DE2945199A1

DE2945199A1 - Hydraulikzylinder mit vorgespannter kolbenstange

Info

Publication number: DE2945199A1
Application number: DE19792945199
Authority: DE
Inventors: Manfred 5630 Remscheid Boese
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1979-11-09
Publication date: 1981-05-14

Description

P 29 45 199.8 - Beschreibung -
1. Hydraulikzylinder mit Kolbenstange aus Vollmaterial.
( große Durchbiegung durch Eigengewicht bei horizontaler bezw. geneigter Einbaulage, sehr großes Gewicht, großer Durchmesser, Knickkraftübertragung in voller Fbhe über die Kolbenstange von Hub "Null" bis Hub "max". ) 2. Hydraulikzylinder mit Kolbenstange aus gegenüber dem Betriebsmedium verschlossenem Rohr.
( Knickkraftübertragung wie 1. , großes Gewicht, große Durchmesser.) 3. Hydraulikzylinder mit Kolbenstange aus gegenüber dem Druckmedium druckseits offenem Rohr.
( Bisher in den meisten Fällen günstigste Lösung bei der Übertragung großer Kräfta auf langen Wegen Bedingte Verringerung der Knickkräfte, jedoch Schwierigkeiten bei der Entlüftung und Nachteile durch stark vergrößertes Kompressionstolumen~) P 29 45 199.8 - Beschreibung -Ein in der Kolbenstange vorgesehener und erforderlichenfalls mit einem geeigneten Federelement bestückter Hohlraum der in seinen Abmessungen abhängig ist von: - Der Druckbelastung des Zylinders - Der Zugbelastung des Zylinders - Dem Hub des Zylinders - Der Einbaulage des Zylinders - Der Einbauart des Zylinders - Dem durch den Zylinder zu betätigenden Gebilde - Den vuf den Zylinder wirkenden Massenkräften - Der Umwelt des Zylinders Die Kolbenstange, deren Hohlraum gegenüber dem Betätigungsmedium des Hydraulikzylinders zumindest in auslassender Richtung verschlossen ist, kann über das Betriebsmedium oder ein anderes geeignetes und unter Druck gesetztes Medium in einen dreiachsigen Spannungszustand versetzt werden, Im Bereich der Festigkeitskennwerte des Kolbenstangenmaterials und im Rahmen der zuvor genannten Kriterien ist die dabei entstehende und erwünschte Zugkraft frei wählbar, P 29 45 199.8 - Beschreibung -Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Es bedeuten: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines einfach- oder doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, vorgespannt mit dem druckseits maximal wirkenden Druck mittels des Betriebsmediums der Arbeitshydraulik.
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines einfach- oder doppeltwirkenden Hydraulikzylinders, vorgespannt mit einem unter oder über dem Last- oder Betriebsdruck des Hydrauliksystems liegenden Druck, auf die Kolbenstange übertragen mittels eines frei wählbaren Mediums, welches auch das Betriebsmedium des Hydrauliksystems sein kann.
In Fig. 1 ist der Zylindermantel mit 1 bezeichnet, der die Kolbenstange 2 trägt. Die Kolbenstange 2 trägt die Entlüftungseinrichtung 4, die Rückschlageinrichtung 7, das Halteelement 8 und falls erforderlich das Federelement 3, welches in den Hohlraum 6 der Kolbenstange 2 eingelegt ist. Da das Betriebsmedium 5 des Hydraulik- P 29 45 199.8 - Beschreibung -systems zu dem Hohlraum 6 über Halteelement 8 und Rückschlageinrichtung 7 Zugang hat, wird der Hohlraum 6 der Kolbenstange 2, mit dem Betriebsmedium des Hydrauliksystems gefüllt und mit dem größten, während des Betriebes druckseits auftretenden Systemdruck beaufschlagt, wodurch die Kolbenstange 2 vorgespannt wird.
In Fig. 2 ist im Prinzip das Gleiche dargestellt. Entgegen Fig. 1 wird hier jedoch der Hohlraum 6 mit einem frei wählbarem Medium gefüllt und vor dem Verschließen mittels Halteelement 9 wird ein, den späteren Belastungen des Zylinders optimal angepaßter Druck in dem Hohlraum 6 erzeugt, wodurch die Kolbenstange 2 vorgespannt wird. Der in Hohlraum 6 eingebrachte Druck kann sowohl unter, als auch über dem später tatsächlich auftretenden Betriebsdruck des Hydrauliksystems oder dem durch äußere Belastungen des Zylinders erzeugten Druck liegen.
Den Lösungen nach Fig. 1 und Fig. 2 ist gemeinsam, daß die Kolbenstange 2, über das in Hohlraum 6 eingebrachte und unter Druck gesetzte Medium, in einen dreiachsigen Spannungszustand versetzt wird. Während hierbei die in Kolbenstange 2 herrschende Tangentialspannung und die radiale Spannung von sekundärer Bedeutung sind, ist die in Kolbenstange 2 wirksame Längsspannung von primärer Bedeutung. Bei einem horizontal eingebautem Zylinder tritt z.B. schon ein allein durch Eigenlast hervorgerufenes Biegemoment auf 1 zu welchem noch ein von den üblicherweise auf einen Zylinder wirkenden Horizontalkräften herrührender Anteil hinzutritt. Wenn auch der Vertikalkraftverlauf von den Horizontalkräften unabhängig ist, so gilt dies, wie aus der höheren Festigkeitslehre bekannt ist, nicht für den Momentenverlauf. Es ist erwiesen, daß eine Druckkraft das Biegemoment vergrößert (Knickbiegung) eine Zugkraft dagegen verkleinert.
P 29 45 199.8 - Beschreibung -Diese Tatsache wird erfindungsgemäß dadurch genutzt, daß die Kolbenstange 2 insbesondere bei langhubigen Zylindern auf eine der beschriebenen Weisen vorgespannt wird, wodurch sich ein aus der herrschenden Zugbiegung resultierendes Moment ergibt, welches - da negativ - das sich aus der Druckbiegung (entstehend aus den von Kolbenstangen üblicherweise zu übertragenden Druckkräften) ergebende positive Moment verringert.
Hierdurch wird man in die Lage versetzt, insbesondere langhubige Zylinder mit wesentlich kleineren Durchmessern herstellen zu können. Hierdurch können auch die zur Betätigung der Zylinder erforderlichen Antriebsaggregate in ihren kostenbestimmenden Elementen wesentlich kleiner ausgeführt werden.
Es wird durch die Erfindung also erreicht, daß unter Ausschaltung der den bisher bekannten Lösungen anhaftenden technischen Nachteile, wesentlich wirtschaftlichere Hydrauliksysteme gebaut werden können Leerseite

Claims

P 29 45 199.8 - Patentansprüche -1. Hydraulikzylinder zur Übertragung von Druckkräften und Zugkräften oder eines von beiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange 2 mittels eines unter Druck gesetzten und in Hohlraum 6 eingebrachten Mediums vorgespannt ist.
2. Hydraulikzylinder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federelement 3 in den Hohlraum 6 der Kolbenstange 2 eingebracht ist.
3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange 2 eine mit Hohlraum 6 in Verbindung stehende Entlüftungseinrichtung vorgesehen ist.
4. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß in Kolbenstange 2 eine Rückschlageinrichtung 7 so eingebaut ist, daß dem Hohlraum 6 zwar Druckmedium zugeführt werden kann, dieses aber nicht aus dem Hohlraum 6 entweichen kann.
5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlageinrichtung 7 in der Kolbenstange 2 durch ein Druckmedium durchlassendes Halteelement 8 oder Druckmedium sperrendes Halteelement 9 arretiert ist.
6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in Hohlraum 6 der Kolbenstange 2 eingebrachte Medium mit einem vom Betriebsdruck unabhängigen Druck beaufschlagt werden kann.