DE2534237C3 - Pneumatisch angetriebene Kolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch angetriebene Kolbenpumpe zur Erzeugung von Druckflüssigkeit mit einem Differential-Motorkolben, bei dem der kleine

65 Motprzylinder stets mit der Druckquelle verbunden ist, und mit einem beidseitig pneumatisch betätigten 3/2-Hsuptsteuerveniil _mjt einem Differential-Ventilkolben und mit einem durch Motorkolben und Motorzylinder gebildeten Endschalter zur Steuerung der pneumatischen Betätigung des Hauptsteuerventils,

Eine derartige Kolbenpumpe ist bereits aus der DT-PS 7 36 778 bekanntgeworden. Der kleine Betätigungszylinder für den Ventilkolben des Hauptsuuerventils steht dort dauernd unter Druck, während dessen großer Betätigungszylinder in der einen Endstellung des Motorkolbens mit der Druckquelle verbunden, in der anderen Endstellung des Motorkolbens dagegen entlüftet ist Während des Zeitabschnitts, in dem sich der Motorkolben aus der erstgenannten in die zweitgenannte Endstellung bewegt, schließt der Motorkolben den einzigen Zugang zum großen Betätigungszylinder des Hauptsteuerventils völlig ab, so daß im großen Betätigungszylinder der vor dem Abschließen herschende Druck aufrechterhalten werden soll. Im gegenüberliegenden kleinen Betätigungszylinder herrscht aber dauernd der hohe Druck der Druckquelle. Da während des genannten Zeitabschnitts jedoch der große Betätigungszylinder an keine stabile Druckquelle angeschlossen ist, können Leckverluste dazu führen, daß schon vor Vollendung des betreffenden Hubes des Motorkolbens der Druck im großem« Betätigungszylinder so weit absinkt daß eine vorzeitige Umsteuerung erfolgt Mögliche Leckverluste führen also bei dieser älteren Anordnung zu einer nachlassenden Exaktheit der Steuerung.

Aus der DT-AS 12 63 512 ist ebenfalls eine pneumatisch angetriebene Kolbenpumpe bekanntgeworden, bei der der Motorkolben das Hauptsteuerventil und dieses wiederum den Motorkolben umsteuert Der Motorkolben betätigt dort jedoch als Endschalter zwei federbelastete Tellerventile, was insgesamt zu einem sehr verwickelten Aufbau führt, trotzdem aber auch den gleichen Nachteil bringt daß nämlich während desjenigen Hubes des Motorkolbens, den das Hauptsteuerventil durch Druck in seinem großen Betätigungszylinder einleitet, letzterer an keine stabile Druckquelle angeschlossen ist und durch Leckverluste seinen Druck so weit verlieren kann, daß schon vor Vollendung des betreffenden Hubes des Motorkolbens die Umsteuerung erfolgt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer pneumatisch angetriebenen Kolbenpumpe nach dem Gattungsbegriff des Potentanspruchs I die Abhängigkeit der Exaktheit der Steuerung von den Leckverlusten der pneumatischen Steuerung bei einfachst möglicher Bauweise dieser Steuerung aufzuheben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beide Betätigungszylinder über den Endschalter gesteuert werden und daß dazu der Endschalter als 5/2-Ventil ausgebildet ist, welches in seiner ersten Endstellung den großen Betätigungszylinder mit der Druckquelle und den kleinen Betätigungszylinder mit dem großen Motorzylinder verbinden — und in seiner zweiten Endstellung den großen Betätigungszylinder entlüftet, den kleinen Betätigungszylinder mit der Druckquelle verbindet und den großen Motorzylinder absperrt.

Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß auch während des Zeitabschnitts, in dem der Druck im großen Betätigungszylinder den Ventilkolben des Hauptsteuerventils in seiner Lage halten soll, bis der Motorkolben seinen Hub vollendet hat, Leckverluste zu keiner vorzeitigen Umsteuerung führen können, und zwar

deshalb nicht, weil bis zur Vollendung dieses Motorkolbenhubs der kleine Betätigungszylinder mit dem (in diesem Zeitabschnitt drucklosen) großen Motorzylinder verbunden bleibt und deshalb ein, wenn auch noch so geringer, Überdruck im großen Betätigungszylinder ausreicht, den Ventilkolben des Hauptsteuerventils stabil in dieser Lage zu halten.

Durch die Weiterbildungen gemäß den Unteransprüchen wird eine besonders einfache und sicher wirkende Bauweise für die im Anspruch 1 gekennzeichnete Kolbenpumpe mit Steuerung erreicht,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung.

Fig.2A, B, C und D zeigen schematische Schnitte durch einen Teil der Pumpe gemäß Fig. 1, wobei verschiedene Arbeitszustände vorliegen.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Pumpe gemäß Fig. 1.

Die Pumpe enthält einen Motorkolben 10, der in Fi g. I in einer Stellung in der Nähe des unteren Endes des Zylinderkörpers 20 dargestellt ist. Der Motorkolben 10 ist ein Differential-Motorkolben mit einer großflächigen Oberseite 11 und einer ringförmigen, kleinflächigen Unterseite IZ O-Ringe 13, die um jedes Ende des Motorkolbens 10 angeordnet sind, dichten diesen gegen die Innenseite des Zylinderkörpers 20. Durch O-Ringe 15 am oberen und unteren Ende des Motorkolbens 10 wird sichergestellt, daß auch in den Endlagen des Motorkolbens 10 keine Metallberührung zwischen ihm und der Innenseite des Zylinderkörpers 20 auftritt Der Motorkolben 10 ist direkt dem Druck des Antriebsfluids ausgesetzt und mit einem Pumpenkolben 14 zu einer Baueinheit so verbunden, daß letzterer vom unteren Ende des Motorkolbens 10 nach unten ragt. Der Pumpenkolben 14 ist mittels einer Schraube 17 im Motorkolben 10 gehalten. Die Schraube 17 ist vertieft in einer Platte 16 angeordnet Die Platte 16 hält den oberen O-Ring 15.

Im Zylinderkörper 20 sind ein großer Motorzylinder 21 und ein kleiner Motorzylinder 22 vorgesehen. Ober Luftkanäle 23 bzw. 24 sind der große Motorzylinder 21 und der kleine Motorzylinder 22 an ein 3/2-Hauptsteuerventil 30 angeschlossen. Beim Herstellen der Luftkanäle 23 und 24 und eines weiteren unten beschriebenen ölkanals wurden Bohrungen in den Zylinderkörper 20 eingebracht und durch Cewindestifte geschlossen. In dem Zylinderkörper 20 ist ein Steuerlufteinlaß 29 am unteren Ende des großen Motorzylinders 21 vorgesehen. Der Steuerlufteinlaß 29 erscheint nicht in der F i g. 1, da er um 90° versetzt ist und so senkrecht zur Papierebene mündet Er ist jedoch schematisch in F i g. 2 dargestellt Unterhalb des Motorkolbens 10 ist in dem Zylinderkörper 20 eine Stopfbüchsenmutter 27 fest eingeschraubt. Dichtungsringe 28 für den Pumpenkolben 14, der in einen Pumpenzylinder 50 eintritt, sind vorgesehen.

Das Hauptsteuerventil 30 hat eine Bohrung 31 und Luftkanäle 33 und 34 als Fortsetzungen der Luftkanäle 23 bzw. 24 in dem Zylinderkörper 20. Ein Hauptluftkanal 35 führt von der Mitte des Hauptsteuerventils 30 zu der großflächigen Oberseite H des Motorkolbens 10. Das Hauptsteuerventil 30 hat am oberen Ende einen Hauptlufteinlaß 36 und einen Luftauslaß 37. In F i g. I ist der Hauptlufteinlaß 3ü nicht dargestellt, da er um 90' versetzt ist und so senkrecht zur Papierebene mündet. In Fig. 2 ist er jedoch sd;ematisch dargestellt. Der Luftsusleß 37 ist mit einem gesinterten, scheibenförmigen Dämpfer 39 bedeckt, In dem rechtsseitigen Ende der Bohrung 3t ist ein Stift 38 angeordnet. Dieser Stift 38 hat eine radial verlaufende Nut als Luftkanal, der eine Fortsetzung des Luftkanals 33 bildet sowie über eine Sackbohrung in die Bohrung 31 führt Der Stift 38 hat auch einen festen Vorsprung 32, der zusammen mit der Innenwand der Bohrung 31 einen ringförmigen Zylinderspalt bildet, der als kleiner Betätigungszylinder

,o 42 das in der Zeichnung rechte, ringförmige Ende eines Differential-Ventilkolbens 40 gleitend und abdichtend aufnimmt Die in der Zeichnung linke Seite der Bohrung 31 stellt den großen Betätigungszylinder 41 für den Differential-Ventilkolben 40 dar und ist nach außen durch eine Scheibe 49 verschlossen.

Der Ventilkolben 40 hat zwischen seinen beiden Enden einen Mittelbereich 43 mit verringertem Durchmesser. Zwischen ihm und der Innenwand der Bohrung 31 ist so ein ringförmiger Durchgangsraum geschaffen, der in der linken Endstellung des Ventilkolbens 40 den Hauptlufteinlaß 36, ;,· der rechten Endstellung den Luftausiaß 37 mit dem Ha jptiuftkanai verbindet Eine vom rechten Ende her in den Ventilkolben 40 führende Gewindebohrung gestattet, zu Wartungszwecken eine Schraube einzuschrauben und auf diese Weise den Ventilkolben 40 aus de·· Bohrung 31 herauszuziehen.

Der Pumpenzylinder 50 ist im Zylinderkörper 20 unterhalb des Motorkolbens 10 und der Stopfbüchsenmutter 27 ausgebildet Durch die Stopfbüclisenmutter 27 wird der Pumpenzylinder 50 gegenüber dem Motorzylinder 22 abgedichtet Der Pumpenzylinder 50 hat einen öleinlaß 51 und einen Ölauslaß 5Z Diese werden über je ein federbelastetes Rückschlagventil 53 gesteuert.

Vom Steuerlufteiniaß 29 wiiu der kleinflächigen Unterseite 12 des Motorkolbens 10 dauern Luft zugeführt In der in Fig. 1 dargestellten Lage der Teile wird Steuerluft auch durch die Luftkanäle 24 und 34 dem großen Betätigungszylinder 41 für den Ventilkolbef. 40 zugeführt In der oberen Endstellung des Motorkolbens 10 dagegen wird die Steuerluft über die Luftkanäle 23 und 3_> dem kleinen Betätigungszylinder 42 für den Ventilkolben 40 zugeführt In der zuerst erwähnten Stellung des Motorkolbens 10 wird der Ventilkolben 40 durch die Steuerluft nach rechts in F i g. 1 getrieben und der Hauptluftkanal 35 mit dem Luftauslaß 37 verbunden. In der zweitgenannten Stellung des Motorkolbens 10 treibt die Steuerluft den Ventilkolben 40 auf die linke Seite, so daß der Hauptluftkanal 35 mit dem Hauptlufteinlaß 36 verbunden ist. Auf diese Weise stellt der Motorkolben 10 zusammen mit den Motorzylindern 21 und 22 und den in diesen vorgesehenen Mündungen von Luftkanälen ein 5/2-Ventil dar, das als Endschalter (10,21,72) der Umsteuerung des Hauptsteuerventils 30 dient.

Im folgenden wird d'v Arbeitsweise der erfindtingsgemäßen Pumpe beschrieben. In Fig.2A hat der Motorkolben 10 gerade das obere Ende seines Hubes erreicht und durch dan Luftkanal 23 wird Steuerluft vom Steuerlufteinlaß 29 dem kleinen Betätigungszylinder 42 für den Ventilkolben 40 zugeführt, Der Luftkanal 24 und der große Betätigungszylinder 41 sind gegenüber der Steuerluft abgeschnitten, so daß sich der Ventilkolben 40 nach links bewegt, d.h. in die in der Fig. 2B gezeigten Stellung. In dieser Lage gelangt Hauptluft von dem Hauptlufteinlaö 36 durch das Hauptsteuerveniil 30 zu der großflächigen Oberseite 11 des Motorkolbens 10. Vom Steuerlufteinlaß 29 her ist die kleinflächige

Unterseite 12 des Motorkolbens 10 mit der Steuerluft verbunden, jedoch ist die Oberseite 11 größer, so daß sich der Motorkolben 10 zum unteren Ende seines Hubes bewegt, wie es in F i g. 2C dargestellt ist. In dieser Stellung wirkt weiterhin ein Luftdruck im kleinen Betätigungszylinder 42 für den Ventilkolben 40 und zwar von der Oberseite 11 des Motorkolbens 10 über den Luftkanal 23, jedoch wirkt im großen Betätigungszylinder 41 von dem Steuerlufteinlaß 29 über den Luftkanal 24 her ebenfalls Steuerluft (mit dem gleichen Druck). Da der Betätigungszylinder 41 einen größeren Querschnitt als der Betätigungszylinder 42 hat, bewegt sich der Ventilkolben 40 nach rechts zu der in der F i g. 2D gezeigten Stellung. Nun hebt sich der Motorkolben 10, wobei Luft über den Hauptluftkanal 35 und den Luftauslaß 37 ausgestoßen wird, und nimmt die in F i g. 2A gezeigte Lage an.

Der Pumpenkolben 14 bewegt sich zusammen mit b

dcfTi Motorkolben 10 lisch eb

ι s

Ti Motorkolben 10 lisch eben und unten. Se· ^t nor*h oben gerichteten Bewegung saugt der Pumpenkolben jo 14 öl in den Pumpenzylinder 50 vom öleinlaß 51 an. Bei der nach unten gerichteten Bewegung stößt der Pumpenkolben 14 öl durch den ölauslaO 52 aus. Die Rückschlagventile 53 öffnen und schließen sich automalisch durch den Öldruck, um eine richtige Arbeitsweise zu gewährleisten.

Die in F i g. 3 dargestellte Pumpe ist noch leistungsfähiger als die der Fig. 1, ist jedoch sonst dieser sehr ähnlich, so daß die gleichen Bezugsziffern verwendet worden sind, wo immer dieses möglich ist, um die entsprechenden Teile zu bezeichnen und eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden. Der Zylinderkörper 20 hat einen quadratischen Umriß. Die Luftkanäle 23, 33 und 24, 34 sind längs der Ecken des Zylinderkörpers 20 gebohrt und erscheinen nicht in der Fig. 3. Der Motorkolben 10 hat eine flache Oberseite und einen Einsatz (in dem ein Pumpenzylinder 50 angeordnet ist), wobei der Einsatz mit dem Motorkolben 10 mittels einer Platte 54 und Schrauben 55 verbunden ist. Ein Pumpenkolben 14 ist fest an einer Grundplatte 56 angeordnet und ha·, pinf Bohrung, durch die hydraulisches Fluid von einem öleinlaß 51 zu einem ölauslaß 52 gepumpt wird. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie bei der in der F i g. 1 dargestellten Pumpe.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Pneumatisch angetriebene Kolbenpumpe zur Erzeugung von Druckflüssigkeit mit einem Differential-Motorkolben, bei dem der kleine Motorzylinder stets mit der Druckquelle verbunden ist, und mit einem beidseitig pneumatisch betätigten 3/2-Hauptsteuerventil mit einem Differential-Ventilkolben und mit einem durch Motorkolben und Motorzylinder gebildeten Endschalter zur Steuerung der pneumatischen Betätigung des Hauptsteuerventils, dadurch gekennzeichnet, daß beide Betätigungszylinder (41,42) über den Endschalter (10,21, 22) gesteuert werden und daß dazu der Endschalter (10, 21, 22) als 5/2-Ventil ausgebildet ist, welches in seiner ersten Endstellung den großen Betätigungszylinder (41) mit der Druckquelle und den kleinen Betätigungszylinder (42) mit dem großen Motorzylinder (21) verbindet — und in seiner zweiten Endstellung dSeo großen Betätigungszylinder (41) entlüftet, den kleinen Betätigungszylinder (42) mit der Druckquelle verbindet und den großen Motorzylinder (21) absperrt

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des kleinen Betätigungszylinders (42) mit dem großen Motorzylinder (21) in der ersten Endstellung des 5/2-Ventils (Endschalter 10, 21, 22) sowie die Verbindung des kleinen Betätigungszylinders (42) mit der Druckquel-Ie in der zweiten Endstellung des 5/2-Ventils (Endschalter 10, 21, 22) Ober ein- und denselben Luftkanal (23) erfolgen, der in ^ir Laufbahn des Motorkolbens (10) im großen Motorzylinder (21) mündet, so daß während der bewegung des Motorkolbens (10) aus der zweiten in die erste Endstellung der kleine Betäligungszylinder (42) über den Luftkanal (23) unmittelbar nacheinander dem Druck der Druckquelle von einem Steuerlufteinlaß (29) und einem diesem Druck im wesentlichen gleichen Druck im großen Motorzylinder (21) angesetzt ist

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Betätigungszylinder (42) während seiner Verbindung mit dem großen Motorzylinder (21) gleichzeitig mit einem axial in diesen mündenden Hauptluftkanal (3S) in Verbindung steht, der seinerseits in einen zwischen den Betätigungszylindern (41, 42) liegenden Durchgangsraum des Hauptsteuerventils (30) führt das unmittelbar in der axialen Fortsetzung des großen Motorzylinders (21) angeordnet ist, so daß in dem Augenblick, in dem der Motorkolben (10) seine erste Endstellung erreicht und durch die Verbindung des großen Betätigungszylinders (41) mit der Druckquel-Ie die Umsteuerung des Hauptsteuerventils (30) eingeleitet wird, der kleine Betätigungszylinder (41) aufgrund seiner Verbindung mit dem großen Motorzylinder (21) und dem Hauptluftkanal (35) auf kürzestem Wege entlüftet wird und so die μ umgesteuerte Stellung des Hauptsteuerventils (30) sofort sichert.