ES3020009T3

ES3020009T3 - Working cylinder

Info

Publication number: ES3020009T3
Application number: ES20824438T
Authority: ES
Inventors: Josef Bueter
Original assignee: Buemach Engineering International BV
Current assignee: Buemach Engineering International BV
Priority date: 2019-11-08
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2025-05-21
Anticipated expiration: 2040-11-06
Also published as: US20220397129A1; CN114729654A; WO2021089072A1; EP4055281A1; DE112020005499A5; JP2023500364A; EP4055281B1; DK4055281T3; DE202019004568U1

Abstract

La invención se refiere a un cilindro de trabajo que comprende un tubo cilíndrico, una primera pieza de cierre, una segunda pieza de cierre y una unidad de pistón. El tubo cilíndrico tiene un primer extremo y un segundo extremo; la primera pieza de cierre está dispuesta en el primer extremo del tubo cilíndrico, la segunda pieza de cierre está dispuesta en el segundo extremo del tubo cilíndrico; el tubo cilíndrico y las piezas de cierre forman un interior cilíndrico; la unidad de pistón forma al menos un espacio de trabajo en el interior del cilindro y atraviesa deslizantemente la primera pieza de cierre. Se caracteriza porque la primera pieza de cierre está unida integralmente al tubo cilíndrico mediante una primera soldadura anular láser periférica, y la segunda pieza de cierre está unida integralmente al tubo cilíndrico mediante una segunda soldadura anular láser periférica, formando cada una de las soldaduras anulares láser un plano de sellado hermético. Al menos una pieza de cierre presenta un contorno de alojamiento cóncavo periférico de apertura axial en el que encaja el tubo cilíndrico, solapando radialmente dicho contorno de alojamiento el tubo cilíndrico, y el ángulo de inclinación alfa de la soldadura anular es de 110 a 160 grados. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cilindro de trabajo

La invención se refiere a un cilindro de trabajo soldado con una mayor capacidad de carga.

En el estado de la técnica se describen cilindros de trabajo hidráulicos y neumáticos en diferentes variantes.

En casi todas las formaciones, estos cilindros de trabajo comprenden un camisa del cilindro y piezas de cierre. Para la fabricación de tales cilindros de trabajo, según el estado de la técnica, se realiza un acoplamiento de las piezas de cierre con la camisa del cilindro de diferentes maneras.

En general, el acoplamiento en arrastre de forma se realiza atornillando las piezas de cierre a la camisa del cilindro. Por eso, los cilindros de trabajo fabricados de esta forma también se conocen como cilindros de tornillo.

Según el estado de la técnica, también se sabe que primero se conecta la pieza de cierre inferior a la camisa del cilindro mediante soldadura MAG y luego se atornilla exclusivamente la pieza de cierre de guía.

Los cilindros de tornillo, así como los cilindros con uniones atornilladas de una sola pieza de cierre y la soldadura MAG de la otra pieza de cierre se proporcionan según el estado de la técnica en alta calidad y han demostrado ser productos de alta calidad y fiables.

Dado que la rosca de las piezas de cierre y de la camisa del cilindro generalmente se forma mediante un proceso de mecanizado de viruta, es necesario prever un aumento del grosor del material, es decir, del grosor de la pared de la camisa del cilindro, especialmente para la camisa del cilindro, para la rosca que se va a introducir por sustracción, ya que la rosca debilita inevitablemente la camisa del cilindro. Por lo tanto, sin embargo, existe un grosor de pared de la camisa que está considerablemente sobredimensionado para absorber las fuerzas en el funcionamiento de trabajo, en particular las fuerzas debido a la presión de funcionamiento del fluido. Esto conduce negativamente a un mayor consumo de material.

Además, los procesos de corte para el desarrollo de la rosca requieren una alta precisión y, por lo tanto, son muy exigentes en la fabricación. Para asegurar la estanqueidad, se debe colocar regularmente una junta entre la camisa del cilindro y la pieza de cierre respectiva como medida adicional.

Además, una desventaja es que se deben proporcionar medios adicionales para evitar que se afloje la conexión atornillada. Del mismo modo, es desventajoso que, como resultado de las presiones de funcionamiento cambiantes, existan cargas dinámicas en las roscas que limiten su vida útil. Por el documento DE 102007004666 A1, DE 202012 008320 U1, DE 4041992 A1 se sabe que las piezas de cierre se sueldan a la camisa del cilindro mediante un proceso láser.

El objetivo de la invención es mostrar un cilindro de trabajo que presente una calidad particularmente alta, así como que ahorre material, sea simple y, por lo tanto, se pueda producir de forma económica.

El objetivo se logra mediante las características mencionadas en la reivindicación 1. Perfeccionamientos preferidos se deducen de las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, el cilindro de trabajo comprende como componentes básicos un camisa del cilindro, una primera y una segunda pieza de cierre y una unidad de pistón. La primera pieza de cierre y la segunda pieza de cierre también se denominan a continuación de forma conjunta como las piezas de cierre.

El cilindro de trabajo según la invención puede estar presente en diferentes configuraciones. En particular, el cilindro de trabajo puede ser un cilindro de trabajo diferencial, un cilindro de émbolo, un cilindro de marcha continua, un cilindro telescópico, un cilindro de tracción o también un cilindro de trabajo neumático. En la medida en que el cilindro de trabajo está configurado como cilindro de marcha continua, en lo sucesivo también se denomina cilindro de dirección. Como cilindros de trabajo en el sentido de la presente invención se entienden en particular los cilindros acumuladores, los cilindros de resorte de gas y los amortiguadores hidráulicos.

A este respecto, un cilindro de trabajo según la invención puede estar configurado, en particular, de doble acción o de acción simple. Un cilindro de trabajo diferencial, por ejemplo, es un cilindro de trabajo hidráulico de doble acción con dos espacios de trabajo, con superficies de ataque del pistón de diferentes tamaños en los dos espacios de trabajo. Por lo tanto, a la misma presión de funcionamiento, actúan fuerzas de diferente magnitud sobre el pistón en las dos direcciones de accionamiento. En un cilindro de marcha continua, a diferencia de un cilindro de trabajo diferencial, el vástago de pistón se guía a través de piezas de cierre de guía dispuestas en ambos lados, de modo que existen superficies de ataque del pistón de igual tamaño y, por lo tanto, actúan fuerzas de igual tamaño en ambas direcciones de accionamiento a la misma presión de funcionamiento, de modo que los cilindros de marcha continua se utilizan especialmente como cilindros de dirección. En el caso de un cilindro de émbolo, por el contrario, se trata de un cilindro de trabajo de acción simple, donde el medio de presión desplaza el pistón como un cuerpo sólido y, por lo tanto, provoca su movimiento de salida. Lo mismo se aplica al cilindro telescópico, donde hay varias camisas del cilindro insertadas una dentro de la otra, lo que permite movimientos de trabajo particularmente largos.

Según la invención, la camisa del cilindro comprende un primer extremo de la camisa del cilindro y un segundo extremo de la camisa del cilindro. Después del montaje, la primera pieza de cierre está dispuesta en el primer extremo de la camisa del cilindro y la segunda pieza de cierre está dispuesta en el segundo extremo de la camisa del cilindro. A este respecto, los dos extremos de las camisas del cilindro se fabrican preferiblemente de la misma manera. Preferiblemente, los dos extremos de las camisas del cilindro comprenden superficies frontales axiales biseladas, donde los biseles comprenden el mismo ángulo. Por lo tanto, las superficies frontales axiales comprenden preferentemente una misma superficie de sección transversal. Pero, también es posible configurar los extremos de las camisas del cilindro de forma diferente.

Según la invención, la primera pieza de cierre está dispuesta en el primer extremo de la camisa del cilindro. La primera pieza de cierre es preferiblemente una pieza de cierre de guía. A este respecto, como pieza de cierre de guía se entiende una pieza de cierre que aloja una unidad de pistón de forma deslizante y estanca. A este respecto, la unidad de pistón puede consistir, por ejemplo, en un cilindro de trabajo diferencial, en un pistón y un vástago de pistón, en cuyo caso el vástago de pistón es alojado por la pieza de cierre de guía. En un cilindro de émbolo, la unidad de pistón está presente como un pistón de formación de volumen, también denominado pistón de inmersión, que es recibido por la pieza de cierre de guía. La primera pieza de cierre está configurada de modo que posee una superficie de contacto que, al colocarse en el primer extremo de la camisa del cilindro, está en contacto con otra superficie de contacto correspondiente del primer extremo de la camisa del cilindro. Estas superficies de contacto rodean preferiblemente por completo la primera pieza de cierre, así como la camisa del cilindro. Por lo tanto, resulta una superficie anular continua, donde se apoya la primera pieza de cierre en el primer extremo de la camisa del cilindro. La superficie anular está inclinada oblicuamente, de modo que está presente en el sentido geométrico como superficie troncocónica. En lo sucesivo, esta superficie se denominará simplemente superficie anular para simplificarla, independientemente de la configuración geométrica.

Según la invención, la segunda pieza de cierre está dispuesta en el segundo extremo de la camisa del cilindro. Los contenidos de descripción con respecto a la primera pieza de cierre en su relación con el primer extremo de la camisa del cilindro se aplican de manera correspondiente a la segunda pieza de cierre en su relación con el segundo extremo de la camisa del cilindro. La segunda pieza de cierre está configurada en cuanto a la superficie de contacto de forma análoga a la primera pieza de cierre. Preferiblemente, la segunda pieza de cierre es una pieza de cierre inferior, que se encuentra entonces axialmente opuesta al pistón de la unidad de pistón y limita axialmente al menos con un espacio de trabajo del cilindro de trabajo de la invención.

El cilindro de trabajo según la invención comprende además la unidad de pistón. Dependiendo del tipo de cilindro de trabajo, la unidad de pistón puede estar formada por un pistón y un vástago de pistón, como es el caso, por ejemplo, de un cilindro de trabajo diferencial o un cilindro de velocidad constante, o puede estar formada únicamente por un pistón, como es el caso, por ejemplo, de un cilindro de émbolo, u otras configuraciones. En la medida en que la unidad de pistón comprende un pistón y un vástago de pistón, el pistón y el vástago de pistón tienen una relación de posición fija entre sí. Preferentemente, el pistón y el vástago de pistón están acoplados firmemente entre sí. La conexión está diseñada preferiblemente en unión material como una conexión soldada. El pistón y el vástago de pistón también pueden estar acoplados de forma desmontable. Sin embargo, en casos especiales, también es posible que la unidad de pistón esté diseñada de una sola pieza y, por lo tanto, que el pistón y el vástago de pistón sean secciones de un componente monolítico.

Según la invención, la camisa del cilindro y las piezas de cierre forman un espacio interior del cilindro en el estado montado. Si la camisa del cilindro y las piezas de cierre están unidas, sus secciones de superficie internas delimitan el interior del cilindro. El interior del cilindro conduce hasta la respectiva soldadura anular láser.

Además, en el cilindro de trabajo según la invención, la unidad de pistón forma al menos un espacio de trabajo en el interior del cilindro. Esto está delimitado por la camisa del cilindro, una pieza de cierre y la unidad de pistón. La unidad de pistón está dispuesta de forma axialmente desplazable, donde el eje longitudinal principal de la camisa del cilindro y la dirección de movimiento axial de la unidad de pistón coinciden. En este caso, la unidad de pistón atraviesa al menos por secciones preferiblemente la primera pieza de cierre de forma deslizante y estanca. Al espacio de trabajo se le asigna una conexión de medio de presión, a través de la cual el medio de presión puede entrar o salir del espacio de trabajo y, por lo tanto, el espacio de trabajo puede ser sometido a presión. El medio de presión puede estar presente como medio de presión hidráulico o neumático.

Si el cilindro de trabajo según la invención está presente, por ejemplo, en la forma constructiva de un cilindro de trabajo diferencial, se aplica además lo siguiente.

El pistón de la unidad de pistón está dispuesto en el espacio interior del cilindro y separa el espacio interior del cilindro en un espacio de trabajo del fondo del pistón, en lo sucesivo también abreviado como espacio del fondo del pistón, y un espacio de trabajo del vástago de pistón. A este respecto, el espacio del fondo del pistón se encuentra entre el pistón y la segunda pieza de cierre, configurada aquí como pieza de cierre inferior. El espacio de trabajo del vástago de pistón se encuentra en el lado del vástago de pistón entre el pistón y la primera pieza de cierre, configurada aquí como pieza de cierre de guía. Por lo tanto, el al menos un espacio de trabajo existe como el espacio de trabajo del vástago de pistón. Además, el espacio de trabajo del fondo del pistón forma otro espacio de trabajo.

El pistón es desplazable axialmente y está dispuesto en el interior del cilindro de tal manera que los ejes longitudinales principales del pistón y de la camisa del cilindro se solapan. Las conexiones del medio de presión están dispuestas en el cilindro de tal manera que el espacio de trabajo del fondo del pistón y el espacio de trabajo del vástago de pistón pueden ser sometidos a una presión de funcionamiento.

El pistón puede comprender adicionalmente diferentes anillos de guía, de sellado o de pistón. Las diferentes versiones de un pistón para un cilindro de trabajo se conocen como tales del estado de la técnica.

Según la invención, el vástago de pistón atraviesa de forma deslizante la primera pieza de cierre, configurada aquí como pieza de cierre de guía.

El vástago de pistón está montado de forma deslizante en la pieza de cierre de guía, de manera que la pieza de cierre de guía está diseñada para evitar una fuga del medio de presión, en lo sucesivo también denominado fluido. Esto se realiza, por ejemplo, a través de las juntas anulares correspondientes.

El cilindro de trabajo según la invención se caracteriza en particular porque ambas piezas de cierre, por ejemplo, en el caso de un cilindro de trabajo diferencial, tanto la pieza de cierre de guía como la pieza de cierre inferior están soldadas a la camisa del cilindro.

A este respecto, la primera pieza de cierre está conectada con la camisa del cilindro por medio de una primera soldadura anular láser circunferencial y la segunda pieza de cierre está conectada con la camisa del cilindro por medio de una segunda soldadura anular láser circunferencial en unión de materiales. En lo sucesivo, los componentes conectados entre sí también se denominarán colectivamente los socios de acoplamiento. Las dos piezas de cierre se conectan a la camisa del cilindro mediante el proceso de soldadura láser. Las soldaduras con anillo láser son uniones soldadas por fusión, sin que se añadan materiales de soldadura adicionales.

Mediante la soldadura láser se forma ventajosamente una soldadura muy estrecha y puntiaguda. El ángulo agudo extendido por los flancos laterales de la soldadura láser esencialmente en forma de V es preferiblemente de menos de 15 grados y de forma especialmente preferida de menos de 10 grados.

Las dos soldaduras anulares láser forman un plano de sellado hermético a los fluidos. Esto significa que la primera soldadura anular láser impide un paso de medio de presión en el punto de unión entre la camisa del cilindro y la primera pieza de cierre y la segunda soldadura anular impide un paso de medio de presión entre la camisa del cilindro y la segunda pieza de cierre, sin que se necesiten medios adicionales para la obturación, como por ejemplo un anillo de obturación.

La camisa del cilindro y las piezas de cierre, así como preferiblemente también la unidad de pistón, consisten en cada caso en una aleación metálica y de forma especialmente preferida en una aleación de acero. En este caso, la composición de material de los componentes individuales puede diferir ligeramente. Preferiblemente, las proporciones en masa de los componentes de la aleación metálica del cilindro difieren de las de las piezas de cierre en menos del 10 % en peso de la aleación metálica de las piezas de cierre. Por lo tanto, las piezas de cierre y la camisa del cilindro tienen propiedades físicas similares y se pueden soldar especialmente bien entre sí.

La aleación de acero utilizada tiene preferiblemente un contenido de carbono inferior al 0,5 % en peso. Los componentes de aleación vanadio, cromo y manganeso están contenidos de forma individual o combinada preferiblemente con una proporción del 0,01 al 2 % en peso.

Además, el cilindro de trabajo se caracteriza porque al menos una pieza de cierre comprende un contorno de alojamiento cóncavo circunferencial que se abre axialmente donde se engancha la camisa del cilindro, donde el contorno de alojamiento se engancha radialmente a la camisa del cilindro y un eje central de la soldadura anular, con el eje longitudinal principal comprende un ángulo de inclinación de la soldadura anular alfa que es de 110 a 160 grados. Esta inclinación oblicua que supera los 90 grados también se denomina en lo sucesivo como inclinación oblicua negativa.

El contorno de alojamiento cóncavo circunferencial que se abre axialmente se proporciona mediante una ranura anular en la pieza de cierre correspondiente, que comprende paredes laterales radiales. A este respecto, la pared lateral dispuesta radialmente en el exterior está inclinada y forma una forma cónica. Por lo tanto, el contorno de alojamiento cóncavo forma una superposición radial. La pared lateral dispuesta radialmente en el interior preferiblemente no está inclinada y preferiblemente forma una forma cilíndrica. Por lo tanto, la sección transversal del contorno de alojamiento corresponde preferiblemente a una cuña cóncava. La camisa del cilindro está configurada en el extremo de la camisa del cilindro correspondiente en correspondencia con el contorno de alojamiento y comprende para ello una superficie anular oblicua, cuyo ángulo de inclinación corresponde al ángulo de inclinación de la pared lateral radial exterior del contorno de alojamiento. Por lo tanto, la sección transversal de la pared del extremo de la camisa del cilindro corresponde preferiblemente a una cuña que encaja en el contorno de alojamiento.

Entre las superficies anulares inclinadas descritas del contorno de alojamiento y de la camisa del cilindro está dispuesta la soldadura anular láser. A este respecto, el ángulo de inclinación de la soldadura anular láser corresponde al ángulo de inclinación de las dos superficies anulares inclinadas.

El cilindro de trabajo soldado según la invención comprende una serie de ventajas considerables frente a cilindros de trabajo según el estado de la técnica.

Una primera ventaja esencial consiste en que, en particular, la camisa del cilindro tiene que mecanizarse con poco o ningún arranque de viruta más allá del corte a medida. En particular, no es necesario cortar roscas ni girar ranuras. El mecanizado por arranque de viruta de la camisa del cilindro se limita ventajosamente a la configuración de la superficie anular frontal inclinada.

De este modo, en primer lugar existe la ventaja inmediata de que se puede ahorrar el tiempo, las máquinas de mecanizado, los costes de herramientas y la energía necesarios para un mecanizado por arranque de viruta.

Además, existe la ventaja de un ahorro drástico de material y, por lo tanto, de la protección de los recursos de materias primas, ya que la camisa del cilindro solo debe tener aproximadamente la mitad del grosor de la pared de la camisa de un cilindro de trabajo diferencial atornillado. Se pueden omitir las asignaciones, por ejemplo, en el grosor de la pared de la camisa para compensar la eliminación de material para una rosca cortada.

Además, al eliminar el mecanizado por arranque de viruta de la camisa del cilindro y, preferiblemente, también del vástago de pistón, la calidad aumenta significativamente. La precisión de la concentricidad axial ya no se ve afectada como resultado de la eliminación de las entradas de fuerza por un mecanizado por arranque de viruta. Más bien, la concentricidad axial de los productos de partida para las camisas de cilindro y, si es necesario, también de los vástagos de los pistones, se mantiene por completo. Por lo tanto, el cilindro de trabajo según la invención comprende una mayor precisión. Así también se puede proporcionar el movimiento axial del vástago de pistón sin el problema conocido según el estado de la técnica de la deformación de los vástagos de pistón en el tope final. De este modo se reduce al mismo tiempo el desgaste de las guías de los cilindros en la pieza de cierre de guía. Al eliminar el mecanizado por arranque de viruta de la camisa del cilindro y, en su caso, del vástago de pistón, se evitan al mismo tiempo las reducciones de la capacidad de carga debido a los efectos de entalladura.

Se ha encontrado que, a través del contorno de alojamiento cóncavo en cooperación con el ángulo de inclinación de la soldadura anular según la invención con el mismo medio, se logran al mismo tiempo tres efectos beneficiosos. En primer lugar, mediante el recubrimiento radial de la camisa del cilindro se consigue una absorción en arrastre de forma de las fuerzas de abolladura, que son causadas por la presión de trabajo del medio de presión. La recepción en arrastre de forma de las fuerzas de abolladura que actúan radialmente alivia la soldadura anular láser, de modo que la transmisión de fuerza en arrastre de material en la soldadura anular láser está disponible prácticamente exclusivamente para fuerzas axiales. En segundo lugar, debido a la inclinación sin medidas adicionales, se logra una profundidad de soldadura anular que excede el grosor de la pared de la camisa del cilindro y, por lo tanto, permite una mayor transmisión de fuerza. En tercer lugar, se logra al mismo tiempo una ventaja de montaje, ya que durante un movimiento de aproximación axial, el cilindro y la pieza de cierre en cuestión se centran automáticamente.

Otra ventaja radica en la estanqueidad absoluta del cilindro de trabajo diferencial en los puntos de unión entre la camisa del cilindro y las piezas de cierre. En este caso es ventajoso además que la estanqueidad se pueda proporcionar sin las juntas requeridas de otro modo según el estado de la técnica. Además del ahorro de costes, la posible eliminación de estos componentes susceptibles de envejecimiento conlleva una mejora de la calidad y un aumento de la vida útil. Además, se excluyen las impurezas causadas por el envejecimiento de las juntas.

Otra ventaja radica en el aumento de la seguridad operativa. Se suprime un posible juego de movimiento axial entre la camisa del cilindro y las piezas de cierre, como en el caso de las roscas, durante los cambios de carga o el aflojamiento, como en el caso de las roscas. Además, se producen ahorros ventajosos debido a la eliminación de elementos de seguridad que de otro modo serían necesarios. En última instancia, también se omite la protección necesaria de los elementos de seguridad reales, que se requiere para las conexiones desmontables. Un aseguramiento de este tipo se realiza según el estado de la técnica, por ejemplo, mediante un encolado de los elementos de aseguramiento. La eliminación de la adhesión se asocia con otras ventajas importantes. En primer lugar, se eliminan los costos de los costosos adhesivos de bloqueo de tornillo. En segundo lugar, se suprimen las limpiezas de las superficies para la producción de su capacidad de adhesión para los adhesivos de bloqueo de tornillo que, Según el estado de la técnica, a menudo requieren productos químicos de limpieza peligrosos para la salud. Esto elimina las medidas especiales para garantizar la protección de la salud y la protección del medio ambiente. En tercer lugar, se supera el problema de que incluso las uniones desmontables aseguradas por adhesivos de bloqueo de tornillo pueden estar sujetas al riesgo de aflojamiento en caso de cargas de impacto.

Como un aspecto de la mayor seguridad de funcionamiento, también se debe mencionar el aumento de la seguridad contra la manipulación. Quedan excluidas las intervenciones no destructivas en el interior del cilindro. Se eliminan las posibles fuentes de lesiones en relación con una apertura incorrecta o un reensamblaje incorrecto de un cilindro de trabajo diferencial por parte de personal no capacitado.

Mediante el procedimiento de soldadura anular láser se produce en el área de las soldaduras anulares láser solo un calentamiento muy limitado localmente del material. Por lo tanto, los componentes con materiales térmicamente susceptibles, como especialmente juntas, se pueden soldar en una proximidad de unos pocos milímetros alrededor de la soldadura planificada, que se dañarían con otros procesos de soldadura.

También se evitan las incrustaciones en las secciones superficiales interiores de la camisa del cilindro y de las piezas de cierre, especialmente cerca de las soldaduras, que de otro modo tendrían que retirarse laboriosamente según el estado de la técnica.

Además, es ventajosa la reducción de tensiones térmicas en los socios de acoplamiento de la unión soldada, ya que por medio de la soldadura láser solo se debe aplicar una energía de estiramiento relativamente baja (cantidad de energía con respecto a la longitud de la soldadura).

Otra ventaja es que el curso, la profundidad de la soldadura y el ángulo de las soldaduras anulares láser pueden determinarse en gran medida mediante el movimiento, la energía de estiramiento y el ángulo del rayo láser en relación con el cilindro de trabajo que se va a producir. De esta manera, el desarrollo y el ángulo se pueden orientar de manera dirigida en particular mediante el cambio de la posición del láser con respecto a los socios de acoplamiento.

En una primera configuración especialmente preferida del cilindro de trabajo según la invención, el cilindro de trabajo está presente como cilindro de trabajo de doble acción y está configurado como cilindro de trabajo diferencial.

En esta configuración, la primera pieza de cierre está configurada como pieza de cierre de guía y la segunda pieza de cierre está configurada como pieza de cierre inferior. Por lo tanto, aquí el primer extremo de la camisa del cilindro se designa como extremo de la camisa del cilindro del lado de guía y el segundo extremo de la camisa del cilindro se designa como extremo de la camisa del cilindro del lado inferior. La primera soldadura anular láser está dispuesta entre la pieza de cierre de guía y el extremo de la camisa del cilindro del lado de la guía y la segunda soldadura anular láser está dispuesta entre la pieza de cierre inferior y el extremo de la camisa del cilindro del lado del fondo.

La unidad de pistón comprende un pistón y un vástago de pistón en el cilindro de trabajo diferencial. Para la estructura de la unidad de pistón configurada de esta manera se hace referencia a los contenidos de la descripción presentes anteriormente para el cilindro de trabajo.

El pistón de la unidad de pistón está dispuesto en el interior del cilindro y, por lo tanto, separa el interior del cilindro en un espacio de trabajo del fondo del pistón, también denominado espacio del fondo del pistón, y un espacio de trabajo del vástago de pistón, también denominado espacio del vástago de pistón. La superficie efectiva del pistón en el espacio del fondo del pistón es mayor en el lado del fondo del pistón del pistón que en el lado del vástago del vástago de pistón. Por lo tanto, a la misma presión del medio de presión, en el lado del espacio del fondo del pistón actúa una fuerza mayor sobre el pistón que en el lado del espacio del vástago de pistón. Una fuerza que actúa sobre el pistón se transmite desde el interior del cilindro hacia el exterior por medio del vástago de pistón, para lo cual el vástago de pistón atraviesa la pieza de cierre de guía de forma deslizante.

En una segunda configuración especialmente preferida del cilindro de trabajo según la invención, el cilindro de trabajo también está presente como cilindro de trabajo de doble acción; sin embargo, aquí está configurado como cilindro de marcha continua.

En el cilindro de marcha continua según este perfeccionamiento ventajoso, la primera pieza de cierre está configurada como una pieza de cierre de guía, al igual que en un cilindro de trabajo diferencial. Además, como característica especial, la segunda pieza de cierre también está configurada como otra pieza de cierre de guía. La pieza de cierre de guía y la otra pieza de cierre de guía se resumen a continuación también como las piezas de cierre de guía. La primera soldadura anular láser está dispuesta por lo tanto entre la pieza de cierre de guía y el primer extremo de la camisa del cilindro y la segunda soldadura anular láser está dispuesta por lo tanto entre la otra pieza de cierre de guía y el segundo extremo de la camisa del cilindro.

La unidad de pistón también comprende aquí un pistón y un vástago de pistón. El pistón está dispuesto en el interior del cilindro y lo separa en un primer y un segundo espacio de trabajo del vástago de pistón. Para ello, el vástago de pistón sobresale axialmente por ambos lados del pistón y se saca por ambos lados del interior del pistón a través de las piezas de cierre, que aquí se comprenden ambas como piezas de cierre de guía, del interior del pistón. Por lo tanto, el vástago de pistón atraviesa ambas piezas de cierre de guía de forma deslizante.

Ambos espacios de trabajo del vástago de pistón comprenden la misma sección transversal y, por lo tanto, el pistón comprende superficies de ataque efectivas del mismo tamaño en ambos lados para el medio de presión. La fuerza que actúa sobre el pistón y la longitud del recorrido de trabajo realizado por el pistón es la misma, independientemente de si una corriente de presión determinada del medio de presión, igual según la presión y el volumen, ejerce presión sobre el primer o el segundo espacio de trabajo del vástago de pistón. Debido a este mismo comportamiento en ambas direcciones de accionamiento, el cilindro de marcha continua también se utiliza a menudo como cilindro de dirección y, por lo tanto, también se denomina cilindro de dirección. Según otro perfeccionamiento, el cilindro de trabajo está configurado como un cilindro de émbolo. Se trata de un cilindro de trabajo de acción simple.

Según este perfeccionamiento, la primera pieza de cierre está configurada como una pieza de cierre de guía y la segunda pieza de cierre como una pieza de cierre inferior. El primer extremo de la camisa del cilindro era un extremo de la camisa del cilindro del lado de la guía y el segundo extremo de la camisa del cilindro era un extremo de la camisa del cilindro del lado del suelo. Al igual que en un cilindro de trabajo diferencial, la primera soldadura anular láser está dispuesta entre la pieza de cierre de guía y el extremo de la camisa del cilindro del lado de guía y la segunda soldadura anular láser entre la pieza de cierre inferior y el extremo de la camisa del cilindro del lado inferior.

En el cilindro de émbolo, la unidad de émbolo está configurada por un émbolo. El émbolo está dispuesto en el interior del cilindro. En el interior del cilindro solo está configurado un espacio de trabajo. El émbolo atraviesa la pieza de cierre de guía de forma deslizante. Cuando se aplica una corriente de presión del medio de presión a la espacio de trabajo, el pistón de inmersión se desplaza axialmente según el volumen introducido de la corriente de presión y realiza un movimiento de salida. El movimiento de entrada es causado por una fuerza que actúa desde el exterior en la dirección opuesta.

Según la invención, el cilindro de trabajo se caracteriza porque en el espacio interior del cilindro entre la primera pieza de cierre y una pared interior de la camisa del cilindro de la camisa del cilindro en su primer extremo de la camisa del cilindro axialmente distanciado de la primera soldadura anular láser está dispuesto un primer anillo de sellado circunferencial que forma una primera sección anular separada por presión, que está dispuesta entre el primer anillo de sellado circunferencial y la primera soldadura anular láser y/o porque en el espacio interior del cilindro entre la segunda pieza de cierre y una pared interior de camisa del cilindro de la camisa del cilindro en su segunda camisa del cilindro axialmente distanciado de la segunda soldadura anular láser está dispuesto un segundo anillo de sellado circunferencial que forma una segunda sección anular separada por presión, que está dispuesta entre el segundo anillo de sellado circunferencial y la segunda soldadura anular láser.

Por lo tanto, según la invención, al menos una soldadura anular láser está precedida por un anillo de sellado circunferencial. Preferiblemente, cada una de las dos soldaduras anulares láser va precedida de un anillo de sellado circundante. El anillo de sellado circundante también se denomina a continuación junta tórica.

La junta tórica separa de forma estanca a la presión en el interior del espacio del cilindro una sección anular delante de la respectiva soldadura anular láser del resto del interior del cilindro.

Sorprendentemente, se ha encontrado que mediante la formación de una soldadura anular láser, la energía de estiramiento se puede ajustar tan baja que una junta tórica térmicamente sensible no se daña, incluso en una zona cercana a la soldadura anular láser. Como zona cercana se entiende una distancia axial entre la soldadura anular láser y la junta tórica, que es menor que un diámetro interior de la camisa del cilindro y con especial preferencia no asciende a más de cuatro veces un grosor de pared de la camisa del cilindro.

La junta tórica hace que la sección del anillo esté separada de la presión de trabajo del medio de presión. Por lo tanto, una sección axial de la camisa del cilindro inmediatamente antes y en la soldadura anular láser desde el interior no se somete a la presión de trabajo del medio de presión y, por lo tanto, no está sujeta a una carga de abolladura. Por lo tanto, se evita ventajosamente al mismo tiempo una carga radial que de otro modo se produciría en la soldadura anular láser con un medio muy simple. Más bien, solo existe la carga axial. La carga axial se basa en el hecho de que la presión de trabajo del medio de presión actúa sobre la superficie base de la respectiva pieza de cierre. Por lo tanto, se evita ventajosamente una carga multieje en la soldadura con anillo láser y una tensión del material multieje en ese punto.

Al mismo tiempo, mediante la junta tórica aguas arriba se consigue una protección del al menos un espacio de trabajo o, dependiendo del tipo de cilindro de trabajo, de las juntas tóricas en ambos lados de ambos espacios de trabajo contra la suciedad. Cualquier emisión durante la soldadura láser o partículas que puedan separarse de los socios de acoplamiento en el área de la soldadura láser se retienen en la sección anular respectiva por la junta tórica antes de pasar a la espacio de trabajo.

Según otro perfeccionamiento ventajoso, las soldaduras anulares láser comprenden una profundidad de soldadura anular láser, cuyo grosor de pared de la camisa del cilindro está en una proporción de 1,1 a 2,5.

Si la soldadura anular láser no discurre verticalmente a través de la pared de la camisa del cilindro, la profundidad de la soldadura anular láser es mayor que el grosor de la pared de la camisa del cilindro. Por lo tanto, la conexión entre las piezas de cierre comprende una estabilidad particularmente ventajosa, ya que la transmisión de fuerza en la soldadura se distribuye en una superficie más grande y, por lo tanto, se optimiza.

Como otra ventaja, el grosor de la pared de la camisa del cilindro se puede reducir aún más para ciertas aplicaciones. Además, según este perfeccionamiento ventajoso, también es posible configurar la profundidad de la soldadura anular láser más grande que el grosor de la pared de la camisa del cilindro, ya que la soldadura anular láser se introduce más profundamente en la pieza de cierre que el grosor de la camisa del cilindro. Por lo tanto, hay una raíz de soldadura más profunda. Preferentemente, la profundidad de la soldadura anular láser comprende al menos 1,2 veces el grosor de la camisa del cilindro. Sorprendentemente, se ha encontrado que debido a los cambios en la estructura de la pieza de cierre resultantes, se logra un aumento en la capacidad de carga de las soldaduras anulares.

En general, se aplica que los diferentes desarrollos ventajosos de la formación de las soldaduras anulares láser no están fijados para ciertos tipos de cilindros. Además, en el mismo cilindro de trabajo también pueden estar presentes diferentes configuraciones de las soldaduras anulares láser combinadas, siempre que el cilindro de trabajo resultante caiga dentro del rango de protección definido por las siguientes reivindicaciones. II

La invención se explica más en detalle como ejemplo de realización mediante la

Fig. 1 Cilindro de marcha continua (resumen) que no está cubierto por las reivindicaciones

Fig. 2 Sección de ampliación de la Fig. 1 para la representación del contorno de alojamiento cóncavo

Fig. 3 Sección de ampliación de la Fig. 1 para la representación despiezada

Fig. 4 Aumento de una soldadura láser para la representación de la sección transversal y el ángulo de la soldadura anular beta

La Fig. 1 muestra un ejemplo de realización donde el cilindro de trabajo está configurado como cilindro de trabajo de marcha continua. En el cilindro de trabajo de marcha continua, ambas piezas 3, 4 de cierre, es decir, la primera pieza 3 de cierre y la segunda pieza 4 de cierre están configuradas como piezas de cierre de guía. El pistón 5a está dispuesto en la zona axial central del vástago 5b de pistón, que se guía a través de ambas piezas 3, 4 de cierre. El pistón 5a y el vástago 5b de pistón forman juntos el pistón 5.

El primer extremo 6 de la camisa del cilindro está conectado con la primera pieza 3 de cierre por medio de la primera soldadura 9 láser con inclinación negativa y el segundo extremo de la camisa del cilindro está conectado con la segunda pieza 4 de cierre por medio de la segunda soldadura 10 láser con inclinación negativa.

Las dos piezas 3, 4 de cierre comprenden respectivamente un contorno 19 de alojamiento cóncavo donde se insertan las superficies anulares configuradas oblicuamente de los respectivos extremos 6, 7 de la camisa del cilindro y se sueldan allí por medio del procedimiento de soldadura láser.

En la Fig. 2 está representado con más detalle el ejemplo de realización de la Fig. 1 en un aumento.

El segundo extremo 7 de la camisa del cilindro ya está insertado aquí en el contorno 19 de alojamiento cóncavo configurado en forma de cuña y soldado con la segunda pieza 4 de cierre por medio de la segunda soldadura 10 anular láser circundante.

El eje 13 central de la soldadura anular comprende con el eje 14 longitudinal principal el ángulo de inclinación de la soldadura anular alfa.

Según la invención, el ángulo de la soldadura anular alfa comprende un ángulo entre 110 y 160 grados, en el ejemplo de realización de aproximadamente 120 grados.

En la Fig. 3 están representados adicionalmente los socios de acoplamiento según la Fig. 1 en una vista de explosión esquemática. La Fig. 1 muestra el primer extremo 6 de la camisa del cilindro y la primera pieza 3 de cierre con el contorno 19 de alojamiento cóncavo en forma de cuña antes de la unión. El contorno 19 de alojamiento cóncavo está configurado de modo que puede alojar el primer extremo 6 de la camisa del cilindro y forma con él una superficie de contacto común, donde está dispuesta entonces la primera soldadura 9 anular láser. La Fig. 3 muestra que el contorno 19 de alojamiento cóncavo se abre axialmente en la dirección de la camisa 2 del cilindro. De este modo, las fuerzas de abolladura que actúan radialmente sobre la camisa 2 del cilindro desde el interior se absorben en arrastre de forma por una superposición 20 radial. Esta es la sección radialmente exterior del contorno 19 de alojamiento cóncavo. En la Fig. 4 se representa una soldadura láser ampliada. La primera soldadura 9 anular láser aquí representada, entre el primer extremo 2 de la camisa del cilindro y la primera pieza 3 de cierre, muestra a modo de ejemplo una soldadura láser según la presente invención.

Esta primera soldadura 9 anular láser tiene una profundidad 11 de soldadura anular y un eje 13 central de soldadura anular. En esta versión, la profundidad 11 de la soldadura anular es mayor que el grosor 12 de la pared de la camisa del cilindro.

La soldadura láser comprende una ligera conicidad. Si se trazan dos tangentes al contorno del borde de la soldadura láser, estas se cortan y forman un ángulo beta de soldadura anular. El ángulo de la soldadura anular beta no es preferiblemente más de 15 grados y especialmente preferiblemente no más de 10 grados. El eje 13 central de la soldadura anular es al mismo tiempo la mitad angular del ángulo de la soldadura anular beta y comprende el ángulo de inclinación de la soldadura anular alfa con el eje 14 longitudinal principal. Además, el eje 13 central de la soldadura anular se extiende a lo largo de la superficie de contacto del primer extremo 6 de la camisa del cilindro y la primera pieza 3 de cierre. En esta versión, el ángulo de inclinación de la soldadura anular alfa es de 120 grados.

Al mismo tiempo, la Fig. 4 muestra un ejemplo de realización con un anillo 17 de sellado circular (junta tórica) situado delante de la primera soldadura 9 anular láser, que separa la zona del medio de presión de forma estanca a la presión antes de la primera soldadura 9 anular láser. Esta área es la sección 18 anular separada por presión. Visto axialmente, la sección 18 anular separada de la presión se encuentra entre el anillo 17 de sellado (junta tórica) y la primera soldadura 9 anular láser. En esta sección 18 anular no actúan fuerzas radiales desde el interior sobre la camisa del cilindro en su primer extremo 6 de la camisa del cilindro. Por lo tanto, la primera soldadura 9 anular láser solo se carga con una tensión de tracción axial. De este modo, la camisa 2 del cilindro no se carga con fuerzas de abolladura en esta zona y se descarga la primera soldadura 9 anular láser. El anillo 17 de sellado (junta tórica) se compone en esta realización de un polímero elástico. La entrada de calor durante la soldadura láser sigue siendo lo suficientemente baja como para no dañar el anillo 17 de sellado (junta tórica) a pesar de la proximidad a la primera soldadura 9 anular láser. Al mismo tiempo, de la Fig. 4 en combinación con la Fig. 3 se puede ver que, debido a la configuración estrecha de las soldaduras 9, 10 anulares láser según la invención, el material en la zona del recubrimiento 20 radial solo se somete a una carga térmica a una profundidad pequeña, de modo que la pieza de cierre correspondiente solo debe comprender un grosor de material pequeño en el recubrimiento 20 radial.

Referencias utilizadas

1 Cilindro de trabajo

2 Camisa del cilindro

3 Primera pieza de cierre

4 Segunda pieza de cierre

5 Unidad de pistón

5a Pistón

5b Vástago de pistón

6 Primer extremo de la camisa del cilindro

7 Segundo extremo de la camisa del cilindro

8 Interior del cilindro

8a Primer espacio de trabajo

8b Segundo espacio de trabajo

9 Primera soldadura anular láser circunferencial

10 Segunda soldadura anular láser circunferencial

11 Profundidad de la soldadura anular

12 Grosor de la pared de la camisa del cilindro

13 Eje central de la soldadura anular

14 Eje longitudinal principal

15 Junta

16 Guía

17 Anillo de sellado circunferencial

18 Sección anular con separación de presión

19 Contorno de alojamiento cóncavo

20 Superposición radial

a Ángulo de inclinación de la soldadura anular alfa

p Ángulo de soldadura anular beta

Claims

REIVINDICACIONES

1. Cilindro (1) de trabajo,

que comprende un camisa (2) del cilindro con un eje longitudinal principal, una primera pieza (3) de cierre, una segunda pieza (4) de cierre y una unidad (5) de pistón,

donde la camisa (2) del cilindro comprende un primer extremo (6) de la camisa del cilindro y un segundo extremo (7) de la camisa del cilindro,

donde la primera pieza (3) de cierre está dispuesta en el primer extremo (6) de la camisa del cilindro, donde la segunda pieza (4) de cierre está dispuesta en el segundo extremo (7) de la camisa del cilindro,

donde la camisa (2) del cilindro y las piezas (3, 4) de cierre forman un espacio (8) interior del cilindro, donde la unidad (5) de pistón está dispuesta axialmente, desplazable a lo largo del eje longitudinal principal en el espacio (8) interior del cilindro y configura al menos un espacio de trabajo en el espacio (8) interior del cilindro, donde la unidad (5) de pistón atraviesa la primera pieza (3) de cierre, donde la primera pieza (3) de cierre está conectada con la camisa (2) del cilindro por medio de una primera soldadura (9) anular láser circundante y la segunda pieza (4) de cierre con la camisa (2) del cilindro por medio de una segunda soldadura (10) anular láser circundante,

donde las soldaduras (9,10) anulares láser forman respectivamente un plano (10) de sellado hermético a los fluidos,caracterizado por

queal menos una pieza (3, 4) de cierre comprende un contorno de alojamiento cóncavo circunferencial que se abre axialmente donde encaja la camisa del cilindro, donde el contorno de alojamiento se extiende radialmente sobre la camisa del cilindro y que un eje (13) central de la soldadura anular con el eje (14) longitudinal principal comprende un ángulo de inclinación de la soldadura anular (alfa) que es de 110 a 160 grados y

queen el espacio (8) interior de cilindro entre la primera pieza (3) de cierre y una pared interior de camisa del cilindro de la camisa (2) del cilindro en su primer extremo (6) de la camisa del cilindro axialmente distanciado de la primera soldadura (9) anular láser está dispuesto un primer anillo (17) de sellado circunferencial, que forma una primera sección (18) anular separada por presión entre el primer anillo (17) de sellado circunferencial y la primera soldadura (9) anular láser y/o que en el espacio (8) interior de cilindro entre la segunda pieza (4) de cierre y una pared interior de camisa del cilindro de la camisa (2) del cilindro en su segundo extremo (7) de la camisa del cilindro axialmente distanciado de la segunda soldadura (10) anular láser está dispuesto un segundo anillo de sellado circunferencial, que está dispuesto una segunda sección anular separada por presión, dispuesta entre el segundo anillo de sellado circunferencial y la segunda soldadura (10) anular láser.

2. Cilindro (1) de trabajo según la reivindicación 1,

caracterizado por

queel cilindro (1) de trabajo tiene doble acción y está configurado como cilindro de trabajo diferencial, donde la primera pieza (3) de cierre está configurada como pieza de cierre de guía y la segunda pieza (4) de cierre como pieza de cierre inferior,

donde el primer extremo (6) de la camisa del cilindro es un extremo de la camisa del cilindro del lado de guía y el segundo extremo (7) de la camisa del cilindro es un extremo de la camisa del cilindro del lado inferior, donde la unidad (5) de pistón comprende un pistón (5a) y un vástago (5b) de pistón,

donde el pistón (5a) está dispuesto en el espacio (8) interior del cilindro y separa el espacio (8) interior del cilindro en un primer espacio (8a) de trabajo, diseñado como espacio de trabajo del vástago de pistón y un segundo espacio (8b) de trabajo, diseñado como espacio de trabajo del fondo del pistón y donde el vástago (5b) de pistón atraviesa la pieza (3) de cierre de guía de forma deslizante.

3. Cilindro (1) de trabajo según la reivindicación 1,

caracterizado por

queel cilindro (1) de trabajo tiene doble acción y está configurado como cilindro de marcha continua, donde la primera pieza (3) de cierre está configurada como pieza de cierre de guía y la segunda pieza (4) de cierre como otra pieza de cierre de guía, donde la unidad (5) de pistón comprende un pistón (5a) y un vástago (5b) de pistón,

donde el pistón (5a) está dispuesto en el espacio (8) interior del cilindro h y separa el espacio (8) interior del cilindro en un primer espacio (8a) de trabajo, diseñado como un primer espacio de trabajo de vástago de pistón y un segundo espacio (8b) de trabajo, diseñado como un segundo espacio de trabajo de vástago de pistón y donde el vástago (5b) de pistón atraviesa la pieza de cierre de guía y la otra pieza de cierre de guía de forma deslizante.

4. Cilindro (1) de trabajo según la reivindicación 1,

caracterizado por

queel cilindro (1) de trabajo actúa de forma sencilla y está configurado como cilindro de émbolo, donde la primera pieza (3) de cierre está configurada como pieza de cierre de guía y la segunda pieza (4) de cierre como pieza de cierre inferior,

donde el primer extremo (6) de la camisa del cilindro es un extremo de la camisa del cilindro del lado de la guía y el segundo extremo (7) de la camisa del cilindro es un extremo de la camisa del cilindro del lado del fondo, donde la unidad (5) de pistón está diseñada por un pistón de inmersión, donde el pistón de inmersión está dispuesto en el interior (8) del cilindro y donde el interior (8) del cilindro forma un espacio de trabajo y donde el pistón de inmersión atraviesa la pieza (3) de cierre de guía de forma deslizante.

5. Cilindro (1) de trabajo según cualquier de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado por

quelas soldaduras anulares láser tienen respectivamente una profundidad (11) de soldadura anular, donde la profundidad (11) de la soldadura anular comprende una relación de 1,1 a 2,5 con respecto a un grosor (12) de pared de la camisa cilíndrico.