DE2900790A1

DE2900790A1 - Pneumatischer druckverstaerker

Info

Publication number: DE2900790A1
Application number: DE19792900790
Authority: DE
Inventors: Mallofre Salvador Gali
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2420675A1; GB2017223B; GB2017223A; ES468200A2; JPS5519980A; US4212597A; FR2420675B3; IT7827048A0; IT1098684B

Description

SALVADOR GALI MALLOFRE, Barcelona, Spanien

Pneumatischer Druckverstärker

Die Erfindung betrifft einen pneumatisch angetriebenen Druckverstärker zum Erhalt eines vorbestimmten Gasdruckes am Ende eines Verteilernetzes.

Es ist bereits ein derartiger Druckverstärker entwickelt worden (DE-OS 26 56 031), bei dem am Ausgang der Anlage vor dem Verbraucher ein Druckspeicher und eine Sammelleitung angeordnet sind, die sich zu zwei Nachverdichtungs- oder Hochdruckkammern entgegengesetzter Wirkung verzweigen, in denen je ein Kolben wirkt. Die Kolben sind durch eine gemeinsame Stange verbunden, welche in ihrem mittleren Teil geführt ist und in ihrem Führungssitz ebensoviele unabhängige und entgegengesetzt wirkende Druckkammern bestimmt, so daß bei Aktivierung einer dieser Kammern die andere unwirksam ist. Die

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Nachverdichtungs- und die Druckkammern sind an einen gemeinsamen Verteiler angeschlossen der automatisch durch den Hochdruckkammern zugeordnete Endlagenventile gesteuert wird. Diese Endlagenventile werden von den Hochdruckteilen des Differentialkolbens betätigt und beaufschlagen wechselweise die Stirnflächen des Verteilerschiebers, der Abluftkanäle für die verbrauchte Speisedruckluft öffnet und schließt.

Der Verteiler besteht aus einer Fünfwegekammer und verbindet zwei Leitungen mit je einer der Kammern einer gleichen Seite, wobei eine dieser Leitungen zum Steuern und die andere zur Speisung dient.

Die Speiseleitung verzweigt sich ihrerseits in zwei Leitungen, von denen eine - mit kleinerem Querschnitt - mit einem Einwege- bzw. Sperrventil versehen ist und in die Hochdruckkammer einmündet, während die andere Leitung frei ist und in die Speisedruckkammer einmündet.

In den Verteiler münden außerdem Auslaßleitungen zum Entleeren der unwirksamen Druckkammer. Jede der Hochdruckkammern weist eine Druckleitung auf, in die je ein Einwege- bzw. Sperrventil eingebaut ist, und die über einen gemeinsamen Sammler zu einem dem Verbraucher vorgeschalteten Druckspeicher (Windkessel) führen.

Mit einem derartigen Druckverstärker gelingt es, direkt an der Druckluftmaschine eine ständige Reserve an Druckgas unter gleichbleibendem Druck zu erhalten, ohne dazu in der Nähe der Arbeitsmaschine einen Drucklufterzeuger aufstellen zu müssen. Der Druckverstärker ist insbesondere für den Einsatz im Bergbau, und dort konkret in Stollen geeignet, da er keine Außenluft verbraucht und außerdem feuersicher ist.

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In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die den Hochdruckkammern zugeordneten Endlagenventile, durch welche die zyklische Nachverdiehtungswirkung erfolgt. Störungen ausgesetzt sind und ggf. zu frühzeitig ausgelöst werden., wenn durch Ermüdung der Federn die letzteren von dem in der Nachverdichtungskammer erreichten Druck überwunden werden.

Unter Berücksichtigung dieses Problems ist es Aufgabe der Erfindung, die Betriebszuverlässigkeit eines Druckverstärkers durch eine besondere Formgebung der Kolben-Zylinderbaugruppe und eine zweckmäßigere Ausgestaltung und Anordnung der Ventile zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen von Patentanspruch 1 gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht ₃ daß der jeweils wirksamen Speisedruckkammer solange Speisedruckluft zugeführt wird, bis die Verschiebung des Differentialkolbens den Steuerschlitz öffnet. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß in der entsprechenden Hochdruckkammer der Druckwert erreicht xiird, der zur Überwindung des im Windkessel herrschenden Gegendruckes notwendig ist.

Die Erfindung schließt eine Änderung der Hochdruckkolben ein, damit dieser bei seiner Hin- und Herbewegung die abwechselnde öffnung und Schließung der Steuerschlitze durchführt, wobei in der Gesamtanordnung die beiden Kammern auf jeder Seite - eine Druckkammer und eine Nachverdichtungskammer - beibehalten werden.

Der Differentialkolben begrenzt zwei Hochdruckkammern veränderlichen Volumens, die von denen einer bekannten AnIa-

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ge verschieden sind, wo die genannten Nachverdichtungskammern durch den Zylinder selbst bestimmt waren.

Eine weitere bedeutende Änderung des Differentialkolbens besteht darin, daß seine Gleitführungen an das jeweilige Ende verlegt worden sind, wobei die Führungen so angeordnet sind, daß die Druckkammern unabhängig und entgegengesetzt wirksam sind.

Die zwei Steuerschlitze zur Betätigung des Verteilers werden durch den Kolben selbst aktiviert, und zwar durch je einen in seiner Seitenfläche vorgesehenen Ringansatz, der die Führungen des Kolbens bildet, der einen Druckkopf für die Speisedruckkammer darstellt, die durch die Laufbüchse des Kolbens und ihre Grundfläche gebildet wird.

An den die Enden der Laufbüchsen verschließenden Grundflächen sind Zylinderansätze vorgesehen, die - entgegengesetzt ausgerichtet - je eine Hochdruckkammer stirnseitig begrenzen und einen Längskanal aufweisen, der zwischen zwei Einwegeventilen entgegengesetzter Wirkung einmündet, von denen eines ein Einlaß- und das andere ein Auslaßventil für die nachverdichtete Druckluft darstellt. Das Einlaßventil ist an die entsprechende Speisedruckkammer und diese ihrerseits über den Verteiler an die Einlaßmündung angeschlossen, während das Nachverdichtungsauslaßventil in einem Druckkanal sitzt, den es mit einem weiteren Ventil gleicher Funktion gemeinsam hat, welches mit dem das nachverdichtete Gas speichernden Kessel in Verbindung steht.

Der Verteiler führt die den kontinuierlichen Betrieb der Gesamtanlage bewirkende Drucksteuerung und -verteilung aus, solange der Windkessel nachverdichtete Druckluft aufnehmen -kann, d. h. ein oder mehrere Verbraucher in Betrieb sind und

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Druckluft aus dem Kessel abnehmen. Der Verteiler enthält zwei entgegengesetzt wirkende Steuerleitungen_a zwei entgegengesetzt wirkende Einlaßleitungen und zxrei entgegengesetzt wirkende Auslaßleitungen, wobei die Steuerleitungen von den Schlitzen ausgehen, die der Differentialkolben abdeckt, und zu den entsprechenden Vorderseiten des Verteilerkolbens führen. Die Einlaßleitungen verlaufen von der Kammer des Verteilers zur jeweiligen Speisedruckkammer_s so daß sie über ebensoviele, in den die Laufbüchsen an ihren Enden schließenden Grundflächen vorgesehenen Leitungen mit ihren entsprechenden Einlaßventilen in Verbindung stehen. Außerdem sind die Einlaßleitungen unabhängig und zyklisch über die entsprechende Auslaßleitung an den Verteilerschieber angeschlossen, wodurch sie die Nachverdichtung dadurch erleichtern^, daß sie das Entleeren der entsprechenden Druckkammer zulassen.

Jede Stirnseite der zylindrischen Ansätze steht über die eingearbeiteten Kanäle und die gegenüber den Einlaßventilen entgegengesetzt wirkenden Nachverdichtungs-Einwegventi-Ie sowie über in einen gemeinsamen Sammler mündende Leitungen mit dem Windkessel, in dem das nachverdiehtete Gas gespeichert wird, in Verbindung.

Am Ende des Kolbenhubes in jeder Verschiebungsrichtung öffnet der entsprechende Steuerschlitz, dessen Anschlußleitung gegenüber dem Verteilerschieber mündet und diesen mit dem Speisedruck beaufschlagt. Seine Verschiebung verbindet die der gegenüberliegenden Speisedruckkammer entsprechende Einlaßleitung mit der Auslaßleitung.

Das Nachverdichtungs- bzw. Hochdruckventil jeder Hochdruckkammer wirkt gleichzeitig, wobei es sich öffnet, wenn sich das Einlaßventil der gegenüberliegenden Nachverdich-

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tungskamraer öffnet, während der Einlaßsammler der Druckkammer der gleichen Seite, auf der das Nachverdichtungsventil geöffnet ist, mit der Ablaßleitung in Verbindung steht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Schnittdarstellung ausführlich beschrieben .

Aus dem Netz oder aus einem Kompressor zugeführte Druckluft gelangt durch einen Einlaßanschluß 1 über eine ■Verteilerkammer 3, eine umkehrbare Leitung 4, die in diesem Moment als Einlaßleitung wirkt, in eine Speisedruckkammer 5 und verschiebt in dieser einen Differentialkolben in Richtung des Pfeiles A.

Gleichzeitig strömt Speisedruckluft durch eine Verbindungsleitung 15 und öffnet ein Sperrventil 10, welches bei geschlossenem Nachverdichtungsventil 11 eine Strömungsverbindung über einen Kanal 9 in eine Hochdruckkammer 6 herstellt.

Es ist von Bedeutung, daß das Nachverdichtungsventil durch die Wirkung der im - nicht dargestellten - Windkessel gespeicherten Druckluft geschlossen gehalten wird, deren Druck weit über dem der in den Leitungen 12 und 13 vorhandenen Einlaßluft liegt.

Sobald die Druckkammer 5 und gleichzeitig auch die Nachverdichtungskammer 6 gefüllt ist, wird ein Steuerschlitz 14 geöffnet, durch den die Druckluft aus der Druckkammer 5 zur Vorderseite 17* eines Verteilerschiebers 2 strömt und diesen in der Zeichnung nach links verschiebt. Gleichzeitig wird die weiterhin durch den Einlaßanschluß 1 einströmende Speisedruckluft über die Verteilerkammer 3', die Einlaßleitung 4'

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zur Speisedruckkammer 5^f geführt ₃ aus der sie durch die Verbindungsleitung 15' unter öffnen des Einlaßventils 1O^! in den Druckkanal 9" gelangt und die entsprechende Nachverdichtungskammer 6^f füllt. Dadurch beginnt sich der Differentialkolben 7 in die dem Pfeil A entgegengesetzte Richtung zu verschieben, und verdrängt die Luft aus der Speisedruckkammer 5 durch die jetzt als Auslaß wirkende Leitung 4 über die Verteilerkammer 3 und die Auslaßleitung 16 zur Atmosphäre.

Während dieses Vorganges wird die Luft in der Hochdruckkammer 6 durch die Verschiebung des Kolbens 7 verdichtet, welcher seinerseits durch die in die Hochdruckkammer 6' und die Speisedruckkammer 5' einströmende Luft verschoben wird.

Die höherverdichtete Luft wirkt auch in dem Druckkanal 9 und schließt das Sperrventil 10. Sobald der Gegendruck des Windkessels in der Leitung 12 kleiner als derjenige in der Hochdruckkammer 6 und im Kanal 9 geworden ist, öffnet das Einwege- oder Sperrventil 11, und die nachverdichtete Druckluft gelangt über die Leitung 12 und die Sammelleitung 13 in den Windkessel, xvo sie gespeichert wird.

Wenn der Differentialkolben 7 an sein Hubende gelangt, bewirkt er die Freigabe des Steuerschlitzes 14', so daß Speisedruckgas aus der Druckkammer 5' zur Druck-Vorderseite 17' des Verteilerschiebers 2 gelangt, welcher die in der Zeichnung erscheinende Stellung einnimmt, wobei ein neuer Zyklus beginnt.

Diese zyklische Arbeitsweise ist kontinuierlich und automatisch, solange der (nicht dargestellte) Windkessel Druckluft aufnimmt, d. h., solange eine durch den Betrieb eines Druckluftwerkzeugs bewirkte Förderung stattfindet. Bei nicht

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in Betrieb befindlichen Verbrauchern und gefülltem Windkessel kommt der Nachverdichter automatisch zum Stillstand.

Natürlich bleibt der Nachverdichter auch stehen, wenn das Netz unbelastet ist oder wenn der Hauptgenerator nicht in Betrieb ist.

Der erfindungsgemäße Druckverstärker verbraucht keine Frischluft des Einsatzortes, sondern gibt ständig an die Umgebungsluft dieses Einsatzortes neue, also frische, Luft ab, was besonders an Einsatzorten geschätzt wird, an denen Schürf- oder Schachtarbeiten sowohl im Untertage- als auch im Tagebau durchgeführt werden, und ohne daß dabei die Gefahr auftaucht, mit eventuell ausströmenden Oasen eine explosive Mischung zu erzeugen.

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Claims

Ansprüche

(ly Pneumatisch angetriebener Druckverstärker mit einem doppelt wirkenden Differentialkolben, der fliegend in einem Stufenzylinder gelagert ist und dessen gesamte Kolbenflächen wechselweise über einen Verteiler mit dem Wiederdruck aus dem Druckluftnetz beaufschlagt werden, wobei der Differentialkolben je eine über Druckkanäle und Sperrventile mit einem Druckspeicher verbundene Hochdruckkammer und je eine über Verbindungsleitungen an die Steuerkammern des Verteilers angeschlossene Niederdruckkammer an jeder Kolbenstirnseite begrenzt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindungsleitungen (14, 14') als Schlitze in die Niederdruckkammern (4, 4¹) münden und von dem im Längsschnitt H-förmigen Differentialkolben (7) am Ende jedes Kolbenhubes geöffnet werden, und daß der Stufenzylinder zwei achsial gegeneinander gerichtete Ansätze (8, 8') aufweist, die zusammen mit den hohlzylindrischen Teilen des Differentialkolbens (7) die Hochdruckkammern (6, 6') begrenzen, und in denen je ein wechselweise Hochdruck und Niederdruck führender Strömungskanal (9, 9') achsial angeordnet ist.

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2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die achsialen Strömungskanäle (9, 9^f) über gesonderte Sperrventile (11, 11') und eine gemeinsame Sammelleitung (13) an den Druckspeicher angeschlossen sind.
3. Druckverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Niederdruckkammern (5, 5') über gesonderte Leitungen (15, 15^f) und Sperrventile (10, 10') mit den zu den Hochdruckkammern (6, 6^f) führenden Strömungskanälen (9, 9') verbunden sind.

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