DE2718776A1 - Zweistufiger druckverstaerker - Google Patents

Zweistufiger druckverstaerker

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Description

* J!".,. Γ. f München, den 27. April 1977
O ? M t inch en 22
V/^enmayeretraß· 46 Tel. (0 89) 2»51 35
Gerard Gaston Frans Smeets in Brampton, Ontario / Kanada
Zweistufiger Druckverstärker
Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckverstärker mit zwei Verstärkungsstufen, welcher sich besonders für die Verwendung bei hydraulischen Werkzeugmaschinen, wie z.B. Stanzen, eignet.
Es sind die verschiedensten Druckverstärker bekannt, bei denen im allgemeinen Druckluft mit verhältnismäßig niedrigem Druck, wie z.B. 7 kg/cm^, verwendet wird. Mit dieser Druckluft wird ein Druckverstärker beaufschlagt, wobei ein Druckmedium mit erhöhtem Druck abgegeben wird. Dieses Druckmedium besteht üblicherweise aus Öl,
Die bekannten Systeme besitzen insofern Nachteile, als sie im allgemeinen kompliziert und nicht leicht in einer tragbaren Ausführung herstellbar sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß ein hoher Druck verviendet wird, um bei einer Stanze die ilückstellfeder des Stößels über eine lan.^e otrecke zusammenzudrücken, worauf erst darm der tatsächliche Stanzvorgans statt-
7 η 9 B A 9 / η 7 π
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findet. Es ist klar, daß niedriger Druck zum Zusammendrücken der Rückstellfeder verwendet werden kann, während ein hoher Druck nur für den tatsächlichen Stanzvorgang erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, einen Druckverstärker zu schaffen, der Druck in zwei Stufen erzeugt, nämlich einen niedrigen Druck für die erste Bewegung und einen hohen Druck für den tatsächlichen Stanzvorgang. Dabei sollte dieser Druckverstärker kompakt und leicht tragbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen zweistufigen Druckverstärker. Bei diesem wird eine Kolben/Zylinder-Einheit mit niedrigem Druck beaufschlagt. Der Kolben dieser Einheit ist mit einem weiteren Kolben in einer zweiten Kolben/ Zylinder-Einheit verbunden, in welcher ein gewisser Vorbeifluß am Kolben gestattec wird. Dieser Vorbeifluß vermindert den Druck während der ersten Bewegung des Kolbens in der zweiten Kolben/ Zylinder-.Elnheit# Nach einer vorbestimmten Bewegung des Kolbens in der zweiten Kolben/Zylinder-Einheit tritt eine dritte Kolben/ Zylinder-Einheit in Tätigkeit, deren Arbeitsfläche im Vergleich zu derjenigen der ersten Kolben/Zylinder-Einheit klein ist. Diese dritte Kolben/Zylinder-Einheit liefert dann den hohen Druck. Zwecks kompakter und wirtschaftlicher Konstruktion sind die Kolben/Zylinder-Einheiten koaxial angeordnet und sind die Kolben mechanisch miteinander verbunden.
Die Erfindung wird in der Folge anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig» I einen erfindungsgemäßen zweistufigen Druckverstärker in tragbarer Ausführungsform; und
Fig, 2 einen ähnlichen zweistufigen Druckverstärker wie Fig. 1, in welcher jedoch direkt ein Stößelkolben eingebaut ist«
In den beiden Figuren sind für ähnliche Teile die gleichen Bezeichnungen gewählt.
Gemäß Fig, 1 umfaßt ein erfindungsgeaäfier Druckverstärker einen Hauptzylinder 1, der an beiden Enden mit einer oberen Platte 2 bzw, einer unteren Platte 3 verschlossen ist. Die Platten 2 und 3 werden durch mehrere lange Bolzen 4, die sioh an der Außenseite des Zylinders 1 entlang erstrecken, festgehalten.
Die obere Platte 2 ist für die Zufuhr von Druckluft mit einem Verbindungsstück 5 ausgerüstet, das über eine Leitung 6 mit einer Quelle (nicht gezeigt) für Luft niederen Drucks verbunden ist. Eine weitere Leitung 7 überträgt Druck von der Quelle zu einem Anschlußstück 8, einer Leitung 9 und einem Anschlußstück 10, deren Aufgabe welter unten erläutert werden wird« Die obere Platte 2 ist mit einer Ausnehmung 11 versehen, in welche das Verbindungsstück 5 mündet. Die Ausnehmung 11 nimmt das Ende 13 einer Kolbenstange 16 samt einer Mutter 14 auf, welche dazu dient, einen Kolben 15 mit der Kolbenstange 16 zu verbinden. Zylindrische Trennscheiben 20 und 21, auf welche weiter unten näher eingegangen werden wird, werden im Zylinder 1 durch Abstandsbüchsen 17,18 und 19 festgehalten. Die Trennscheiben und die Abstandsbüchsen sind zwischen den Platten 2 und 3 eingeklemmt,
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Eine Rückstellfeder 22, welche die Kolbenstange 16 umgibt und zwischen der Trennscheibe 20 und dem Kolben 15 angeordnet ist, drückt den Kolben in seine oberste Lage.
Die Trennscheibe 20 ist mit einer zentralen Bohrung 23 versehen, welche die Kolbenstange 16 sattsitzend umgibt, so daß an dieser Stelle eine Abdichtung geschaffen wird. Das Anschlußstück 8 steht mit dem Raum zwischen den Trennscheiben 20 und 21 über einen Kanal in der Trennscheibe 20 in Verbindung· Das andere Anschlußstück 10 steht mit dem gleichen Raum und mit einer Leitung 9 in Verbindung, welohe vorzugsweise aus Glas besteht, so daß der Pegel eines Öls 25 leicht festgestellt werden kann. In allen Räumen zwischen der Trennwand 20 und der Platte 3 befindet sich öl, welches als Hochdruckmedium dient, wie dies weiter unten beschrieben werden wird« Natülich herrscht im Raum zwischen den Trennscheiben 20 und 21 niedriger Druck« Dichtungen 31 sind an allen nötigen Stellen vorgesehen.
Die Kolbenstange 16 besitzt an ihrem unteren Ende einen verringerten Querschnitt« Bine zentrale Bohrung 26 in der Trennscheibe 21 ist mit einer Dichtung 27 ausgerüstet* die satt auf die größere Querschnittsfläche der Kolbenstange 16 paßt· Die Kolbenstange l6 ist am unteren Ende mit einer Kolbenplatte versehen, die locker in eine vergrößerte zentrale Bohrung 32 an der Unterseite der Trennscheibe 21 paßt. Die Kolbenplatte 29 ist an der Kolbenstange 16 durch einen Sprengring 28 befestigt.
Der untere Raum zwischen der Trennscheibe 21 und der Platte 3 ist, wie bereits erwähnt, mit Öl gefüllt. Ein An-
schlußstück 30 ist vorgesehen, durch welches unter hohem Druck stehendes Öl austritt, das beispielsweise zum Stanzen von Metallblech verwendet werden kann·
Beim Betrieb des Druckverstärkers von Fig. 1 wird eine Niederdruckquelle mit der Leitung 6 verbunden. Dadurch wird Druck an der oberen Oberfläche des Kolbens 15 und auch im Raum zwischen den Trennscheiben 20 und 21 hervorgerufen« Der Kolben bewegt sich durch den angelegten Druck nach unten. Diesem Druck wirkt eine Feder 22 wie auch der Druck auf der Kolbenplatte 29 entgegen. Der Druck auf die Kolbenplatte 29 wird durch den Vorbeifluß von Öl an der lose sitzenden Kolbenplatte 29 etwas gemindert. Der Kolben 29 hemmt also die Abwärtsbewegung der Kolbenstange l6. Dabei wird in Abhängigkeit vom Vorbeifluß ein Druck auf das öl 25 ausgeübt, welcher durch einen entsprechenden lockeren Sitz der Kolbenplatte 29 in der Bohrung 32 eingestellt werden kann. Der Anfangsdruck wird also weitgehend durch das Verhältnis der aktiven Flächen des Kolbens 15 und der Kolbenplatte 29 bestimmt. Ein Flächenverhältnis von k ergibt am Anschlußstück 39 einen Öldruck, der annähernd viermal so groß ist als der Druck der Niederdruckquelle·
Wenn der größere Teil der Kolbenstange 16 in die Dichtung eingeführt wird, dann verläßt die Kolbenplatte 29 den Band der Bohrung 30, wobei ein neues Druckverhältnis hergestellt wird, durch welches der Öldruck 25 im untersten Baum stark auf einen Wert steigt, der durch das Verhältnis der aktiven Flächen des Kolbens 15 und der Kolbenstange l6 bestimmt wird. Wenn bei-
wi
2 spielsweise die aktive Fläche des Kolbens 20 cm und diejenige
2
der Kolbenstange 16 1 cm ist , dann ist der Enddruck des üls am Anschlußstück 30 zwanzigmal so groß wie der angelegte Druck, d.h., daß er beispielsweise l'K) kg/cm beträgt, wenn der Druck der Niederdruckquelle 7 kg/cm ist.
Es ist also ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Druckverstärker zweistufig arbeitet, da er während des ersten Teils des Hubs des Kolbens 15 und der Kolbenstange 16 niedrigen Druck, beispielsweise 28 kg/cm , und während des zweiten Teils des Hubs einen hohen Druck, beispielsweise l40 kg/cm , liefert. Der Anfangsdruck kann beispielsweise zum Zusammendrücken der Rückstellfeder einer Stanze verwendet werden, wozu eine beträchtliche Ölmenge mit geringem Druck erforderlich ist, während der spätere hohe Druck beim eigentlichen Stanzvorgang, bei dem ein geringes cilvolumen aber mit hohem Druck gebraucht wird, zum Tragen kommt.
Bei der Ausführungsform von Fig. 2, in welcher die für das Verständnis der Erfindung unnötigen Teile nicht dargestellt sind, bewegt sich ein Kolben 15, der während des Betriebs mit Druckluft beaufschlagt wird, in einer Abstandsbüchse 17 gegen denDruck einer Rückstellfeder 22 nach unten. Eine Kolbenstange an welcher der Kolben 15 mittels einer Mutter 14 befestigt ist, ist in einer Bohrung 23 einer Trennscheibe 20 gelagert, welche im wesentlichen die gleiche Funktion erfüllt als die Trennscheiben 20 and 21 der Ausführungsform von Fig. 1.
Ein vergrößerter Teil ^O der Bohrung 23 ist mittels eines 709849/0703
Anschlußstücks 8 rait einem Ölsumpf (nicht gezeigt) verbunden. Der untere Teil der Trennscheibe 20 ist weiter durch eine Bohrung 32 aufgeweitet, 4» welche/ eine weitgehend öldichte Kolbenplatte 29, die an der Kolbenstange 16 befestigt ist, aufnimmt· Diese Kolbenplatte gestattet keinen Vorbeifluß von Öl, wie es bei der Ausführungsform von Fig. 1 der Fall ist. Die Kolbenplatte 29 ist mit Ölkanälen 3*J- ausgerüstet, die durch eine flache Ventilplatte 33 verschlossen werden können, die gleitbar auf dem Ende der Kolbenstange 16 sitzt und durch einen Sprengring 28 festgehalten wird, der daneben auch die Kolbenplatte festhält» Ein weiterer Ölkanal 35 mit geringerer Größe ist außerhalb des Abdeckungsbereichs der Ventilplatte 33 in der
Er
Kolbenplatte 29 vorgesehen und bleibt standig offen, St«· sorgt für den ■Vorbeifluß" des Öls.
Ih der unteren Ab Standsbüchse 19 befindet sich ein beweglicher sattsitzender Kolben 36, welcher als Stößel einer Stanze dient. Er besitzt am unteren Ende, das einen verringerten Durchmesser aufweist, eine Halteeinrichtung 37, die durch eine Schraube 41 befestigt ist und zur Festhaltung eines Stanzwerkzeugs dient. Ein Gewindeloch 38 ist vorgesehen, mit welchem ein solches Stanzwerkzeug in der Halteeinrichtung festgehalten werden kann. Die Halteeinrichtung 37 dient auch als Anschlag gegen eine Platte 3, um die Aufwärtsbewegung des Kolbens 36 unter dem Druck einerßückstellfeder 39 zu begrenzen. Der Baum über dem Kolben 36 einschließlich der Bohrung ^O ist mit Öl gefüllt.
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Beim Betrieb der Ausführungsform von Fig. 2 wird die obere Oberfläche des Kolbens 15 mit Druckluft beaufschlagt, wodurch die Kolbenplatte 29 in der Bohrung 32 nach unten bewegt wird, so daß an der Unterseite der Kolbenplatte 29 ein Druck aufgebaut wird, durch welchen die Ventilplatte 33 nach oben gedrückt wird und dadurch die Ölkanäle 3*4· verschließt. Der Ölkanal 35 bleibt offen. Wegen des geringen Durchflusses durch den Ölkanal 35 baut sich im Zylinder 19 ein Druck auf, so daß der Kolben 36 gegen den Druck der Feder 39 nach unten geführt wird, bis ein in der Halteeinrichtung 37 befestigtes Stanzwerkzeug ein Werkstück berührt. Der zu BejJ.nn auf das Stanzwerkzeug ausgeübte Druck ist um das Verhältnis der Fläche des Kolbens 15 zur Fläche des Kolbens 29 größer als der angelegte Luftdruck. Dieser Druck reicht aber nicht aus, die Stanze zum Arbeiten zu bringen. Es ergibt sich dabei eine Verzögerung, die vom Ölfluß durch den Ölkanal 35 abhängt. Diese Verzögerungszeit ist dann zu Ende, wenn der dickere Teil der Kolbenstange 16 in die sattsitzende untere Bohrung 26 eintritt. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Druck rasch an, so daß die für den Stanzvorgang nötige Kraft erzeugt wird. Luftauslässe 42 und 43 sind vorgesehen, um zu verhindern, daß sich gegen die Kolben 15 und 36 unnötigerweise ein Gegendruck aufbaut.
Bei Wegnahme des Luftdrucks bewegen die Rückstellfedern 22 und 39 die Kolben 15 und 36 nach oben, wobei der Kolben 36 rasch die Bohrung 32 erreicht, wobei dann die Ventilplatte 33 die Ölkanäle 3^ freigibt, so daß Öl hindurchfließeivnnd der Kolben 15
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leicht seine in Fig. 2 gezeigte üuhelage erreichen kann.
Es ist also ersichtlich, daß diese Ausführungsform aes erfindungsgeraaßen zweistufigen Druckverstärker eine rasche Anfangsbewegung eines otanzwerkzeugs unter niedrigerem Druck ermöglicht, wobei sich im Anschluß daran der für den Stanzvorgang nötige Druck einstellt. Die Größe des ülkanals 35 bestimmt die Zeit, wie lange die erste Druckstufe dauert.
Es ist klar, daß es verschiedene Ausführun; sformen der erflndungsgemäßen Vorrichtung gibt, die innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen. Beispielsweise kann die dritte Kolben/ Zylinder-Einheit zwischen der ersten und der zweiten Einheit angeordnet oder von der ersten Einheit durch die zweite Einheit getrennt werden.
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Al
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Claims (1)

  1. 271877C
    Pa ten tans üi'ü ehe
    !./Zweistufiger Druckverstärker mit einer ersten !'
    '-^iiilioii; (±5,17)f welche durch ciie Zufuhr eines ersten Nie ierdrucknediu:;is betätig« werden kann, ^kennzeichnet durch eine Kolbenstange (la), iie ::::\ ersten Kolben (13) befestige ist und zu einer zweiten, tiazu koaxial angeordneten V.oll en/'.'^jlinlzs-L'inheit (29,32,19) führt, welche einen höheren Druck auf einem in zwei ton Zylinder (19) eingeschlossenen Druckmedium ausübt, und durch eine .!ritte KoII en/Zylinuer-Zinh-3.it (lo,26) nie einer v/esentlich kleineren aktiven i''l.:;che ?.1ε diej^ni^e des ersten Kolbens (15) ι welche erst nach einer bestimmten Bewe~un:; der Kolbenstange (16) in ititi^keit tritt, um einen wesentlich höheren Druck auf das Druckmedium im zweiten :,ylinu.er (19) auszuüben.
    2. Jruckverstärkor nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet, daß die Koll.onctrm ;e (16) alc (iritter Kolben wirkt, indem sie in eine Zylinder !"lache einer sattpansenden Bohrung (2G) eintritt, die sich zum Medium im zweiten Zylinder (19) hin öffnet, wobei die zweite Kolben/Sylinder-^inheit (29,32,19) einen beschränkten vorbeifluß des eingesciilocseneii Druckmediums ^estattec.
    3· Zweistufiger Druckverstärker mit eine]?fersten Kolben/ Zylinder-Einheit (15» 17)» äekeiuizeiclinet durch eine mit einem Drucionoilium jef.illte zweite Kolben/Zylinuer-üinheit (29,32,19), die einen beschränkten Vorbeifluß gestattet und eine yerinjere aktive überfläche als diejenige des ersten Kolbens (15) aufweist, durch eine Kolbenstange'(Io), die starr mit den Kolben 00,29) '3er ercten und der zv;eiton .:inheit verbunaen ist, so iLaio sie sich
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    BAD ORIGINAL
    als Einheit bewegen, und durch eine dritte Kolben/Zylinder-Einheit (lo,26), deren Kolben (16) zum Zwecke einer Synchronbewegung mit den Kolben (15»29) der ersten und zweiten Einheit verbunden ist, wobei der Kolben (16) der dritten Kolben/Zylinder-Einheit (16,26) in den zugehörigen Zylinder (26) erst nach einer vorbestimmten Bewegung der Kolbenstange (16) eintritt, so daß zumindest ein Teil des zweiten Zylinders (19) abgeschlossen wird und ein weiterer Vorbeifluß Verhindert wird, damit der Druck im zweiten Zylinder (19) dann nur durch die erste und dritte Kolben/ Zylinder-Einheit bestimmt wird,
    ^, Druckverstärker nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein beschränkter Vorbeifluß von Druckmedium durch die zweite Kolben/Zylinder-Einheit (29,32,19) gestattet wird.
    5· Druckverstärker nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) den Kolben der dritten Einheit (16,26) darstellt, wobei diese Einheit koaxial mit der ersten und der zweiten ausgerichtet ist und dazwischenliegt.
    6. Zweistufiger Druckverstärker mit einer ersten Kolben/ Zylinder-Einheit (15,17), gekennzeichnet durch eine zweite und dritte Kolben/Zylinder-Einheit (29,32,19 bzw. 16,26) in koaxia-/ ler Ausrichtung, durch eine Kolbenstange (16J1 welche die Kolbeny· aller Einheiten verbindet, so daß sie sich synchron bewegen, durch eine Einrichtung (6) für die Zuführung eines ersten Druckmediums zur ersten Einheit (15,17), um eine Bewegung aller Kolben zu erzielen, wodurch eine erste Druckverstärkung durch die zweite Kolben/Zylinder-Einheit (29,32,19) auf das in der zweiten Einheit eingeschlossene Druckmedium während der anfänglichen Bewegung der
    BAD ORIGINAL
    Kolbenstange (16) erzielt wird und wobei nach einer vorbestimmten Anfangsbewegung der Kolbenstange (16) der Kolben der dritten Einheit in den Zylinder eintritt, so daß die dritte Einheit aktiv wird und einen höheren Druck auf das Medium in der zweiten Einheit ausübt, wobei die dritte Einheit eine kleinere aktive Druckerzeugungsoberfläche aufweist als die erste oder zweite Einheit.
    7. Druckverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (19) der zweiten Einheit an einem Ende durch einen weiteren Kolben (36) verschlossen jßt, der direkt zu einem Stanzwerkzeug führt,
DE2718776A 1976-05-17 1977-04-27 Mit einem ersten Druckmittel betätigte Vorrichtung zur Erhöhung des Druckes eines zweiten Druckmittels in zwei Stufen Expired DE2718776C2 (de)

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