DE112014006342T5

DE112014006342T5 - Luftgetriebene Hydraulikpumpe

Info

Publication number: DE112014006342T5
Application number: DE112014006342.8T
Authority: DE
Inventors: Ulf Jansson
Original assignee: JEMTAB SYSTEMS AB
Current assignee: JEMTAB SYSTEMS AB
Priority date: 2014-02-07
Filing date: 2014-02-07
Publication date: 2016-10-27
Also published as: CN105934582B; WO2015117666A1; BR112016016502A2; US20160341192A1; CN105934582A; BR112016016502B1

Abstract

Luftgetriebene Hydraulikpumpe (1), die einen Luftmotor (2) und eine mit dem Luftmotor wirkverbundene Ölpumpe (3) aufweist, wobei der Luftmotor ein Zylinderelement (4) aufweist, in dem ein Luftkolben (5) auf eine hin- und hergehenden Weise entlang einer Mittelachse (a) bewegbarangeordnet ist. Der Luftkolben ist mit einem Ölkolben (6) der Ölpumpe verbunden, um die hin- und hergehende Bewegung des Luftkolbens auf den Ölkolben zu übertragen. Der Luftkolben trennt eine erste Zylinderkammer (7) von einer zweiten Zylinderkammer (8) innerhalb des Zylinderelements. Ein Steuerventilelement (9) ist angeordnet, um die Zufuhr von Druckluft (10) aus einer Druckluftquelle zum Zylinderelement zu steuern. Mindestens ein Druckregelventil (11) ist im Luftmotor angeordnet und ermöglicht einen Luftstrom von einer der Zylinderkammern zu der anderen Zylinderkammer, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine luftgetriebene Hydraulikpumpe, die einen mit einer Ölpumpe wirkverbundenen Luftmotor aufweist, wobei der Luftmotor ein Zylinderelement, in dem ein Luftkolben auf eine hin- und hergehende Weise entlang einer Achse bewegbar angeordnet ist, aufweist. Der Luftkolben ist mit einem Ölkolben der Ölpumpe verbunden, um die hin- und hergehende Bewegung des Luftkolbens auf den Ölkolben zu übertragen.
Hintergrund der Erfindung
Derartige luftgetriebene Hydraulikpumpen werden verwendet, um Öl unter einen vorgegebenen Druckpegel zu setzen. In Abhängigkeit vom erforderlichen maximalen Öldruck ist die Hydraulikpumpe für Anwendungen wie beispielsweise Festziehen von Schrauben, Einspritzen von Öl zum Überwinden von Presspassungen und Unterdrucksetzen großer Hydraulikmuttern geeignet. Im Vergleich zu handbetriebenen Ölpumpen kann die Verwendung luftgetriebener Ölpumpen viel Zeit und Arbeitsaufwand einsparen.
Die Ölpumpe selbst wird durch einen Luftmotor angetrieben, der es ermöglicht, einen Kolben innerhalb eines jeweiligen Zylinders hin und her zu bewegen. Der Kolben des Luftmotors bewegt den Kolben der Ölpumpe. Ein derartiger Luftmotor ist beispielsweise aus der US 2 765 804 bekannt. Der Luftmotor weist einen Zylinder auf, in dem der Luftkolben angeordnet ist. Der Kolben kann eine hin- und hergehende Bewegung im Zylinder ausführen. Der Luftkolben trennt zwei Zylinderkammern im Zylinder. Die Zylinderkammern werden periodisch mit Druckluft aus einer Druckluftquelle geladen, wobei das periodische Laden der Kammern mit Luft durch ein Steuerventilelement gesteuert wird.
Aus Sicherheitsgründen muss der Druck der Luft zum Laden des Luftmotors begrenzt werden, um auch den Druck des Öls zu begrenzen, das durch die Ölpumpe unter Druck gesetzt wird. Daher ist typischerweise ein Luftdruckbegrenzer zwischen der Druckluftquelle und dem Luftmotor angeordnet. Der Benutzer kann jedoch den Luftdruckbegrenzer umgehen, um einen höheren Öldruckpegel zu erhalten, was ein hohes Risiko darstellt und verhindert werden muss.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Es wäre vorteilhaft, in der Lage zu sein, eine luftgetriebene Hydraulikpumpe der vorstehend erwähnten Art gegen Manipulationen der beschriebenen Weise zu sichern.
Um dieses Problem anzugehen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine luftgetriebene Hydraulikpumpe, die einen Luftmotor und eine mit dem Luftmotor wirkverbundene Ölpumpe aufweist, bereitgestellt. Der Luftmotor weist ein Zylinderelement auf, in dem ein Luftkolben auf eine hin- und hergehende Weise entlang einer Mittelachse bewegbar angeordnet ist. Der Luftkolben ist mit einem Ölkolben der Ölpumpe verbunden, um die hin- und hergehende Bewegung des Luftkolbens auf den Ölkolben zu übertragen. Der Luftkolben trennt eine erste Zylinderkammer von einer zweiten Zylinderkammer innerhalb des Zylinderelements. Ein Steuerventilelement ist dafür eingerichtet, die Zufuhr von Druckluft aus einer Druckluftquelle zum Zylinderelement zu steuern. Mindestens ein Druckregelventil ist im Luftmotor angeordnet, um einen Luftstrom von einer der Zylinderkammern zu der anderen Zylinderkammer zu ermöglichen, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Dadurch wird sichergestellt, dass keine Manipulation stattfinden kann, oder zumindest ist sie erheblich schwieriger, so dass die Unfallgefahr erheblich reduziert oder sogar eliminiert wird. Das Bereitstellen einer Begrenzung des maximalen Betriebsdrucks des Luftmotors erfolgt auf eine manipulationssichere Weise, wodurch die Sicherheit während der Verwendung der Hydraulikpumpe erhöht ist. Durch diese Lösung wird sichergestellt, dass auch in dem Fall, dass die Luftpumpe mit einem zu hohen Druck geladen wird, indem beispielswiese ein Druckbegrenzer vor der Luftpumpe umgangen wird, eine Begrenzung des maximalen Öldrucks erreicht wird, weil in diesem Fall ein Luftstrom zwischen den beiden Zylinderkammern mittels des Ventilelements stattfinden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der luftgetriebenen Hydraulikpumpe wird ein einzelnes Druckregelventil verwendet.
Gemäß einer Ausführungsform der luftgetriebenen Hydraulikpumpe ist das mindestens eine Druckregelventil im Luftkolben angeordnet. Das Druckregelventil kann dann den Luftkolben in Richtung der Achse des Zylinders durchdringen.
Gemäß einer Ausführungsform der luftgetriebenen Hydraulikpumpe ist das mindestens eine Druckregelventil ein Rückschlagventil. Dieses Rückschlagventil kann ein Gehäuse aufweisen, in dem ein Ventilelement mittels eines Federelements gegen eine Aufnahme elastisch vorgespannt, oder vorgespannt, ist. Das Ventilelement ist vorzugsweise eine Kugel. Das Federelement ist vorzugsweise eine Schraubenfeder. Das Gehäuse kann eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form haben. Die Achse des Gehäuses erstreckt sich überwiegend parallel zur Achse des Zylinderelements. Dabei sind die Achse des Gehäuses und die Achse des Zylinderelements vorzugsweise radial voneinander beabstandet.
Gemäß einer Ausführungsform der luftgetriebenen Pumpe weist das mindestens eine Druckregelventil eine Einrichtung zum Einstellen der Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern auf, bei der das Druckregelventil öffnet. Die Einrichtung zum Einstellen der Druckdifferenz kann ein Schraubenelement aufweisen, das in ein Gewinde im Gehäuse des Ventilelements eingeschraubt ist. Das Schraubenelement kann an einer seiner Stirnseiten eine Innensechskantstruktur für ein einfaches Einstellen der ausgeübten Federkraft aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der luftgetriebenen Hydraulikpumpe sind der Luftkolben und der Ölkolben koaxial angeordnet.
Daher ist es, auch wenn ein Luftdruckbegrenzer umgangen wird, nicht möglich, einen unzulässigen hohen Öldruckpegel zu erreichen.
Vorteilhafterweise ist jegliche Manipulation des Systems sehr schwierig, so dass das Sicherheitsniveau hoch ist.
Die Kosten für die Ausrüstung des Luftmotors mit der vorgeschlagenen Anordnung sind ziemlich niedrig, so dass die vorgeschlagene Erfindung auf eine kosteneffiziente Weise realisiert werden kann.
Daher wird ein Luftdruckbegrenzer in die luftgetriebene Hydraulikpumpe eingebaut. Dadurch wird der Öldruck, der durch die Pumpe erzeugt werden kann, begrenzt, weil der Öldruck direkt von dem zum Antreiben des Luftmotors verwendeten Luftdruck abhängig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben; es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikpumpe, die aus einem Luftmotor und einer Ölpumpe besteht;
2 eine Draufsicht der Hydraulikpumpe gemäß 1;
3 eine Querschnittansicht entlang der Schnittlinie C-D in 2;
4 das Detail ”X” gemäß 3; und
5 eine vergrößerte Ansicht des in 4 dargestellten Ventilelements.
Beschreibung von Ausführungsformen
In 1 ist eine Ausführungsform der luftgetriebenen Hydraulikpumpe 1 gezeigt, die aus einem Luftmotor 2 und einer Ölpumpe 3 besteht. Der Druckluftmotor 2 wird aus einer Druckluftquelle 10 versorgt. Die Luft wird über einen Luftanschluss 19 in den Luftmotor 2 geleitet. Der Betrieb des Luftmotors 2 wird durch eine Einstelleinrichtung 20 für ein Steuerventilelement beeinflusst, das den Luftmotor 2 steuert.
Die Hydraulikpumpe 1 weist einen Tragegriff 25 auf. Im Bereich dieses Griffs befindet sich ein Öleinlass 21, der zur Ölpumpe 3 führt. Das Öl wird durch die Ölpumpe 3 unter Druck gesetzt und tritt über einen Anschlussstutzen 22 daraus aus. Ein Ölrücklauf ist durch Bezugszeichen 23 bezeichnet. Ein Entlastungsventil 24 ermöglicht das Ablassen des Drucks aus der Ölpumpe 3. Der durch die Ölpumpe 3 erzeugte Öldruck kann durch eine Druckmessvorrichtung 26 überwacht werden.
Gemäß 2 und 3 ist ersichtlich, dass der Luftmotor 2 ein Zylinderelement 4 hat, in dem ein Luftkolben 5 auf eine hin- und hergehende Weise beweglich angeordnet ist. Der Luftkolben 5 ist mit einem Ölkolben 6 der Ölpumpe 3 verbunden. Das Zylinderelement 4 und der Luftkolben 5 einerseits und der Ölkolben 6 andererseits sind koaxial um eine Mittelachse a des Zylinderelements 4 angeordnet.
Der Luftkolben 5 teilt das Innere des Zylinderelements 4 in zwei Zylinderkammern, d. h. in eine erste Zylinderkammer 7 und in eine zweite Zylinderkammer 8. Der Luftstrom von der Quelle 10 in das Zylinderelement 4 wird durch ein Steuerventilelement 9 auf eine wohlbekannte Weise gesteuert (vergl. beispielsweise US 2765804 ), typischerweise in Abhängigkeit von der axialen Position des Luftkolbens 5 im Zylinderelement 4.
Um sicherzustellen, dass auch während des Ladens des Luftmotors 2 mit einem zu hohen Druck nicht zu hohe Kräfte auf den Ölkolben 6 ausgeübt werden, und somit das Erzeugen eines zu hohen Öldrucks zu vermeiden, ist ein Druckregelventil 11 im Luftmotor 2 angeordnet. Das Druckregelventil 11 ermöglicht einen Luftstrom von einer der Zylinderkammern 7, 8 zur anderen, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern 7, 8 einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Genauer gesagt ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Druckregelventil 11 im Luftkolben 5 montiert. Details des Druckregelventils 11 sind aus 4 und 5 ersichtlich.
Das Druckregelventil 11 hat ein Gehäuse 12, das eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form, d. h. eine Rohrform, hat. Das Gehäuse 12 hat eine Mittelachse b, die parallel zur Mittelachse a des Zylinderelements 4 ist, aber radial davon beabstandet ist.
Im Gehäuse 12 ist eine konische Aufnahme 14 ausgebildet. Ein in der dargestellten Ausführungsform als Kugel ausgebildetes Ventilelement 13 ist durch eine Schraubenfeder 15 gegen die Aufnahme 14 vorgespannt. In 5 ist das Druckregelventil 11 in einem geöffneten Zustand dargestellt, d. h., ein Spalt zwischen der Kugel 13 und der Aufnahme 14 ermöglicht einen Luftstrom zwischen den Zylinderkammern 7, 8.
Um die Druckdifferenz zwischen der linken Seite und der rechten Seite des in 5 dargestellten Druckregelventils 11, bei der das Druckregelventil 11 öffnet, einzustellen, sind Einrichtungen 16, 17 zum Einstellen dieser Druckdifferenz vorgesehen. Die Einrichtungen weisen ein Schraubenelement 16 auf, das in ein Gewinde 17 eingeschraubt ist, das in einem der axialen Endbereiche des Gehäuses ausgebildet ist, wie aus 5 ersichtlich ist. Für das Einstellen hat das Schraubenelement 16 eine Innensechskantstruktur 18 an seiner rechten Stirnseite. Das Schraubenelement 16 kann daher bezüglich des Gehäuses axial bewegt werden. Wenn das Schraubenelement 16 in 5 nach links bewegt wird, wird die Schraubenfeder 15 mit einer größeren Kraft elastisch vorgespannt. Damit muss die Druckdifferenz zwischen den Zylinderkammern 7, 8 höher sein, bevor das Druckregelventil 11 öffnet.
Daher wirkt die Luft aus der Quelle 10 über das Steuerventilelement 9 auf den Luftkolben 5. Der Luftkolben 5 führt eine hin- und hergehende Bewegung aus, die es wiederum ermöglicht, dass der Ölkolben 6 das Öl ansaugt, unter Druck setzt und der gewünschten Anwendung zuführt. Der auf den Luftkolben 5 wirkende Luftdruck bestimmt den maximalen Öldruck, den die Ölpumpe 3 liefern kann.
Um den verfügbaren maximalen Luftdruck zu begrenzen, ist das Luftdruckbegrenzungsventil, d. h. das Druckregelventil 11, am Luftkolben 5 angebracht worden.
Wenn der Luftdruck einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Kugel 13 von ihrer Aufnahme 14 versetzt, da die voreingestellte Kraft des Federelements 15 überwunden wird. Die Überdruckluft entweicht über den Luftkolben 5 und wird in die Atmosphäre abgelassen.
Das Schraubenelement 16 wird durch den Hersteller der luftgetriebenen Hydraulikpumpe 1 bei der Montage des Gesamtsystems voreingestellt und entspricht dem verlangten maximalen Luftdruck, der erlaubt ist.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und in der vorstehenden Beschreibung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, sollen diese Darstellung und Beschreibung nur als erläuternd oder exemplarisch und nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise können mehr als ein Druckregelventil vorgesehen sein, obgleich ein einzelnes Ventil, z. B. hinsichtlich der Herstellungskosten, bevorzugt ist.
Außerdem kann (können) das (die) Druckregelventil(e) auf eine andere Weise angeordnet sein, während es (sie) weiterhin im Luftmotor angeordnet ist (sind) und während es (sie) oberhalb einer maximalen Druckdifferenz weiterhin Luft zwischen der ersten und der zweiten Kammer passieren lässt (lassen). Die dargestellte Anordnung im Luftkolben ist jedoch gegenwärtig bevorzugt.
Für Fachleute auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung sind anhand der Zeichnungen, der Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche weitere Variationen der dargestellten Ausführungsformen ersichtlich. In den Ansprüchen schließt der Ausdruck ”aufweisen” andere Elemente oder Schritte nicht aus und der unbestimmte Artikel ”ein” oder ”eine” schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in jeweils verschiedenen abhängigen Ansprüchen angegeben sind, bedeutet nicht, dass nicht eine Kombination dieser Merkmale vorteilhaft verwendet werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden.

Claims

Luftgetriebene Hydraulikpumpe (1), die einen Luftmotor (2) und eine mit dem Luftmotor wirkverbundene Ölpumpe (3) aufweist, wobei der Luftmotor (2) ein Zylinderelement (4) aufweist, in dem ein Luftkolben (5) auf eine hin- und hergehende Weise entlang einer Mittelachse (a) bewegbar angeordnet ist, wobei der Luftkolben (5) mit einem Ölkolben (6) der Ölpumpe (3) verbunden ist, um die hin- und hergehende Bewegung des Luftkolbens (5) auf den Ölkolben (6) zu übertragen, wobei der Luftkolben (5) eine erste Zylinderkammer (7) von einer zweiten Zylinderkammer (8) innerhalb des Zylinderelements (4) trennt, wobei ein Steuerventilelement (9) zum Steuern der Zufuhr von Druckluft aus einer Druckluftquelle (10) zum Zylinderelement (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Druckregelventil (11) im Luftmotor (2) angeordnet ist und einen Luftstrom von einer der Zylinderkammern (7, 8) zur anderen Zylinderkammer (7, 8) ermöglicht, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern (7, 8) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, wobei ein einzelnes Druckregelventil (11) vorgesehen ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine Druckregelventil (11) im Luftkolben (5) angeordnet ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine Druckregelventil (11) den Luftkolben (5) in Richtung der Achse (a) durchdringt.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mindestens eine Druckregelventil (11) ein Rückschlagventil ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 5, wobei das Rückschlagventil (11) ein Gehäuse (12) aufweist, in dem ein Ventilelement (13) mittels eines Federelements (15) gegen eine Aufnahme (14) elastisch vorgespannt ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 6, wobei das Ventilelement (13) eine Kugel ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Federelement (15) eine Schraubenfeder ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Gehäuse (12) eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form hat.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 9, wobei sich eine Achse (b) des Gehäuses (12) parallel zur Achse (a) des Zylinderelements (4) erstreckt.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 10, wobei die Achse (b) des Gehäuses (12) und die Achse (a) des Zylinderelements (4) radial voneinander beabstandet sind.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das mindestens eine Druckregelventil (11) eine Einrichtung (16, 17) zum Einstellen der Druckdifferenz zwischen den beiden Zylinderkammern (7, 8) aufweist, bei der das mindestens eine Druckregelventil (11) öffnet.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung (16, 17) zum Einstellen der Druckdifferenz ein Schraubenelement (16) aufweist, das in ein Gewinde (17) im Gehäuse (12) eingeschraubt ist.
Luftgetriebene Hydraulikpumpe nach Anspruch 13, wobei das Schraubenelement (16) an einer seiner Stirnseiten eine Innensechskantstruktur (18) hat.
Die luftgetriebene Hydraulikpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Luftkolben (5) und der Ölkolben (6) koaxial angeordnet sind.