DE1266090B

DE1266090B - Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer

Info

Publication number: DE1266090B
Application number: DE1964S0093782
Authority: DE
Inventors: Werner Baumann
Original assignee: Wilhelm Sihn jr KG; Wilhelm Sihn Jun KG
Current assignee: Wilhelm Sihn jr KG; Wilhelm Sihn Jun KG
Priority date: 1964-10-17
Filing date: 1964-10-17
Publication date: 1968-04-11

Description

Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatisch-hydraulischen Druckumsetzer, bestehend aus einem doppeltwirkenden, pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotor und einer doppeltwirkenden, unmittelbar am Schubkolbenmotor koaxial angeschlossenen hydraulischen Schubkolbenpumpe, zum Betrieb eines einseitig mit einer Kolbenstange versehenen, beidseitig beaufschlagbaren hydraulischen Arbeitskolbens.
Die Aufgabe besteht darin, einen solchen Druckumsetzer zu schaffen, bei dem keine engen Fertigungstoleranzen nötig sind, der Leckverluste selbsttätig ausgleicht und insbesondere dazu geeignet ist, Arbeitszylinder mit unterschiedlichen Hubvolumina zu betreiben.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die auf der dem pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotor abgewandten Seite befindliche Stirnwand der hydraulischen Schubkolbenpumpe im Pumpenzylinder axial verschiebbar angeordnet und mit einem pneumatisch beaufschlagten, einfach wirkenden Hilfskolben verbunden ist, dessen Druckraum mit dem der hydraulischen Schubkolbenpumpe abgewandten Druckraum des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors in Verbindung steht.
Bei beidseitig beaufschlagten hydraulischen Arbeitskolben, die nur einseitig eine Kolbenstange haben, ist das Hubvolumen auf beiden Zylinderseiten verschieden, da das Hubvolumen auf der Kolbenstangenseite sich um das Volumen der Kolbenstange vermindert. Das für die Bewegung des Arbeitskolbens benötigte Flüssigkeitsvolumen ist also für die beiden Bewegungsrichtungen unterschiedlich.
Es ist ein pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer bekannt, der in einer Baueinheit aus einem doppeltwirkenden pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotor und einer von diesem über eine gemeinsame Kolbenstange angetriebenen hydraulischen Kolbenpumpe besteht, die einen einseitig mit einer Kolbenstange versehenen, beidseitig beaufschlagten hydraulischen Arbeitskolben betätigt. Dabei ist es notwendig, daß jeweils die Hubvolumina der beiden korrespondierenden Zylinderräume genauestens übereinstimmen. Hierzu ist eine erhebliche Präzision in der Herstellung erforderlich.
Der bei diesem Druckumsetzer vorgesehene Ausgleich der Leckverluste durch Zufuhr neuer Flüssigkeit über Rückschlagventile erfordert das Vorhandensein eines zusätzlichen Druckerzeugers für die Hydraulikflüssigkeit.
Beim Erfindungsgegenstand wird das Volumen der hydraulischen Schubkolbenpumpe wenigstens auf einer Seite des Kolbens verändert, so daß bei der einen Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens die überschüssige Flüssigkeitsmenge durch Vergrößern des Pumpenzylinderraums aufgenommen und bei der Gegenbewegung diese Flüssigkeitsmenge wieder in den größeren Arbeitszylinderraum abgegeben wird. Zu diesem Zweck ist bei einer Ausführung eine Stirnwand der hydraulischen Schubkolbenpumpe im Pumpenzylinder axial verschiebbar und mit einer einfach wirkenden pneumatischen Hilfskolbeneinheit verbunden, deren Druckraum mit einem Druckraum des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors in Verbindung steht.
Der Aufbau und die Wirkungsweise eines Ausführungsbeispieles nach der Erfindung wird an Hand einer schematischen Schnittzeichnung erläutert.
In dieser Zeichnung liegt links der pneumatisch beaufschlagte Schubkolbenmotor 22, 24, 25, in der Mitte die hydraulische Schubkolbenpumpe 12,14,15 und rechts die verschiebbare Stirnwand 32 mit dem einfach wirkenden Hilfskolben 42. Unten ist gestrichelt der hydraulische Arbeitszylinder dargestellt.
Der Motorkolben 22 des Schubkolbenmotors bewegt sich nach rechts, wenn Druckluft am Stutzen 26 in den Motorzylinderraum 24 eingelassen wird und nach links, wenn Druckluft am Stutzen 27 in den Motorzylinderraum 25 eindringt.
Mit dem Motorkolben 22 ist durch die Kolbenstange 13 der Pumpenkolben 12 starr verbunden, der bei Bewegung nach rechts die Flüssigkeit aus dem Pumpenzylinderraum 15, bei Bewegung nach links die Flüssigkeit aus dem Pumpenzylinderraum 14 verdrängt.
Die Flüssigkeit aus dem Pumpenzylinderraum 15 gelangt durch die Druckleitung 7 in den Arbeitszylinderraum 5 und bewegt den Arbeitskolben 2 mit der Arbeitskolbenstange 3 nach links. Der Druck der aus dem Pumpenzylinderraum"14 über die Druck- Leitung 6 dem Arbeitszylinderraum 4 zugeführten Flüssigkeit bewegt den Arbeitskolben 2 mit der Arbeitskolbenstange 3 nach rechts.
Wenn das Volumen der dabei aus dem Arbeitszylinderraum 5 verdrängten Flüssigkeit größer ist als das des Arbeitszylinderraumes 4, wie es beispielsweise auch durch das Vorhandensein der Arbeitskolbenstange 3 der Fall ist, so wird die überschüssige Flüssigkeitsmenge von dem Pumpenzylinderraum 15 dadurch aufgenommen, daß dieser Raum sich durch Bewegung der Stirnwand 32 vergrößert und sich bei der gegenläufigen Bewegung wieder verkleinert.
Der Ablauf für ein Arbeitsspiel ist folgender: Durch öffnen des entsprechenden Steuerventils wird Druckluft über den Stutzen 27 in den Motorzylinderraum 25 geleitet. Der Motorkolben 22 bewegt sich nach links und nimmt über die Kolbenstange 13 den Pumpenkolben 12 in der gleichen Richtung mit. Die vom Pumpenkolben 12 aus dem linken Pumpenzylinder 14 verdrängte Flüssigkeit strömt durch die Druckleitung 6 in den linken Arbeitszylinderraum 4 und bewegt den Arbeitskolben 2 mit der Arbeitskolbenstange 3 nach rechts. Diese Bewegung endet, sobald der Arbeitskolben 2 seine Endstellung erreicht hat, sei es durch mechanischen Anschlag oder durch Betätigen eines Endschalters.
Bei der Arbeitsbewegung verdrängt der Arbeitskolben 2 aus dem rechten Arbeitszylinderraum 5 eine Flüssigkeitsmenge, die größer ist als die in den linken Arbeitszylinderraum 4 einströmende Flüssigkeitsmenge. Die aus dem rechten Arbeitszylinderraum 5 verdrängte Flüssigkeit gelangt durch die Druckleitung 7 in den Pumpenzylinder 15 und außerdem durch den Kanal 36 in den Zylinderraum 35. Die Flüssigkeit steht somit mit gleichem Druck auf beiden Seiten der verschiebbaren Stirnwand 32. Da jedoch deren beaufschlagte Fläche auf der Seite des Pumpenzylinders 15 größer ist als auf der Seite des Zylinders 35, wirkt von der Seite des Pumpenzylinders her eine größere Kraft auf die verschiebbare Stirnwand 32, so daß diese nach rechts gedrückt wird, wobei die im Zylinderraum 35 befindliche Flüssigkeit in den Pumpenzylinderraum 15 überströmt.
Der sich vergrößernde Pumpenzylinderraum 15 nimmt die überschüssige Flüssigkeitsmenge des Arbeitszylinderraumes 5 auf. Die verschiebbare Stirnwand 32 bewegt den starr mit ihr verbundenen Hilfskolben 42, der dabei die im Hilfszylinderraum 45 befindliche Luft durch die Bohrung 16 der Kolbenstange 13 in den Motorzylinderraum 24 und von hier durch den Stutzen 26 in die Atmosphäre verdrängt.
Zur Rückbewegung des Arbeitskolbens 2 und der Arbeitskolbenstange 3 wird der Stutzen 27 nach der Atmosphäre hin geöffnet, und es wird Druckluft durch den Stutzen 26 in den Motorzylinderraum 24 und den mit diesem über die Bohrung 16 der Kolbenstange 13 in Verbindung stehenden Hilfszylinderraum 45 eingelassen. Dadurch bewegt sich der Hilfskolben 42 und mit ihm die verschiebbare Stirnwand 32 nach links, wobei die entsprechende Flüssigkeitsmenge aus dem Pumpenzylinderraum 15 durch die Druckleitung 7 in den Arbeitszylinderraum 5 gedrückt wird. Zugleich bewegt sich unter dem Luftdruck im Motorzylinderraum 24, der auf den Motorkolben 22 wirkt und unter dem Druck der aus dem Arbeitszylinderraum4 in den Pumpenzylinderraum14 verdrängten Flüssigkeit, der auf den Pumpenkolben 12 wirkt, die Kolbenstange 13 mit dem Motorkolben 22 und dem Pumpenkolben 12 nach recbts. Der Pumpenkolben 12 verdrängt dabei eine weitere Flüssigkeitsmenge aus dem Pumpenzylinderraum 15 durch die Druckleitung 7 in den Arbeitszyderraum 5. Bei Beendigung der Bewegung des Arbeitskolbens ist der Ausgangszustand wiederhergestellt.
Durch die Verbindung des Pumpenzyländerraumes 15 mit dem Zylinderraum 35 durch den Kanal 36 wird erreicht, daß auf beiden Seiten der verschiebbaren Stirnwand 32 derselbe Flüssigkeitsdruck herrscht. Die Flüssigkeit im Zylinderraum 35 sc)gt dafür, daß die verschiebbare Stirnwand 32 lnnucr unter Druck gegen die Flüssigkeitsmenge im Punnzylinderraum 15 steht. Dadurch wird verhindert, daß die verschiebbare Stirnwand im Pumpenzylinderraun5. 15 Vakuum zieht oder sich ruckartig nach rechts bewegt.
Der Entlüftungskanal 46 verbindet den Raum 44 an der nicht beaufschlagten Seite des Hilfskolbens 42 dauernd mit der Atmosphäre, so daß in diesem Raum keine Druckveränderungen entstehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer, bestehend aus einem doppeltwirkenden, pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotor und einer doppeltwirkendenumrittelbar am Schubkolbenmotor koaxial angeschlossenen hydraulischen Schubkolbenpumpe, zum Betrieb eines einseitig mit einer Kolbenstange versehenen, beidseitig beaufschlagbaren hydraulischen Arbeitskolbens, dadurch gekennzeichnet, da(3 die auf der dem pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotor (22, 24, 25) abgewandten Seite befindliche Stirnwand (32) der hydraulißchen Schubkolbenpumpe (12,14,15) im Pumpenzylinder axial verschiebbar angeordnet und mit , einem pneumatisch beaufschlagten, einfach wlx kenden Hilfskolben (42) verbunden ist, dessen Druckraum (45) mit dem der hydraulischen Schubkolbenpumpe abgewandten Druckraum (24) des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors in Verbindung steht.
2. Pneumatisch-hydraulischer Druekumsetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatisch beaufschlagte, einfach wirkende Hilfskolben (42) koaxial zur hydraulischen Schubkolbenpumpe (12, 14, 15) angeordnet ist.
3. Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) der hydraulischen Schubkolbenpumpe (12, 14,15) mit einer nach beiden Seiten ragenden Kolbenstange (13) versahen ist, deren eines Ende mit dem Kolben (22) des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors (22, 24, 25) verbunden und deren anderes Ende durch die vefschiebbare Stirnwand (32) der hydraulischen Schubkolbenpumpe und den damit verbundenen Hilfskolben (42) gefiihrt ist, wobei die Verbindung zwischen dem Druckraum (45) des einfach wirkenden Hilfskolbens (42) und dem der hydraulischen Schubkolbenpumpe abgewandten Druckraum (24) des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors durch eine die Kolbenstange und den Kolben des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors axial durchsetzende Bohtzm (16) hergestellt ist. @,,
4. Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom pneumatischen Druck beaufschlagte Fläche des Hilfskolbens (42) größer ist als die dem Hilfskolben abgewandte Fläche des Kolbens (22) des pneumatisch beaufschlagten Schubkolbenmotors (22, 24, 25).
5. Pneumatisch-hydraulischer Druckumsetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Stirnwand (32) der hydraulischen Schubkolben-" pumpe (12,14,15) an beiden Seiten vom hydraulischen Druck beaufschlagt wird, wobei die zum pneumatisch beaufschlagten, einfach wirkenden Hilfskolben (42) hin gerichtete wirksame Fläche kleiner ist als die zur hydraulischen Schubkolbenpumpe hin gerichtete wirksame Fläche. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 939 951.