Einfach wirkender Druckluftzylinder

Abstract

 Bei einem Druckluftzylinder ist der Kolben (3) desselben auf einer Kolbenstange (5) zwischen zwei Anschlägen in Axialrichtung beweglich geführt, wobei ein am Innenumfang des Kolbens (3) befindliches Dichtelement (11) gegenüber dem Außenumfang der Kolbenstange (5) dichtend gehaltert ist; im Bereich des Verschiebeweges des Kolbens (3) ist am Außenumfang der Kolbenstange (5) eine Vertiefung (17) vorgesehen, welche bei Fluchtung mit dem Dichtelement (11) als Belüftungsverbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum vorgesehen ist.

Beschreibung

[0001] Die Neuerung betrifft eine Belüftungseinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches 1.

[0002] Bei mit derartigen Belüftungseinrichtungen versehenen Betätigungszylindern ist in der Kolbenanordnung eine Ventileinheit vorgesehen, bei welcher ein durch eine schwach dimensionierte Feder in Öffnungsstellung verspannbarer Kolben bei Druckbeaufschlagung des Primärraumes des Betätigungszylinders gegenüber einem Ventilsitz des die Ventileinheit tragenden Kolbens schließt, derart, daß bei einer Druckerhöhung im Primärraum die zuvor bestehende Belüftungsverbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum unterbrochen wird. Bei einer Entlüftung des Primärraumes kehrt der die Ventileinheit tragende Kolben infolge der Krafteinwirkung der an ihm anliegenden Rückholfeder oder dergleichen Rückstellmechanismus in seine Ausgangsstellung zurück; während dieser verhältnismäßig raschen Bewegung ist es die Aufgabe der im Kolben des Betätigungszylinders angeordneten Ventileinheit, den Sekundärraum entsprechend zu belüften, insbesondere um das Entstehen eines Unterdrucks im Sekundärraum zu verhindern. Es soll hierbei auch sichergestellt sein, daß keine Fremdteilchen durch die Unterdruckwirkung von außerhalb in das Innere des Betätigungszylinders gelangen. Das Belüften des Sekundärraumes geschieht bei einem Öffnen der Ventileinheit aus dem den Druck abbauenden Primärraum, so daß es erwünscht ist, eine schnell öffnende Ventileinheit zur Verfügung zu haben. Bei Ventileinheiten der bekannten Art ist dies jedoch nicht in erwünschtem Maße möglich, da im Primärraum ein beträchtlicher Druckabbau vollzogen werden muß, bis die Kraft der klein dimensionierten Ventilfeder der Ventileinheit ausreicht, den Kolben der Ventileinheit von seinem Sitz abzuheben.

[0003] Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Belüftungseinrichtung der in Rede stehenden Art so weiterzubilden, daß die Belüftung des Primärraumes augenblicklich vollzogen wird, insbesondere um das Entstehen eines Unterdruckes im Sekundärraum zu verhindern. Gleichzeitig soll die Belüftungseinrichtung von robustem Aufbau sein.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Schutzanspruches 1.

[0005] Die Belüftungseinrichtung gemäß der Neuerung arbeitet infolge der Verschieblichkeit des Kolbens auf der Kolbenstange sofort, da der Kolben mit dem von ihm getragenen Dichtelement selbst Bestandteil des Ventilsystems ist. Bei einer Entlüftung des Primärraumes wirkt die am Kolben einwirkende Rückholfeder sofort; der Kolben kann sich frei von Reibkräften der Kolbenstange solange verschieben, bis er an seinem endseitigen Anschlag an der Kolbenstange anliegt.

[0006] Da das Dichtelement bei nur geringfügiger axialer Verschiebung des Kolbens relativ zur Kolbenstange sofort die Belüfungsverbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum schließt, ist nur ein geringes Verlustvolumen an-Luft bis zum vollständigen Schließen des Belüftungsventils in Kauf zu nehmen, d.h. bei einer Belüftung des Primärraumes spricht der Kolben, da er zunächst frei ist von Gegenkräften der Kolbenstange, sofort an, um das Dichtelement aus der der fluchtenden Lage mit der Vertiefung an der Kolbenstange heraus in eine sichere Schließlage am Außenumfang der Kolbenstange zu verschieben.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

[0008] Die Neuerung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

[0009] Die Zeichnung gibt in Längs-Teilschnittansicht einen Betätigungszylinder mit einer Belüftungseinrichtung nach der Neuerung wieder.

[0010] Der in der Zeichnung im Teil-Längsschnitt wiedergegebene Druckluftzylinder, welcher beispielsweise zur Betätigung einer Auspuffklappe eines Nutzfahrzeuges verwendbar ist, weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem sich ein Kolben 3 mit einer aus dem (nicht dargestellten) Gehäuseende sich erstreckenden Kolbenstange 5 befindet. Eine im Gehäuse angeordnete Rückholfeder 7 stützt sich mit einem Ende am Kolben 3 und mit dem entgegengesetzten Ende am (nicht dargestellten) Boden des Betätigungszylinders ab. Der Kolben 3 weist vorteilhafterweise eine axial sich erstreckende Schürze 9 auf, mittels welcher die Innenwand des Gehäuses gegenüber der Rückholfeder 7 geschützt wird.

[0011] Der Kolben 3 trägt an seinem Innenumfang ein Dichtelement 11, welches gemäß Darstellung vorteilhafterweise die Form eines Nutringes besitzt, dessen beide Schenkel dem Primärraum 13 des Betätigungszylinders zugewandt sind. Der das Dichtelement 11 tragende Kolben 3 ist auf der Kolbenstange 5 zwischen zwei Anschlägen verschiebbar, einem gemäß Darstellung linksseitig vorgesehenen Anschlagring 15 und einem rechtsseitig am Ende der Kolbenstange vorgesehenen Sicherungsring 16. Bewegt sich der Kolben 3 innerhalb der vorgenannten Anschläge, dann vermag das Dichtelement 11 mit einer Vertiefung 17 an der Außenfläche der Kolbenstange 5 in Deckung zu gelangen. Die Vertiefung 17 kann sich gemäß Darstellung begrenzt am Außenumfang der Kolbenstange 5 erstrecken, sie kann auch als geschlossene Ringnut an der Kolbenstange vorgesehen sein.

[0012] Das Gehäuse 1 des Betätigungszylinders, welches mit einem Auge 20 an einem (nicht dargestellten) Bolzen schwenkbar gelagert sein kann, ist an dem gemäß Darstellung linksseitigen (nicht dargestellten) Ende mit einer Kolbenstangendurchführung von an sich bekannter Bauweise versehen. Im Bereich des die Kolbenstangendurchführung darstellenden Bodens des
Gehäuses kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, durch welches die im Sekundärraum 19 befindliche Luft herausgeblasen wird, wenn der Kolben 3 in nachfolgend beschriebener Weise gemäß Darstellung von rechts nach links gerichtet verschoben wird. Es kann auch im Bereich der Kolbenstangendurchführung ein sogenannter Abstreifer vorgesehen sein, welcher das Eindringen von Staubpartikeln in den Sekundärraum 19 sicher verhindert, welcher jedoch das Ausblasen der Luft aus dem Sekundärraum zuläßt. In den rechts bezüglich des Kolbens 3 bestehenden Primärraum 13 mündet ein Einlaß 21 für Druckmittel, so für Druckluft, so daß der Kolben 3 und die mit ihm verbundene, an das zu betätigende Gerät angeschlossene Kolbenstange 5 bei Druckbeaufschlagung gemäß Darstellung nach links gerichtet verschoben werden kann.

[0013] Die Funktionsweise des Betätigungszylinders gemäß der Neuerung ist wie folgt:

Befindet sich der Kolben 3 in seiner dargestellten Ausgangsstellung bei einem Hub = 0, dann kann Luft aufgrund des geringfügigen Spalts zwischen dem Dichtelement 11 und der Außenfläche der Kolbenstange im Bereich der Vertiefung 17 zwischen Primärraum und Sekundärraum passieren. Wird der Kolben 3 durch Einleiten von Druckluft in den Primärraum 13 mit einem gewissen Druck beaufschlagt, dann wird der Kolben 3 infolge des sich sofort aufbauenden Druckunterschiedes zwischen dem Primärraum und dem Sekundärraum gemäß Darstellung nach links gerichtet verschoben. Der Druckaufbau vollzieht sich innerhalb des Primärraumes vehältnismäßig schnell, so daß in jedem Fall sichergestellt ist, daß der Kolben 3 seine gemäß Darstellung nach links gerichtete Bewegung vollzieht, ohne daß Druckmittel aus dem Primärraum, den Außenumfang der Kolbenstange 5 passierend, durch den Spalt zwischen Dichtelement und Kolbenstange entweichen kann. Bei der nach links gerichteten Verschiebung des Kolbens 3 verläßt das Dichtelement 11 bzw. ein Schenkel desselben die Vertiefung 17 am Außenumfang der Kolbenstange 5; liegt das Dichtelement 11 nunmehr am geschlossenen Außenumfang der Kolbenstange unter einer gewissen Eigenspannung an, so ist in jedem Fall sichergestellt, daß die Verbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum absolut sicher unterbunden ist. Bei weiterer Verschiebung des Kolbens 3 legt sich der Kolben an den Anschlagring 15 an und es wird die Kolbenstange 5 über den Anschlagring 15 nunmehr mitgenommen, d.h. aus dem Gehäuse 1 ausgefahren. Wie vorstehend erwähnt wurde, wird die während dieser Bewegung im Sekundärraum 19 befindliche und verdichtete Luft über das am (nicht dargestellten) Gehäuseende befindliche Rückschlagelement herausgeblasen.

[0014] Bei einer Entlüftung des Primärraumes 13, d.h. bei einem Druckabbau im Primärraum, hebt der Kolben 3 innerhalb sehr kurzer Zeit vom Anschlagschlagring 15 nach rechts gerichtet ab, da die Rückholfeder 7 am Kolben 3 angreift und die Kolbenstange 5 zunächst durch Reibkräfte außerhalb des Gehäuses bzw. im Bereich der Stangendurchfuhrung gehalten wird. Erst wenn der Kolben 3 an den Sicherungsring 16 anschlägt, wird die Kolbenstange 5, nunmehr gemeinsam mit dem Kolben, nach rechts gerichtet bewegt. In der Anschlagposition des Kolbens am Sicherungsring 16 befindet sich das Dichtelement 11 in der dargestellten Relativlage zur Kolbenstange, in welcher es in die Vertiefung 17 eintaucht; die im Primärraum während des Zurückfahrens des Kolbens 3 verdrängte Luft wird nun über den Ringspalt 23 zwischen Kolben und Kolbenstange und nach Passieren des Spalts zwischen dem Dichtelement und der Kolbenstangenoberseite dem Sekundärraum 19 zugeführt. Hierdurch findet der Druckausgleich zwischen dem Primärraum und dem Sekundärraum statt.

Bezugszeichenliste

[0015] 

1. Gehäuse

3. Kolben

5. Kolbenstange

7. Rückholfeder

9. Schürze

11. Dichtelement

13. Primärraum

15. Anschlagring

16. Sicherungsring

17. Vertiefung

19. Sekundärraum

20. Auge

21. Einlaß

23. Ringspalt

Ansprüche

1. Belüftungseinrichtung für einen Druckluftzylinder, mit einem am Kolben des Druckluftzylinders angeordneten Dichtelement, welches bei Druckerhöhung im Primärraum des Druckluftzylinders dichtend gegen einen Ventilsitz andrückbar ist, um eine Belüftungsverbindung zwischen dem Primärraum und dem Sekundärraum des Druckluftzylinders zu verschließen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (3) zwischen zwei Anschlägen in Axialrichtung begrenzt beweglich auf der Kolbenstange (5) geführt ist, daß das Dichtelement (11) am Innenumfang des Kolbens (3), gegenüber dem Außenumfang der Kolbenstange (5) dichtend gehalten ist, und daß sich im Bereich des Verschiebeweges des Kolbens (3) am Außenumfang der Kolbenstange (5) eine Vertiefung (17) befindet, welche bei Fluchtung mit dem Dichtelement (11) als Belüftungsverbindung zwischen Primärraum und Sekundärraum vorgesehen ist.

2. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (11) aus einem Nutring besteht, welcher am Innenumfang des Kolbens (3) in eine Ringnut desselben eingesetzt ist, derart, daß die beiden Schenkel des Nutringes dem Primärraum (13) des Druckluftzylinders zugewandt sind, und daß sich die Vertiefung (17) am Außenumfang der Kolbenstange (5) in einer Axialposition befindet, welche der Anschlag- und Ausgangsposition des Kolbens (3) relativ zur Kolbenstange (5) entspricht.

3. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Primärraum zugewandte Anschlag an der Kolbenstange (5), welcher die Ausgangslage des Kolbens (3) festlegt, aus einem Sicherungsring (16) besteht, und daß der dem Sekundärraum zugewandte Anschlag an der Kolbenstange (5) aus einem Anschlagring (15) besteht.

4. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine am Boden des Druckluftzylindergehäuses sich abstützende, am Kolben (3) einwirkende und diesen in Richtung des Sicherungsringes (16) drückende Rückholfeder (7).

5. Belüftungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenumfang des Kolbens (3) und dem Außenumfang der Kolbenstange (5) ein Ringspalt (23) besteht, welcher sich zwischen dem Sicherungsring (16) an der Kolbenstange und dem Dichtelement (11) als auch in Richtung des Sekundärraumes zwischen dem Dichtelement und dem sekundärraumseitigen Ende des Kolbens erstreckt.

Zeichnung