DE2522977A1

DE2522977A1 - Fluiddruckverstaerker

Info

Publication number: DE2522977A1
Application number: DE19752522977
Authority: DE
Inventors: Franck Picker
Original assignee: OAK RIDGE MACHINES
Current assignee: OAK RIDGE MACHINES
Priority date: 1974-05-24
Filing date: 1975-05-23
Publication date: 1975-11-27
Also published as: US3928969A; JPS511878A; FR2272281B1; SE7505840L; CH595560A5; CA1038262A; FR2272281A1; BR7503277A; USRE29620E; GB1510873A

Description

■*■ η If Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING " TVlNNE Dipl.-Ing. Tiedtke

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

O £ O 9 Q 7 7 ⁸ München 2, Postfach 202403

L O L L Ό / / Bavariaring 4

Tel.: (0 89) 53 96 53 - 56

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

23. Mai 1975

B 6656/41117/Picker

Oak Ridge Machines Oak Ridge, Tennessee, USA

Fluiddruckverstärker

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet fluiddruckbetätigter Vorrichtungen, insbesondere auf dem Gebiet hydraulisch betätigter Werkzeuge, Schlaghämmer, Rammen, Motoren usw.. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Verstärkung hydraulischen Drucks "am Ort", so daß nicht ein gesamtes System unter hohem Druck gehalten zu werden braucht, der nur an der Arbeitsstelle eines fluiddruckbetätigten Mechanismus benötigt wird.

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

Bei zahlreichen Anwendungsfällen fluiddruckbetätigter Mechanismen ist es notwendig, einen verhältnismäßig niedrigen Druck während eines Teils des Vorgangs und einen verhältnismäßig hohen Druck für einen kürzeren Zeitraum während des Vorgangs aufzubringen. Der verhältnismäßig hohe Druck kann von einer getrennten Druckquelle herrühren, wobei dann das gesamte System auf diesem höheren Druck gehalten wird, oder er kann von einem Druckverstärker erzeugt werden, der nur dann arbeitet, wenn der höhere Druck benötigt wird. Grundsäztlich ist die Entwicklung dahingegangen, den zum Betrieb verschiedener Arten von Mechanismen, beispielsweise von hydraulischen Zylindern oder Motoren, eingesetzten Fluiddruck zu erhöhen. Beispielsweise wurde früher ein Druck von 105,5 kp/cm für hoch gehalten, während heute Drücke

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von 211 kp/cm oder mehr nicht ungewöhnlich sind. Dies kann zu kompakteren Komponenten führen, die in einem System mit einer möglicherweise kleineren Fluidreserve arbeiten; es führt jedoch auch dazu, daß sämtliche
Komponenten empfindlicher sind und daher ihre Herstellung schwieriger und teuerer ist und ihre Wartung und Pflege hohe Qualitätsansprüche stellt.

Obwohl immer kompliziertere Komponenten, beispielsweise Ventile und mehrstufige Pumpen, für diese höheren

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Drücke verfügbar sind, gibt es einige Standardanlagenteile/ die nicht bei Drücken von beispielsweise über 140,6 kp/cm verwendet werden können. Dazu gehören einstufige Zahnradpumpen.

Bei Anlagen, bei denen während der Anfangsphasen der Bewegung eine Fluidströmung mit hohem Durchsatz und niedrigem Druck sinnvoll ist und dann, wenn die Belastung zunimmt, eine Fluidströmung mit hohem Druck benötigt wird, die bei niedrigerem Durchsatz eingesetzt werden kann, werden verschiedene Arten von Druckverstärkern als Zusatzelemente in einem hydraulischen Basissystem benutzt, das speziell ausgebildete und teure Komponenten in seinem Hochdruckabschnitt erfordert. Solche gemischten Systeme haben sich in der Regel als nicht sehr befriedigend erwiesen, und es ist häufig vorgekommen, daß der Betreiber eines solchen Systems nach einer teilweisen Umwandlung erkannt hat, daß es besser wäre, trotz der oben beschriebenen Nachteile eines vollständigen Hochdrucksystems auf ein solches überzugehen. Es werden daher verbesserte Mittel benötigt, die die Verwendung eines verhältnismäßig niedrigen Drucks im gesamten System mit Ausnahme lediglich der Stelle, an der der Druck benötigt bzw. verbraucht wird, ermöglichen, so daß sich dadurch Hochdruckventile

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und -armaturen zwischen dem Verstärker und dem Verbraucher erübrigen und der Einsatz von Komponenten
möglich ist, die nur so groß wie oder sogar kleiner
als die in Hochdrucksystemen verwendeten Komponenten
sind. Femer sollte ein solcher Druckverstärker selbststeuernd sein, d.h. er sollte lediglich dann arbeiten, wenn der höhere Druck benötigt wird, und freien Durchfluß bei niedrigerem, unverstärktem Druck zulassen, wenn hoher Druck nicht benötigt wird.

- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte, selbststeuernde Vorrichtung zur Verstärkung von Fluiddruck bzw. ein solches System zu schaffen, die bzw. das kompakter als bestehende Systeme ist und unmittelbar am fluidbetätigten Mechanismus montiert werden kann, damit keine Hochdruckteile zwischen dem Verstärker und dem Mechanismus erforderlich sind.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen sind in den
Patentansprüchen gekennzeichnet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, bei der die ganze Fluidströmung unbehindert zur Speisung eines Mechanismus zur Verfügung steht, wenn kein erhöhter Druck benötigt wird, und die

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jedoch automatisch höheren Druck liefert, wenn der Mechanismus diesen benötigt.

Zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden die Konstruktion und Verwendung eines selbststeuernden Fluiddruckverstärkers beschrieben, der direkt am Ende eines hydraulischen Zylinders oder einer Ramme befestigt werden kann, beispielsweise am Ende einer Ramme, die in der Weise arbeitet, daß sie über eine verhältnismäßig große Strecke verfahren wird, entlang der geringer Widerstand auftritt, wie dies beispielsweise bei einer Ramme zum Zerschneiden einer Kraftfahrzeugkarosserie in zwei Teile der Fall ist, und daß sie lediglich auf wenigen letzten Zentimetern der Verschiebung am Ende des Hubes auf hohen Widerstand trifft und hohen Druck erfordert. Diese bevorzugte Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die folgende Beschreibung und die Zeichnungen dienen lediglich als Beispiel und sollen die Erfindung nicht einschränken. Aus der Beschreibung ergeben sich weitere Vorteile und Ziele der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines hydraulischen Systems mit dem erfindungsgemäßen Verstärker an einem Ende eines hydraulischen Zylinders;

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Fig. 2 eine schematische Darstellung des in Fig. 1 dargestellten Systems;

Fig. 3 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Verstärker, wobei die Verwendung einer Axialturbine und Axialpumpe als Druckwandler dargestellt ist und der Druckwandler in einem verschiebbaren, schieberartigen Körper angeordnet ist, der sich in solcher Stellung befindet, daß die Fluidströmung den Druckwandler umgeht;

Fig. 4 einen Fig. 3 ähnlichen Schnitt, wobei sich jedoch der verschiebbare Körper in einer Stellung befindet, in der die Fluidströmung durch den Druckwandler geleitet wird;

Fig. 5 eine Fig. 3 ähnliche Schnittdarstellung, wobei jedoch als Druckwandler ein Zahnradmotor und eine Zahnradpumpe dargestellt sind;

Fig. 6 einen Fig. 4 ähnlichen Schnitt, wobei jedoch als Druckwandler ebenfalls ein Zahnradmotor und eine Zahnradpumpe dargestellt sind;

Fig. 7 einen Schnitt gemäß 7-7 in Fig. 6;

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Fig. 8 einen Schnitt gemäß 8-8 in Fig. 67 und

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, teilweise im Schnitt, des Verstärkers gemäß den Figuren 3 und 4.

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Im folgenden wird ausführlicher auf die Zeichnungen eingegangen. Fig. 1 zeigt einen weitgehend herkömmlichen, hydraulischen Zylinder und eine Betätigungsschaltung mit einem Reservoir zur Aufnahme des Fluids und einem Motor zum Antreiben einer Pumpe P, die Fluid unter Druck in ein Richtungsventil drückt, das das Fluid so umsteuern kann, daß der Kolben entweder bezüglich seines Zylinders nach innen oder nach außen verschoben wird. Am Ende des Zylinders ist ein Verstärker 10 montiert, auf den sich die Erfindung bezieht. '

Fig. 2 zeigt eine Fig. 1 ähnliche Anordnung, wobei jedoch der Arbeitszylinder und der Verstärker in gewisser Entfernung vom Reservoir, der Pumpe und dem Richtungsventil angeordnet sind, und zwar in der Regel unter Verwendung von biegsamen Schläuchen. Bei einer solchen Anordnung ist es selbstverständlich erwünscht, die biegsamen Schläuche lediglich niedrigem Druck auszusetzen, damit nicht nur ihre Lebensdauer groß ist, sondern damit auch die Verwendung weniger kostspieliger Schläuche und Verbindungen möglich ist.

Fig. 3 zeigt lediglich einen Abschnitt des hydraulischen Zylinders 14, der einen Gewindeabschnitt

zwischen einem Gehäuse 12 des Verstärkers 10 und dem Zylinder aufweist. Das Gehäuse 12 weist einen Einlaß und einen Auslaß 18 auf, die jeder in ihrem äußeren Abschnitt mit einem Gewinde zum Anschluß eines Schlauches oder eines Rohres versehen sind. Das Gehäuse weist eine Bohrung 20 auf, die vorzugsweise mittig liegt und in der ein axial verschiebbarer, kolbenartiger Körper 22 angeordnet ist. Mehrere Stege im Gehäuse bilden ringförmige Strömungsdurchlässe in diesem, wobei diese Stege in Axialrichtung so angeordnet sind, daß sie verschiedene Strömungswege entweder durch den verschiebbaren Körper 22 oder um diesen herum bilden, und zwar je nach der Axialstellung des Körpers. Der Körper und die Bohrung sind mit engen Passungstoleranzen zwischen zugehörigen Oberflächen gefertigt, so daß zwischen diesen für fluiddichten Verschluß gesorgt werden kann. Die Bohrung und der Körper haben vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Steg 24 in Axialrichtung schmaler als eine Einlaßöffnung 26 des verschiebbaren Körpers, wodurch ein Bypaßströmungsweg gebildet wird, so daß praktisch das gesamte, in den Einlaß 16 einströmende Fluid direkt in den Zylinder 14 und nicht durch den Körper 22 oder in den Auslaß 18 strömt. Bei der in Fig. 3 dargestellten Stellung ist der Auslaß 18 vom Fluid abgesperrt, da eine Schulter 70 des

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Körpers in Berührung mit einem Steg 41 des Körpers steht.

Die Fluidströmung über den Bypaßströmungsweg, wie sie durch Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist, wird daher fortgesetzt, bis der Druck im Zylinder 14 anzusteigen beginnt. Wenn der Druck ausreichend hoch ist, wird der gesamte Körper 22 innerhalb der Bohrung 20 nach rechts in Fig. 3 verschoben. Der Körper nimmt dann die in Fig. 4 dargestellte Stellung ein, wodurch andere Strömungswege für das Fluid durch den Körper gebildet werden. Die Auswirkung dieser Strömungswege wird anhand von Fig. 4 erläutert.

Die Verschiebung des Körpers 22 wird durch mehrere Einflußgrößen bestimmt. Am äußeren Ende des Körpers 22 befindet sich eine Rückstelleinrichtung, die bei der dargestellten Ausführungsform als Federdämpfer ausgebildet ist. Es versteht sich, daß die Rückstelleinrichtung in zahlreichen, verschiedenen Formen ausgeführt sein kann, zu denen manuelle Betätigung, eine getrennte, fluidbetätigte Einrichtung oder elektrcmechanische Vorrichtungen gehören können. Bei der dargestellten Ausführungsform wird eine Feder 28 zwischen einer Stellschraube 30 und einer Zwischenscheibe 32 sowie dem Ende des Körpers gespannt gehalten. Die Feder versucht, den Körper 22 nach links in

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den Figuren 3 und 4 zu drücken. Wenn der Gegendruck im Zylinder 14 so stark geworden ist, daß er die.Wirkung der Feder 28 überwinden kann, wird der Körper 22 nach rechts verschoben, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, wobei der Dämpfer 34 die Geschwindigkeit der Schiebebewegung steuert, damit verhindert wird, daß der Körper aufschlägt oder eine schnelle, instabile Verschiebung ausführt.

Der Dämpfer 34 wird von einem Ringsteg 39 umgeben, der eine zylindrische Wand 40 aufweist, die in Berührung mit einem Zylinderring 36 an einer Verlängerung 33 des Körpers steht, wobei der Zylinderring 36 von einem Sicherungsfederring 38 in Stellung gehalten wird. Die Öffnung 42, durch die die Verlängerung des Körpers geht, hat einen etwas größeren Durchmesser als die Verlängerung. Die Gründe dafür weden in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Die Größe der zur Verschiebung des Körpers 22 erforderlichen Kraft wird durch mehrere Einflußgrößen bestimmt: Die Stärke der Feder 28, die Passung des Zylinderringes 36, und einen Kanal 44, der mittig durch den Körper verläuft. Wegen des Kanals 44 ist der Fluiddruck auf beiden Seiten des Körpers gleich; die Flächen, auf die dieser Druck wirkt, sind jedoch ungleich, da der Durchmesser des Körpers an einer Stelle 46 größer als der Durchmesser am Zylinderring 36 ist. Daher kann die Kraft der Rückstell-

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feder in folgender Weise berechnet werden: F ^ (A₁ - A₂) P₁

Darin bedeuten:

F = Federkraft

A, = größere Fläche des Körpers (beim Durchmesser 46) A = kleinere Fläche des Körpers (beim Zylinderring 36) P₁ = maximaler Druck im Einlaß.

Die Geschwindigkeit der Verschiebung des Körpers wird durch die Größe einer Drosselstelle 48 im Kanal gesteuert. Während der Körper verschoben wird, findet eine Fluidströmung durch den Kanal 44 in zur Bewegungsrichtung des Körpers entgegengesetzter Richtung statt. Die Geschwindigkeit dieser Strömung und demzufolge die Geschwindigkeit der Verschiebung wird durch die Größe der Drosselstelle 48 gesteuert, wobei eine größere Drosselöffnung zu einer schnelleren Verschiebung führt.

Wenn der Gegendruck im Zylinder 14 ausreichend groß geworden ist, verschiebt er den Körper 22, so daß dieser die in Fig. 4 dargestellte Stellung einnimmt. In dieser Stellung ist der Strömungsweg des Fluids vollständig anders, wobei der Steg 24 an der Stelle bzw. Schulter 46 beim größten Druchmesser des Körpers 22 an-

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liegt, so daß praktisch das gesamte, zuströmende Fluid in die Einlaßöffnung 26 des verschiebbaren Körpers 22 geleitet wird, wobei die Schultern 46 und 70 wie bei einem Kolbenschieber als Mittel zur Steuerung der Fluidströmung wirken. Das zuströmende Fluid wird aufgeteilt, wobei ein Teil den Weg des geringsten Widerstandes nimmt und an Stator- bzw. Leitschaufeln 50 vorbeiströmt, die dem Fluid eine Rotationsbewegung aufprägen, was wiederum dazu führt, daß Rotor- bzw. Laufschaufeln 52 in Drehung versetzt werden. Diese Drehung bewirkt, daß sich der gesamte Turbinenrotor 55 dreht, wodurch Turbopumpenrotorschaufein 58 in Drehung versetzt werden, die zwischen Stator- bzw. Laufschaufeln 60 sitzen. Die Wechselwirkung zwischen den Laufschaufeln 58 und den Leitschaufeln 60 ergibt eine Axialpumpe, die einen Teil des zuströmenden Fluids vom Einlaß 16 durch die Pumpe fördert, so daß es mit beträchtlich höherem Druck in den Zylinder 14 austritt. Dadurch wird der höhere Druck erzeugt, den die Zylinderramme erfordert, wenn sie größte Kräfte ausüben muß. Der Turbinenrotor 56 ist drehbar in einem Satz von Lagern gelagert, bei denen es sich vorzugsweise um Kugellager 62 und 64 handelt. Da der Gegendruck im Zylinder 14 den Rotor 56 zum Lager 64 drücken würde, ist ein kleiner Auslaßkanal 66 unter einem Winkel geneigt an den Kanal 44 angeschlossen, damit eine Fläche 68, die zwischen dem

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Rotor und dem übrigen kolbenartigen Körper 22 liegt, mit dem verstärkten Druck beaufschlagt wird, so daß dadurch der Rotor in Längsrichtung ungefähr im Gleichgewicht gehalten wird. Dies kann durch Bestimmung der Größe der Fläche 68 in der Weise erfolgen, daß das Produkt aus der Fläche 68 und dem verstärkten Druck gleich oder größer als die gesamte axiale Reaktionskraft auf den Rotor 44 ist. Wie bereits erwähnt wurde, wird dann, wenn der Körper 22 in die in Fig. 4 dargestellte Stellung verschoben ist, das einströmende Fluid in zwei Teile aufgeteilt, von denen einer durch die Laufschaufeln 58 und Leitschaufeln 60 der Pumpe und der andere durch die Leitschaufeln 50 und Laufschaufeln 5 2 des Motors strömt. Nach dem Abströmen von den Laufschaufeln 52 tritt das ausströmende Fluid dann in einen ringförmigen Abschnitt des Auslasses 18 aus, der sich zwischen dem Ringsteg und dem Steg 41 befindet. Aufgrund der Verschiebung des Körpers 22 ist die Schulter 70 nun so weit nach rechts verschoben, daß das aus dem Motor abströmende Fluid in direkter Verbindung mit dem Auslaß 18 steht. Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, kann somit die Turbinenmotorpumpe als Druckwandler arbeiten, der aus der zulaufenden Strömung mit hohem Durchsatz und niedrigem Druck eine Strömung mit hohem Druck und niedrigem Durchsatz in dem Teil erzeugt, der in den Zylinder 14 ausgelassen wird.

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Kurz nach der Verschiebung des Körpers 22 kann ein beträchtlicher Anteil des Fluids in den Zylinder 14 geleitet werden. Da jedoch der Gegendruck ansteigt, nimmt diese Menge ab, so daß ein größerer Anteil des Fluids durch den Motor 50-52 gezwungen wird. Dies hat zur Folge, daß die Turbine schneller läuft und der an den Pumpenschaufeln 58, 60 erzeugte Druck zunimmt. Wenn eine weitere Drucksteigerung erforderlich ist, kann diese durch Erhöhung der Anzahl der Stufen des Motors oder der Pumpe oder des Motors und der Pumpe erreicht werden.

' iglich zum Zweck der Erläuterung wurden hier ein zweistufiger Motor und eine vierstufige Pumpe dargestellt. Wenn der Gegendruck im Zylinder 14 auf einen Wert abnimmt, der kleiner als der Wert des von der Pumpe P erzeugten Zulaufdrucks ist, führt die Feder 28 den Körper 22 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung zurück. Auch die Geschwindigkeit der Rückbewegung wird vom Dämpfer 34 gesteuert, da ein Bereich 72 zwischen dem Ringsteg 39 und dem Zylinderring 36 durch einen Zwischenraum 74 zwischen der Verlängerung 33 und dem Ringsteg 39 mit Fluid gefüllt wird. Dieser Zwischenraum bzw. Spalt 74 wirkt in ähnlicher Weise wie die Drosselstelle 38 und steuert die Geschwindigkeit der Verschiebung des Körpers, wobei die Zurückverschiebung um so schneller erfolgen kann, je größer der Zwischenraum ist.

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Wie sich aus Vorstehendem ergibt, befinden sich keine Rückschlagventile oder andere Elemente im Hochdruckteil des Systems. Hoher Druck besteht lediglich zwischen den Pumpenschaufeln und dem eigentlichen Zylinder, so daß eine Hauptursache für mögliche Schwierigkeiten bei der Konstruktion und Wartung von Fluidsystemen mit Druckverstärkung beseitigt ist.

Fig. 9 zeigt ebenfalls die Konstruktion des kolbenartigen Körpers 22, wobei dieser in die gleiche Betriebsstellung wie in Fig. 4 verschoben ist, so daß der Strömungsweg durch den Körper geht und die Turbinenmotorpumpe gedreht wird. Wie Fig. 9 zeigt, weist der Körper zahlreiche Öffnungen 94 zwischen Stegen 95 auf, durch die das Fluid in den Körper einströmen und aus diesem ausströmen kann. Der Körper ist so konstruiert, daß er entweder entlang einer axialen oder einer longitudinalen Trennfuge geöffnet werden kann, damit die Turbine und ihre Schaufeln und Lager eingesetzt oder gewartet werden können.

Im folgenden wird auf die Figuren 5 bis 8 eingegangen. Fig. 5 ist eine Fig. 3 ähnliche Schnittdarstellung, wobei allerdings der Schnitt in Fig. 5 um 90° versetzt erfolgt, so daß der Einlaß und Auslaß

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des Gehäuses nicht dargestellt sind, damit das übrige Gehäuse 12 besser dargestellt werden kann. Die Figuren 5 bis 8 zeigen ferner eine alternative Ausführungsform des Druckwandlers, wobei eine volumetrische Pumpen-Motor-Einheit statt einer Turbine benutzt wird, beispielsweise eine Zahnradmotorpumpe. Nur diejenigen Teile, die abweichend ausgebildet sind, werden zusätzlich erläutert.

Die Funktionsweise des kolbenartigen Körpers, d.h. die Verschiebung bei einem Druckanstieg im Zylinder, ist die gleiche; ebenso sind der Einlaß und der Auslaß und die Kanäle in gleicher Weise ausgebildet, wobei der kolbenartige Körper als Ventilschieber zur Steuerung der Fluidströmung durch diesen wirkt.

Auch die Wirkungsweise des Dämpfers ist die gleiche. In Fig. 5 ist eine Drucksignaleinrichtung 76 dargestellt, die wahlweise vorgesehen sein kann und einen Durchlaß 78 umfaßt, damit unter Druck stehendes Fluid durch eine Leitung 80 zu einem Druckmeßgerät, einer Signalvorrichtung oder einem Drucksteuerventil geleitet werden kann, damit aus dem Dämpfer 34 ferngesteuert zur Verschiebung des Körpers Fluid abgelassen werden kann. Ein solches Drucksignal kann auch bei der in den Figuren 3 bis 4 dargestellten Ausführungsform zur Anwendung kommen.

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Bei dem in Form einer Zahnradmotorpumpe ausgebildeten Druckwandler tritt zulaufendes Fluid in den Einlaß des Gehäuses 12 ein und strömt bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform am Körper in gleicher Weise wie in Fig. 3 vorbei. Nachdem der Druck im Zylinder 14 ausreichend angestiegen ist, bewirkt der Gegendruck, daß der Körper in die in Fig. 6 dargestellte Stellung verschoben wird. In dieser Stellung wird die zulaufende Fluidströmung aufgeteilt, wobei ein Anteil der Fluidströmung auf der linken Seite einer Trennwand 82 zu einer Zahnradpumpe 84 und ein anderer Anteil der Fluidströmung auf der rechten Seite der Trennwand 82 zu einem Zahnradmotor 86 strömt. Die Fluidströmung durch den Zahnradmotor bewirkt eine Drehung von Zahnrädern 90, die wiederum Wellen 87 und 88 drehen. Diese Wellen gehen durch die Trennwand 82 hindurch und tragen drehbare Pumpenzahnräder 92, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Der Druck des Anteils des Fluids, der durch die Pumpe strömt, wird dann aufgrund der Wirkung der Pumpe erhöht. Dieser Anteil tritt dann in den Zylinder 14 aus. Die Kanäle und Durchlässe des Motorbereichs und des Pumpenbereichs sind herkömmlich konstruiert und wirken in der Weise, daß sie das Fluid durch ein Gehäuse 96, um die Zahnräder herum und im Falle des durch den Motor strömenden Fluids in den Auslaß 18 bzw. im Falle des durch die Pumpe strömenden Fluids in den Zylinder bzw. Mechanismus 14 leiten.

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Im Vergleich zur Turbine hat die volumetrische Motorpumpe den Vorteil, daß sie eine hydraulische Ramme bzw. einen hydraulischen Kolben in ausgefahrener Stellung halten kann, während lediglich während des Haltevorgangs eine sehr geringe Fluidströmung zur Motorpumpe erforderlich ist, da es für jedes Fluid sehr schwierig ist, durch eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor zurückzuströmen. Um die Haltestellung zu sichern, kann im Einlaß ein nicht dargestelltes Rückschlagventil benutzt werden.

Zur Erreichung höherer Drücke und einer stärkeren Haltekraft kann die Verwendung eines anderen Typs einer volumetrisehen Motorpumpe, beispielsweise einer Kombination aus einem Kolbenmotor und einer Kolbenpumpe, erwogen werden. Es ist zu beachten, daß das Rückschlagventil, obwohl es lediglich den Druck A am Einlaß hält, auch für Aufrechterhaltung des vollen, erhöhten Drucks an der Öffnung des Mechanismus bzw. des Motors sorgt.

Volumetrische Motoren und Pumpen kommen am häufigsten dann zur Anwendung, wenn der Druck kleinerer Mengen erhöht werden soll und wenn die Strömung des hydraulischen Basissystems teilweise oder vollständig

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zu anderen Zwecken abgeleitet werden muß, während der Druck im Mechanismus 14 beibehalten wird. Motor und Pumpe in Turbinenbauweise sind dann vorzuziehen, wenn die gesamte Leistung des Basissystems in höheren Druck umgewandelt werden muß, damit der unter stark verstärktem Druck stehende Mechanismus maximale Arbeit leistet.

Folgen von zwei oder mehr selbststeuernden Verstärkern können in Reihe geschaltet werden, so daß das Gesamtsystem wirksamer im Bereich eines mittleren Drucks zwischen dem niedrigen Druck des Basissystems und dem höchsten verstärkten Druck betrieben werden kann.

Ferner ist es möglich, als Körper eine andere verschiebbare Einrichtung zu benutzen, beispielsweise einen Körper in Form eines Tellerventils mit.einem kegelstumpfförmigen Sitz, der für die Dichtung zwischen der verschiebbaren Einrichtung bzw. dem Körper und dem Gehäuse sorgt.

Bei der Erfindung handelt es sich somit um einen Verstärker für ein fluiddruckbetätigtes System, wobei im System verhältnismäßig niedriger Druck benutzt wird und

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der Verstärker so ausgelegt ist, daß er unmittelbar beim fluidbetätigten Mechanismus angeordnet werden kann, damit Hochdruckarmatüren und -komponenten nicht erforderlich sind. Der Verstärker weist einen Körper auf, der in Abhängigkeit vom Druckanstieg im Mechanismus verschoben werden kann. Der Körper wirkt als Ventilschieber und leitet die Fluidströmung durch einen Druckwandler, beispielsweise eine Turbine oder eine volumetrische Motorpumpe, der sich innerhalb des Körpers befindet.

Obwohl verschiedene, bestimmte. Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurden, um dem Fachmann die Erfindung zu erläutern, versteht es sich, daß diese Ausführungsformen lediglich als Beispiele dienen sollen und daß der Erfindungsgedanke durch die Patentansprüche bestimmt wird.

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Claims

Pate ntansprüche

ι 1./ Selbststeuernde Vorrichtung zur Verstärkung von Fluiddruck, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12) mit einer Bohrung oder Öffnung (20), die an einen fluiddruckbetätigten Mechanismus (14) anschließbar ist, und einem Einlaß (16) sowie einem Auslaß (18), die mit der Öffnung verbunden sind, einen verschiebbaren Schieber (22) in der Öffnung (20) mit Mitteln (46, 70) zur Steuerung der Fluidströmung zum und vom Auslaß und Einlaß in Abhängigkeit vom Druck im fluidbetätigten Mechanismus und einen dem Schieber zugeordneten Druckwandler (50, 52, 56, 58, 60, 87, 88, 90, 92) zur Umwandlung einer Fluidströmung mit hohem Durchsatz und niedrigem Druck in eine Strömung mit niedrigem Durchsatz und hohem Druck, wobei der Schieber so montiert ist, daß er aus einer ersten Stellung, in der die Fluidsteuermittel die Fluidströmung vom Einlaß in den Mechanismus leiten, in eine zweite Stellung gleitet, in der die Fluidsteuermittel die Fluidströmung aus dem Einlaß durch den Druckwandler zum Mechanismus und zum Auslaß leiten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler (50, 52, 56, 58, 60, 87, 88, 90, 92) im

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verschiebbaren Schieber (22) angeordnet ist.
3. Selbststeuernde Vorrichtung zur Verstärkung von Fluiddruck, gekennzeichnet durch ein mit einer Bohrung oder Öffnung (20) versehenes Gehäuse (12) mit einer Anschlußeinrichtung an einem Ende zum Anschluß an einen fluiddruckbetätigten Mechanismus (14), einem Einlaß (16) und einem Auslaß (18), die im Gehäuse mit axialem Abstand entlang der Öffnung ausgebildet sind und mit dieser in Verbindung stehen, einen verschiebbaren Schieber (22) in der Öffnung (20), in dem ein Druckwandler (50, 52, 56, 58, 60, 87, 88, 90, 92) montiert ist, der einen Motor und eine Pumpe aufweist, wobei der Schieber eine Auslaßöffnung am Motor, eine Austrittsöffnung, die die Pumpe mit der Anschlußeinrichtung verbindet, und eine Einlaßöffnung (26) aufweist, die in Verbindung mit dem Motor und der Pumpe steht, und dadurch, daß der Schieber so montiert ist, daß er in Axialrichtung entlang der Bohrung aus einer ersten, inaktiven Stellung, in der der Einlaß so angeschlossen ist, daß das Fluid direkt zum Mechanismus strömen kann, und in der die Auslaßöffnung gesperrt ist, in eine zweite, aktive Stellung verschoben werden kann, in der der Einlaß (16) mit der Einlaßöffnung (26) ausgerichtet ist und der Auslaß (18) mit der Auslaßöffnung ausgerichtet ist, so daß im Einlaß herrschender Fluiddruck

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bewirkt, daß Fluid durch die Einlaßöffnung (26) sowohl zum Motor als auch zur Pumpe strömt, wobei der Motor die Pumpe antreibt, so daß dadurch ein Bereich erhöhten Drucks in der Austrittsöffnung erzeugt wird, und wobei die Verschiebung des Schiebers in Abhängigkeit vom Druck in dieser Zone erfolgt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Rückstelleinrichtung (28, 43), die den Schieber (22) aus der zweiten in die erste Stellung zurückbringen kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Druckwandler (50, 52, 56, 58, 60, 87, 88, 90, 92) ein Fluidkanal (44) verläuft, der die Rückstelleinrichtung (28, 34) mit dem Bereich bzw. der Zone erhöhten Druck verbindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung (28, 34) unter solcher Vorspannung steht, daß sie in Abhängigkeit von einer Druckänderung im fluidbetätigten Mechanismus arbeitet.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelleinrichtung eine Feder-

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und Dämpfungseinrichtung (28,34) ist, die mit einem Ende des Schiebers (22) zusammenwirkt.
8. Selbststeuernde Vorrichtung zur Verstärkung von Fluid-r druck, gekennzeichnet durch ein mit einer kreisförmigen Bohrung oder Öffnung (20) versehenes Gehäuse (12), dessen eines Ende offen ist und eine Anschlußeinrichtung zur Anbringung des Gehäuses an einem fluiddruckbetätigten Mechanismus (14) aufweist und das einen Einlaß (16) sov/ie einen Auslaß (18) im Gehäuse umfaßt, die in axialem Abstand entlang der Öffnung angeordnet sind und mit dieser in Verbindung stehen, einen zylindrischen Schieber (22) in der Bohrung bzw. Öffnung, der in Axialrichtung verschiebbar montiert ist, einen Druckwandler (50, 52, 56, 58, 60, 87, 88, 90, 92) im Schieber, wobei zum Druckwandler ein fluidbetätigter Motor gehört, der direkt mit einer Fluidpumpe verbunden ist,eine Auslaßöffnung am Motor, eine Austrittsöffnung aus der Pumpe, die in den Bereich der Anschlußeinrichtung führt, und eine Einlaßöffnung,(26), die sowohl mit dem Motor als auch der Pumpe verbunden ist, eine erste Schulter (46) am Schieber neben der Einlaßöffnung und eine zweite Schulter (70) am Schieber neben der Auslaßöffnung, wobei der Einlaß und Auslaß im Gehäuse relativ zu diesen Schultern so angeordnet sind, daß in einer ersten, axial verschobenen

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Stellung die erste Schulter ermöglicht, daß Fluid · direkt vom Einlaß zum Bereich der Anschlußeinrichtung strömt, und daß die zweite Schulter die Auslaßöffnung sperrt, und daß in einer zweiten, axial verschobenen Stellung die erste Schulter die direkte Fluidströmung vom Einlaß zum Bereich der Anschlußeinrichtung sperrt und die Fluidströmung vom Einlaß zur Einlaßöffnung (26) des Schiebers führt und die zweite Schulter so angeordnet ist, daß Fluidströmung von der Auslaßöffnung des Schiebers zum Auslaß des Gehäuses möglich ist, eine zylindrische Verlängerung (33) am zur Pumpe entgegengesetzten Ende des Schiebers, die einen kleineren Durchmesser als die erste Schulter hat, einen zylindrischen Hohlraum im Gehäuse, der so angeordnet ist, daß er die Verlängerung aufnehmen kann, eine Dichtungseinrichtung zwischen der Verlängerung und dem Hohlraum, so daß dadurch ein Dämpfer (34) gebildet wird, der die Verschiebung des Schiebers dämpfen kann, und eine Spanneinrichtung (28) im Dämpfer, die versucht, den Schieber bei einer Abnahme des Drucks im Bereich der Anschlußeinrichtung in die erste Stellung zurückzubringen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler aus einer Pumpe (56, 58, 60) und einem Motor (50, 52) in Turbinenbauart besteht.

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10. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckwandler aus einer volumetrischen Pumpe (92) und einem volumetrischen Motor (90) besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die volumetrische Pumpe eine Zahnradpumpe (92) und daß der volumetrische Motor ein Zahnradmotor (90) ist.

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