SINGLE ACTING PNEUMATIC CYLINDER

Abstract: 1. Single-acting pneumatic cylinder with spring reset, with a piston (3) which is guided and sealed in the housing (1), said piston (3), together with the housing (1) constiting a primary chamber (13), being capable of being pressurized with compressed air, and a secondary chamber (19), communicating with the atmosphere by means of a one-way valve arrangement, the piston (3) being displaceable on the piston rod (5) between two stops (15, 16), situated on the latter, and an annular gap (23) being provided between the piston (3) and the piston rod (5), connecting the primary chamber (13) with the secondary chamber (19), such that a valve means (11, 17), provided at the piston (3) releases the annular gap (23), while the pneumatic cylinder is in its rest position, the piston (3) being applied to one stop (16), and shuts off the annular gap (23), when the primary chamber (13) is pressurized, with the consequent displacement of the piston (3) against the force of the return spring (7) toward the other stop (15), wherein the valve means consists of sealing ring (11) situated in the piston rod passage of the piston (3) and a recess (17) in the piston rod (5), the sealing ring (11), while the pneumatic cylinder is in its rest pisition, being flush with the recess (17), thus releasing the communication between the primary chamber (13) and the secondary chamber (19) and producing sealing effect in conjunction with the piston rod (5), when the piston (3) is displaced on the latter.

Description: Belüftungseinrichtung für einen Druckluftzylinder Die Neuerung betrifft eine Belüftungseinrichtung nach dem Gattungsbegriff des Schutzanspruches l. 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. 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. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Schutzanspruches 1. 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. 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. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Die Neuerung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Die Zeichnung gibt in Langs-Teilschnittansicht einen Betätigungszylinder mit einer Belüftungseinrichtung nach der Neuerung wieder. 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. 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. 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. 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. Bei einer Entlüftung des Primarraumes 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 Stangendurchfiihrung 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 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

Claims: Schutzanspriiche 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 (5i 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.

Inventors: SIEBKE, ALF
Applicants: KNORR-BREMSE AG
Application year: 1985
Main classification: F15B11
IPC codes: F15B15