DE19706818C1

DE19706818C1 - Pneumatisch angetriebene Hydraulikpumpe

Info

Publication number: DE19706818C1
Application number: DE1997106818
Authority: DE
Inventors: Joachim Probst
Original assignee: Schmidt & Co Kranz GmbH
Current assignee: MAXIMATOR GMBH, 37449 ZORGE, DE
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-22

Description

Eine pneumatisch angetriebene Hydraulikpumpe mit einem Luftkolben sowie einem mit dem Luftkolben bewegungssyn chron gekoppelten, im Durchmesser wesentlich kleineren Hydraulikkolben zählt durch die DE 26 60 470 C2 zum Stand der Technik. Der Saug- und Druckhub des Hydraulikkolbens wird über den Luftkolben verwirklicht, der sich in einem Arbeitsraum bewegt, welcher einmal mit einem Frischluft anschluß und zum anderen mit einem Abluftanschluß luft leitend verbunden wird. Auf der anderen Seite steht der Luftkolben permanent unter der Einwirkung der Kraft einer Feder. Die Umsteuerung des Luftkolbens erfolgt durch den Luftkolben selber, und zwar dadurch, daß er ein Umsteuer ventil betätigt, über das der Arbeitsraum des Luftkolbens mit dem Frischluftanschluß und mit dem Abluftanschluß verbunden wird.

Eine derartige Bauart einer pneumatisch angetriebenen Hydraulikpumpe hat sich in der Praxis bewährt. Das Um steuersystem besteht indessen aus einer größeren Anzahl von Bauteilen, wodurch der Herstellungs- und Montageauf wand hoch ist.

Im Umfang der DD 2 03 939 ist ferner eine pneumatische Steuereinrichtung für einen druckluftbeaufschlagten An triebskolben bekannt, bei welcher ein Schieberventil zwei Schieberkolben gleichen Durchmessers aufweist. Die Ent lüftung des Arbeitszylinders liegt zwischen dem Funk tionsbereich der Schieberkolben. Eine Endstirnfläche der Schieberkolben ist ständig druckluftbeaufschlagt, während die andere Endstirnfläche permanent federbelastet ist. Der Schieberkolben steht mit einem Doppelkolbenlängs schieber in Wirkverbindung, der direkt mit dem Druckluft anschluß verbunden ist. In der einen Endstellung des Schieberkolbens wird die Druckluft zu dem federbelasteten Antriebskolben geführt, während in der anderen Endstel lung die Zuführung zum Antriebskolben versperrt ist, da für die Druckluft über den Doppelkolbenlängsschieber auf der anderen Seite des Schieberkolbens ansteht und hier zusammen mit einer Druckfeder diese Endstellung positio niert.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch angetriebene Hydrau likpumpe zu schaffen, welche einfacher aufgebaut ist, be züglich des Umsteuersystems nur wenige Bauteile besitzt und demzufolge schneller und kostengünstiger montiert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Patentanspruchs.

Die Ausgestaltung des Steuerzapfens für das Umsteuersy stem in Verbindung mit der Ausbildung der den Steuerzap fen aufnehmenden Bohrung im Pumpengehäuse schafft die Voraussetzungen dafür, daß für den Umsteuervorgang nur noch der mit dem Luftkolben verbundene Steuerzapfen und ein Steuerkörper benötigt werden, der sich aus einem vom Luftkolben beeinflußbaren Stößel, einem Umsteuerteller, einem Schaft und einem Ventilteller zusammensetzt. Damit sind neben dem Luftkolben und dem damit verbundenen Hydraulikkolben nur noch der Steuerzapfen und der Steuer körper zu fertigen und zu montieren. Hierbei kann durch eine entsprechende Gestaltung der Steuerzapfen als ein teilige Verlängerung des Hydraulikkolbens ausgebildet werden und als solche mit dem Luftkolben verbunden sein. Der Einschnürung am freien Ende des Steuerzapfens kommt hierbei im Zusammenwirken mit dem gekammerten Dichtring benachbart des Arbeitsraums des Luftkolbens sowie des erweiterten Längenabschnitts an dem dem Luftkolben abge wandten Ende der Bohrung eine besondere Bedeutung zu. So wird am Ende des Druckhubs der Arbeitsraum über die Ein schnürung mit der Umsteuerkammer verbunden. Folglich wird aufgrund des unterschiedlichen Größenverhältnisses von Umsteuerteller und Ventilteller der Steuerkörper in die jenige Position verlagert, in welcher die Verbindung des Arbeitsraums mit dem Frischluftanschluß geschlossen wird. Dadurch kann sich die Luft aus dem Arbeitsraum über das Umsteuerventil in den Abluftanschluß entspannen.

Am Ende des Saughubs verbindet die Einschnürung die Um steuerkammer mit der Umgebung. Nunmehr kann die Frischluft den Steuerkörper so verlagern, daß der Ventil teller die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und dem Abluftanschluß sperrt. Gleichzeitig wird der Arbeitsraum über das Umsteuerventil mit dem Frischluftanschluß ver bunden.

Der Steuerzapfen ist ein einfacher Drehteil. Das gleiche trifft für den Steuerkörper zu. Die Bohrungen und Kanäle im Pumpengehäuse zur Aufnahme des Steuerzapfens und des Steuerkörpers sowie zur Überleitung der Frisch- und Ab luft können mit einfachsten Bohroperationen erzeugt wer den.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 im schematischen Querschnitt eine pneumatisch angetriebene Hydraulikpumpe kurz vor und am Ende des Saughubs und

Fig. 2 die Darstellung der Fig. 1 am Ende des Druckhubs.

Mit 1 ist in den Fig. 1 und 2 das Pumpengehäuse einer pneumatisch angetriebenen Hydraulikpumpe 2 bezeichnet.

Im Pumpengehäuse 1 ist ein Arbeitsraum 3 vorhanden, in welchem ein tellerförmiger Luftkolben 4 dicht geführt ist. Der Luftkolben 4 ist auf einer Seite 5 mit Druckluft beaufschlagbar. Auf der anderen Seite 6 ist der Luftkol ben 4 ständig durch die Kraft einer Schraubendruckfeder 7 belastet. Außerdem wird die Schraubendruckfeder 7 von einem nur angedeuteten Hydraulikkolben 8 durchsetzt, der mit dem Luftkolben 4 verbunden ist. Der Hydraulikkolben 8 hat einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Luft kolben 4.

In Verlängerung des Hydraulikkolbens 8 weist der Luftkol ben 4 einen im wesentlichen zylindrischen Steuerzapfen 9 auf, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser einer im Pumpengehäuse 1 vorgesehenen Bohrung 10 zur Aufnahme des Steuerzapfens 9 ausgebildet ist. Auf diese Weise wird zwischen dem Steuerzapfen 9 und der Bohrungswand 11 ein Spalt 12 gebildet (Fig. 1). Zum Arbeitsraum 3 hin ist dieser Spalt 12 durch einen Dichtring 13 abgedichtet, der am Umfang des Steuerzapfens 9 anliegt und in einer Nute 14 des Pumpengehäuses 1 gekammert ist.

Das dem Luftkolben 4 abgewandte Ende der Bohrung 10 ist als im Durchmesser erweiterter Längenabschnitt 15 ausge bildet.

Am freien Ende 37 des Steuerzapfens 9 ist in einer Nute 16 ein Dichtring 17 gekammert, der im Bereich der Bohrung 10 an der Bohrungswandung 11 dichtend anliegt. Benachbart zum Dichtring 17 ist am Steuerzapfen 9 eine im Quer schnitt trapezförmige Einschnürung 18 vorgesehen.

In paralleler Ausrichtung zum Steuerzapfen 9 ist im Pum pengehäuse 1 ein Umsteuerventil 19 angeordnet. Das Um steuerventil 19 umfaßt eine Umsteuerkammer 20 sowie einen Steuerkörper 21, der sich aus einem in den Arbeitsraum 3 ragenden Stößel 22, aus einem in der Umsteuerkammer 20 verlagerbaren Umsteuerteller 23 sowie aus einem mit dem Umsteuerteller 23 über einen Schaft 24 verbundenen Ven tilteller 25 zusammensetzt. Der Schaft 24 ist in einer Dichtung 26 geführt. Die Dichtung 26 trennt die Umsteuer kammer 20 von einem Ringraum 27 des Umsteuerventils 19.

Die Umsteuerkammer 20 ist über einen Steuerkanal 28 mit dem Spalt 12 zwischen dem Steuerzapfen 9 und der Boh rungswand 11 verbunden. Der Steuerkanal 28 mündet auf der dem Luftkolben 4 abgewandten Seite neben dem Dichtring 13 in den Spalt 12.

Der Ventilteller 25 ist zwischen zwei Dichtsitzen 29 und 30 hin und her verlagerbar. Der Dichtsitz 29 ist am inne ren Ende eines mit dem Abluftanschluß 31 verbundenen Ka nals 32 ausgebildet. Der andere Dichtsitz 30 liegt fron tal gegenüber am Ende des Ringraums 27. Der Ringraum 27 ist über einen Kanal 33 mit dem Frischluftanschluß 34 verbunden.

Außerdem zeigen die Fig. 1 und 2, daß der Bereich, in welchem sich der Ventilteller 25 zwischen den Dichtsitzen 29 und 30 bewegen kann, über einen Kanal 35 mit dem Ar beitsraum 3 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen pneuma tisch angetriebenen Hydraulikpumpe 2 ist wie folgt:

1. Ausgangsstellung

Durch die Schraubendruckfeder 7 wird der Luftkolben 4 im oberen Totpunkt gehalten. Der Luftkolben 4 hat den Steuerkörper 21 so verlagert, daß der Ventilteller 25 am Dichtsitz 29 liegt und dadurch die Verbindung zwi schen dem Arbeitsraum 3 und dem Abluftanschluß 31 sperrt. Dafür ist der Arbeitsraum 3 über den Kanal 35, den Ringraum 27 und den Kanal 33 mit dem Frischluftanschluß 34 verbunden (Fig. 1, strichpunk tierte Lage des Luftkolbens 4).

2. Druckhub

Aufgrund der permanent am Frischluftanschluß 34 und somit auch im Kanal 33 anstehenden Druckluft wird der Ventilteller 25 weiterhin gegen den Dichtsitz 29 ge drückt, wozu auch das Durchmesserverhältnis des Schafts 24 und des Ventiltellers 25 beiträgt. Ferner gelangt die Druckluft aus dem Kanal 33 sowie über den Ringraum 27 am Dichtsitz 30 vorbei in den Kanal 35 und damit in den Arbeitsraum 3.

Die Luftkolben 4 und damit der Hydraulikkolben 8 vollziehen nun gegen die Kraft der Schraubendruckfe der 7 den Druckhub. Dabei bewegt sich der Luftkolben 4 vom Umsteuerventil 21 weg, so daß der endseitig des Steuerzapfens 9 gekammerte Dichtring 17 in die Boh rung 10 eintaucht und den Spalt 12 zwischen dem Steu erzapfen 9 und der Bohrungswand 11 zur Umgebung 36 hin abdichtet.

Kurz vor Erreichen des unteren Totpunkts (Fig. 2) gelangt die Einschnürung 18 in den Bereich des im Pumpengehäuse 1 gekammerten Dichtrings 13. Dadurch wird der Arbeitsraum 3 über den Steuerkanal 28 mit der Umsteuerkammer 20 verbunden. Aufgrund des Durch messerunterschieds zwischen dem Umsteuerteller 23 und dem Ventilteller 25 wird jetzt der Steuerkörper 21 verlagert, bis der Ventilteller 25 gemäß Fig. 2 auf den Dichtsitz 30 am Ende des Ringraums 27 gelangt. Dadurch wird der zum Frischluftanschluß 34 führende Kanal 33 gesperrt und der Arbeitsraum 3 des Luftkol bens 4 über die Kanäle 35 und 32 mit dem Abluftan schluß 31 verbunden. Folglich kann sich der Druck im Arbeitsraum 3 zum Abluftanschluß 31 hin entspannen.

3. Saughub

Die Kraft der Schraubendruckfeder 7 drückt jetzt den Luftkolben 4 wieder in Richtung oberer Totpunkt, wo bei der Hydraulikkolben 8 einen Saughub ausführt.

Kurz nach Verlassen des unteren Totpunkts verläßt auch die Einschnürung 18 den Bereich des im Pumpenge häuse 1 gekammerten Dichtrings 13, so daß dieser nun mehr am Umfang des Steuerzapfens 9 dichtend zur An lage gelangt. Auch der Dichtring 17 endseitig des Steuerzapfens 9 liegt dichtend an der Bohrungswand 11. Auf diese Weise wird der Druck im Steuerkanal 28 und in der Umsteuerkammer 20 eingeschlossen. Der Steuerkörper 21 behält seine Lage bei, in welcher der Arbeitsraum 3 über die Kanäle 35 und 32 mit dem Ab luftanschluß 31 verbunden ist.

Kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts (Fig. 1) ge langt der am Ende 37 des Steuerzapfens 9 gekammerte Dichtring 17 in den im Durchmesser erweiterten Län genabschnitt 15 endseitig der Bohrung 10, so daß sich jetzt der Druck aus der Umsteuerkammer 20 über den Steuerkanal 28 und den Spalt 12 in die Umgebung 36 entspannen kann. Dadurch ist die über den Kanal 33 und den Ringraum 27 am Ventilteller 25 anstehende Druckluft aus dem Frischluftanschluß 34 in der Lage, den Ventilteller 25 gegen den Dichtsitz 29 am inneren Ende des zum Abluftanschluß 31 führenden Kanals 32 zu pressen, so daß die Verbindung zwischen dem Arbeits raum 3 und dem Abluftanschluß 31 unterbrochen und da für der Frischluftanschluß 34 mit dem Arbeitsraum 3 verbunden wird. Die Bewegung des Steuerkörpers 21 wird zusätzlich durch den Kontakt des Luftkolbens 4 mit dem Stößel 22 unterstützt (Fig. 1).

Die Hydraulikpumpe 2 befindet sich jetzt wieder in der Ausgangsstellung, so daß der nächste Druckhub für den Hydraulikkolben 8 beginnen kann.

Bezugszeichenliste

1 Pumpengehäuse
2 Pumpe
3 Arbeitsraum in 1
4 Luftkolben
5 Seite v. 4
6 Seite v. 4
7 Schraubendruckfeder
8 Hydraulikkolben
9 Steuerzapfen
10 Bohrung in 1 f. 9
11 Bohrungswand
12 Spalt zw. 9 u. 11
13 Dichtring
14 Nute f. 13
15 Längenabschnitt v. 10
16 Nute an 9 f. 17
17 Dichtring
18 Einschnürung
19 Umsteuerventil
20 Umsteuerkammer
21 Steuerkörper
22 Stößel v. 21
23 Umsteuerteller v. 21
24 Schaft v. 21
25 Ventilteller v. 21
26 Dichtung v. 19
27 Ringraum v. 19
28 Steuerkanal zw. 20 u. 12
29 Dichtsitz
30 Dichtsitz
31 Abluftanschluß
32 Kanal
33 Kanal
34 Frischluftanschluß
35 Kanal
36 Umgebung
37 freies Ende v. 9

Claims

Pneumatisch angetriebene Hydraulikpumpe
- - mit einem einen Stößel (22) eines Umsteuerventils (19) verlagernden tellerförmigen Luftkolben (4),
- - der auf einer Seite (5) mit Frischluft beaufschlagbar und auf der anderen Seite (6) durch die Kraft einer Feder (7) ständig belastet ist,
- - und mit einem mit dem Luftkolben (4) bewegungssyn chron gekoppelten, eine an dem dem Luftkolben (4) ab gewandten Ende in einen im Durchmesser erweiterten Längenabschnitt (15) auslaufende Bohrung (10) im Pum pengehäuse (1) durchsetzenden Steuerzapfen (9),
- - der am freien Ende (37) einen in der Bohrung (10) dichtend geführten Dichtring (17) und benachbart dem Dichtring (17) eine umfangsseitige Einschnürung (18) aufweist,
- - wobei an dem dem Luftkolben (4) zugewandten Ende der Bohrung (10) ein am Steuerzapfen (9) zur dichtenden Anlage gelangender Dichtring (13) gekammert ist,
- - und auf der dem Luftkolben (4) abgewandten Seite ne ben dem gekammerten Dichtring (13) ein Steuerkanal (28) einen Spalt (12) zwischen dem Steuerzapfen (9) und der Bohrungswand (11) mit einer einen Umsteuer teller (23) eines Steuerkörpers (21) des Umsteuerven tils (19) führenden Umsteuerkammer (20) verbindet,
- - und wobei ein im Vergleich zum Umsteuerteller (23) im Durchmesser kleinerer, über einen Schaft (24) mit dem Umsteuerteller (23) verbundener Ventilteller (25) des Steuerkörpers (21) zwischen zwei Sperrpositionen ver lagerbar ist,
- - in welchen der Arbeitsraum (3) für den Luftkolben (4) einmal mit einem Frischluftanschluß (34) und zum an deren mit einem Abluftanschluß (31) luftleitend ver bunden ist.