DE2214298B2 - Pneumatischer Antrieb einer zweizylindrigen Schubkolbenpumpe - Google Patents

Description

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10

20

fcugelsitz 44 gedrückt ist Iri dem Zylinder 38 befindet ,jch eine Eintrittsöffnung 50 zur Zuführung von flüssigem oder gasförmigem Druckmedium.

in F i g.2 ist ein Behälter 56 für flüssiges Druckmittel |8 oberhalb der Schubkolbenpumpe 16 angeordnet und |ber einen Kanal 60 mit der Eintrittsöffnung 50 des Zylinders 38 verbunden. In gleicher V»eise speist ein puJit dargestellter Behälter Druckmittel in die Einirittsöffnung 34 des Zylinders 20. Die Kugelventile 24 «nd 40 lassen Druckmittel nur in Richtung zu einer Ausgangsleitung 52 durch.

Der pneumatische Antrieb 10 weist Antriebskolben 102 und 104 auf. Der Antriebskolben 102 ist mit dem Schubkolben 18 fest über eine Kolbenstange 106 verbunden, die in eine Kolbenstange 108 mit geringerem Purchmesser übergeht so daß zwischen beiden eine Stufe 107 gebildet ist. In gleicher Weise ist ein Antriebskolben 104 fest mit dem Schubkolben 36 über eine Kolbenstange 110 verbunden, die in eine Kolbenstange 112 mit kleinerem Durchmesser übergeht.

Der Antriebskolben 102 befindet sich in einem Antriebszylinder 114. Der Antriebskolben 104 befindet sich in einem Antriebszylinder 116. Eine Druckmittelquelle 118 ist jeweils mit den kolbenstangenseitigen Enden der Antriebszylinder 114 und 116 verbunden, so daß das Druckmittel die Antriebskolben 102 und 104 fortwahrend in eine zurückgezogene Stellung zurückzudrücken (in der Zeichnung nach links) sucht.

Die Druckmittelquelle 118 kann auch durch nichtdargestellte Federn ersetzt werden, die innerhalb der Antriebszylinder 114 und 116 angeordnet sein können und die Kolben 102 und 104 rückwärts (d.h. in der Zeichnung nach links) drücken. Dabei sind die den Federn zugeordneten Räume der Antriebszylinder 114 und 116 zur Atmosphäre hin entlüftet

Zum Vorspannen der Schubkolbenpumpen 14 und 16 in die zurückgezogene Stellung dienen jeweils 2/2-Abschaltventile mit pneumatischer Betätigung und Rückstellfeder. Dem 2/2-Abschaltventil 126 ist ein Druckluftspeicher 124 vorgeschaltet, der einen Eingang 128 und einen Ausgang 130 besitzt, der mit einem Eingang 132 des 2/2-Abschaltventils 126 verbunden ist. Das 2/2-Abschaltventil 126 weist einen Druckluftanschluß 134 auf, der zu der Druckmittelquelle 118 führt (nicht dargestellt).

Sobald Druck in dem Eingang 128 des Druckluftspeichers 124 erscheint, so füllt sich dieser und leitet Druck über seinen Ausgang 130 zum Eingang 132 des 2/2-Abschaltventils 126. Hierdurch wird der Ausgang 136 des Abschaltventils 126 geschlossen und von Druck entlastet. Wird im umgekehrten Fall der Eingang 128 des Druckluftspeichers 124 von Druck entlastet, so wird kein Druckmittel von dem Ausgang 130 des Druckluftspeichers 124 zum Eingang 132 des Abschaltventils geleitet, so daß der Ausgang 136 des Abschaltventils eingeschaltet oder unter Druck gesetzt wird.

Das 2/2-Abschaltventil 140 weist in gleicher Weise einen Druckluft speicher 138 auf. Der Druckluftspeicher 138 weist einen Eingang 142 und einen Ausgang 144 auf, der mit einem Eingang 146 eines 2/2-Abschaltventils 140 verbunden ist. Ein zweiter Druckluftanschluß 148 des 2/2-Abschaltventils 140 ist mit der Druckmittelquelle 118 verbunden (nicht gezeigt).

Druck am Eingang 142 füllt den Druckluftspeicher 138, der Druck über seinen Ausgang 144 an den Eingang 146 des 2/2-Abschaltventils 140 weiterleitet. Hierdurch wird der Ausgang 150 des 2/2-Abschaltventils

35 140 abgeschaltet oder von Druck entlastet Wird andererseits Druck an den Eingang 142 des Druckluftspeichers 138 angelegt, so wird kein Druck am Eingang 146 des Abschaltventils 140 ausgeübt, und der Ausgang 150 des Abschaltventils 140 wird eingeschaltet oder unter Druck gesetzt

Ein einstellbares Drosselventil 152 verbindet den Ausgang 136 des Abschaltventils 126 mit dem Eingang 142 des Druckluftspeichers 138. In gleicher Weise verbindet ein einstellbares Drosselventil 154 den Ausgang 150 des Abschaltventils 140 mit dem Eingang 128 des Druckluftspeichers 124.

Ein 3/2-Fühlerventil mit Rückstellfeder 156 weist einen Fühler 158 auf, der an der Kolbenstange 110 bzw. der Kolbenstange 112 mit kleinerem Durchmesser anliegt Der Fühler 158 schaltet einen Einzelanschluß 164 auf einen zweiten Anschluß 160 oder einen dritten Anschluß 162 um, wenn er auf Grund seiner Vorspannung von der Kolbenstange 110 mit größerem Durchmesser auf die Kolbenstange 112 mit kleinerem Durchmesser gleitet bzw. umgekehrt.

Ein weiteres 3/2-Fühlerventil mit Rückstellfeder weist einen Fühler 168 auf und schaltet einen Einzelanschluß 174 je nach Anlage an der Kolbenstange 106 oder 108 auf den zweiten Anschluß 170 oder einen dritten Anschluß 172 um. Die Einzelanschlüsse 164 und 174 sind über eine Leitung 176 miteinander verbunden.

Die so beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt.

Wenn sich der Schubkolben 36 der Schubkolbenpumpe 16 nach vorn (in der Zeichnung nach rechts) bewegt so wird Druckmedium vom Zylinder 38 durch die Kammer 48 in die Ausgangsleitung 152 gepumpt. Das Fühlerventil 156 ist an einer solchen Stelle entlang der Kolbenstange 110 bzw. 112 angeordnet, daß der Fühler 158 durch die Kolbenstange 110 mit größerem Durchmesser betätigt wird, bevor der Schubkolben 36 der anderen Schubkolbenpumpe 16 seinen Vorwärtsschub beendet.

Das zweite 3/2-Fühlerventil mit Rückstellfeder 166 ist in gleicher Weise benachbart zu der Kolbenstange 106 bzw. 108 angeordnet Wenn der Fühler 158 während des Vorwärtsschubes des Schubkolbens 36 der Schubkolbenpumpe 16 betätigt wird, so wird der Einzelanschluß 164 mit dem zweiten Anschluß 160 verbunden. Sobald die Kolben hin- und hergehen, wird das zweite 3/2-Fühlerventil mit Rückstellfeder 166 zurückgeschaltet, der Fühler 166 gleitet auf die Kolbenstange ¹108 mit kleinerem Durchmesser auf und verbindet so den Einzelanschluß 174 mit dem dritten Anschluß 172. Der Eingang 128 des Druckluftspeichers 124 wird ro über die Anschlüsse 160, 164, 174 und 172 von Druck entlastet. Wenn der Druckluftspeicher 124 von Druck entlastet wird, wird der Ausgang 136 des Abschaltventils 126 unter Druck gesetzt um so den Antriebskolben 102 und den Schubkolben 18 vorzudrücken. Zur gleichen Zeit strömt Druckmittel in genau eingestellter Menge durch das einstellbare Drosselventil 152 zum Eingang 142 des Druckluftspeichers 138. Nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit die sich durch die Einstellung des Drosselventils 152 in Verbindung mit dem Druckluftspeicher 138 ergibt, setzt der Ausgang 144 des Druckluftspeichers 138 den Eingang des Abschaltventils 40 unter Druck, das den Ausgang 150 des Abschaltventils 140 abschaltet. Damit ist der Antriebskolben 104 nicht langer in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Druckmittel von der Druckmittelquelle 118 beaufschlagt den Antriebskolben 104 und bewegt ihn und den Schubkolben 36 vor und den der Schubkolbenpum-

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pe 16 zurück. Die Verzögerungszeit, in der sich die zweite Schubkolbenpumpe 16 vorbewegt, nachdem das Fühlerventil 156 eingeschaltet ist, reicht aus, daß der Schubkolben 18 der Schubkolbenpumpe 14 seine Vorwärtsbewegung beginnen kann.

Auf gleiche Weise betätigt die Kolbenstange 106 das 3/2-Fühlerventil 166 durch Betätigung des Fühlers 168, wenn der Schubkolben 18 der Schubkolbenpumpe 14 einen vorbestimmten Punkt seines Schubweges erreicht hat. Sobald das Fühlerventil 166 betätigt ist. werden die Anschlüsse 170 und 174 miteinander verbunden. Während sich die Schubkolbenpumpen 14 und 16 abwechselnd hin- und herbewegen, werden der Antriebskolben 104 und der Schubkolben 36 zurückgezogen (nach links), so daß das Fühlerventil 166 abschaltet. Daidurch wird der Eingang 142 des Druckluftspeichers 138 über die Anschlüsse 170, 174, 164 und 162 von Druck entlastet Wie bereits erläutert, wird der Ausgang 160 des Abschaltventils 140 unter Druck gesetzt, so daß der Antriebskolben 104 mit Druck beaufschlagt wird, wenn der Eingang 142 des Druckluftspeichers 138 von Druck entlastet wird. Damit setzt der Pumpenzyklus des Antriebszylinders 116 ein. Zur gleichen Zeit strömt Druckmittel zum einstellbaren Drosselventil 154 und füllt den Druckluftspeicher 124 mit vorbestimmter Geschwindigkeit Nach einer vorbestimmten Zeitspanne, die durch die Einstellung des Drosselventils 154 und des Druckluftspeichers 124 bestimmbar ist wird der Eingang 132 des Abschaltventils 126 unter Druck gesetzt und eine Druckunterbrechung am Ausgang 136 des Abschaltventils bewirkt wodurch der Antriebskolben 102 und der damit verbundene Schubkolben 18 in der Lage sind, sich auf Grund der Druckbeaufschlagung von der Druckmittelquelle 118 zurückzubewegen (in der Zeichnung nach links).

Der pneumatische Antrieb 10 für die Schubkolbenpumpen 14 und 16 häit somit die hin- und hergehenden Schubkolben in Betrieb, so daß immer eine der Pumpen Druckmittel aus dem Behälter 56 in die Ausgangsleitung 52 pumpt wann immer Ausgangsleistung erforderlich ist. Die Fühlerventile 156 und 166 und die diese miteinander verbindende Leitung 176 bewirken, daß keine Förderunterbrechung oder Blockierung eintritt, was nachfolgend näher erläutert ist.

Eine Unterbrechung der Förderung wird durch Aufrechterhaltung eines instabilen Zustandes in der Steuerung für den pneumatischen Antrieb verhindert, bis die Antriebskolben 102 und 104 abwechselnd zu arbeiten beginnen. Befinden sich z. B. zu dem Zeitpunkt, an dem Druckmittel dem pneumatischen Antrieb 10 zugeführt wird, beide Antriebskolben 102 und 104 in der zurückgezogenen Stellung (links), so sind die Anschlüsse 160 und 170 durch die Fühlerventile 156 und 166 geschlossen. Sobald Druckmittel dem pneumatischen Antrieb zugeführt wird, erzeugen die 2/2-Abschaltventile 126 und 140 eine auf die Antriebskolben 102 und 104 wirkende Vorspannung, wodurch die Schubkolben 18 und 36 zu pumpen beginnen. Während dieser Zeit beginnen die Druckluftspeicher 124 und 138 sich über die Drosselventile 152 und 154 zu füllen. Das Abschaltventil, das zuerst abschaltet, entlastet den zugeordneten Antriebskolben, der so zusammen mit dem zugehörigen Schubkolben zurückgezogen wird, wodurch der pneumatische Antrieb 10 in die Lage versetzt ist abwechselnd Wechselbewegungen auszuführen.
Die Verbindung der Anschlüsse 164 und 174 der Fühlerventile 156 und 166 dient dazu, eine Unterbrechung oder Blockierung des Stromes zu verhindern, wenn die Antriebskolben 102 und 104 in Vorwärtsrichtung bewegt sind. In diesem Zustand ist der Anschluß 170 mit dem Anschluß 174 und der Anschluß 160 mit dem An-Schluß 164 verbunden. Daher kann kein Druck aus dem Eingang 128 und 142 der Druckluftspeicher 124 und 138 entweichen. In diesem Betriebszustand, in dem die Antriebskolben 102 bzw. 104 vorbewegt sind (nach rechts), sind die Druckluftspeicher 124 und 138 über die Drosselventile 154 und 152 so lange unter Druck gesetzt bis die 2/2-Abschaltventile 126 und 140 ausgeschaltet sind Die Antricbskolben 102 und 104 kehren in ihre hintere Stellung zurück. Danach bleibt der pneumatische An trieb 10 so lange instabil, bis die Antriebskolben 102 und 104 mit aufeinanderfolgenden Schubbewegunger beginnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Pneumatischer Antrieb einer zweizylindrigen Schubkolbenpumpe mit zwei Antriebszylindern mit Differentialkolben, wobei beide kleine Zylinderräume ständig unter Druck stehen und die Antriebskolben und die Schubkolben mit einer Kolbenstange mit Anschlagkragen fest verbunden sind, und wobei jeder AnschJagkragen nur ein Fühlerventil betätigt, welches einen Schaltimpuls zum Umsteuern des jeweils anderen Aniriebszylinders und zum ourch Druckluftspeicher verzögerten Umsteuern des zugehörigen Antriebszylinders erzeugt, gekennzeichnet durch zwei 3/2-Fühlerventile mit Rückstellfeder (166; 156), zwei einstellbare Drosselventile (152; 154) und zwei 2/2-Abschaltventile mil pneumatischer Betätigung und Rückstellfeder (120; 122), eine Ausbildung des Anschlagkragens als Stufe (107; 111) zwischen zwei Durchmessern der KoI-benstange (110; 112) an solcher Stelle, daß das Schalten des Fühlerventils vor Hubende eintritt, und durch eine Zusammenschaltung, wonach die 2/2-Abschaltventile (120; 122) zwischen dem Druckluftanschluß (134; 148) und den großen Zylinderräumen der Antriebszylinder liegen, die Druckluftspeicher (124; 138) vor die pneumatische Betätigung der 2/2-Abschaltventile gelegt sind, die Eingänge der Druckluftspeicher (128; 142) unter Zwischenschaltung der verstellbaren Drosselventile (154; 152) mit dem jeweils gegenüberliegenden großen Zylinderraum der Antriebszylinder verbunden sind, die Eingänge der Druckluftspeicher (128; 142) außerdem auch an die 3/2-Fühlerventile (166,156) angeschlossen sind, die Einzelanschlüsse (174; 164) der 3/2-Fühlerventile untereinander verbunden sind, und die dritten Anschlüsse (17.?; 162) der 3/2-Fühlerventile entlüftet sind.

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   Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Antrieb einer zweizylindrigen Schubkolbenpumpe mit zwei Antriebszylindern mit Differentialkolben, wobei beide kleine Zylinderräume ständig unter Druck stehen und die Antriebskolben und die Schubkolben mit einer Kolbenstange mit Anschlagkragen fest verbunden sind, und wobei jeder Anschlagkragen nur ein Fühlerventil betätigt, welches einen Schaltimpuls zum Umsteuern des jeweils anderen Antriebszylinders und zum durch Druckluftspeicher verzögerten Umsteuern des zugehörigen Antriebszylinders erzeugt.

   Durch die FR-PS 14 81 255 ist eine zweizylindrige Schubkolbenpumpe bekannt, deren Schubkolben durch Antriebskolben eines pneumatischen Antriebes angetrieben sind, die sich in Antriebszylindern bewegen und tlber Kolbenstangen mit Anschlagkragen fest mit den fcchubkolben verbunden sind. Die Anschlagkragen betätigen Fühlerventile, die Schaltimpulse zum Um-. »leuern des jeweils anderen Antriebszylinders und zum durch Druckluftspeicher verzögerten Umsteuern des ί tugehörigen Antriebszylinders abgeben, wenn sich der „ Anschlagkragen an dem Fühler vorbeibewegt. Ein '- Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß der Förderstrom nicht konstant ist, sondern in starkern Maße pulsiert Außerdem ergeben sich Startschwierigkeiten, es besteht sogar die Gefahr des Blok-

   kierens. .

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Antrieb für eine zweizylindrige Schubkolbenpumpe zu schaffen, die eine pulsationsarme Förderung ermöglicht, einen Start unabhängig von der Anfangslage der Kolben ermöglicht und ein Blockieren vermeidet

   Diese Aufgabe wird gelöst durch zwei 3/2-FühIerventile mit Rückstellfeder, zwei einstellbare Drosselventile und zwei 2/2-Abschaltventile mit pneumatischer Betätigung und Rückstellfeder, eine Ausbildung des Anschlagkragens als Stufe zwischen zwei Durchmessern der Kolbenstange an solcher Stelle, daß das Schalten des Fühlerventils vor Hubende eintritt, und durch eine Zusammenschaltung, wonach die 2/2-Abschaltventile zwischen dem Druckluftanschluß und den großen Zylinderräumen der Antriebszylinder liegen, die DruckJuf»speicher vor die pneumatische Betätigung der 2/2-Abschaltventile gelegt sind, die Eingänge der Druckluftspeicher unter Zwischenschaltung der verstellbaren Drosselventile mit dem jeweils gegenüberliegenden großen Zylinderraum der Antriebszylinder verbunden sind, die Eingänge der Druckluftspeicher außerdem auch an die 3/2-Fühlerve.itile ange schlossen sind, de Einzdanschlüsse der 3/2-Fühlerventile untereinander verbunden sind, und die dritten Anschlüsse der 3/2-Fühlerventile entlüftet sind.

   Bei einem derartigen Antrieb ist sichergestellt, daß sich die beiden Zylinder der Schubkolbenpumpe in der Pumpwirkung abwechseln, so daß eine kontinuierliche Pumpwirkung ohne Pulsationen sichergestellt ist. Durch die Einstellbarkeit der Drosselventile iäßt sich eine Verzögerung der Umschaltung und damit eine Synchronisierung erzielen, so daß tatsächlich eine unterbrechungslose Förderung sichergestellt ist. Die stufenförmige Ausbildung der Antriebskolben und Schubkolben miteinander verbindenden Kolbenstangen mit zwei Durchmessern, wobei zwischen den beiden Durchmessern eine Stufe gebildet ist, bewirkt eine irrtumsfreie Abtastung der Stellung der Kolben durch die Fühler der Fühierventile, so daß in jeder Arbeitslage die Arbeitsrichtung vorgegeben ist. Dadurch ist ein Start aus jeder Anfangslage der Kolben heraus möglich, und es kann an keiner Stelle und unter keinen Arbeitsbedingungen ein Blockieren eintreten.

   An Hand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

   F i g. 1 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt ein Ausführungsbeispiel,

   F i g. 2 zeigt einen Schnitt 2-2 durch F i g. 1.

   F i g. 1 zeigt einen pneumatischen Antrieb IO für eine zweizylindrige Schubkolbenpumpe 12 mit Schubkolbenpumpen 14 und 16. Ein Schubkolben 18 der Schubkolbenpumpe 14 bewegt sich in einem Zylinder 20 eines Pumpengehäuses 22.

   Am Boden des Zylinders 20 befindet sich ein Kugelventil 24 bekannter Bauart, das eine Kugel 26 aufweist, die von einer Feder 30 in einer Kammer 32 gegen einen Kugelsitz 28 gedruckt ist. Das Kugelventil 24 verhindert einen Rückfluß von der Kammer 32 zum Zylinder 20. Im den Zylinder 20 befindet sich eine Eintrittsöffnung 34, durch die der Zylinder 20 gespeist ist.

   Die Schubkolbenpumpe 16 stimmt mit der Schubkolbenpumpe 14 überein und weist einen Schubkolben 36 in einem Zylinder 38 auf. Ein Kugelventil 40 besteht aus einer Kugel 42, die durch eine Feder 46 gegen einen