DE3018625C2 - Druckübersetzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckübersetzer, bestehend aus einem doppelseitig beaufschlagbaren Antriebszylinder mit aus beiden Zylinderstirnseiten herausgeführter Kolbenstange, die an beiden Enden mit dem Kolben je eines Hochdruckzylinders verbunden ist

Es gehören Druckübersetzer zum vorbekannten Stand der Technik. Solche Druckübersetzer sind in der Regel mit einem Kreuzkopf ausgestattet mit dessen Hilfe die Drehbewegung einer Kurbelwelle in eine oszillierende Bewegung umgesetzt und auf den Hochdruckkolben übertragen wird. Damit die durch Bearbeitungsfehler verursachten Ungenauigkeiten in der Fiuehi von Kreuzkopflager und Kolbenlaufbahn die Lebensdauer und damit die Betriebssicherheit des Druckübersetzers nicht beeinträchtigen, sind Kreuzkopf und Kolben über eine durch Federdruck wirkende, längselastische Kupplung miteinander verbunden, deren die Verbindung herstellende Teile so bemessen sind, daß sie bei geringer Federvorspannung eine gewisse gegenseitige Querverschiebung zwischen Kreuzkopf und Kolben zulassen. Dem sieht allerdings die zwischen der Druckplatte des Antriebszylinderkolbens und dem Kreuzkopf auftretende Reibung entgegen, die besonders bei großen Druckkräften erhebliche Werte annehmen kann und bei Fluchtfehlern Querkräfte verursacht die zu einer vorzeitigen Abnutzung des Kolbens und der ihn umgebenden Dichtung führen (DE-GM 18 33 876).

Auch gehört bereits eine Pumpe mit hydraulischer Übersetzung der Kolbenbewegung zum vorbekannten Stand der Technik, bei der zwei Hochdruckpumpen von einem doppelseitig beaufschlagbaren Antriebszylinder oszillierend bewegt werden. Die Kolben der beiden Hochdruckpumpen sind mit der an beiden Enden aus dem Antriebszylinder herausgeführten Kolbenstange verbunden, und beide Hochdruckpumpen sind in je einem Gehäuseteil starr und unbeweglich gelagert, das mit dem den Antriebskolben umschließenden Gehäuseteil starr verschraubt ist (schweizerische Patentschrift 4 27 126).

Bei Druckübersetzern, vor allem der letztgenannten Bauart, verursachen Fluchtfehler der mit der Kolbenstange des Antriebszylinders verbundenen Hochdruckkolben stets Querkräfte. Erhöhter Verschleiß, der die Lebensdauer der Dichtungen beeinträchtigt, und damit verbundene erhöhte Reparaturanfälligkeit, sind die Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckübersetzer zu schaffen, bei dem sich Fluchtfehler zwischen den beiden Kolben der Hochdruckzylinder und der Kolbenstange des Antriebszylinders ausgleichen.

Dazu geht die Erfindung von dem eingangs beschriebenen Druckübersetzer aus, der aus einem doppelseitig beaufschlagbaren Antriebszylinder mit aus beiden Zylinderstirnseiten herausgeführter Kolbenstange besteht, die an beiden Enden mit dem Kolben je eines der beiden Hochdruckzylinder verbunden is.t. Zur Lösung des Erfindungsproblems wird vorgeschlagen.

den Antriebszylinder Ober beide Stirnseiten hinaus so zu verlängern, daß er beide Hochdruckzylinder umschließt, sie in Zylinderlängsrichtung festlegt und um die Zylinderlängsachse einstellbar hält. Durch diese Art der Lagerung werden zwischen der Kolbenstange des Antriebszylinders und den beiden Kolben der Hochdruckzylinder bestehende Fluchtfehler selbsttätig ausgeglichen und dadurch verursachte Querkräfte und somit auch der durch sie verursachte Verschleiß vermieden.

Zweckmäßigerweise sind beide Hochdruckzylinder in Längsrichtung begrenzt verschiebbar in den Verlängerungen des Antriebszylinders geführt und stützen sich hier mit ihrer gewölbten Stirnseite an je einer der die Verlängerungen des Antriebszylinders abschließenden beiden Platten ab. Diese Maßnahme, die den für die Zylindereinstellung bestimmenden Zylinderschwenkpunkt zu dem vom Antriebszylinder entferntesten Ende der beiden Hochdruckzylinder verlegt, führt dazu, daß bereits geringe Querkräfte die Einstellbewegung der beiden Hochdruckzylinder auslösen. Damit wird sichergestellt, daß auch schon geringe Zwängungen zu einer sie abbauenden Zylindereinstellung führen.

Mit Hilfe eines den Hochdruckzylinder umgebenden und ihn in der Bohrung der Verlängerungen mit balliger Umfangsfläche zentrierenden Bundes, der sich etwa in der senkrechten Ebene des Hochdruckzylinderschwerpunktes befindet, lassen sich auch die durch das Gewicht des Hochdruckzylinders verursachten und über den Hochdruckzylinderkolben in die Kolbenstange des Antriebszylinders eingeleiteten Gewichtskräfte und Momente ausgleichen. Bei seiner Einstellbewegung stützt sich ein derart gelagerter Hochdruckzylinder mit dem Bund innerhalb der Bohrung der ihn umschließenden Verlängerung ab und führt um die ballige Räche dieses Bundes eine mehr oder weniger große Schwenkbewegung aus, bei der er mit seiner gewölbten Stirnseite auf der Platte gleitet und sich mit seiner Achse exakt zur Kolbenstangenachse des Antriebszylinders einstellt.

Aus Fertigungsgründen kann jeder der Hochdruckzylinder mit einer mit seinem Deckel verschraubten Bundbüchse versehen sein, die den Hochdruckzylinder umgibt und ihn in der Bohrung der Verlängerungen des Antriebszylinders mit ihrem balligem Flansch zentriert und führt. Da der Hochdruckzylinder selbst enormen Belastungen unterliegt und deshalb aus einem besonders widerstandsfähigem Material hergestellt sein muß, ist seine Fertigung aufwendig und teuer. Die ein eigenes Bauteil bildende Büchse, die aus normalem, handelsüblichem Material besteht und ein Gußteil sein kann, reduziert daher die Zerspanungsarbeit bei der Zylinderherstellung und verringert den Fertigungsaufwand.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann der Hochdruckzylinder in Achsrichtung des Antriebszylinders federnd gelagert sein und sich über die ihn umschließende Bundbüchse in der Bohrung der Verlängerungen des Antriebszylinders an einer Tellerfeder elastisch abstützen. Von der Tellerfeder wird der Hochdruckzylinder gegen die die Verlängerung abschließende Platte gedrückt und in Längsrichtung, ohne in seiner Einstellbarkeit bzw. Verschwenkbarkeit behindert zu sein, festgehalten.

Damit Fluchtfehler zwischen der Achse des Antriebszylinders und den Achsen der beiden Hochdruckzylinder möglichst klein bleiben, empfiehlt es sich, den Antriebszylinder und seine beiden Verlängerungen -einteilig auszubilden und dieses Bauteil mit sich über seine Länge erstreckenden Spannschrauben zu versehen, die die beiden stirnseitigen Platten miteinander verbinden.

Weiterhin können die Verlängerungen im Bereich ihrer beiden stirnseitigen Platten mit sich diametral gegenüberliegenden Längsschlitzen versehen sein, in die die beiden Hochdruckzylinder mit je einem radialen Ansatz ihrer Deckel eingreifen. Ober diese beiden Ansätze stehen die Hochdruckzylinder nicht nur mit einer die Flüssigkeit zuführenden Saugleitung und mit

ίο einer zur Flüssigkeitsabfuhr dienenden Druckleitung in Verbindung, sondern werden auch, ohne ih ihrer Einstellbarkeit behindert zu sein, gegen Drehbewegungen gesichert
Auch kann, um die Einstellbarkeit der beiden Hochdruckzylinder zu verbessern, zwischen deren Deckeln und den die Verlängerungen des Antriebszylinders abschließenden Platten je ein Druckring angeordnet sein, der eine der Deckelwölbung entsprechende Muldung aufweist, in der sich der Hochdruckzylinderdeckel mit seiner gewölbten Stirnfläche abstützt und mit stirnseitigem Zapfen in die zentrale Bohrung des Druckringes eingreift, der durch eine:? O-Ring gegenüber dem Zapfen zentriert ist Der Dreckring sorgt für eine bessere Aufnahme der in Längsrichtung des Druckübersetzers wirkenden Kräfte, da in seiner Mulde der Deckel des Hochdruckzylinders mit seiner ganzen Wölbung aufliegt während der Zapfen und der auf ihm angeordnete O-Ring eine Zentrierung des Druckringes gegenüber der Hochdruckzylinderachse bewirkt.

ίο Um die Leckverluste beider Hochdruckzylinder reduzieren zu können, kann nach einem weiteren Erfindungsmerkmal die innerhalb des Hochdruckzylinders befindliche, den Hochdruckkolben umschließende Dichtungsbüchse umfangsseitig mit einem Druckmittel einstellbaren Druckes beaufschlagt werden. Mit Hilfe dieses Druckmittels läßt sich durch Steigerung des Beaufschlagungsdruckes die Büchse elastisch verformen, das Spiel zwischen dem Hochdruckkolben und der diesen Kolben aufnehmenden Büchsenbohrung auf ein Mindestmaß einstellen und dadurch die Größe der Leckverluste im gewünschten Sinne beeinflussen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Druckübersetzer;

F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen der beiden Hochdruckzylinder des Druckübersetzers;
F i g. 3 einen vergrößerten Schnitt durch den Deckelboden eines der Hochdruckzylinder.

Der Druckübersetzer ist mit 1 bezeichnet. Er besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 2, dessen Bohrung 3 an beiden Enden durch je eine Platte 4 abgeschlossen ist. Sich über die ganze Gehäuselänge erstreckende Spannschrauben S verbinden die mit einem Bund 6 in der Gehäusebohrung 3 zentrierten Platten 4 fest mit dem Gehäuse 2. Sie verlaufen außerhalb des zylindrischen Gehäuses 2 und durchgreifen mit ihren Gewindeenden nicht dargestellte Durchgangsbohrungen der quadratischen Platten 4.

Der Antriebszj linder 7 des Druckübersetzer 1 befindet sich im mittleren Teil des Gehäuses 2. Er wird von zwei Einsätzen 8 begrenzt die durch Sprengringe 9 in der Bohrung 3 des Gehäuses 2 festgelegt und beide

f>5 mit in eine Umfangseindrehung 10 eintretenden axialen Kanälen 11 ausgestattet sind. Sie schließen mittels Dichtungen 12 die Antriebszylinderbohrung ab und führen in je einer zentralen Bohrung 13 die mit einem

Kolben 14 besetzte und von Dichtungen 15 eng umschlossene Kolbenstange 16 des Antriebszylinders 7. Eine nicht dargestellte Druckmittelquelle beaufschlagt den Antriebszylinder 7 über Gehäuseöffnungen 17 ständig auf wechselnden Seiten des Kolbens 14 Die so > erzeugte Oszillationsbewegung des Kolbens 14 wird an die beiden Hochdruckkolben 18 der Hochdruckuylinder 19 weitergegeben. Dazu ist die Kolbenstange 16 des Antriebszylinders 7 in beiden Enden mit je einer dem Durchmesser der Hochdruckkolben 18 entsprechenden n> Aufnahmebohrung 20 ausgestattet, in die die Enden der Hochdruckkolbcn 18 eingeführt und mit Hilfe eines Spannorganes 21 verklemmt sind. Eine stinnseitige Ausnehmung 22 der beiden Einsätze 8 nimmi] in der Kolbentotlage das Spannorgan 21 auf. ι ·

Mit ihren dem Antriebszylinder 7 abgevi?andten Enden liegen beide Hochdruckkolben 18 in je einem der beiden Hochdruckzylinder 19, die beide aus je zwei ineinandersitzenden Büchsen 23, 24 unterschiedlicher Materialien bestehen und in ihrer zentralen Bohrung 25 eine den Hochdruckkolben 18 eng umschließende Dichtungsbüchse 26 aufnehmen. Sie liegen innerhalb der Bohrung 3 des Gehäuses 2 und werden von je einer sie umschließenden Bundbüchse 27 gehalten. An ihrem dem Antriebszylinder 7 zugewandten Ende stützen sie sich r> stirnseitig an einer Tellerfeder 28 ab, die durch einen Sprengring 29 in der Bohrung 3 des Gehäuses 2 festgelegt ist. Ihre andere Stirnseite liegt an einen Bund 30 der Büchse 23 an. Da der der Tellerfeder 28 benachbarte Flansch 31 der Bundbüchse 27 einen eier in Bohrung 3 des Gehäuses 2 entsprechenden Durchmesser hat und in der senkrechten Schwerpunktsebene des Hochdruckzylinders 19 liegt, zentriert er mit seiner balligen Umfangsfläche den Hochdruckzylinder 19 innerhalb der Bohrung 3. Der andere im Durchmesser kleinere Flansch 32 der Bundbüchse 27 ist stirnseitig mit Gewindebohrungen 33 versehen, in die Befestigungsschrauben 34 eingreifen, die über die Bundbüchse 27 den Hochdruckzylinder 19 gegen den Deckel 35 pressen. Eine stirnseitige Deckeleindrehung 36 nimmt den Bund «o 37 der Büchse 24 und das Ende der sich an einer Dichtung38 abstützenden Dichtungsbüchse 26 auf.

Über ein aus Kugel und Feder bestehendes Auslaßventil 39, das in einer zentralen Bohrung 40 des Deckels 35 angeordnet und über eine mit einem -»5 Rückschlagventil 41 ausgestattete Radialbohrung 42 mit dem in einem Deckelansatz 43 befindlichen Ausgang 44 verbunden ist, gibt der Hochdruckzylinder J9 die Hochdruckflüssigkeil ab. Dem Ausgang 44 diametral gegenüberliegend, befindet sich in dem gegenüberliegenden Deckelansatz 43 der Eingang 45 des Hochdruckzylinders 19, der über die Radialbohrung 46 bis in die Bohrung 40 für das Auslaßventil 39 des Deckels 35 geführt ist und den Hochdruckzylinder 19 mit der nicht dargestellten Flüssigkeitszufuhr verbindet.

Die äußere Stirnseite des Deckels 35 ist kalottenförmig gewölbt und stützt sich auf der ebenen Stirnfläche der Platte 4 ab. Da beide Deckelansätze 43 in Schlitze 47 des Gehäuses 2 eingreifen und in ihnen in Gehäuselängsrichtung verschiebbar geführt sind, kann der Hochdruckzylinder 19 sich gegenüber der ihn längsverschiebbar haltenden Tellerfeder 28 und dor Wölbung des ihn in der Bohrung 3 zentrierenden Bundes 31 gleichachsig zur Bewegungsrichtung seines Hochdruckkolbens 18 einstellen.

Eine Verbesserung dieser F.instellbarkeit soll nach dem Alisführungsbeispiel der Fig. 3 mit Hilfe eines Druckringes 48 erzieii werden, uet /.wischen iieiii liic-i mit 49 bezeichneten Deckel und der Platte 4 angeordnet ist. Er ist mit einer der Wölbung des Deckels 49 entsprechenden Mulde 50 ausgestattet, in die der Deckel 49 mit seiner gewölbten Stirnfläche eingreift. Der Druckring 48 liegt frei auf der ebenen Fläche der Platte 4 auf und besitzt eine zentrale Bohrung 51, in die der Deckel 49 mit stirnseitigem zentralen Zapfen 52 eingreift. Ein in einer Eindrehung 53 des Zapfens 52 angeordneter O-Ring 54 zentriert den Druckring 48 gegenüber der Deckelwölbung, ohne die Einstellbarkeit des Hochdruckzylinders 19 gegenüber seinem Kolben 18 zu behindern.

Beide Hochdruckzylinder 19 sind durch Gehäuseschlitze 55 von außen zugänglich. Auftretende Leckverluste werden daher sofort erkannt und lassen sich mit Hilfe einer Flüssigkeitspumpe 56 reduzieren, deren Druckseite über die beiden 2/2-Wegeventile 57 und die Rückschlagventile 58 mit der Bohrung 25 der Büchse 24 verbunden werden kann. Da die Dichtungsbüchse 26 auf dem größten Teil ihrer Länge einer verhältnismäßig geringe, sich leicht verformende Wandstärke besitzt und den Hochdruckkolben 18 mit engem Spiel umschließt, bewirkt jede Beaufschlagung der Bohrung 25 mittels Druckflüssigkeit eine Verengung des Spiels zwischen Hochdruckkolben 18 und Dichtungsbüchse 26. Daher kann durch entsprechende Wahl des Beaufschlagungsdruckes ein weitgehend leckfreier Betrieb der beiden Hochdruckzylinder 19 erreicht werden.

Hierai 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Druckübersetzer, bestehend aus einem doppelseitig beaufschlagbaren Antriebiszylinder mit aus beiden Zylinderstimseiten herausgeführter Kolbenstange, die an beiden Enden mit dem Kolben je eines Hochdruckzylinders verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebszylinder (T) über beide Stirnseiten hinaus verlängert ist, mit seinen Verlängerungen beide Hochdruckzylinder ίο (19) umschließt, sie in Zylinderlängsrichtung festlegt und um die Zylinderlängsachse einstellbar hält

2. Druckübersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hochdruckzylinder (ISI) in Längsrichtung begrenzt verschiebbar in den Verlängerungen des Antriebszylinders (7) gefühlt sind und sich mit gewölbter Stirnseite an je einer der die Verlängerungen des Antriebszylinders (7) abschließenden beiden Platten (4) abstützen.

3. Druckübersetzer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den Hochdruckzylinder (19) umgebenden und ihn in der Bohrung (3) der Verlängerungen miit balliger Umfangsfläche zentrierenden Bund (31), der sich etwa in der senkrechten Ebene des Hochdruck-Zylinderschwerpunktes befindet.

4. Druckübersetzer nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit dem Deckel (35) des Hochdruckzylinders (19) verschraubte Bundbüchse (27). die den Hochdruckzylinder (19) umgibt und ihn w in der Bohrung (3) der Verlängerungen des AntriebszyliiKJers (7) mit ihrem balligen Flansch (31) zentriert und führt

5. Druckübersetzer nrch wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- a net, daß der Hochdruckzylinder (19) in Achsrichtuni; des Antriebszylinders (7) federnd gelagert ist und sich über die ihn umschließende Bundbüchse (27) im der Bohrung (3) der Verlängerungen des Antriebszylinders (7) an einer Tellerfeder (28) elastisch abstützt

6. Druckübersetzer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebszylinder (7) und seine Verlängerungen ein einziges Bauteil (2) bilden, das mit sich über seine Länge erstreckenden Spannschrauben (5) versehen ist die die beiden stirnseitigen Platten (4) miteinander verbinden.

7. Druckübersetzer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungen (2) im Bereich der beiden stirnseitigen Platten (4) mit sich diamctrc. gegenüberliegenden Längsschlitzen (47) versehein sind, in die die beiden Hochdruckzylinder (19) mit je einem radialen Ansatz (43) ihrer Deckel (3Si) eingreifen.

8. Druckübersetzer nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich^ net, daß zwischen den Deckeln (35) der beiden Hochdruckzylinder (19) und den die Verlängerungen des Antriebszylinders (7) abschließenden Platte (4) je &o ein Druckfing (48) angeordnet ist, der eine der Deckelwölbung entsprechende Muldung (50) aulweist, in der sich der Hochdruckzylinderdeckel (35) mit seiner gewölbten Stirnfläche abstützt und mit stirnseitigem Zapfen (52) in die zentrale Bohrung (51) des Druckringes (48) eingreift, der durch einen O-Ring (54) gegenüber dem Zapfen (52) zentriert ist.

9. Druckübersetzer nach wenigstens einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dall die innerhalb des Hochdruckzylinders (19) befindliche, den Hochdruckkolben (18) umschließende DichtungsbQchse (26), umfangsseitig von einem Druckmittel einstellbaren Druckes beaufschlagbar ist