DE1775280A1

DE1775280A1 - Durch Druckmittel betriebener Zylinder mit eingeordneter Druckuebersetzung

Info

Publication number: DE1775280A1
Application number: DE19681775280
Authority: DE
Inventors: Glas Michael Maurus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-07-23
Filing date: 1968-07-23
Publication date: 1971-09-16

Description

Durch hru::Kmitcel b::ciietenar Zi-lind r

mit eingeordneter Druckübersetzung

Die Erfindung bezieht sich auf einen G"-linder tnit einem

Druckmittel betriebenen fi,utzkolben der im Bereich seines

Eutzhubes durch ein au:3erhalb der .".;u-Czkolbenstange an=

geordnetes Drucküberset.erorgan, das in einen vomier

abgeschlossenen Raum taucht, druckübersetzt beaufscnlagt

ist.

Bei bekannten Zylindern dieser Gruppe bildet der ab=

schlie:3bare Raum, indem der Druckübersetzer taucht, den

Raum des I#'utazylincders, der im Vorlauf ü.es hutzKolbens

Üurch zufließendes Druckmittel beaufschlagt ist. l@iach=

teigig ist, daij eir_ Zylinder dieser Art eine große Bau=

länge "rfordert, weil der hub des druckübersetzten Organes

zweimal eingeordnet sein muß.

Zylinder, bei dem das Druckübersetzerorgan im Nutzkolben

eingeordnet ist, beschränken die Bemessung der wirksamen

lUcne ae-. Druckübersetzr:rorgans und dessen !ibersetzunps=

verhältnisses erheblich.

Nachteilig an Zylinder dieser Art ist ferner, da13 der

Rücklauf des Druckübersetzerkolberis durch Mittel erfolgt,

die auiierhalb des Paumes .Liegen, in derl das drucküber=

setzende Organ taucht.

Nachteilig bei den oekanriten l'#jylinder dieser Gruppe ist ferner, daii uer druckf:ittelbeaufsccjlagcu oelsetzerkolben in seinem Rücklauf uur@:tr sein Ubersetzungs= verhältnis abhängig E,rot3e Druckmittelmengen erfordert. Aufgabe der Erfinaung ist es, die Baulänge von Zylinder dieser Gruppe um das Ma13 einer Hublänge des Drucküber=

den

setzerkolbens zu kürzen und zugleich mit MIX , in den ab=

geschlossenen Raum tauchenden Flächen des Druckübersetzer kolbens den Rücklauf desselben zu betreiben.

Im wesentlichen wird das dadurch erreicht, ua-i der ab= schließbare Raum, in dem aas druckübersetzende Organ taucht, im Bereich der Nutzzylinderlänge koaxial um äen Nutzzylinder gebildet ist.

Im weiteren wird das dadurch erreicht, aaß die in aen abschließbaren Raum tauchende lläche des Druckübersetzer= kolbens den Rücklauf desselben übernimmt. In besonders vorteilhafter Weise wird der abschliei@= bare Raum durch den Innenumfang des Gehr :usemantels und den Außenumfang des als Hülse ausgebildeten Nutzz;,linders gebildet, dadurch spart man bei der Baulänge einen vollen Hub des Druckübersetzerkolbens. Gleichzeitig ist ge= währleistet, daß der volle Hub des Druckübersetzer= kolbens in jeder axialen Lage des Nutzkolbens nutzbar ist.

Die teste Lösung wird ctaaure=ri ei:reicht, dati aer die

Irii:enwand des atsenlieizbaren Baumes cilci- näe r\utzzy-

linuer, in an sich bekannter 'eise axial beweglich,

die Absperrung des abschliebbaren haume:; übernitwit.

Dadurch wird auiier dem gro.3en Durchflußquerschnitt

der für aie Vorfüllung zur Verfügui.g steht, das Volumen

für die Be-jegung des I\utzkolt ens w,.Ihrerid deB Vorfüll-

vorganges weiter reduziert.

Der @` lri@_c-r gE@mä@< ues Erfüinaui;!#,sg.@- ,#Lxrikt_ii L=ila, auch

eine äquivalente Ausfünrung zu, die aarin besteht, dalJ

der abschliehbare Rauen uurch eine Anzahl r.oaxiel um den

Nutzzylinder plazierte a-l,@ngerkam:r:eli@ rebil@.tet ist.

wobei dielunerxain:_:erii sowohl im Läntei aes Ueliäuses

alt: auch im L-Lantel des I;utz@liii;:ers ei@:züoidner@ sina.

Auch die Art uieser Drucküberset<_uix.-soi-,ar.e la:,.<'t die

zeichzierisch nicht dargestellte Ausführunt_ rit axial

bP--eglicher ISutzzylipdoi:liälse zu. Vorteilhaft an unser

Ayliräerart mit mehzeren r@ ist aie Anpaaung

des ;eforierten lbersetzuiiF.sverhältriises, s-wie die

Re-@-.zierung der für den RUCKhuLE :@ Li ächüner @a@zerkolbers:

erforderlichen Druckmittelmenf;e in jem bw. nur zwei

Hungerflächen dafür' zum Ansatz xo-__en. Auzh die kürzer=

Länge der Dichtelemente die bekanntlich tür neri Reibungs-

verlust bestim::.end ist, ist anzuf iilii!( n.

Die beigefügten Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele von Zylindern gemäß des Erfindungsgedankens. Dabei zeigt; Fig.1 einen Zylinder dieser Gruppe mit einem als Rohrplunger ausgebildeten Druckübersetzerorgan, bei dem die Absperrung des abschließbaren Raumes durch ein zentrisch eingeordnetes Rückschlagventil erfolgt das vom Übersetzerkolben gesteuert ist.

Nigo2 einen Zylinder dieser Grupj;e mit einen Druckübersetzerorgan das um die Längsachse herum eine Anzahl von Plungerkolben aufweist wobei die verzögerte Zuschaltung des Druckübersetzerkolbens nach 119383 erfolgt.
Fig.3 einen Zylinder dieser Gruppe mit einen Druckübersetzerorgan nach Fig.1 wobei die Sparrung des abschließbaren Raumes durch einen an sich bekannten axial beweglichen Nutzzylinder erfolgt.
Allen Ausführungsbeispielen der Fig. 1,2,3 ist der um den Nutzzylinder (1) koaxial und im Bereich seiner Lä.np;e angeordnete Raum (2) in aem das jeweilige Druckübersetzerorgan (>) und (3') taucht, gemeinsam.

Im Ausführungsbeispiel nacrz Figur 1 ist zwiscnen dem

ante l

hutzzylinder=(1') und dem Übersetzerzylinder (4) eine

Stützhülse, e) geklemmt, die mit ihren Halsansatz ((b) die innere Laufbahn des als Ringkolben ausgebildten Antriebskolben (/) bildet, an dem aas der Drucküberseczung dienende Organ angelenkt ist, das ii.: Falle der Figur 'i ein Rohr (,5@) biluet. Die Stützhälse (:9) ist im Boden des Übersetzerzylinders (4) verschraubt. Die Stützhülse (9) weist einen Bund (d) auf,dessen Aulienumt'ang dem Innenumfang des als Rohr (j) ausgebildeten druckübersetzenden Organs entspricht. Nach der,der austretenden Nutzkolbenstange zugekehrten Seite bildet die Stützhülse den Putzzylinder (1). Der i\,utzylinder ('I) weist Radialkanäle (10) auf die den Ringraum (2) in den düs übersetzende `feil des Druckübersetzerorgans taucht mit dem Raum des Nutzzylinders (11) verbinden der bei zufliejenaen Druckmittel den Vorlauf des NutzkoLnens ('12) bewirkt. Im zentrischen Hohlraum (15; der Stützhülse ist-ein Rückschlagventil (14) eingeordnet das den Ringraum (2) absperrt. Die Öffnung dieses Rückschlagventiles (14) erfolgt durch die Bewegung des Ringkolbens (7) die kurz vor dessen Ausgangslage über den Stift ('15) beginnt. Ein zwischen dem Stift ('15) und dem

Rückschlagventil (14) angeordneter Doppelhebelvbesorgt

die erforderliche Umkehr der Bewegungsrichtung. Der

(17)

Querschnitt des Rückschlagventilschaftes ist kreuzförmig

um einen groben Durctiflußquerschnitt zu erreichen. Aus

dem Hohlraum (15) der Stck*tzhülse (5) zweien Radial-

kariäle @18)ab womit der Steuerungserfekt nach Patent

1 139 5S5 erreicht wird.

Das Ausführungsbeispiel nach l'igur 2 unterscheidet sich

nur dadurch, daß zwischen dem Nutzzylinderlünd dem Über-

setzerzylinder (4)die Stützhülse verschraubt ist und da13

der abschließbare. Raum in dem die Übersetzerorganeitäuchen

durch eine Anzahl Sackbohrungen (2') gebildetv wird, die im Mantel des Nutzzylinders gebohrt sind. Jede dieser einzelnen Sackbohrungen (2') ist durch einen Radialkanal (10') mit dem Nutzzylinderraum (11 ') verbunden. Zwei gegenüberliegende Sackbohrungen (11") münden in den Kanal

(21)

(20) der in den Druckmittelanschluß mündet. Dadurch Wird

der Rücklauf des Übersetzerkolben (7') mit der geringsten Druckmittelmenge und besonders rasch durchgeführt. Es könnten auch bei Wegfall der zwei Kanäle (20) alle Plungerkolben (3') für den Rückhub genutzt werden. Sbalbst dann ist die Rücklaufgeschwindigkeit noch sehr vorteilhaft. Die Rückzuggeschwindigkeit bildet einen beachtlichen Faktor für die erreichbare Hubfrequenz. Der Druckmittelzufluß,-und abfluß zum und aus dem Nutzzylinderraum (22) erfolgt durch den Anschluß 23 der durch ein: zusätzliches

(24)

3 Wegeventil gesteuert ist. Der Zufluß `zu:ebeiden Nutz-

zylinderseiten und der Druckmittelabfluß aus diesen erfordert in allen Ausführungsarten gemäß Figuren 1,2 und 3 die Vorschaltung eines */2 bzw. eine s_4/3 Wegaventils.

Die Sackbohrungen können in beliebiger Zahl. sehr einfach

verpfropft werden. Das gilt auch für Bohrungen im üc:t

Antriebskolben (7) wodrurch andere ersetzungsverhälnise erreichbar sin. _. -@ . Die beispielsweise Ausführung eines Zylinders nach Figur 3 zeigt die Vereinigung der Hauptmerkmale dieser Erfindung mit dem an sich bekannten Merkmal einer axial verstellbaren Nutzzylinderhülse die in diesem Zusammenhang gleichzeitig drei Aufgaben erfüllt: a. die Vorfüllung des Nutzzylinderraumes aus der jeweils entgegengesetzten hutzzyliiiderseite, die Sperrung des durch Druckmittel gefüllten Raumes in dem das Druckübersetzungsorgan taucht und c. die Steuerung des gg gegenüber dem Nuüzkolbeneilhub, uRd der Sperrung des Ujaflußes und Sperrung des abschließbaren Raumes verzögerten Druckmit celzuflußes zum Raum des Ubersetzungszylinders.
Die Ausführung besteht aus einem Gehäuserohr 425) das im mittleren Bereich den absperrbaren Raum (2) nach außen begrenzt und einem Nutzzylinaer ('1) der diesen Raum nach innen begrenzt und axial beweglich gehalten ist. Das Gehäuserohr bildet nach der einen Seite die äußere Gleitbahn des Übersetzungszylinders (4)1n dessen stirnseitigen Abschluß (26) die Stützhülse (2'J) verschraubt ist, die mit ihren Zapfen die innere Laufbahn- des Übersatzungsz#linders bildet. Dazwischen ist der Übersetzerkolben ('7) eingeordnet, dessen der Übersetzung dienenderFOhrteil (5) zwischen dem Außenumfang des btützhülsenbuna.es (8) und der, Inneh durchmesser des Dichtsteges (28) druckdicht gleitet, und die eine Stirnseite des abschließbaren Raumes bilaet: Die gegen-

(2h)

üherliegende Stirnseite des äbschließoaren Raumes wird

durch eine - - - mittels Gegenkraft axial begrenzt bewegliche Hülse gebildet deßen nach dem M utzkolben zugekehrte Stirnseite das korespondierende Ventilteil bildt das der Sperrung des Raumes (2) dient, und in dessen Bohrung (31) die austretende Kolbenstange (32) des Nutzkolbens geführt ist.
Die Wirkungsweise des Zylinders gemäß Figur 1 ist wie folgt. Von der dargestellten Ausgangsstellung ausgehend wird über das vorgeschaltete Wegeventil@das Druckmittel -über den Anschluß 35 den offenen Querschnitt des Ventilschaftes (17) und dem im Ausgangsstellung offenen Ventilsitz (14) des Rückschlagventiles fliesen und den Nutzkolben (12) rasch bis zur Annäherung des Nutzhubes bewegen, denn die gegenüberliegende Seite des Nutzzylinders steht durch den Anschluß (34) durch das vorgeschaltete Wegeventil auf Abfluß. Das Druckmittel in der Eint auchkammer (2) bleibt dabei unberührt. Während dieses Ablaufes strömt das Druckmittel über die Radialkanäle (18) in die Nut- -.(35) des ringartigen Antriebskolben ('J) . Von dort über die Drosselbohrung (3b) zum Übersetzerzylinderraum, wodurch der Übersetzerkolben solange langsam .bewegt wira, bis der Dichtsteg (3?) die Radialkanäle (18) überquert: Von dieser Stellung aus wird der Übersetzerkolben mit dein vollen Querschnitt der Kanäle beauf schlagt in rasche Bewgung versetzt. Nachdem der Übersetzerkolben('j) einen` Weg zurückgelegu hat, der dem Öffnungshub des Rückschlagventiles(14entspricht schließt sich dasselbe durch die Kraft der Feder (38) die auf das Rückschhagventil das im offenen Zustand druckausgeglichene Flächen aufweist Während des nunmehr abgeschloßenen Raumes (2) taucht der Übersetzerkolben mit seinem Rohr in diese Ringkammer und verdrängt das Druckmittel aus diesem Raum über die Radialkanäle 10 in den Raum des Nutzzylinders der den Nutzkolben entsprechend des Übersetzungsverhältnises in Richtung zur austretenden Kolbenstange weguntersetzt und kraftübersetzt bewegt.
Wird durch Betätigung aes außen angeoraneten Wegeventils der zuflie3ende Strom zum Anschluß (54) gelegt dann fließt das Druckmittel aus dem Anschluß 33 in den Tank ab. Der Nutzkolben wird von seiner Gegenseite beaufschlagt. Bei der Bewegung nach rechts wird das Druckmittel der Nutzzylinderseite die im Vorlauf beaufschlagt war, über die Radialkanäle (10) den Übersetzerkolben durch seine in den Raum stehender Stirnfläche in gleicher Richtung also in Richtung zu seiner Ausgangslage belegen. Da die Stirnfläche sehr klein ist, erfolgt dieser Ablauf rasch. Bis zu dieser Ablaufphase ist das Rückschlagventil geschloßen, sodaß das Druckmittel keine andere Möglichkeit_ hat, als den Übersetzerkolben zubewegen. Erst kurz. vor seiner Ausgangslage wird über den Bolzen (15) das Rückschlagvent.l geöffnet und damit der Eilrücklauf eröffnet. Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Figur 2 ist im wesentlichen dieselbe als die in Figur 1 beschriebene. Ein Unterschied besteht nur darin, daß der Druckmittelzufluß,-und abfluß zum und aus dem übersetzerzylinder (22) der durch den Anschluß (23) erfolgt, über ein außerhalb des Zylinders stationiertes / 3/2 bzw. 3/3 Wegeventil erfolgt. In diesem Falle muß das 4 Wegeventil und das 3 Wegeventil zu anderen Zeitintervalen gesteuert werden, was im Falle nach Figur 1 durch den Ringkolben in an sich bekannter Weise selbsttätig erfolgt. Die Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles nach Figur 3 _ entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise nach Figur 1 ,jedoch mit dem Unterschied, daß der erforderliche folgerichtige Ablauf des Eilhubes mit Umfluß des Druckmittels zwischen den beiden Seiten (11 + 11a) einerseits durch die Radialkanäle (3q3) und andererseits durch den Planabstand (40), der anschließende Steuerhub des als Umflußventil bezw. Füllventil wirkende Nutzzylinder den Umfluß und zugleich den Raum (2) sperrt und als letztes den Zufluß zum Übersetzerzylinder eröffnet. Die beiden letzten Phasen werden durch die aus- v laufende Hülse (41) die mit dem Nutzzylinder ('!) eine Einheit bildet folgerichtig gesteuert t' indem das bei-Anschluß (33) einströmende Druckmittel direkt'die Stirnfläche dea - als -Eilkolben (»wirkenden Kolbenscänga (42) beaufschlagt Urd en Nutzkolben aus seiner Ilaftrobung löst und in @Bewegung setzt. Der nunmehr nur mit Gleitreibung belastete°:Nu,tzkalben -läuft rasch bis 'zur I£räftählage vor.. Während dieses Vorlaufes überquert die Stirnfläche (41) des Eilkolbens die Stirnfläche des als Steuerhülse auslaufenden Nutzzylinders ('1) die nunmehr der Druckmittelbeaufschlagung freigegeben, den Steuerhub des Nutzzylinaers nur bis zur Anlage an die Stirnfläche (29) durchführt. Die auf diese Stirnfläche wirkende Gegenkraft (JU) bewirkt, daß ab diesen Ablautäbschnitt nunmehr unter Überwindung der Gegenkraft eine weitere axiale Bewegung des Nutzzylinders unter Beibehaltung des abgeschloßenen Raumes (2) möglich ist und in diesem Zustand wird durch Überquerung der zum Übersetzerzylinder führenden Radialkanäle (43) der Zufluß zu dem Ubersetzerzylinaer freigegeben wodurch abschließend der Nutzhub den Vorlauf abschließt. Das Rückschlagventil (44) wirst während des Vorlaufes durch Druckmittelbeaufschlagung über den Kanal (45) gesperrt gehalten.
Der Rücklauf der nach Umxehrung des Druckmittelzuflußes eingeleitet wird erfolgt durch den Anschluß (21). Der Anschluß (33) steht auf Abfluß. Bei Einfluß des Druckmittels für den Rücklauf wird sofort die grolle und die kleine Fläche des Nutzkolbens: beau'fachlagt so daß der Nutzkolben mit großer Kraft seinen Rücklauf beginnt. Das Druckmittel der Nutzzylindergegenseite das dabei verdrängt wird fließt in den noch abgeschloßenen Raum (2) und bewegt seinerseits damit den Übersetzerkolben bis zu seiner Ausgangslage. Erst dann ist der Druck soweit abgebaut, daß ,durch BeB:ufschlagung der Fläche (46) der Nutzzylinder sich von der Planfläche (2y) abhebt und damit den Raum (2) mit dem Zufluß verbindet und gleichzeitig den Umfluß des Druckmittels beider Seiten des Nutzzylinders erschließt, womit der Rücklauf im Eillauf freigegeben ist. Durch den Anschlag des Nutzkolbens auf den Boden des Nutzzylinders wird die Ausgangslage der Steuerhülse (41) gewährleistet. Für die sichere Ausgangslage des Übersetzerkolbens sorgt der ständig zufließende Druckmittelstrom. Das Druckmittel das beim Rücklauf der Steuerhülse und des Übersetzerkolbens nach Überquerung bzw. Sperrung der Radialkanäle (43) abfließen muß, kann über aas Rückschlagventil (44) erfolgen. Nachtrag: Die Figur 4 zeigt in einer Darstellung die Gegenüberstellung beider Arten von Übersetzerkolben una zwar in der oberen Schnitthälfte die Ausführung mit einzelnen Plungerkolben und in der unteren Schnitthälfte die Ausführung mit Rohrplunger. Die Figur 4 zeigt ferner die in der _ Beschreibung erwähnte @.utzzylinderhülse in deßen Mantel die.EinAelplunger tauchen, siehe obere Schnitthälfte.

Claims

Patentansprüche: 1. Zylinder mit einem druckmittel betriebenen Nutzkolben der im Bereich seines Nutzhubes durch ein in dem Zylinder eingeordnetes Druckübersetzerorgan, das in einen vorher abschließbaren Raum taucht, druckübersetzt betrieben ist dadurch gekennzeichnet, daß der abschließbare Raum in dem das druckübersetzende Organ taucht im Bereich der Nutzzylinderlänge koaxial um den Nutzzylnder gebildet ist. Zylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der abschließbare Raum durch den Innenumfang des Gehäusemantel und den Außenumfang des Nutzzylinders gebildet ist. Zylinder nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß der die Innenwand des abschließbaren Raumes bildende Nutzzylinder, in an sich bekannter Weise beweglich, die Ab- sperrung des abschließbaren Raumes übernimmt. 4#. Zylinder nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daB der abschließbare Raum durch eine Anzahl koaxial um den. Nutz- zylinder ahgeardnete Plungerzylindkr bzw. Plungerkämmern gebildet ist:'

5. Zylinder nach Anspruch 4-dadurch gekennzeichnet, d aß die koaxial angeordneten Plungerkammern im Mantel dies Ge- häuses untergebracht sind. b . Zylinder nach Anspruch 4- dadurch gekennzeichnete d aß die koaxial -ängeerdneten P3ungerkammern im tels des Nuts- zylindees untergebarcht sind: `J. Zylinder nach den Ahsprücheh 5 und 6 dadurch gekannzech- net, daß die der Drucübers,.:tzunt dienenden Plüngerkammern Sackbohrungen sind, während die dem Rückhub des Druck- übersetzerorgahs dienen. eine #orbindumit dem Druck- mittelanBchluß für den. Rücklauf äufWeisen:

Fortsetzung der Patentansprüche Zylinder nach Anspruch 't ciadurcn öekennzeichnet, dab die Fläche bzw. Flächen des in den ansperr:,aren Hautuffs eintauchenden Teil bzw. 'feilen des Druckübersetzerxolbens die Rückführung cieselben im wesentlichen mit dem Abbau des darin vorherrecuennen Druckes übernimmt. H. Zylinder nach Anspruch 1 und 8 dadurch ßeknennzeichnet, daß zwischen dem Raum in den das druckübersetzende Teil taucht und dem Anscriluß der nehi Rücxlauf des Nutzkolbens dient ein Rücksenlagventil eingeordnet ist das während des Eintaucnens des Druckübersetzers in den abgeschloßenen Raum kein Druckmittel abfließen läßt 10. Zylinder nach Anspruch 1 ,2,4 und 8 dadurch gekennzeicnnet, daß das dein Eintäuchraum und den Nutzzylinder ' vorge-

Sp -Sperr- schaltete steuerbare t #tgvetil in einen mit dem Gehäuse fest verbundenen Teil si's@. ddn,et % 11. Zylinder nach Anaprüh '# d.`ur Penne, a1 das Sperr*entl durch den Rückhäb tita 1@t@zCUI3eer- k61b-en, kurt Ydt *inür''ua.h8.f:n d kurä nach seineit ä.T3.i 41A W17."' 1@1' ng eine 9 Rück= schi.agventile s freigibt 12: Zylinder nach Anspruch 10 und 1 1 dädürbh geleiz..ei"ehnet daß .die zur gungsrichtung des ilübräret:@kl:,ke. -entgegeng@set2t@e @eu@eg'r@gsrichtude.s ~@@@c@l. durch die Z*tehbabchaltung sein4e büb.lt3b..`,` dralu l.ischen Gliedes erfolgt: 13. Zylinder nach A.nSpruch "1 dadur@n .g.k.e.cn:i.a der ginthuchrhum in gbht des Zg.irn. därch Radiglkähale mit det @utt@'lin,d6 rbdtää ..@