DE102021108874B4 - Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility - Google Patents
Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility Download PDFInfo
- Publication number
- DE102021108874B4 DE102021108874B4 DE102021108874.7A DE102021108874A DE102021108874B4 DE 102021108874 B4 DE102021108874 B4 DE 102021108874B4 DE 102021108874 A DE102021108874 A DE 102021108874A DE 102021108874 B4 DE102021108874 B4 DE 102021108874B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- piston
- rod
- pneumatic cylinder
- cylinder unit
- cylinder tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/26—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
- F16J15/28—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings with sealing rings made of metal
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1447—Pistons; Piston to piston rod assemblies
- F15B15/1452—Piston sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
- F15B15/1423—Component parts; Constructional details
- F15B15/1457—Piston rods
- F15B15/1461—Piston rod sealings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/01—Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/26—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
- F16J15/30—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings with sealing rings made of carbon
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/56—Other sealings for reciprocating rods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/08—Radiation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
- F15B15/223—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which completely seals the main fluid outlet as the piston approaches its end position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
- F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
- F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid
- F15B2211/8855—Compressible fluids, e.g. specific to pneumatics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
Pneumatikzylinder-Einheit (1) mit
- einem Zylinderrohr (2) mit wenigstens einem Druckluft-Anschluss (5a),
- einem in dessen Inneren verschiebbaren Kolben (3), der am hinteren Ende einer Kolbenstange (4) befestigt ist,
- wobei der Kolben (3) gegenüber dem Zylinderrohr (2) abgedichtet ist mittels wenigstens eines Kolbenringes (6), der in einer Ringnut (7) des Kolbens (3) liegt,
- wobei die Kolbenstange (4) gegenüber einem Zylinderkopf (2.1) des Zylinderrohres (2) in dessen Stangenöffnung (2a) mittels wenigstens einer Stangen-Dichtung (8) abgedichtet ist und/oder mittels wenigstens einer Stangen-Führung (9) geführt ist,
- wobei die Stangen-Dichtung (8) und/oder Stangen-Führung (9) aus anorganischem Material besteht, und
- wobei an mindestens einem Ende, vorzugsweise an beiden axialen Enden, des Innenraumes des Zylinderrohrs (2) ein axial wirkendes Dämpfungs-Element (14) vorhanden ist, das dazu dient, den Kolben (3) am Ende seiner Fahrt abzubremsen, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Dämpfungs-Element (14) als Dämpfungs-Hülse (14) ausgebildet ist,
- die Dämpfungs-Hülse (14) in radialer Richtung schwimmend im Zylinderrohr (2) befestigt ist und durch einen in der Innenwandung des Zylinderrohres (2) eingesetzten Sprengring (16) in ihrer axialen Bewegungsmöglichkeit begrenzt ist,
- der Kolben (3) einen in axialer Richtung (10) vorstehenden, insbesondere zentrischen, Kolben-Fortsatz (17a, b) aufweist, der dazu eingerichtet ist, dicht in den Innenumfang der Dämpfungs-Hülse (14) axial einzutauchen und dabei die reguläre Verbindung zum benachbarten Arbeitsraum-Anschluss (5a, b) zu verschließen, und
- einem Bypass (54a+55a, 54b+55b) zwischen jedem der Arbeitsräume und dem zugehörigen Arbeitsraum-Anschluss (5a, b), dessen Querschnitt mittels einer Regulierschraube (19a, 19b) einstellbar ist.
Pneumatic cylinder unit (1) with
- a cylinder tube (2) with at least one compressed air connection (5a),
- a piston (3) which can be moved inside the cylinder and is attached to the rear end of a piston rod (4),
- wherein the piston (3) is sealed against the cylinder tube (2) by means of at least one piston ring (6) which lies in an annular groove (7) of the piston (3),
- wherein the piston rod (4) is sealed relative to a cylinder head (2.1) of the cylinder tube (2) in its rod opening (2a) by means of at least one rod seal (8) and/or is guided by means of at least one rod guide (9),
- wherein the rod seal (8) and/or rod guide (9) consists of inorganic material, and
- wherein at least one end, preferably at both axial ends, of the interior of the cylinder tube (2) is provided with an axially acting damping element (14) which serves to brake the piston (3) at the end of its travel, characterized in that
- the damping element (14) is designed as a damping sleeve (14),
- the damping sleeve (14) is fixed in the cylinder tube (2) in a floating manner in the radial direction and its axial movement is limited by a snap ring (16) inserted in the inner wall of the cylinder tube (2),
- the piston (3) has a piston extension (17a, b) which protrudes in the axial direction (10), in particular is centric, and which is designed to axially immerse itself tightly into the inner circumference of the damping sleeve (14) and thereby close the regular connection to the adjacent working chamber connection (5a, b), and
- a bypass (54a+55a, 54b+55b) between each of the working chambers and the associated working chamber connection (5a, b), the cross-section of which can be adjusted by means of a regulating screw (19a, 19b).
Description
I. AnwendungsgebietI. Area of application
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Pneumatikzylinder-Einheiten mit dem Ziel maximaler servicefreier Einsatzzeit unter radioaktiver Bestrahlung.The invention relates to the use of pneumatic cylinder units with the aim of maximum service-free operating time under radioactive irradiation.
II. Technischer HintergrundII. Technical Background
Nicht nur in Kernkraftwerken, sondern auch bei anderen Bestrahlungsanlagen, beispielsweise einem Sterilisator, in dem Operationsbestecke mittels Gamma-strahlung von einer z.B. Kobalt-Quelle sterilisiert werden, werden Arbeitszylinder-Einheiten benötigt, insbesondere Pneumatikzylinder.Working cylinder units, especially pneumatic cylinders, are required not only in nuclear power plants, but also in other irradiation facilities, for example a sterilizer in which surgical instruments are sterilized using gamma radiation from a cobalt source, for example.
Im Allgemeinen sind Pneumatikzylinder-Einheiten beispielsweise aus der
Darüber hinaus seien die Dokumente
Durch die radioaktive Strahlung werden organische Verbindungen, wie etwa Kunststoffe, sehr schnell durch Versprödung zerstört, weshalb an solchen Arbeitszylinder-Einheiten Dichtungen aus Kunststoff oder Gleitringe aus Kunststoff in sehr kurzen Intervallen ausgetauscht werden müssen. Der regelmäßige Kosten- und Personal-Aufwand für den Aus- und Einbau der in solchen Anlagen in bis zu 50-facher Verwendung eingebauten Arbeitszylinder, meist Pneumatikzylindern, die aus Sicherheitsgründen zur Vermeidung eines ungewollten Stillstandes alle - teils nur vorsorglich - gewechselt werden, ist nicht nur wegen der Ausfallzeit der Anlage sondern auch wegen der umfangreichen Dichtungs-Ersatzteilbeschaffung, des Vorhaltens von Austauschzylindern und dem regelmäßigen Montageaufwand zum Auswechseln der zerstörten Dichtungen sehr hoch.Radioactive radiation causes organic compounds such as plastics to be destroyed very quickly by embrittlement, which is why plastic seals or plastic sliding rings on such working cylinder units have to be replaced at very short intervals. The regular cost and personnel expenditure for removing and installing the working cylinders, usually pneumatic cylinders, which are used up to 50 times in such systems and which are all replaced - sometimes only as a precaution - for safety reasons to avoid unwanted downtime, is very high, not only because of the downtime of the system but also because of the extensive procurement of spare parts for seals, the keeping of replacement cylinders and the regular assembly work to replace the destroyed seals.
Aus dem gleichen Grund werden in aller Regel als Arbeitszylinder-Einheiten auch keine Hydraulikzylinder verwendet, da auch organisches Hydrauliköl sehr schnell in seiner Konsistenz mittels der radioaktiven Strahlung nachteilig verändert werden würde und die Arbeitszylinder-Einheiten / Hydraulikzylinder nicht mehr funktionsfähig wären.For the same reason, hydraulic cylinders are generally not used as working cylinder units, since even organic hydraulic oil would very quickly be adversely affected in its consistency by radioactive radiation and the working cylinder units / hydraulic cylinders would no longer be functional.
Selbst die Verwendung von in der Regel ölhaltiger Druckluft - die in der Regel deshalb eingesetzt wird, um pneumatische betriebene Elemente an Gleitreibungsstellen zu schmieren - ist nachteilig, da auch der Öl-Anteil der Druckluft durch die radioaktive Strahlung sich in der Konsistenz ändert und insbesondere verfestigt, und statt einer Verminderung eine Erhöhung der Gleitreibung an den betroffenen pneumatischen Elementen eintritt.Even the use of compressed air, which usually contains oil - which is usually used to lubricate pneumatically operated elements at sliding friction points - is disadvantageous, since the oil content of the compressed air also changes in consistency and in particular solidifies due to the radioactive radiation, and instead of a reduction, an increase in the sliding friction on the affected pneumatic elements occurs.
Es ist daher in der Regel notwendig, dass in solchen mit ölhaltiger Druckluft unter radioaktiver Strahlung betriebenen Pneumatikzylinder-Einheiten anlässlich des Wechsels der zerstörten Kunststoffdichtungen - in der Regel bereits oft nach weniger als 2000 Betriebsstunden - auch die inneren Metallteile von gecrackten Ölascheresten gesäubert werden müssen.It is therefore usually necessary that in such pneumatic cylinder units operated with oil-containing compressed air under radioactive radiation, the internal metal parts must also be cleaned of cracked oil ash residues when the destroyed plastic seals are replaced - usually after less than 2000 operating hours.
III. Darstellung der ErfindungIII. Description of the invention
a) Technische Aufgabea) Technical task
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Pneumatikzylinder-Einheit zur Verfügung zu stellen, die möglichst keine organischen Verbindungen enthält, um drastisch verlängerte Service-Intervalle der Pneumatikzylinder-Einheit zu erreichen sowie den Aufwand für Montage und Ersatzteil-Vorhaltung zu reduzieren, sowie die störungsfreie Verfügbarkeit einer Bestrahlungsanlage, in der eine solche Pneumatikzylinder-Einheit verwendet wird deutlich zu verlängern auf vorzugsweise mindestens ein Jahr.The object of the present invention is to provide a pneumatic cylinder unit which contains as few organic compounds as possible in order to achieve drastically extended service intervals of the pneumatic cylinder unit and to reduce the effort for assembly and spare parts provision, as well as to significantly extend the trouble-free availability of an irradiation system in which such a pneumatic cylinder unit is used, preferably to at least one year.
b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the features of
Hinsichtlich der Pneumatikzylinder-Einheit mit den üblichen Hauptkomponenten
- - Zylinderrohr,
- - darin dicht verschiebbarer Kolben,
- - abdichtender Kolbenring im Kolben,
- - einer Stangendichtung in der Stangenöffnung des Zylinderkopfes
- - cylinder tube,
- - piston that can be moved tightly inside,
- - sealing piston ring in the piston,
- - a rod seal in the rod opening of the cylinder head
Der Zylinder selbst besteht in aller Regel ohnehin aus Metall, meist Stahl.The cylinder itself is usually made of metal, mostly steel.
Vorzugsweise besteht auch der Kolben und/oder ein Kolbenring aus einem anorganischen Material, worunter auch reiner Kohlenstoff - also keiner Kohlenstoff-Verbindung -, beispielsweise in der kristallinen Form als Graphit, verstanden werden soll, insbesondere wenn ein Bauteil wie ein Kolben oder ein Kolbenring zum überwiegenden Anteil aus reinem Kohlenstoff besteht, nämlich mindestens 90 Gewichts-%, besser mindestens 95 Gewichts-%, besser mindestens 98 Gewichts-%.Preferably, the piston and/or a piston ring also consists of an inorganic material, which is also to be understood as pure carbon - i.e. not a carbon compound -, for example in the crystalline form as graphite, in particular if a component such as a piston or a piston ring consists predominantly of pure carbon, namely at least 90% by weight, better at least 95% by weight, better at least 98% by weight.
Dies hat wegen der selbst schmierenden Eigenschaften von Kohlenstoff oder Graphit den zusätzlichen Vorteil, dass der Kolben am Innenumfang des Zylinderrohrs im Betrieb auch anliegen kann, ohne dass am Kolben und/oder Zylinderrohr zu schnell Verschleiß eintritt. Insbesondere bei waagerecht eingesetzten Pneumatikzylinder-Einheiten, wie sie bei horizontalen Transportvorrichtungen oft vorliegen, ist dies von Vorteil.Due to the self-lubricating properties of carbon or graphite, this has the additional advantage that the piston can rest against the inner circumference of the cylinder tube during operation without the piston and/or cylinder tube wearing out too quickly. This is particularly advantageous for pneumatic cylinder units that are used horizontally, as is often the case with horizontal transport devices.
Der Ringspalt zwischen Kolben und Zylinderrohr kann nicht zu eng gewählt werden, da ein möglichst reibungsarmes Gleiten des Kolbens im Rohr während des Arbeitshubs sichergestellt werden muss. Daher wird die Dichtung zwischen den beiden Druckräumen statt der bisher verwendeten Kunststoffdichtung durch einen in einer Nut im Kolbenumfang angebrachten federnden Kolbenring erreicht. Vorzugsweise beträgt die Differenz zwischen dem Außenumfang des Kolbens und dem Innenumfang des Zylinderrohres zwischen 0,2 mm und 0,05. mm, besser zwischen 0,15 mm und 0,10 mm.The annular gap between the piston and the cylinder tube cannot be chosen to be too narrow, as it is necessary to ensure that the piston slides in the tube with as little friction as possible during the working stroke. Therefore, instead of the plastic seal previously used, the seal between the two pressure chambers is achieved by a spring-loaded piston ring fitted in a groove in the piston circumference. The difference between the outer circumference of the piston and the inner circumference of the cylinder tube is preferably between 0.2 mm and 0.05 mm, better between 0.15 mm and 0.10 mm.
Aus diesem Grund ist der Querschnitt des Kolbenringes zur ihn aufnehmenden Ringnut auch so bemessen, dass die radiale Tiefe der Ringnut größer ist als der Kolbenring, also gerade bei waagerechtem Betrieb der Pneumatikzylinder-Einheit der Kolbenring auf der Unterseite vollständig in der Ringnut verschwinden kann, also schwimmend in der Ringnut, insbesondere der Kolbennut geführt wird, und durch seine nach außen gerichtete Federwirkung die Dichtung durch Anliegen an der Zylinderrohr-Innenwand sicherstellt, während der Kolben mit seiner Außenseite auf dem Innenumfang des Zylinderrohrs ohne mechanische Pressung leicht gleiten kann.For this reason, the cross-section of the piston ring to the ring groove that accommodates it is also dimensioned in such a way that the radial depth of the ring groove is greater than the piston ring, so that, especially when the pneumatic cylinder unit is operated horizontally, the piston ring can completely disappear into the ring groove on the underside, i.e. it is guided floatingly in the ring groove, in particular the piston groove, and its outward-directed spring effect ensures the seal by resting against the inner wall of the cylinder tube, while the piston can slide easily with its outer side on the inner circumference of the cylinder tube without mechanical pressure.
Falls gemäß einer 1. Variante der Kolbenring aus einem anorganischen, federnden Material, meist Metall, besteht, kann er wie bekannt ein an nur einer Umfangsstelle geschlitzter Ring sein, der - im entspannten Zustand - einen größeren Außendurchmesser besitzt als der Innendurchmesser des Zylinderrohrs und auch des Außendurchmessers des Kolbens, und dichtet aufgrund seiner Eigenspannung dort, wo er radial über den Kolben hinaus vorsteht, ausreichend gegenüber dem Zylinderrohr ab.If, according to a first variant, the piston ring consists of an inorganic, resilient material, usually metal, it can, as is known, be a ring slotted at only one circumferential point, which - in the relaxed state - has a larger outer diameter than the inner diameter of the cylinder tube and also the outer diameter of the piston, and, due to its internal stress, seals sufficiently against the cylinder tube where it protrudes radially beyond the piston.
Vorzugsweise besteht er dabei aus einem Metall, welches weicher ist als das Zylinderrohr an seiner Innenumfangsfläche, wobei der Kolben dann vorzugsweise aus Messing oder Bronze besteht, dem insbesondere Kohlenstoff beigemengt werden kann, um einen Selbstschmierungseffekt zu erreichen. Der Kohlenstoff-Anteil ist dann allerdings sehr gering, aber doch mindestens 1 Gewichts%, besser 3 Gewichts-%, besser 5 Gewichts-%, aber in aller Regel nicht mehr als 10 Gewichts-%.It is preferably made of a metal that is softer than the cylinder tube on its inner peripheral surface, whereby the piston is then preferably made of brass or bronze, to which carbon in particular can be added in order to achieve a self-lubricating effect. The carbon content is then very low, but at least 1% by weight, preferably 3% by weight, preferably 5% by weight, but generally not more than 10% by weight.
Eine 2. Variante besteht darin, dass das Material des Kolbenringes zum überwiegenden Anteil aus Kohlenstoff besteht, nämlich 90 Gewichts-%, besser 95 Gewichts-%, besser 98 Gewichts-%, was dann das Auftreten von Verschleiß an der Innenumfangswand des Zylinderrohrs weitestgehend verhindert, aber mangels Elastizität und Eigenspannung eine andere Bauform erfordert.A second variant consists in the material of the piston ring consisting predominantly of carbon, namely 90% by weight, preferably 95% by weight, preferably 98% by weight, which then largely prevents the occurrence of wear on the inner peripheral wall of the cylinder tube, but requires a different design due to the lack of elasticity and residual stress.
Ein solcher Kolbenring wird vorzugsweise als geschlossener Ring hergestellt, dessen Außendurchmesser gleich oder nur geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinderrohres, und dann an zwei oder mehr Umfangsstellen gebrochen oder aufgeschnitten wird in mehrere Segmente. Das Untermaß beträgt dabei höchstens 0,5 mm, besser höchstens 0,3 mm, besser höchstens 0,2 mm, besser höchstens 0,1 mm.Such a piston ring is preferably manufactured as a closed ring, the outside diameter of which is equal to or only slightly smaller than the inside diameter of the cylinder tube, and is then broken or cut into several segments at two or more circumferential points. The undersize is at most 0.5 mm, preferably at most 0.3 mm, preferably at most 0.2 mm, preferably at most 0.1 mm.
Wenn dieser geteilte Kolbenring, insbesondere Graphitring, aus zwei Teilen besteht und keine natürliche Federkraft wie bei einem geschlitzten Kolbenring mit radialem Übermaß aus einem elastischen Material wie Metall durch Zusammendrücken bewirken kann, werden an den beiden Ring-Segmenten im eingebauten Zustand Federn verwendet, die die, insbesondere zwei, Ring-Segmente nach außen gegen die Zylinderrohr-Innenfläche pressen.If this split piston ring, in particular a graphite ring, consists of two parts and cannot produce a natural spring force by compression as in the case of a slotted piston ring with radial oversize made of an elastic material such as metal, springs are used on the two ring segments in the installed state, which press the ring segments, in particular two, outwards against the inner surface of the cylinder tube.
Als Stangen-Führung im Zylinderrohrkopf wird statt einer Gleitbuchse vorzugsweise eine Kugel-Umlauf-Längsführung eingesetzt, bei der das axiale Ein- und Ausfahren der Kolbenstange nur eine Roll-Reibung verursacht, sodass auch bei den Wälzkörpern und/oder einem Käfig und/oder den Laufbahnen für die Wälzkörper aus einem anorganischen Material, wie etwa Metall, insbesondere gehärtetem Stahl, kaum Verschleiß auftritt.Instead of a sliding bush, a recirculating ball longitudinal guide is preferably used as a rod guide in the cylinder tube head, in which the axial retraction and extension of the piston rod only causes rolling friction, so that hardly any wear occurs even on the rolling elements and/or a cage and/or the raceways for the rolling elements made of an inorganic material such as metal, in particular hardened steel.
Natürlich ist dabei eine zusätzliche Schmierung, wie sie beispielsweise durch den Öl-Anteil einer ölhaltigen Druckluft, mittels der der Pneumatikzylinder angetrieben wird, von Vorteil, aber die Nachteile dieses durch die radioaktive Strahlung quasi „verbrennenden“ Öls sind nachteilig auch für diese Art von Stangen-Führung. Daher können vorzugsweise statt organischer Öle synthetische, nicht organische Gleitsubstanzen mit einstellbaren Viskositäten wie z.B. Silicon-Öle Verwendung finden.Of course, additional lubrication, such as that provided by the oil component of oil-containing compressed air used to drive the pneumatic cylinder, is advantageous, but the Parts of this oil, which is virtually "burned" by the radioactive radiation, are also detrimental to this type of rod guide. Therefore, synthetic, non-organic lubricants with adjustable viscosities, such as silicone oils, can be used instead of organic oils.
Konventionell kann die Stangen-Führung wiederum aus einer Gleitbuchse bestehen, allerdings aus einem anorganischen Material, wie Metall, dann einem weicheren Metall als das der Außenumfangsfläche der Kolbenstange.Conventionally, the rod guide can again consist of a sliding bushing, but made of an inorganic material such as metal, then a softer metal than that of the outer peripheral surface of the piston rod.
Vorzugsweise besitzt das Material einer solchen Gleitbuchse dann auch einen Kohlestoff-Anteil von mindestens 1 Gewichts-%, besser mindesten 3 Gewichts%, besser mindestens 5 Gewichts-%, aber vorzugsweise nicht mehr als 10 Gewichts-% um die Gleiteigenschaften einer solchen Gleitbuchse zu verbessern.Preferably, the material of such a sliding bushing also has a carbon content of at least 1% by weight, better at least 3% by weight, better at least 5% by weight, but preferably not more than 10% by weight in order to improve the sliding properties of such a sliding bushing.
Alternativ kann die Gleitbuchse auch zum überwiegenden Anteil aus reinem Kohlenstoff bestehen, nämlich aus mindestens 90 Gewichts-%, besser aus mindestens 95 Gewichts-%, besser aus mindestens 98 Gewichts-%,Alternatively, the sliding bushing can also consist predominantly of pure carbon, namely at least 90% by weight, better at least 95% by weight, better at least 98% by weight,
Um eine gute Abdichtung zwischen Kolbenstange und dieser Gleitbuchse sicherzustellen, sollte der Spalt dazwischen sehr eng toleriert sein, möglichst unter 0,1 mm, vorzugsweise unter 0,07 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 mm und 0,06 mm.To ensure a good seal between the piston rod and this sliding bushing, the gap between them should have a very tight tolerance, if possible less than 0.1 mm, preferably less than 0.07 mm, preferably between 0.05 mm and 0.06 mm.
Um ein Verklemmen der Kolbenstange im Zylinderkopf zu verhindern, kann diese Gleitbuchse z.B. mit einem radial vorstehenden Kragen versehen sein, den eine Spiralfeder axial an den Zylinderkopf dichtend anpresst, wodurch die Gleitbuchse und damit die Kolbenstange in Radialrichtung schwimmend und dennoch dicht gegenüber dem Zylinderkopf geführt ist.In order to prevent the piston rod from jamming in the cylinder head, this sliding bush can be provided with a radially protruding collar, for example, which is pressed axially against the cylinder head by a spiral spring, whereby the sliding bush and thus the piston rod are guided in a floating manner in the radial direction and yet tightly against the cylinder head.
An der Stangen-Führung kann auch zusätzlich ein Kolbenring vorhanden sein, der dann vorzugsweise in einer Ringnut aufgenommen ist, die sich im Innenumfang der Stangenöffnung befindet und der im entspannten Zustand natürlich einen kleineren Innendurchmesser besitzt als der Außendurchmesser der Kolbenstange. Auch hier sollte bevorzugt die Ringnut eine größere radiale Tiefe als die Breite des Kolbenringes in radialer Richtung besitzen, sodass die Kolbenstange auch direkt an der Gleitbuchse anliegen kann.There can also be an additional piston ring on the rod guide, which is then preferably accommodated in a ring groove that is located in the inner circumference of the rod opening and which, when relaxed, naturally has a smaller inner diameter than the outer diameter of the piston rod. Here too, the ring groove should preferably have a greater radial depth than the width of the piston ring in the radial direction, so that the piston rod can also lie directly against the sliding bush.
Dieser Kolbenring an der Stangen-Führung kann insbesondere analog beschaffen und hergestellt sein, auch in seiner Relation zur aufnehmenden Ringnut, wie zuvor am Kolbenring des Kolbens beschrieben.This piston ring on the rod guide can be designed and manufactured in a similar way, including in its relationship to the receiving ring groove, as previously described for the piston ring of the piston.
Da die Pneumatikzylinder-Einheit vorzugsweise nur zwischen zwei Endlagen hin und her verfahren wird, und zu diesem Zweck beide Arbeitsräume, also je auf einer der beiden Seiten des Kolbens, mit einem Arbeitsraum-Anschluss ausgestattet sind - die wahlweise mit Druckluft beaufschlagt oder zur Umgebung hin entlüftet werden können - soll am Ende des Bewegungsweges der Kolben gedämpft werden, um mit nur geringer Kraft an der jeweiligen stirnseitigen Endplatte des Zylinders anzuschlagen.Since the pneumatic cylinder unit is preferably only moved back and forth between two end positions, and for this purpose both working chambers, i.e. on each of the two sides of the piston, are equipped with a working chamber connection - which can be optionally pressurized with compressed air or vented to the environment - the piston should be dampened at the end of the movement path in order to strike the respective front end plate of the cylinder with only a small force.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß an einem oder vorzugsweise an beiden axialen Enden des Innenraumes des Zylinders ein axial wirkendes Dämpfungselement vorhanden, beispielsweise eine Dämpfungshülse, in die sich Teile des Kolbens oder der Kolbenstange hinein erstrecken können und in die passgenau mit Schiebepassung an beiden Kolbenenden vorstehende Kolben-Fortsätze bei Annäherung an die jeweilige Endlage einfahren.For this purpose, according to the invention, an axially acting damping element is provided at one or preferably at both axial ends of the interior of the cylinder, for example a damping sleeve, into which parts of the piston or the piston rod can extend and into which piston extensions protruding with a precise sliding fit at both piston ends retract when approaching the respective end position.
Im Augenblick des Eintauchens des jeweiligen Kolben-Fortsatzes in die jeweilige Dämpfungshülse wird der reguläre jeweilige Arbeitsraum-Anschluss versperrt, und das Restluftvolumen des jeweiligen Arbeitsraumes kann nur über einen seitlichen Bypass-Kanal zum Arbeitsraum-Anschluss hin abströmen, wobei der Bypass-Volumenstrom und damit die Geschwindigkeit des Kolbens in diesem Dämpfungsbereich durch eine Regulierschraube eingestellt werden kann. Auf diese Art und Weise kann eine Dämpfung erzielt werden ohne organische Verschleißteile.At the moment the respective piston extension is immersed in the respective damping sleeve, the regular respective working chamber connection is blocked and the remaining air volume of the respective working chamber can only flow out to the working chamber connection via a lateral bypass channel, whereby the bypass volume flow and thus the speed of the piston in this damping area can be adjusted using a regulating screw. In this way, damping can be achieved without organic wearing parts.
Erfindungsgemäß ist das Dämpfungselement dabei in radialer Richtung schwimmend am Zylinderrohr befestigt.According to the invention, the damping element is attached to the cylinder tube in a floating manner in the radial direction.
Hinsichtlich einer Bestrahlungsanlage, wie etwa eines Sterilisators, der außer einer Strahlenquelle auch eine Pneumatikzylinder-Einheit besitzt, beispielsweise als Teil einer Transportvorrichtung zum Transportieren der zu sterilisierenden Produkte in oder durch den Sterilisator, wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Pneumatikzylinder-Einheit wie vorbeschrieben ausgebildet ist, um eine lange wartungsfreie Betriebszeit der wenigstens einen Pneumatikzylinder-Einheit und damit der gesamten Bestrahlungsanlage zu ermöglichen.With regard to an irradiation system, such as a sterilizer, which in addition to a radiation source also has a pneumatic cylinder unit, for example as part of a transport device for transporting the products to be sterilized into or through the sterilizer, the object is achieved in that the pneumatic cylinder unit is designed as described above in order to enable a long maintenance-free operating time of the at least one pneumatic cylinder unit and thus of the entire irradiation system.
Die Pneumatikzylinder-Einheit wird oft liegend in der Bestrahlungsanlage verbaut sein müssen, also mit einer Haupterstreckungsrichtung, die einen geringeren Winkel zur Horizontalen als zur Vertikalen einnimmt, wodurch das Aufliegen des Kolbens mit seiner Unterseite am Zylinderrohr schwerkraft-bedingt kaum vermeidbar ist.The pneumatic cylinder unit will often have to be installed horizontally in the irradiation system, i.e. with a main extension direction that takes a smaller angle to the horizontal than to the vertical, which means that the piston resting with its underside on the cylinder tube is hardly avoidable due to gravity.
Bei einer ausreichend großen Kontaktfläche zwischen dem Kolben und dem Zylinderrohr wird dies jedoch bei einem Kolben aus einem gut gleitfähigen Material, wie insbesondere reinem Kohlenstoff oder Graphit, nur eine geringe Flächenpressung und damit geringem Verschleiß nach sich ziehen. Bei einem vertikalen Einbau natürlich erst Recht.However, if the contact surface between the piston and the cylinder tube is large enough, this will only result in a low surface pressure and thus low wear if the piston is made of a material that allows good sliding, such as pure carbon or graphite. This is especially true if the piston is installed vertically.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben einer Pneumatikzylinder-Einheit sowie einer damit ausgestatteten Bestrahlungsanlage wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Druckluft, mit der der Pneumatikzylinder angetrieben wird, ölhaltig ist um vor allem die Kugelumlauf-Führungen zu schmieren, vorzugsweise das in der Druckluft enthaltene Öl jedoch ein anorganisches Öl, beispielsweise Silikon-Öl, ist.With regard to the method for operating a pneumatic cylinder unit and an irradiation system equipped therewith, this object is achieved in that the compressed air with which the pneumatic cylinder is driven contains oil in order to lubricate the ball bearing guides in particular, but preferably the oil contained in the compressed air is an inorganic oil, for example silicone oil.
Dadurch kann die Reibung der Kugeln der Kugelumlauf-Führungen reduziert werden und dennoch hält ein solches anorganisches Öl der radioaktiven Strahlung relativ lange stand.This reduces the friction of the balls in the recirculating ball bearing guides and yet such an inorganic oil can withstand radioactive radiation for a relatively long time.
Wenn keine zu schmierende Stangenführung vorhanden ist, kann Öl-freie Druckluft verwendet werden.If there is no rod guide to be lubricated, oil-free compressed air can be used.
Hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen einer Pneumatikzylinder-Einheit wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der, insbesondere jeder, Kolbenring
- - zunächst als umlaufend geschlossener Ring hergestellt wird,
- - anschließend der Kolbenring in mindestens zwei Segmente zerbrochen wird,
- - danach die Segmente unter Anordnung eines federnden Elementes, insbesondere Federn zwischen dem Boden der aufnehmenden Ringnut (7) und dem Kolbenring in die Nut eingelegt wird.
- - is initially manufactured as a circumferentially closed ring,
- - the piston ring is then broken into at least two segments,
- - then the segments are inserted into the groove with a resilient element, in particular springs, arranged between the bottom of the receiving ring groove (7) and the piston ring.
Das primär aus Kohlenstoff bestehende Bauteil wie etwa ein Kolben wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass Kohlenstoff mit Pech vermengt, dann das Bauteil daraus geformt und nach Aushärten das Pech in Kohlenstoff umgewandelt wird.The component consisting primarily of carbon, such as a piston, is preferably manufactured by mixing carbon with pitch, then forming the component from it and, after hardening, converting the pitch into carbon.
Dieses Umwandeln von Pech in Kohlenstoff kann durch Sintern unter Druck erfolgen.This conversion of pitch into carbon can be achieved by sintering under pressure.
c) Ausführungsbeispielec) Examples of implementation
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
-
1a , b: die Pneumatikzylinder-Einheit in Seiten- und Frontansicht, -
2a : einen Längsschnitt durch die Pneumatikzylinder-Einheit der1a , b -
2b : eine Ausschnittvergrößerung und Verkürzung ausgehendvon 2a , -
2c : einen Querschnitt durch die Pneumatikzylinder-Einheit an der Stelle des Kolbenringes, -
3 : eine Prinzip-Darstellung eines Sterilisators.
-
1a , b: the pneumatic cylinder unit in side and front view, -
2a : a longitudinal section through the pneumatic cylinder unit of the1a , b -
2b : a detail enlargement and shortening starting from2a , -
2c : a cross-section through the pneumatic cylinder unit at the location of the piston ring, -
3 : a schematic diagram of a sterilizer.
Wie die
Die eine Endplatte 2.2, der Zylinderkopf, besitzt dabei eine Stangen-Öffnung 2a, durch welche sich die Kolbenstange 4 nach außen hindurch erstrecken kann, an deren innerem Ende der Kolben 3 befestigt ist, der - siehe
Im Gegensatz zu einem Hydraulikzylinder darf eine Pneumatikzylinder-Einheit 1 wie vorliegend durchaus eine geringe Undichtigkeit aufweisen, da austretende Druckluft in geringem Umfang in der Regel akzeptabel ist, und lediglich die Betriebskosten für den Antrieb der Pneumatikzylinder-Einheit 1 geringfügig erhöht.In contrast to a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder unit 1 such as the present one may well have a small amount of leakage, since small amounts of escaping compressed air are generally acceptable and only slightly increase the operating costs for driving the pneumatic cylinder unit 1.
Deshalb ist der Kolben 3 mit nur einem einzigen Kolbenring 6, aufgenommen in einer Ringnut 7, gegenüber dem Innenumfang des Zylinderrohrs 2 abgedichtet, was jedoch nur einen geringen Übertritt von Druckluft aus dem momentan druckbeaufschlagten Arbeitsraum 20b in den anderen, momentan entlüfteten, Arbeitsraum 20a zur Folge hat, zumal der Kolben 3 in axialer Richtung eine relativ große Erstreckung von mindestens dem 0,5-fachen, besser dem 0,75-fachen, besser dem 1,0-fachen, des Kolben-Durchmessers besitzt, was ohnehin schon das Hindurchtreten von Druckluft erschwert.Therefore, the
Ebenso kann im Innenumfang der Stangen-Öffnung 2a des Zylinders 2, genauer dem Zylinderkopf 2.2, ebenfalls eine Ringnut 7' ausgebildet sein, in der ein Kolbenring 6' angeordnet ist, der mit seinem Innenumfang am Außenumfang der Kolbenstange 4 anliegt, ebenso wie der Außenumfang des Kolbenrings 6 am Innenumfang des Zylinderrohrs 2 anliegt.Likewise, in the inner circumference of the
Dennoch besitzen beide Kolbenringe 6, 6' einen Querschnitt, der in radialer Richtung geringer ist als die Tiefe der Ringnut 7, 7', in der er aufgenommen ist, sodass also - gerade bei liegender Anordnung der Pneumatikzylinder-Einheit 1 wie dargestellt - der Kolben 3 und die Kolbenstange 4 durchaus auf der Unterseite des Innenumfanges des Zylinderrohrs 2 und / oder der Stangen-Öffnung 2a aufliegen können.Nevertheless, both
Aus diesem Grund besteht zumindest der Kolben 3 aus einem gegenüber dem des Zylinderrohrs 2 gut gleitfähigem Material, insbesondere aus Kohlenstoff, insbesondere Graphit, oder einem Material mit einem hohen Graphit-Anteil.For this reason, at least the
Bei der Kolbenstange 4 ist die direkte Anlage an der Stangen-Öffnung 2a dadurch nach Möglichkeit vermieden, dass eine Stangen-Führung 9 zwischen der Kolbenstange 4 und der Stangen-Öffnung 2a verwendet wird, die die Kolbenstange 4 radial führt.In the case of the
Dies können zur Vermeidung von Gleitreibung Kugel-Längsführungen 12 sein, von denen eine in
Dabei rollen in einer dargestellten, 1 Bauform die in einem Käfig gehaltenen Wälzkörper 12a, in der Regel Kugeln 12a, um einen in Längsrichtung 10 verlaufenden Stab, hier eine Stange 12b mit abgerundeten Enden, primär in Längsrichtung 10 um, die auf der Außenseite der Kugel-Längsführung 12 - direkt oder indirekt -am Innenumfang der Stangen-Öffnung 2a und auf der Innenseite am Außenumfang der Kolbenstange 4 abrollen.In a design shown in Figure 1, the rolling
In einer nicht dargestellten, 2. Bauform findet kein Umlauf um den mittigen Stab 12b statt, sondern stattdessen werden die Kugeln einer jeden der beiden Längsreihen von Kugeln am Ende ihrer in Längsrichtung 10 liegenden axialen Rollstrecke durch einen Rücklaufkanal im anliegenden Bauteil, insbesondere dem Zylinderkopf 2.1, an den Ausgangspunkt des nächsten Rolleinsatzes zurückgeführt. Dadurch kommt es - in jeder Bewegungsrichtung der Kolbenstange - zu einem endlos revolvierenden Einsatz einer endlichen Anzahl von Kugeln.In a second design (not shown), there is no rotation around the
Solche Kugel-Längsführungen 12 sind vorzugsweise axial außerhalb der Ringnut 7' und des darin angeordneten Kolbenringes 6' angeordnet.Such ball
Die Stangenführung 9 kann jedoch auch - stattdessen oder zusätzlich - eine in dem Innenumfang der Stangen-Öffnung 2a angeordnete Gleitbuchse 13 sein, die vorzugsweise aus einem gut gleitfähigen Material wie Bronze oder Messing besteht und in deren Innenumfang die Kolbenstange 4 sehr eng toleriert anliegt und geführt ist. Die Gleitbuchse 13 ist von einer Feder 15, hier einer Spiralfeder 15, axial von innen nach außen gegen eine Schulter im Zylinderkopf 2.2 gepresst und dadurch diesem gegenüber abgedichtet.However, the rod guide 9 can also - instead or in addition - be a sliding
Um der Kolbenstange 4 dennoch eine geringe Bewegungsfreiheit in axialer Richtung zu geben und ein Verklemmen zu verhindern, kann sich die Gleitbuchse 13 radial entlang dieser Schulter bewegen, ist demgegenüber also schwimmend gelagert.In order to give the piston rod 4 a small freedom of movement in the axial direction and to prevent jamming, the sliding
Damit beim Beaufschlagen eines der Arbeitsräume 20a, b mit Druckluft der Kolben 3 nicht zu stark auf dem gegenüberliegenden Ende des Zylinders 2, also der dortigen Endplatte 2.1 oder 2.2, aufschlägt, ist in den dem Innenraum des Zylinders 2 zugewandten Seiten der Endplatten 2.1, 2.2 jeweils ein Dämpfungs-Element 14 in Form einer Dämpfungshülse 14 angeordnet, die einen so großen Innenumfang aufweist, dass einer der beidseits vom Kolben 3 axial über diesen überstehenden Kolben-Fortsätze 17a, b in diesen Innenumfang der Dämpfungshülse 14 eintauchen kann, bevor der Kolben 3 auf die Stirnfläche der Dämpfungshülse 14 und damit der Endplatte 2.1 oder 2.2 auftrifft.In order to ensure that the
Das Bremsen des Kolbens 3 am Ende seines jeweiligen Bewegungsweges, also vor dem Auftreffen auf der jeweiligen Grundplatte, wird durch eine gesteuerte Entlüftung des bei der Bewegung gerade nicht mit Druckluft beaufschlagten Arbeitsraumes, hier 20a, über dessen Arbeitsraum-Anschluss 5a erreicht:
- Dieser Arbeitsraum-
Anschluss 5a, b der dem Außenumfang der Grundplatte 2.1 bzw. 2.2 angeordnet ist, steht über einen radialen sowie einen damit in Verbindung stehenden axialen Kanal in dieser Endplatte mit einerZentralmündung 22 in der dem Innenraum des Zylinders zugewandten Stirnfläche der jeweiligen Endplatte 2.1, 2.2 in Verbindung.
- This working
space connection 5a, b, which is arranged on the outer circumference of the base plate 2.1 or 2.2, is connected via a radial and a connected axial channel in this end plate to acentral opening 22 in the end face of the respective end plate 2.1, 2.2 facing the interior of the cylinder.
Solange die Verbindung von dieser Zentralmündung 22 zum Arbeitsraum-Anschluss 5a, b offen ist, ist die Entlüftung nicht beeinträchtigt und der auf der anderen Seite mit Druckluft p beaufschlagte Kolben 3 nähert sich sehr rasch der momentan am Arbeitsraum-Anschluss 5a mit der Umgebung in Verbindung stehenden Endplatte 2.1 an.As long as the connection from this
Allerdings befindet sich in der Zentralmündung 22 eine Dämpfungs-Hülse 14, und an jedem stirnseitigen Ende des Kolbens 3 ist ein Kolben-Fortsatz 17a, b angeordnet, der mit seinem Außenumfang dicht in den Innenumfang der Dämpfungs-Hülse 14 passt.However, there is a damping
Gegen Ende des axialen Bewegungsweges des Kolbens 3 taucht der Kolben-Fortsatz 17a dicht in die Dämpfungs-Hülse 14 ein, wodurch die Verbindung von dem Arbeitsraum-Anschluss 5a oder 5b zu der Mündung zum Arbeitsraum hin verschlossen wird.Towards the end of the axial movement path of the
Luft aus dem zu entlüftenden Arbeitsraum z.B. 20a kann dann nur noch über einen Bypass zum Arbeitsraum-Anschluss 5a strömen, der aus einer axialen Bohrung 54a, die abseits der Dämpfungs-Hülse 14 in der inneren Stirnfläche der Endplatte im Arbeitsraum mündet, sowie einer damit sich kreuzenden, mit dieser in Verbindung stehenden radialen Bohrung 55a in der entsprechenden Endplatte 2.1 besteht.Air from the working chamber to be vented, e.g. 20a, can then only flow via a bypass to the working
Diese Radialbohrung 55a steht einerseits unabhängig von der Kolbenstellung mit dem Arbeitsraum-Anschluss 5a in Verbindung indem sie in den daran anschließenden radialen Kanal mündet, und sie mündet mit dem anderen Ende in der Umfangsfläche der Endplatte z.B. 2.1.This
Von dort her ist eine Regulier-Schraube z.B. 19a eingeschraubt, die den Übergang von der axialen Bohrung 54a zur radialen Bohrung 55a in einem einstellbaren Maß reduziert je nach Einschraubtiefe der Regulierschraube 19a.From there, a regulating screw, e.g. 19a, is screwed in, which reduces the transition from the
Da der verbleibende Querschnitt sehr viel geringer ist als der Querschnitt der Zentralmündung 22, kann die Entlüftung ab dem Eintauchen des Kolben-Fortsatzes 17a in die Dämpfungs-Hülse 14 nur noch sehr viel langsamer erfolgen, wodurch der Kolben 3 abgebremst wird vor dem Aufschlagen auf der entsprechenden Endplatte z.B. 2.1Since the remaining cross-section is much smaller than the cross-section of the
Zusätzlich kann die Mündung 54.1 der axialen Bohrung 54a oder b in der Stirnfläche zum Zylinder-Innenraum hin so angeordnet sein, dass sie von dem Kolben 3, insbesondere einer Schulter des an der Endplatte anliegenden Kolbens 3, teilweise abgedeckt wird, was eine zusätzliche Reduzierung des Volumenstromes in diese Mündung hinein kurz vor dem Anliegen des Kolbens 3 an der entsprechenden Endplatte 2.1, 2.2 bewirkt.In addition, the mouth 54.1 of the
Die Dämpfungs-Hülse 14 ist radial schwimmend gelagert und wird erst durch den darin eintauchenden Kolben-Fortsatz 17a bzw. 17b radial positioniert, weshalb entsprechende Einlaufschrägen, eventuell wechselseitig, sowohl an der Dämpfungs-Hülse 14 als auch an dem Kolben-Fortsatz 17a, b, vorteilhaft sind. In axialer Richtung wird die Dämpfungs-Hülse 14 zwischen einer entsprechenden Schulter in der Endplatte und einem ebenfalls in der Endplatte eingebrachten Sprengring 16 positioniert.The damping
Auf der Zylinderkopf-Seite ist zwischen der Kolbenstangen-Führung 9 und der Dämpfungs-Hülse 14 ferner eine dicht auf dem Außenumfang der Kolbenstange 4 verschiebbare Dichtungshülse angeordnet, die mittels einer Spiralfeder 15 von der Dämpfungs-Hülse 14 weg gegen eine entsprechende Schulter in der dortigen Endplatte 2.2 gedrückt wird, die sich zwischen der Stangen-Führung 9 und dem axialen Kanal zum dortigen Arbeitsraum-Anschluss 5b befindet und ein Austreten von Druckluft aus dem angrenzenden Arbeitsraum 20b durch die Stangen-Führung 9 minimieren soll.On the cylinder head side, between the piston rod guide 9 and the damping
- Wenn dieser beispielsweise aus Graphit besteht, kann aufgrund mangelnder Elastizität keine Vorspannung zur Anlage nach radial außen an dem umgebenden Zylinderrohr 2.3 durch Herstellung mit Übermaß und anschließendes Durchtrennen des Kolbenringes an nur einer Stelle, wie bei Kolbenringen aus Metall üblich, erreicht werden.
- If the piston ring is made of graphite, for example, due to a lack of elasticity, it is not possible to achieve a preload for radially outward contact with the surrounding cylinder tube 2.3 by manufacturing it with an oversize and then cutting the piston ring at only one point, as is usual with metal piston rings.
Stattdessen wird in diesem Fall der Kolbenring 6 als umlaufend geschlossener Ring hergestellt und dann in zwei etwa halbkreisförmige Segmente 6a, b zerbrochen, die anschließend separat in die Umfangs-Nut 7, in Umfangsrichtung aneinander anschließend, im Kolben 3 eingelegt werden.Instead, in this case, the
Für die Vorspannung nach radial außen gegen das Zylinderrohr 2.3 müssen diese Segmente 6a, b vorgespannt werden.For the preload radially outward against the cylinder tube 2.3, these
Dies kann beispielsweise mittels einer Wellenfeder 18a - also einem gewellten schmalen Streifen aus federndem, ausreichend elastischen Blech - zwischen dem Boden der Umfangsnut 7 und dem jeweiligen Segment 6a, b erfolgen, wie am rechten Segment 6b dargestellt.This can be done, for example, by means of a
Der Vorteil ist, dass eine solche Wellenfeder 18a in Umfangsrichtung auch entlang des gesamten Umfanges der Umfangs-Nut 7 eingelegt werden kann und über den ganzen Umfang verteilt von innen gegen den Kolbenring 6 drückt. Dabei muss eine radiale Toleranz zwischen dem Außendurchmesser des Kolbenrings und dem Innendurchmesser des umgebenden Zylinder-Rohres vorgesehen werden, um ein Klemmen und Zerbrechen des wenig elastischen Kolbenringes aus Graphit zu vermeiden.The advantage is that such a
Alternativ kann - wie am linken Segment 6a dargestellt - eine in z.B. einer radialen Kolben-Bohrung geführte Druckfeder 18b, insbesondere eine Spiralfeder 18b, gegen z.B. den in Umfangsrichtung etwa mittleren Bereich des Segmentes 6a von innen andrücken, am besten mittels eines an die Innen-Umfangskontur des Segmentes 6a angepassten, ebenfalls in der Kolben-Bohrung geführten Druckstück zwischen Druckfeder 18b und Segment 6a.Alternatively - as shown on the
Die
- In einem von einer dicken Beton-
Umhüllung 59umgebenen Sterilisator 50, dem Stahlbeton-Strahlungsbunker mitdem bestrahlten Raum 56 darin, befindetsich eine Strahlungsquelle 51, beispielsweise eine Kobalt-Quelle, die radioaktive Strahlung inden bestrahlten Raum 56 hinein abgibt.
- In a
sterilizer 50 surrounded by a thickconcrete casing 59, the reinforced concrete radiation bunker with the irradiatedroom 56 therein, there is aradiation source 51, for example a cobalt source, which emits radioactive radiation into the irradiatedroom 56.
Etwa an den beiden Enden des Raumes 56 befindet sich in einer Wand je eine permanent offene Beschickungs-Öffnung 56a einerseits und Ausgabe-Öffnung 56b andererseits, bei denen das Austreten von radioaktiver Strahlung durch einen an die Öffnung der Wandung des Bunkers angebauten Stahlbeton-Winkel - der beispielsweise bei der Aufsicht von oben erkennbar ist - sichergestellt ist, der in Austrittsrichtung mit einem Schenkel die entsprechende Öffnung abdeckt und eine permanente nicht überwindbare Schikane für die radioaktive Strahlung bewirkt. Dadurch wird das Öffnen und Schließen von beweglichen Toren und damit kurzzeitiger Strahlungsaustritt in eine ungeschützte Umgebung vermieden.At approximately both ends of the
In der Seitenansicht der
Durch die Beschickungs-Schikane 56a kann ein Behälter 53, der mit zu sterilisierenden Produkten P gefüllt ist, auf den Anfangsbereich der Transportvorrichtung 52 aufgelegt werden und diese weiter bewegt werden, und dahinter der nächste Behälter 53 aufgelegt werden.Through the
Am Ende der Transportstrecke wird der Behälter 53, dessen Inhalt nach dieser Zeitdauer sterilisiert ist, durch die Ausgabe-Schikane 56b entnommen.At the end of the transport path, the
Bei einer prinzipiell bekannten Pilgerschritt-Schiebestrecke liegt das Transportgut, hier die Behälter 53, beispielsweise auf zwei in Transportrichtung 52' sich über die gesamte Transportstrecke verlaufenden, quer zueinander beabstandeten Ablageleisten auf. Daneben oder dazwischen befinden sich - ebenfalls im Querbereich der Behälter 53 - etwa ebenso lange Hubleisten 58, deren Oberseite sich im Ausgangszustand unter der Oberseite der Ablageleisten befinden, sodass dann die Behälter 53 auf den Ablageleisten liegen.In a basically known pilgrim step sliding section, the transported goods, here the
Mittels eines oder mehrerer der Pneumatikzylinder-Einheiten 1 werden über einen Pilgerschritt-Antrieb 57 die Hubleisten 58 synchron angehoben, sodass sie an der Unterseite der Behälter 53 anliegen, diese von den Ablageleisten abheben, sich um einen Schritt - der vorzugsweise etwa oder mindestens der Länge eines Behälters 53 entspricht - in Transportrichtung 52' mit den darauf ruhenden Behältern 53 weiterbewegen und durch Absinken dort weiter vorne auf den Ablageleisten ablegen. Anschließend bewegen sich die Hubleisten 58 ohne Kontakt zu den Behältern 53 in einer abgesenkten Lage wieder in ihre Ausgangsstellung zurück.By means of one or more of the pneumatic cylinder units 1, the lifting bars 58 are raised synchronously via a
Damit ist am Beginn der Behälterreihe im Bunker eine freie Stelle mit der Länge eines neu durch die Beschickungs-Schikane 56a einzubringenden Behälters freigeworden.This creates a free space at the beginning of the container row in the bunker with the length of a new container to be introduced through the
Die Hubleisten vollziehen also in der Seitenansicht betrachtet mithilfe der wenigstens einen Arbeitszylinder-Einheit 1, die den Pilgerschritt-Antrieb 57 betätigt, beispielsweise einen umlaufenden, kreisförmigen, rechteckigen oder auch elliptischen Weg.Thus, when viewed from the side, the lifting bars follow, for example, a circumferential, circular, rectangular or even elliptical path with the aid of the at least one working cylinder unit 1 which actuates the
Auch ein Bewegen der Behälter 53 zu oder von einer - nicht dargestellten - weiteren Etage der Transportvorrichtung 52 ist mithilfe einer Arbeitszylinder-Einheit 1 möglich.It is also possible to move the
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 11
- Pneumatikzylinder-Einheitpneumatic cylinder unit
- 22
- Zylindercylinder
- 2.12.1
- Endplatteend plate
- 2.12.1
- Endplatte, Zylinderkopfend plate, cylinder head
- 2.32.3
- Zylinderrohrcylinder tube
- 2a2a
- Stangen-Öffnungrod opening
- 33
- KolbenPistons
- 44
- Kolbenstangepiston rod
- 5a, b5a, b
- Arbeitsraum-Anschlussworkspace connection
- 6, 6'6, 6'
- Kolbenringpiston ring
- 7, 7'7, 7'
- Ringnutring groove
- 88
- Stangen-Dichtungrod seal
- 99
- Stangen-Führungrod guide
- 1010
- axiale Richtung, Längsrichtungaxial direction, longitudinal direction
- 1111
- Querrichtungtransverse direction
- 1212
- Kugel-Längsführungball longitudinal guide
- 1313
- Gleitbuchsesliding bushing
- 1414
- Dämpfungs-Element, Dämpfungs-Hülsedamping element, damping sleeve
- 1515
- FederFeather
- 1616
- Sprengringsnap ring
- 17a, b17a, b
- Kolben-Fortsatzpiston extension
- 18a, b18a, b
- Feder, Wellenfeder, Spiralfederspring, wave spring, spiral spring
- 19a, b19a, b
- Regulierschraubeadjusting screw
- 20a, b20a, b
- Arbeitsraumworkspace
- 2121
- Zugankertie rods
- 2222
- Zentralmündungcentral mouth
- 5050
- Bestrahlungsanlageirradiation facility
- 5151
- Strahlungsquelleradiation source
- 5252
- Transportvorrichtungtransport device
- 52'52'
- Transportrichtungtransport direction
- 5353
- Behältercontainer
- 5454
- axiale Bohrungaxial bore
- 54a54a
- Mündungmouth
- 5555
- radiale Gewindebohrungradial threaded hole
- 5656
- Sterilisationskammer, bestrahlter Raumsterilization chamber, irradiated room
- 56a56a
- Beschickungs-Öffnung, Beschickungs-Schikaneloading opening, loading chicane
- 56b56b
- Ausgabe-Öffnung, Ausgabe-Schikanedistribution opening, distribution chicane
- 5757
- Pilgerschritt-Antriebpilgrim step drive
- 5858
- Hubleistelifting bar
- 5959
- Beton-Umhüllungconcrete casing
- pp
- Druckluftcompressed air
- PP
- Produktproduct
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021108874.7A DE102021108874B4 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102021108874.7A DE102021108874B4 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102021108874A1 DE102021108874A1 (en) | 2022-10-13 |
| DE102021108874B4 true DE102021108874B4 (en) | 2024-11-28 |
Family
ID=83361987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102021108874.7A Active DE102021108874B4 (en) | 2021-04-09 | 2021-04-09 | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102021108874B4 (en) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2853974A (en) * | 1955-10-31 | 1958-09-30 | Westinghouse Air Brake Co | Piston cushioning arrangement for cylinders |
| DE1255499B (en) * | 1962-10-02 | 1967-11-30 | Parker Hannifin Corp | Servomotor with damping of the piston movement at the end of the stroke |
| DD110539A1 (en) * | 1974-01-31 | 1974-12-20 | ||
| DE8401902U1 (en) | 1984-04-26 | Schnoor, Hans W., 6720 Speyer | Guide sealing element | |
| DE19610809A1 (en) | 1996-03-19 | 1998-06-25 | Guenter Dr Otto | Sealing arrangement between piston and cylinder |
| DE19841792A1 (en) | 1997-12-04 | 1999-06-17 | Festo Ag & Co | Fluid-actuated working cylinder |
| EP1441156A1 (en) * | 2001-09-27 | 2004-07-28 | German Ivanovich Zakhvatov | Piston seal |
| DE102007001619A1 (en) | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Method for producing a tribological component |
| EP2589842A1 (en) | 2011-11-02 | 2013-05-08 | Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG | Sealing ring with a guide element |
| KR101268448B1 (en) * | 2012-01-03 | 2013-06-04 | 한국기초과학지원연구원 | Automatic sample loading machine for pneumatic transfer system of neutron activation system |
| DE102017001720A1 (en) | 2016-03-01 | 2017-09-07 | Airpot Corporation | Precise controllable gripper assembly for low power applications |
| KR20170140599A (en) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 기초과학연구원 | An air cylinder with metal packings |
-
2021
- 2021-04-09 DE DE102021108874.7A patent/DE102021108874B4/en active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8401902U1 (en) | 1984-04-26 | Schnoor, Hans W., 6720 Speyer | Guide sealing element | |
| US2853974A (en) * | 1955-10-31 | 1958-09-30 | Westinghouse Air Brake Co | Piston cushioning arrangement for cylinders |
| DE1255499B (en) * | 1962-10-02 | 1967-11-30 | Parker Hannifin Corp | Servomotor with damping of the piston movement at the end of the stroke |
| DD110539A1 (en) * | 1974-01-31 | 1974-12-20 | ||
| DE19610809A1 (en) | 1996-03-19 | 1998-06-25 | Guenter Dr Otto | Sealing arrangement between piston and cylinder |
| DE19841792A1 (en) | 1997-12-04 | 1999-06-17 | Festo Ag & Co | Fluid-actuated working cylinder |
| EP1441156A1 (en) * | 2001-09-27 | 2004-07-28 | German Ivanovich Zakhvatov | Piston seal |
| DE102007001619A1 (en) | 2006-08-07 | 2008-02-14 | Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh | Method for producing a tribological component |
| EP2589842A1 (en) | 2011-11-02 | 2013-05-08 | Parker Hannifin Manufacturing Germany GmbH & Co. KG | Sealing ring with a guide element |
| KR101268448B1 (en) * | 2012-01-03 | 2013-06-04 | 한국기초과학지원연구원 | Automatic sample loading machine for pneumatic transfer system of neutron activation system |
| DE102017001720A1 (en) | 2016-03-01 | 2017-09-07 | Airpot Corporation | Precise controllable gripper assembly for low power applications |
| KR20170140599A (en) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 기초과학연구원 | An air cylinder with metal packings |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102021108874A1 (en) | 2022-10-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3106318C1 (en) | Sealing arrangement with cooling device | |
| DE102008024514B4 (en) | lubricator | |
| DE10045680B4 (en) | Hydraulic cylinder as pit stamp or reverse cylinder unit in underground mining | |
| EP3759367B1 (en) | Large rolling bearing | |
| DE10241967A1 (en) | Schmierfettnachfüllvorrichtung | |
| DE19833228A1 (en) | Spindle thread surrounded by a nut incorporating polymer lubricant dispenser | |
| DE102009048352A1 (en) | Sprocket wheel, has lubricant outlet actuated for outputting lubricant when outlet is in contact with sprocket component, where outlet has dosing device with tappet arranged at preset distance from outlet opening of dosing device | |
| EP1179149B1 (en) | Sealing device for a piston which is subjected to the action of a pressure medium and which is arranged in a working cylinder | |
| DE3132048A1 (en) | DEVICE FOR SEALING VESSELS, ESPECIALLY IN VESSEL TREATMENT MACHINES | |
| DE102021108874B4 (en) | Pneumatic cylinder unit and transport device equipped with it in an irradiation facility | |
| DE102015011425B4 (en) | Clamping unit for a forming machine and forming machine | |
| DE2338110A1 (en) | BRIQUETTING PRESS | |
| DE1575608B2 (en) | Rolling bearings for longitudinal movements | |
| EP0903473B1 (en) | Diesel engine and operating method therefor | |
| DE102012108819A1 (en) | Rolling and rotary device with roller bearings | |
| DE3410211A1 (en) | DEVICE FOR SEALING A CONCRETE PUMP | |
| EP0919738A1 (en) | Lubrication device for a linear rolling bearing | |
| DE102019120069B4 (en) | Stop module | |
| DE2351809A1 (en) | DEVICE FOR SUPPLY AND DISCHARGE OF COOLING LIQUID INTO OR FROM THE AUGER OR AUGER OF AN EXTRUDER PRESS | |
| DE112008000851B4 (en) | Sealing part for a rolling device and Wälzvorrichtung | |
| DE102023105916A1 (en) | Extrusion press | |
| DE102011053019A1 (en) | Spur bearing for a spinning rotor | |
| DE102011050904B4 (en) | Surface treatment device for the treatment of workpieces by means of a blasting medium | |
| DE202015105280U1 (en) | Rolling bearings for linear guidance | |
| DE102007012650B4 (en) | linear bearings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |