DD143296A5 - Druckuebersetzter hydropneumatischer antrieb - Google Patents

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DD143296A5 DD79212492A DD21249279A DD143296A5 DD 143296 A5 DD143296 A5 DD 143296A5 DD 79212492 A DD79212492 A DD 79212492A DD 21249279 A DD21249279 A DD 21249279A DD 143296 A5 DD143296 A5 DD 143296A5
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Description

Druckübersetzter hydropneumatischer Antrieb Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft· einen druckübersetzten hydropneumatischen Antrieb für Eilgang und Krafthub, bei dem die von Arbeitskolben und vom Eingkolben begrenzten Zylinderräume beiderseits der Querwand mit Hydrauliköl gefüllt sind, mit einem aus zwei voneinander getrennten Abschnitten bestehenden Zylindergehäuse, wobei im ersten Zylinderabschnitt ein pneumatisch beaufschlagbarer Scheibenkolben abgedichtet geführt ist, der einen die Querwand nach einem vorgegebenen Hub abgedichtet durchdringen, von einem Ringkolben umfaßten Plunger kleinen Durchmessers trägt und im zweiten Zylinderabschnitt ein Arbeitskolben' mit einer nach außen führenden Kolbenstange angeordnet ist, der auf der Kolbenstangenseite zum EüGkhub mit Druckluft beaufschlagbar ist.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen *
Bei einem aus der US-Patentschrift 34 26 530 bekannten Antrieb dieser Gattung wird beim Eilgang in den Baum zwischen dem Eingkolben und dem Scheibenkolben Druckluft eingeleitet. Dabei verschiebt de;? Eingkolben den Hydraulikölvorrat und bewegt mit dessen Hilfe den Arbeitskolben. Der erwähnte
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55 444 16
Raum ist gleichzeitig Hubraum des Scheibenkolbens beim Krafthub und stellt im Eilgang einen toten Luftraum dar, der verhältnismäßig groß ist. Das hat die nachteilige Folge, daß beim Eilgang viel Antriebsdruckluft verbraucht wird. Auch erfordert der Druckauf- und -abbau in diesem großen Raum eine verhältnismäßig lange Zeit, was die Ansprechgeschwindigkeit dieses bekannten Antriebs herabsetzt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß der Antriebsluftdruck des Eilgangs beim Krafthub ganz abgebaut sein muß, da er der beginnenden Bewegung des Scheibenkolbens entgegenwirkt.
Da der Eingkolben des bekannten Antriebs auf einer Seite mit Druckluft und auf der anderen Seite mit Hydrauliköl beaufschlagt ist, weist er eine besondere Dichtungsanordnung auf, bestehend aus zwei Dichtungsringen und einer Entlüftung des dazwischen liegenden Ringraumes. Dies ist erfahrungsgemäß unumgänglich, da keine Dichtung auf Dauer vollkommen dicht ist und deshalb ohne Belüftung des Zwischenraumes Luft in das Hydrauliköl gelangen und 'dieses aufschäumen würde. Das hätte zur Folge, daß am Arbeitskolben die gewünschte Kraft nicht erzeugt werden und der Antrieb sich unzulässig erhitzen könnte. Da sich jedoch die Belüftungsöffnung im Zylindergehäuse nicht mit dem Ringkolben bewegt, müssen die Dichtungsringe um mindestens die Hublänge dieses Kolbens auseinandergerückt werden. Das bringt eine unvorteilhafte Verlängerung des ganzen Zylindergehäuses des Antriebs nach US-Patent 34 26 530 mit sich.
- 3.- Berlin,d.14.8.1979 55 444 16
Schließlich zeigt dieser bekannte Antrieb eine komplizierte Bauweise insofern, als der Plunger ein Hohlkörper ist, in den ein rüsselförmiger Ansatz der Zylinderstirnwand abgedichtet hineinragt·
Ein druckübersetzter hydropneumatischer Antrieb anderer Gattung ist aus der US-Patentschrift 40 72 013 bekannt. Um den Arbeitskolben im Eilgang zu bewegen, weist dieser Antrieb eine in Vorschubrichtung mit Druckluft beaufschlag-. bare Bingflache auf. Hierdurch wird zwar die Ansprechzeit verkürzt, aber auch viel Antriebsdruckluft verbraucht, weil ein den Arbeitskolben umgebender, in einem eigenen Zylindergehäuse geführter Ringkolben mit Druckluft beaufschlagt wird«, Im übrigen hat die konzentrisch verschachtelte Bauweise dieses bekannten Antriebs wesentliche fertigungstechnische Nachteile, was auch die große Zahl der erforderlichen Einzelteile erkennen läßt.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die kostensparende Herstellung eines hydr©pneumatischen Antriebs in verbesserter technischer Ausführung.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckübersetzten hydr©pneumatischen Antrieb zu schaffen, der wenig Antriebsdruckluft pro Hub verbraucht, schnell anspricht, eine geringe Baulänge hat und einfach zu fertigen ist.
1 2 452 - 4 ** Berlin,d. 14.8.I979
55 444 16
Diese Aufgabe wird bei einem Antrieb der einleitend bezeichneten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Arbeitskolben eine in Vorschubrichtung mit Druckluft beaufschlagte Eingflache aufweist. Zwischen dem Scheibenkolben und dem Eingkolben ist eine Druckfeder eingespannt. Der die Druckfeder enthaltene Baum ist ständig mit der Atmosphäre verbunden.
Eine wesentliche Verringerung des Druckluftverbrauches ergibt sich zum einen aus dem Wegfall jeglichen toten Luftraumes und zum anderen aus dem Umstand, daß der Eingkolben gar nicht mehr mittels Druckluft angetrieben wird, sondern mittels der Druckfeder. Gleichzeitig ergibt sich eine Erhöhung der Ansprechgeschwindigkeit, d.h. eine Verkürzung des Zeitintervalls vom Startsignal bis zum Ende des Krafthubes, wozu vorteilhafterweise die Druckfeder beiträgt, denn der durch sie bewirkte Anfangsdruck im ölspeicher unterstützt den pneumatischen Antrieb des Arbeitskolbens im Eilgang. Die bisher notwendige Doppeldichtung des Eingkolbens wird entbehrlich, da dieser nicht mehr mit Druckluft beaufschlagt ist· Vielmehr steht das Hydrauliköl wie erwähnt ständig unter Überdruck, so daß ebenfalls öl austreten, niemals aber Luft in das öl gelangen kann. Der Wegfall der auf Abstand gesetzten Doppeldichtung erlaubt eine beträchtliche Verkürzung des Eingkolbens und damit des ganzen Zylindergehäuses. Schließlich erreicht die Erfindung eine konstruktive Vereinfachung durch den Wegfall sowohl röhrenförmiger als auch mehrfach konzentrisch geschachtelter Elemente, was einen fühlbaren Fertigungs- und damit Preisvorteil-ergibt.
2 - 5 ~ Berlin,d.14.B.1979
33 444 16
Da der die Druckfeder enthaltende Raum im Betrieb sein Volumen mit jedem Arbeitstakt verkleinert und wieder vergrößert, wird Luft ausgestoßen und aus der Umgebung wieder eingesaugt· Dieser Atmungsvorgang bewirkt eine vorteilhafte Kühlung des · Antriebs. Um den Luftströmungswiderstand gering su halten und das Eindringen von Staub und Fremdkörpern in den Raum zu verhindern, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die Verbindung zur Atmosphäre über ein Filter erfolgt, .
Aus fuhrungsbei spieI ·
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt eines drückübersetzten hydropneumatischen Antriebes mit einem als Stufenkolben ausgebildeten Arbeitskolben zeigt.
Die dargestellte Anordnung setzt sich zusammen aus einem Hochdruckzylinder 1, in dem sich ein gestufter Arbeitskolben 2, der eine Kolbenstange 3 aufweist, bewegen kann, und einem Druckluftzylinder 4, dessen Deckel 3 mit Hilfe mehrerer über den Umfang verteilter langer Spannschrauben 6 mit dem Hochdruckzylinder 1 verspannt ist. Der Druckluftzylinder 4 enthält einen Scheibenkolben 7, der mit einem Plunger 8 fest verbunden ist, und einen Ringkolben 9, der innen gegenüber dem Plunger und außen gegenüber dem Druckluftzylinder 4 abgedichtet ist«, Zwischen dem Ringkolben 9 und dem Scheibenkolben 7 ist eine Druckfeder '10 eingespannt. Der Teil des Druckluftzylinder-Innenraumes, in dem sich diese Druckfeder 10 befindet, steht über ein Filter 11 mit der Außenluft in Verbindung,, Der Raum zwischen dem Ringkolben 9 und der oberen
212 492 ~ 6 ** Berlin,d.14.8.1979
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Querwand 12 des Hochdruckzylinders wird als ölspeicher I3 bezeichnet, der Kaum zwischen dem Arbeitskolben 2 und dieser Querwand als ölkammer 14, Beide sind mit Hydrauliköl gefüllt. In der Querwand 12 befindet sich eine nach oben trichterförmig aufgeweitete Durchtrittsöffnung I5 mit Dichtring, welche von dem nach unten gehenden Plunger 8 dicht verschlossen werden kann.
Der Hochdruckzylinder 1 hat zwei Druckluftanschlüsse A und B, Der Anschluß A steht mit dem durch die Stufe gebildeten Ringraum 16 in Verbindung, wodurch eine Ringfläche 16a des Arbeitskolbens 2 beaufschlagt werden kann· Der andere Druckluftanschluß B führt zu dem zwischen dem Arbeitskolben 2 und einem unteren Deckel I7 des Hochdruckzylinders gebildeten Raum 18. Der Arbeitskolben 2 hat eine nach oben offene zentrale Bohrung I9 zur Aufnahme des Plungers 8, wobei der Durchmesser dieser Bohrung deutlich größer als der Außendurchmesser des Plungers 8 ist.
Die eventuell nach längerem Betrieb eintretende geringe Leckage der Medien Luft und öl wird über eine Ringnut und eine Längsbohrung 20 im Arbeitskolben 2 und dessen Kolbenstange 3 nach außen abgeführt. Über einen am Hochdruckzylinder 1 angebrachten Nippel 21 kann jederzeit Hydrauliköl in den ölspeicher I3 nachgefüllt werden.
Der Ringraum 16 ist über eine Verbindungsleitung 22 und eine Ventileinheit 23 mit dem Raum 24 zwischen dem Scheibenkolben 7 und dem Deckel 5 äes Druckluftzylinders verbunden. Die Ventileinheit enthält ein nur schematisch dargestelltes, nach oben öffnendes Überdruckventil 25. Ferner ist in der
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Ventileinheit ein Schnellentlüftungsventil 26 vorgesehen, welches die Verbindung zwischen der Verbindungsleitung 22 und dem Raum 24 herstellt, wenn in der Verbindungsleitung 22 Druck herrscht und das Überdruckventil 25 öffnet und welches andererseits bei Druckabfall in dieser Verbindungsleitung 22 die Entlüftung des Raumes 24 über einen Auslaß 27 ermöglicht. Das Schnellentlüftungsventil 26 enthält ein auf- und abbewegliches Plättchen mit einem lippenartigen ' Dichtrand. Damit dieses Plättchen beim Rücklauf des Scheibenkolbens nach unten zurückweichen kann, ist dem Überdruckventil 2.5 als Bypass ein Rückschlagventil parallel geschaltet, welches die zwischen dem Überdruckventil 25 und dem Plättchen aufgestaute Luft in den Ringraum 16 abführt, der in dieser Phase ins Freie geöffnet ist.
Der beschriebene Antrieb wirkt wie folgt: In der gezeigten Ruhestellung ist der untere Druckluftanschluß B mit Druckluft beaufschlagt. Der Arbeitskolben 2 steht infolgedessen in seiner oberen Stellung. Ebenso wird der Scheibenkplben 7 von der Druckfeder 10 in seiner oberen Stellung gehalten.
Für den Eilgang wird der obere Druckluftanschluß A und damit die Ringfläche 16a beaufschlagt, während der Raum 18 entlüftet wird*. Dadurch bewegt sich der Arbeitskolben 2 nach untene Gleichzeitig drückt der Ringkolben 9 unter der Wirkung der Druckfeder 10 durch die geöffnete Durchtrittsöffnung 15 Hydrauliköl aus dem ölspeicher I3 in die ölkammer 14. Dieses Hydrauliköl drückt ebenfalls in Vorschubrichtung auf den Arbeitskolben 2*
2 f 2 492 ' - 8 -* Berlin,d.14.8.1979
55.444 16
Stößt der Arbeitskolben 2 nun auf Widerstand, so baut sich in dem Ringraum 16 ein Druck auf, der das Überdruckventil 25 öffnet, so daß die Druckluft den Scheibenkolben 7 mit dem Plunger 8 gegen die Kraft der Druckfeder 10 nach unten bewegt.
Sobald der Plunger 8 die Durchtrittsöffnung 15 und deren Dichtring durchfährt, steht der Ringkolben 9 still und das Hydrauliköl in der ölkammer 14 wird durch das Eindringen des Plungers 8 verdrängt, so daß in der ölkammer ein sehr hoher Druck entsteht, der den Arbeitskolben 2 mit höchster Kraft auf seinem restlichen Arbeitsweg nach unten bewegt. Die entstehende Kraft entspricht im wesentlichen dem Verhältnis des Querschnitts des oberen Teils des Arbeitskolbens zum Querschnitt des Plungers mal der von der Druckluft auf den Scheibenkolben ausgeübten Kraft. Zusätzlich wirkt die Druckluft nach wie vor auf die Ringfläche 16a des Arbeitskolbens 2.
Ist der Krafthub beendet, so wird die Druckluft wieder auf den Anschluß B umgeschaltet und der Arbeitskblben 2 in seine Ausgangsstellung zurückgedrückte Gleichzeitig schiebt der oberhalb des Arbeitskolbens entstehende Öldruck den Plunger 8 zurück, wobei die Druckfeder 10 mitwirkte Das schließlich aus der ölkammer 14 ausgestoßene öl wird vom ölspeicher 13» der durch die Druckfeder 10 vorgespannt ist, luftblasenfrei aufgenommen.
Die durch das Filter 11 ein- und ausströmende atmosphärische Luft wird nicht komprimiert,, Sie trägt besonders bei Dauerbetrieb wesentlich zur Kühlung der Anordnung bei.
- 9 ~ Berlin,d.14.8.I979
55 444 16
Nur als Beispiel werden nachfolgend die wichtigsten technischen Daten eines Prototyps eines solchen Antriebes gegeben; Pneumatischer Betriebsdruck 6 Bar, Eilgangkraft 430 kp, Arbeitskraft 10.000 kp, Rückzugskraft 780 kp, Gesamthub 30 mm, Arbeitshub 6 mm, Hubzahl 40/min., Bauhöhe insgesamt 500 mm» In Anbetracht der hohen Arbeitskraft ist der Luftverbrauch mit 1,8 1 Druckluft, entsprechend 10,8 1 angesaugter Luft je Hub, außerordentlich gering. Hinzuweisen ist auch auf das optimale Verhältnis der Kräfte zueinander im Hinblick auf die Anwendung in der Stanzereitechnik, wo die. Eückzugskraft des Arbeitskolbens im Verhältnis zur Arbeitskraft nicht zu klein sein darf.

Claims (2)

  1. 2 1 2 492 ~ ·10 ~ Berlin,d.14,8.1979
    33 444 16
    Erfindungsanspruch
    1β Druckübersetzter hydropneumatischer Antrieb für Eilgang und Krafthub, bei dem die vom Arbeitskolben und vom Ringkolben begrenzten Zylinderräume beiderseits der Querwand " mit Hydrauliköl gefüllt sind, mit einem aus zwei voneinander getrennten Abschnitten bestehenden Zylindergehäuse, wobei im ersten Zylinderabschnitt ein pneumatisch beaufschlagbarer Scheibenkolben abgedichtet geführt ist, der einen die Querwand nach einem vorgegebenen Hub abgedichtet durchdringenden, von einem Ringkolben umfaßten Plunger kleinen Durchmessers trägt und im zweiten Zylinderabschnitt ein Arbeitskolben mit einer nach außen führenden . Kolbenstange angeordnet ist, der auf der KoIbenstangenseite zum Rückhub mit Druckluft beaufschlagbar ist, gekennzeichnet dadurdh, daß der Arbeitskolben eine in Vorschubrichtung mit Druckluft beaufschlagbare Ringfläche aufweist; daß zwischen dem Scheibenkolben und dem Ringkolben eine Druckfeder eingespannt ist; und daß der die Druckfeder enthaltene Raum immer mit der Atmosphäre verbunden ist,
  2. 2. Antrieb nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung zur Atmosphäre über ein Filter erfolgt.
    Hierzu !Seite Zeichnungen
DD79212492A 1978-04-26 1979-04-25 Druckuebersetzter hydropneumatischer antrieb DD143296A5 (de)

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