut (50) und dem Zylinderinnenraum eine weitere Ringnut (80) vorgesehen ist, die über einen Kanal (82) mit einer Außenseite des Zylinderkopfes (44) in Verbindung steht.

15. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (62) an der Außenseite des Zylinderkopfes (44) von diesem vorsteht und das Halteelement (62) in einer Umfangsfläche eines vorstehenden Abschnitts eine Vertiefung aufweist.