Hydraulischer Druckverstärker Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Druck verstärker für den Gebrauch in hydraulischen Brems betätigungsmechanismen wie sie beispielsweise in Schiffsantrieben oder in ähnlichen Antrieben Verwen dung finden, bei denen hohe kinetische Energien ver nichtet werden müssen. Das Patent No. 418 019 be trifft eine komplette Einrichtung zur Betätigung und Steuerung einer Kraftanlage mit Reversiergetriebe und hydraulisch synchron gesteuerten Bremsen.
Die ganze Anlage arbeitet mit einem verhältnis- mässig niedrigen Druck der Steuerflüssigkeit (etwa 4,2 kg/cm2), aber die Bremsbetätigungsdrücke müs sen in gewissen Fällen 70 kg/cmz oder mehr betra gen. Zu diesem Zweck ist die Benützung eines Druck verstärkers erforderlich und die vorliegende Erfin dung betrifft ein geeignetes Gerät dieser Art.
Zur näheren Erläuterung der Aufgabestellung sei darauf hingewiesen, dass die hydraulische Steuerein richtung über ein Hauptabsperrorgan arbeitet, wel ches Öl unter einem gleichmässigen Druck an Kupp lungen, Drehzahlsteuergeräte und Bremsen in syn chronisierter Weise abgibt, so dass die Betätigungen in der gewollten Folge stattfinden. Der Arbeitsdruck in der Steuereinrichtung kann dabei beispielsweise nur 1/20 des Druckes betragen, der für eine zu friedenstellende Betätigung der Bremsen erforderlich ist.
Zudem muss der Bremsbetätigungsdruck progres siv aufgebaut werden, wogegen alle andern mit Hil fe der Druckflüssigkeit durchgeführten Betätigungen rasch aufhören oder vor sich gehen müssen. Es ist notwendig, für die Bremsbetätigung einen minima len und einen maximalen Druck zu bestimmen und auch ein Mass für die Geschwindigkeit der Druck zunahme- und -abnahme. Es ist erforderlich, dass der Druckverstärker den eingegebenen Druckverän- derungen genau folgt.
Komplett geschlossene hydraulische Systeme sind vorgeschlagen worden für Automobilbremsanlagen, hydraulische Hebezeuge, Flugzeugfahrwerke und auch andere Anwendungen. Alle diese Systeme verwen den einen Hauptarbeitskolben, der in gewissen Fäl len durch Pedal gesteuert wird und in anderen Fäl len servobetätigt ist, wobei Drucköl, das durch eine Pumpe geliefert wird, in einen Verstärker ge langt.
Gewisse Konstruktionen wie die hier be schriebene wenden das Differentialkolbenpump- prinzip an, bei welchem das Niederdrucksystem auf einen Kolben mit grösserer Wirkfläche einwirkt als der Arbeitskolben im Hochdrucksystem. Viele arbei ten nach dem Ein- und Ausprinzip und andere haben einen Satz von Steuerstellungen, in welchen die Betätigungen eindeutig dem Steuermechanismus ein verleibt sind. Andere wieder bringen den Ventilme chanismus zur Speisung des Niederdrucköles im Ar beitskolben selbst unter.
Die besonderen Probleme, die hier vorliegen, be ruhen auf den gegenüber bisher zur Anwendung ge langten, viel höheren Betriebsbelastungen und auch auf dem Erfordernis der genauen Abstufung des Druckes, während im Rest des Systems mit konstan tem Druck gearbeitet wird, wobei noch der besondere Wunsch zu berücksichtigen war, dass die Entlastung absolut zu sein hat und somit keine Spur von Druck in den Bremsen verbleiben darf, wenn diese ausge schaltet sind.
Gegenstand der Erfindung ist ein Öldruckverstär- ker mit zwei miteinander verbundenen Kolben, die in Zylindern wirken, von denen der eine grösser ist als der andere, wobei der Zylinder grösseren Durchmes sers an ein Niederdrucksystem angeschlossen ist, wo gegen der Zylinder kleineren Durchmessers an ein Hochdrucksystem angeschlossen ist und Flüssigkeit unter einen hohen Druck setzt, der proportional zum niedrigeren Druck ist, -welcher in dem grösserdurch- messerigen Zylinder herrscht,
gekennzeichnet durch einen stets an das Niederdrucksystem angeschlosse nen, in einem zugehörigen Zylinder arbeitenden, klein- durchmessrigen Rückführkolben, der mit den beiden anderen Kolben verbunden ist so dass eine Been digung der Beaufschlagung des grösseren Kolbens die Zurückbewegung aller drei Kolben bewirkt.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbei spiel des Druckverstärkers dar.
Fig. 1 zeigt dieses Ausführungsbeispiel in Längs schnitt, Fig. 2 ist eine zugehörige Stirnansicht, und Fig. 3 ist ein Querschnitt einer Einzelheit.
Ein kleiner Kolben 1 drängt bei seiner Be wegung nach links in einem Zylinder 2 Hochdruck flüssigkeit durch den Kanal 3 zur Betätigungsvorrich- tung einer nicht gezeigten Bremse. Eine federbelaste te Ventilkugel 4 wird durch eine Stange 5 von ihrem Sitz abgehoben, wenn sich der Kolben seiner rechts- äussersten Lage nähert und ermöglicht so den Ab- lass von Öl aus dem Hochdrucksystem durch den Ka nal 6 in den Innenraum der hohlen Stange des Kol bens 1,
welches Öl dann in den Behälter 7 abfliesst. Letzterer gehört ausschliesslich dem Hochdrucksy stem an und ist vom nicht gezeigten Sammelbehäl- ter getrennt, aus welchem das Niederdrucköl in die Pumpe eingesaugt wird um dann den nicht gezeigten Haupthahn, das öldrucksteuergerät und danach den hier beschriebenen Verstärker zu speisen.
Der grös- sere Kolben 8 wird mit unter variablem Druck ste hendem Niederdrucköl aus einem Druckregler ge- spiesen; dieses Öl tritt durch den Kanal 10 in den Zylinder 9 ein, wobei der Kolben 8 nach links ver schoben wird und den Druck der Flüssigkeit im ge schlossenen hydraulischen System 1, 2, 3 usw. erhöht. Bei Schliessen des Hauptbahns verbindet dieser den Kanal 10 mit der Atmosphäre zwecks Ablassens des Druckes im grossdurchmessrigen Zylinder.
Der Kanal 11 ist ununterbrochen mit einer kontinuierlich arbei tenden Quelle von unter konstantem Druck stehen dem Öl verbunden, welches bei der Einwirkung auf den Kolben 13 in der Ringkammer 12 des Zylinders 14 die Kolbenstangeneinheit nach rechts in die End- stellung bewegen will. Wenn am Ende dieser Bewe gung die Stange 5 an der gegenüberliegenden Wand des Behälters 7 anstösst und die Kolbenstangenein- heit ihre Bewegung nach rechts beendet, so wird die Ventilkugel 4 von ihrem Sitz abgehoben zur Druck entlastung des Hochdruckzylinders 2,
unter Zurück- fliessen von Öl in den Behälter 7 zurück; aus die sem kann die Luft durch die Querlöcher entweichen, die in der Wandung der Bohrung 21 vorhanden sind.
Öl, das aus der Druckkammer 12 am Kolben 13 vorbeileckt, wird bei atmosphärischem Druck durch die Leitung 15, 16 in den vorerwähnten Sammelbe hälter rückgeführt, aus welchem die Pumpe gespiesen wird. Das Gleiche gilt für Öl, das im Zylinder 9 am Kolben 8 vorbeileckt. Das Ablassloch 17 im Kol- ben 8 dient eben dazu, das Öl im Niederdrucksystem in Bewegung zu halten.
Fig. 3 zeigt einen Einsatz 18 mit Ventil 19, der in die vertikale Bohrung 21 eingesetzt werden kann wenn es erforderlich ist, das Hochdrucksystem zu ent lüften. Das Ventil 19 ist beim Abwärtshub geschlos sen und steht mit der Atmosphäre in Verbindung durch den Kanal 20 beim Aufwärtshub. Zur Ent- lüftung wird das Öl aus dem System ausgelassen durch Abnahme eines Zapfens an der Bremseinheit während der Betätigung des Einsatzes 18; diese Be tätigung wird solange fortgesetzt, bis der Ölstrom keine Luftblasen mehr aufweist.
Das Grösssenverhältnis der Wirkfläche des Kol bens 8 zu jener des Kolbens 1 ergibt das Druck- verstärkungsverhältnis; es beträgt im vorliegenden Falle etwa 20: 1.
Die Vorteile der vorliegenden Konstruktion über alle andern bestehen darin, dass die Druckcharakte ristiken genau den durch den Druckregler gestellten Anforderungen entsprechen, da für die Rückführung des Hauptkolbens keine Federn vorhanden sind. Die Konstruktion kann in den allergrössten Anlagen Ver wendung finden und es findet eine zwangsläufige Rückführung der Kolben statt ohne Verzögerung in den Bremsen.
Hydraulic pressure booster The invention relates to a hydraulic pressure booster for use in hydraulic brake actuation mechanisms such as those used in ship drives or in similar drives where high kinetic energies have to be destroyed. The patent no. 418 019 be a complete device for actuating and controlling a power plant with reversing gear and hydraulically synchronized brakes.
The whole system works with a relatively low pressure of the control fluid (approx. 4.2 kg / cm2), but the brake actuation pressures must in certain cases be 70 kg / cm2 or more. A pressure booster must be used for this purpose and the present invention relates to suitable apparatus of this type.
To explain the task in more detail, it should be noted that the hydraulic control device works via a main shut-off device, which releases oil under uniform pressure to clutches, speed control devices and brakes in a synchronized manner so that the actuations take place in the desired sequence. The working pressure in the control device can be, for example, only 1/20 of the pressure that is required for satisfactory actuation of the brakes.
In addition, the brake actuation pressure must be built up progressively, whereas all other actuations carried out with the aid of the hydraulic fluid must quickly cease or proceed. It is necessary to determine a minima len and a maximum pressure for the brake actuation and also a measure for the speed of the pressure increase and decrease. It is necessary that the pressure booster follows the entered pressure changes exactly.
Completely closed hydraulic systems have been proposed for automotive braking systems, hydraulic hoists, aircraft landing gears, and other applications as well. All of these systems use the one main working piston, which in certain cases is controlled by a pedal and in other cases is servo-operated, with pressurized oil supplied by a pump entering an amplifier.
Certain constructions like the one described here use the differential piston pump principle, in which the low pressure system acts on a piston with a larger effective area than the working piston in the high pressure system. Many work on the on and off principle and others have a set of control positions in which the operations are clearly incorporated into the control mechanism. Others bring the valve mechanism for feeding the low-pressure oil into the working piston itself.
The particular problems that exist here are based on the much higher operating loads that have been used up to now and also on the requirement of the precise gradation of the pressure, while the rest of the system is operated with constant pressure, with the special request It had to be taken into account that the relief has to be absolute and therefore no trace of pressure may remain in the brakes when they are switched off.
The subject of the invention is an oil pressure booster with two interconnected pistons which act in cylinders, one of which is larger than the other, the larger diameter cylinder being connected to a low pressure system, whereas the smaller diameter cylinder is connected to a high pressure system is connected and puts fluid under a high pressure, which is proportional to the lower pressure prevailing in the larger-diameter cylinder,
characterized by a small-diameter return piston which is always connected to the low-pressure system and works in an associated cylinder, which is connected to the other two pistons so that the end of the application of the larger piston causes the return movement of all three pistons.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of the pressure booster.
Fig. 1 shows this embodiment in longitudinal section, Fig. 2 is a corresponding end view, and Fig. 3 is a cross section of a detail.
As it moves to the left in a cylinder 2, a small piston 1 pushes high-pressure fluid through the channel 3 to the actuating device of a brake, not shown. A spring-loaded valve ball 4 is lifted from its seat by a rod 5 when the piston approaches its rightmost position and thus enables oil to be drained from the high-pressure system through the channel 6 into the interior of the hollow rod of the piston bens 1,
which oil then flows into the container 7. The latter belongs exclusively to the high-pressure system and is separated from the collecting tank, not shown, from which the low-pressure oil is sucked into the pump in order to then feed the main tap, not shown, the oil pressure control device and then the amplifier described here.
The larger piston 8 is fed with low-pressure oil under variable pressure from a pressure regulator; this oil enters the cylinder 9 through the channel 10, the piston 8 being pushed to the left ver and increasing the pressure of the liquid in the hydraulic system 1, 2, 3, etc., which are closed. When the main path closes, it connects the channel 10 with the atmosphere in order to release the pressure in the large-diameter cylinder.
The channel 11 is uninterruptedly connected to a continuously working source of constant pressure, the oil which, when acting on the piston 13 in the annular chamber 12 of the cylinder 14, wants to move the piston rod unit to the right into the end position. If at the end of this movement the rod 5 hits the opposite wall of the container 7 and the piston rod unit ends its movement to the right, the valve ball 4 is lifted from its seat to relieve the pressure on the high-pressure cylinder 2,
with the oil flowing back into the container 7; from the sem, the air can escape through the transverse holes that are present in the wall of the bore 21.
Oil that licks past the piston 13 from the pressure chamber 12 is returned at atmospheric pressure through the line 15, 16 into the aforementioned Sammelbe container from which the pump is fed. The same applies to oil that leaks past the piston 8 in the cylinder 9. The drain hole 17 in the piston 8 serves to keep the oil in motion in the low-pressure system.
Fig. 3 shows an insert 18 with valve 19 which can be inserted into the vertical bore 21 when it is necessary to vent the high pressure system. The valve 19 is closed on the downstroke and is in communication with the atmosphere through the channel 20 on the upstroke. For venting, the oil is let out of the system by removing a pin on the brake unit while the insert 18 is being operated; Be this actuation is continued until the oil flow no longer has any air bubbles.
The size ratio of the effective area of the piston 8 to that of the piston 1 results in the pressure boosting ratio; in the present case it is about 20: 1.
The advantages of the present design over all others are that the pressure characteristics correspond exactly to the requirements set by the pressure regulator, since there are no springs for the return of the main piston. The construction can be used in the largest systems and there is an inevitable return of the pistons without delay in the brakes.