DE2347921C3 - Vorrichtung zur Erzeugung hydraulischer Druckstöße für Arbeitsmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs I umrissenen Gattung.

Eine derartige Vorrichtung ist aus GB-PS 11 96 434 bekannt. Bei dieser eine stationäre Druckkammer aufweisenden, vertikal ausgerichteten Vorrichtung ist als Ausgleichskörper ein zweiter in einem Zylinder bewegbarer und von demselben Luftdruck pneumalisch anlreibbarer. entgegengesetzt zum ersten Überseizungskolben auf die Druckkammer wirkender zweiter Übersetzungskolben vorgesehen. Diese einander entgegenwirkende Doppel-Anordnung von Zylinder und Übersetzungskolben an der Druckkammer beding! einen komplizierten und platzaufwendigen Aufbau; unter anderem ist für jede ZylinderKolbenEinheii ein spezielles Luftführungssystem erforderlich.

In anderem Zusammenhang, zur Erzeugung eines pulsierenden Flüssigkeitsstrahls, insbesondere in Anwendung beim Steinbrecheri Und beim Bergbau öder dergleichen, ist eine pneumatisch antreibbare Wasser· kanone bekannt (US*PS 35 20 477). Dabei ist an einem horizontal angeordneten Zyliridergehiuise eine mit Wasser füllbare Druckkammer mit Aiistrittsdüs»: angeschlossen. Ein im Zylinder von Druckluft beaufschlagbarer Kolben ist entgegen der Wirkung einer im Zylinder abgestützten Rückstellfeder mit einer Kolbenstange in die Flüssigkeit der Druckkammer einschiebbar. Zylindergehäuse und Druckkammer bilden zwar auch einen Ausgleichskörper, jedoch ist dieser auf Rollen gelagert und über Reibungs- oder Hydraulikdämpfer an einem Stützsockel abgestützt. Eine ungedämpfte Bewegung von Kolben und Ausgleichskörper ist hier nicht gegeben. Eine Übertragung von Kräften und Stößen auf das Fundament nicht ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Aufbau und Fertigung einer gattungsgemäßen Vorrichtung zu vereinfachen, ohne daß eine Verschlechterung hinsichtlich der Eliminierung von in das Fundament eingehencfcn Druckstößen gegeben ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Dadurch wird bei geringem Platzbedarf erreicht, daß Druckstöße und Erschütterungen beim Aufbau von hydraulischen Dnicksttißen sowohl das Fundament wie auch den Stützsockel nicht beeinflussen. Der Aufbau der Vorrichtung ist einfach und erlaubt eine wirtschaftliche Arbeitsweise bei Dauerbetrieb und leichter Handha-

2"> bung. Entstehende Arbeitsgeräusche führen zu keiner Beeinträchtigung oder Belästigung der Umwelt. Alle beim Betrieb der Virrichtung auftretenden Impulse werden ausgeglichen. Der konstruktive Aufbau der Vorrichtung und die für den Impulsausgleich erforderlichen Mittel und Maßnahmen sind keineswegs aufwendig. Der Impulsausgleich erfolgt selbsttätig und augenblicklich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.

'5 Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine vertikal angeordnete Vorrichtung in Ausgangsstellung und

F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 während eines Arbeitsganges.

In Fig. 1 und 2 ist in einem Zylinder 5 ein mit einem unteren, im Durchmesser kleineren Plungerabschnitl 7 versehener Übersetzungskolben 6, 7 geführt. Der

-^ Übersetzungskolbeti 6,7 wird durch einen Saugzug B in die aus der Fig. 1 ersichtliche Ausgangsstellung am oberen Fnde des Zylinders 5 gebracht. Der Zylinder 5 ist im unleren Bereich an eine achsgleich zu ihm ausgebildete, eine im Durchmesser etwas größer als der

w Abschnitt 7 gehaltene Bohrung Il aufweisende Druckkammer 10 angeschlossen und ist über diese bzw. deren Außenwand 14 in einem Stützsockel 19 geführt, der fest auf einem Fundament 18 aufsitzt. Zylinder 5 und Druckkammer 10 bilden einen Ausgleichskörper 5, 10

">"> der im Slützsockel 19 verschiebbar aufgenommen ist. In der der Führung des Ausgleichskörpers 5, 10 im Stützsockel 19 dienenden zylindrischen Innenwand des Stützsockels 19 sind Lagerbüchsen 23, 24, Metallman· scheuen aus Lagermetall, Kupferverbindungen, Messing- oder Phosphorbron/e eingesetzt Der Stützsockel 19 ist über einen Flansch 20 am fundament 18 abgestützt und mit diesem fest verbunden,

Ihr Bereich des Übergangs Von Zylinder 5 zur Druckkammer 10 ist am Atisgleichskörper 5, 10 eine Anschlagschulter 21 ausgebildet, durch Welche die Ausgangsstellung des Aiisgleichsköfpcfs 5, 10 am Slützsockel 19 festgelegt Isf. Zwischen Ahschlägschulter 21 Und eitler horizontalen Stirn- oder AnsGhlaefläehc 22

des Stützsockels 19 ist ein elastisch nachgiebiges Pufferteil 17, beispielsweise aus Polyuretan-Gummi, vorgesehen.

Der obere, im Durchmesser abgesetzte Abschnitt 4 des Zylinders 5 ist in einem Rohrstutzen 2, der an eine Druckluftleiiung 1 angeschlossen ist, über Dichtungen 3, z. B. O-Ringe, abgedichtet verschiebbar aufgenommen. Die Druckluftleitung ist über ein Umschaltventil Kl wahlweise entweder an den Saugzug B oder an eine Druckiuftquelle A zum pneumatischen Antrieb des Übersetzungskolbens 6,7 anschließbar.

Im Dereich der Anschlagschulter 21 sind zwei sich gegenüberliegende, vom Inneren des Zylinders 5 zur Außenwandung führende Bohrungen 8, 9 vorgesehen. An der Bohrung 8 ist über ein Ventil V 2 ein Wasservorratsbehälter C abschließbar. Der Anschluß erfolgt zweckmäßig über eine Schlauchverbindung, so daß die Auf- und Ab-Bewegung des Ausgleichskörpers

5, 10 nicht behindert ist. Die der Bohrung gegenüberliegende Querbohrung 9 steht mit der Außenluft in ju Verbindung Sie ist so bemessen, daß die beim Niedergang des Übersetzungskolbens 6, 7 :us dem Zylinderinneren verdrängte Luft nicht gestaut wird, sondern frei abströmen kann; auch kann aus der Bohrung 9 überschüssiges aus dem Wasservorratsbehäl- >5 ter ( zufließendes Wasser abströmen. Das die Bohrung 11 der Druckkammer 10 ausfüllende Wasser 12 wird somit stets auf const. Niveau gehalten, so daß der Überset/ungskolben 6, 7 mit dem Abschnitt 7 auf die Flüssigkeitsoberfläche 13 auftrifft, bevor er in die ju eigentliche Bohrung 11 eintaucht.

An der Bohrung 11 der Druckkammer 10 ist nahe der Bodenfläche 16 ein zur Seite gerichteter Auslaß 15 vorgesehen. Dieser Auslaß 15, der auch in jeder anderen Richtung münden kann, dient dem Anschluß von t<> wenigstens einer Arbeitsmaschine D, beispielsweise einer Hochleistungsumformmaschine, einer Schmiedemaschine oder Spritzmaschine. Die zur Kopplung von Arbeitsmaschine D und Auslaß 15 vorgesehene Leitung ist am AuslaP 15 so gehalten, daß die Dichtigkeit durch die Auf- und Abbewegung des Ausgleichskörpers 5, 10 im Stützsockel 19 nicht beeinträchtigt wird.

Die Arbeitsweise dieser vertikal ausgerichteten Vorrichtung ist folgende:

Zur Inbetriebnahme wird zunächst das Ventil Vl so ·»> geschaltet, daß der Saugzug B an den Zylinder 5 angeschlossen wird. Der Übersetzungskolben 6, 7 wird durch den Saugzug mit dem Abschnitt 7 aus der Bohrung 11 der Druckkammer 10 ausgehoben und in Anschlag an die obere Begrenzung des Zylinders 5 in w Ausgangsstellung verbracht. Gleichzeitig läßt man aus dem Wassrrvorratsbehälltr C über das Ventil V2 Wasser in die Bohrung 11 der Druckkammer 10 zufließen, wobei überschüssiges Wasser durch die Bohrung 9 abflitüen kann. Die Fig. 1 zeigt die ">■ gegeneinander bewegbaren Teile. Übersetzungsltolben

6, 7 und Ausgleichskörper 5, 10, in ihrer Ausgangsstellung bei mit Flüssigkeit gefüllter Druckkammer 10. Nach Füllung der Druckkammer 10 wird der Wasserzufluß durch das Veniil V2 unterbrochen und das Ventil w> Vl auf die Druckiuftquelle A Umgeschaltet. Der Überset/ungskolben 6, 7 wird sodann durch die an der oberen Stirnseite aufschlagende Druckluft nach unten beschleunigt und (fifft mit dem Plungerabschnitt 7 mit großer Geschwindigkeit auf die Wasseroberfläche 13 des in der Bohrung Il aufgenommenen Wassers 12 auf, wobei die kinetische Elifrjie des Übersetzungskolbens 6j 7 auf das die Bohrung 11 ausfüllende Wasser übertragen, das Wasser momentan hoch verdichtet wird und der hydraulische Druckstoß über dan Auslaß 13 einer Arbeitsmaschine D zugeleitet wird.

Die über die Druckluftleitung I in den Zylinder 5 eingeleitete Druckluft beschleunigt also den Übersetzungskolben 6,7 aus der oberen Ausgangsstellung nach unten und gleichzeitig den Zylinder 5 bzw. den Ausgleichskörper 5, 10 nach oben. Der Stützsockel 19, der auf dem Fundament 18 befestigt ist, behält dabei seine Grundstellung bei, während der Ausgleichskörper 5, 10 an den Lagerbüchsen 23, 24 geführt nach oben ausgeschoben wird (vgl. Fig. 2). Es wirkt also derselbe Luftdruck gleichzeitig auf den Übersetzungskolben 6, 7 und den Ausgleichskörper 5, 10, bevor der Plungerabschnitt 7 auf die Wasseroberfläche 13 aufschlägt und einen hydraulischen Druckstoß in der Druckkammer 10 für die Arbeitsmaschine D erzeugt. Auf diese Weise ist vor dem Aufschlag auf das Wasser der Impuls auf den Ausgleichskörper 5, 10 derselbe wie auf den Oberset zungskolben 6,7. Da die Impulse auf d"- sich gegenläufig bewegenden Teile, Übersetzungsko-hen 6. 7 und Ausgleichskörper 5, 10, gleich sind, können sie gegeneinander ausgeglichen werden und bringen dabei sowohl den sich nach oben bewegenden AusgleicL-kör per 5, 10 und den sich nach unten bewegenden Übersetzungskolben 6, 7 zum Stillstand. Der Stützsok kel 19 unterliegt dabei praktisch keiner Vibrationsbeanspruchung. Auch das Fundament 18 ist in dieser Hinsicht über den Flansch 20 nicht beansprucht

Die V 1 g. 2 zeigt, wie der Ausgleichskörper 5,10 durch Druckluftbeaufschlagung gegenüber dem Stützsockel 19 nach oben angehoben wurden ist. während der Stützsockel 19 auf dem Fundament 18 ruht. Der in die mit Flüssigkeit gefüllte Bohrung 11 eindringende Plungerabschnitt 7 setzt die Flüssigkeit 12 unter Druck. Die von der Unterseite des Plungerabschnitts 7 auf das Wasser wirkende Kraft und die von der Bodenfläche 16 der sich aufwärts bewegenden Druckkammer 10 ausgehende und nach oben gerichtete Kraft wirken über die gleiche Zeit und sind gleich groß. Es tritt ein Imp'ilsausgleich ein. Der Ausgleichskörper 5, 10 verbleibt in Ruhe.

Zum Ende des Arbeitsgangs wird die im Ausgleichskörper 5,10 enthaltene Druckluft durch Umschalten des in der Druckluftleitung 1 eingeordneten Ventils Vl an den Saugzug B abgesaugt und der Übersetzungskolben 6,7 angehoben.

Während des Aufbaus des hydraulischen Druckstoßes befindet sich der Ausgletchskörper 5, 10 in einer vom Stützsockel 19 angehobenen Position. Die Rückkehr in die Ausgangsstellung erfolgt auf Grund der Erdanziehung. Man hält daher die Masse des Ausgleichskörpers größer als die Masse des Übersetzungskolbens 6, 7 Auch ist der vom Ausgleichskörper 5, 10 aus der Ausgangsstellung zurückzulegende Weg im Vergleich zum Weg des Übersetzungskolbens 6, 7 sehr kurz gehalten. Die Rückkehr des Ausgleichskörpers 5, 10 in die Ausgangsstellung erfolgt bei geringerer Geschwindigkeit. Das elastische Pufferteil 17 fängt den beim Rückgang des Ausgleichskörpers 5,10 in die Ausgangsstellung auf den Stützsockel 19 auftretenden Stoß auf. Die dabei entstehende geringe Erschütterung bildet kein Problem für das Fundament und die Vorrichtung.

Neben der beschriebenen vertikalen Anordnung des Ausgleichskörpers k;#n die ganze Vorrichtung auch in einem gewissen, eine Rückstellung durch Erdanziehung erlaubenden Winkel zum Fundament geneigt ausgerichtet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

ΟΊ. Α.Ί Q91 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung hydraulischer Druckstöße für Arbeitsmaschinen mittels eines in einem Zylinder pneumatisch antreibbaren Übersetzungskolbens, der mit einem im Durchmesser abgesetzten Abschnitt nach einem bestimmten Beschleunigungsweg in eine mit Flüssigkeit gefüllte, unterhalb des Zylinders angeordnete Druckkammer eintaucht, an die wenigstens eine Arbeitsmaschine angeschlossen ist, wobei die mit dem Zylinder verbundene Druckkammer sich über einen Sockel am Fundament abstützt und wobei zum Impulsausgleich ein entgegen der Bewegungsrichtung des Übersetzungskolbens fluchtend beweglicher Ausgleichskörper vorgesehen^ ist, der eine größere Masse aufweist als der Obersetzungskolben, der vom gleichen Luftdruck wie der Obersetzungskolben beaufschlagt ist und auf den der gleiche hydraulische Druck wirkt wie auf den Übersetzungskolben, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder (5) und Druckkammer (10) als Ausgleichskörper (5, 10) wirken, daß der Ausgleichskörper (5, 10) im Stüt/sockel (19) verschiebbar aufgenommen ist, aus einer durch eine Anschlagschulter (2t) festgelegten Ausgangsstellung ungedämpft bewegbar ist und allein aufgrund der Schwerkraft in die Ausgangsstellung rückstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Ansprurh !,dadurch gekennzeichnet, daß der obere Zylinderabschnitt (4) in einem zentralen Rohrstutzen (2) der Druckluftleilung (1) abgedichtet (3) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Ansprm'/ 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anschlagschulter (21) und Stützsockel (19) ein Pulfertc i (17) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Führung des Ausgleichskörpers (5, 10) dienenden Innenwand des Stützsockels (19) Lagerbüchsen (23, 24) eingesetzt sind.