DE3111065C2 - - Google Patents
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- F04B9/08—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid
- F04B9/12—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being fluid the fluid being elastic, e.g. steam or air
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hydraulikpumpe nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US 34 48 658 ist eine Hydraulikpumpe mit einem
von einem pneumatisch angetriebenen Motor hin- und herbe
wegbaren Pumpelement bekannt, bei welcher der Motor einen
in dem Zylinder zwischen einer eingezogenen Endstellung
und einer ausgefahrenen Endstellung verschiebbaren, mit
dem Pumpelement gekuppelten Kolben aufweist. Der Kolben
ist durch Druckgas, welches auf der Seite der eingezoge
nen Endstellung in einen Druckraum des Zylinders einführ
bar ist, in die ausgefahrene Endstellung bewegbar und von
einer Rückholfeder wieder in die eingezogene Endstellung
zurückbewegbar. Der Kolben enthält ein wechselweise
zwischen einer geschlossenen Endstellung und einer geöff
neten Stellung umschaltbares Steuerventil mit einem
Ventilelement, das den Druckraum in der geschlossenen
Stellung sperrt und in der geöffneten Stellung durch den
Kolben hindurch mit einem Druckgasauslaß verbindet. Eine
Steuereinrichtung schaltet bei Annäherung des Kolbens an
die eingezogene Endstellung das Steuerventil durch An
schlagen des Steuerventils an einen Aufpralldämpfer an
einer Stirnwand des Zylinders in die geschlossene Stel
lung um. Der Aufpralldämpfer wirkt auch auf den Kolben in
dessen eingefahrener Stellung. In der ausgefahrenen End
stellung schaltet die einen Bypass-Kanal in dem Kolben
aufweisende Steuereinrichtung das Steuerventil in die
geöffnete Stellung um und hält das Steuerventil während
der Bewegung von der ausgefahrenen Endstellung zur einge
zogenen Endstellung zwangsweise in der geöffneten Stel
lung. Jedoch kann es während der letztgenannten Bewegung
vorkommen, daß das Steuerventil durch Zurückprellen
entgegen der Wirkung der Steuereinrichtung in die ge
schlossene Stellung kommt und die Pumpe stehenbleibt.
Der Aufpralldämpfer dämpft den Aufprall des Kolbens und
des Steuerventils bei der Bewegung in die eingefahrene
Endstellung und hält das Steuerventil bei Annäherung des
Kolbens an die eingezogene Stellung sowie bei Beginn der
aus der eingezogenen Stellung herausführenden Bewegung
des Kolbens geschlossen.
Aus der DE-OS 21 02 591 ist ebenfalls eine Hydraulikpumpe
der genannten Art, jedoch ohne Aufpralldämpfer bekannt.
Diese Hydraulikpumpe kann stehenbleiben, wenn der Kolben
bei Berührung der Stirnwand zurückprallt, sich dadurch
das Steuerventil öffnet und es zu einem unbeabsichtigten
Druckverlust in dem Druckraum kommt, wie dies in der
Figurenbeschreibung näher erläutert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hydraulikpumpe der
genannten Art anzugeben, bei der sowohl ein unbeabsichtig
tes Schließen des Steuerventils während der Bewegung des
Kolbens von der ausgefahrenen in die eingefahrene Endstel
lung verhindert wird, als auch ein unbeabsichtigtes
Öffnen des Steuerventils bei Beginn der aus der eingezo
genen Endstellung herausführenden Bewegung verhindert
wird.
Die Lösung der Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1
angegeben.
Durch das erste Federelement wird erreicht, daß während
der Bewegung des Kolbens von der ausgefahrenen in die
eingefahrene Endstellung das Steuerventil sicher geöffnet
bleibt, wodurch ein Pumpenstillstand verhindert wird. Bei
Beginn der aus der eingezogenen Endstellung herausführen
den Bewegung des Kolbens muß, um den Arbeitshub des
Motors einzuleiten, das Steuerventil entgegen der Wirkung
des ersten Federelements sicher und ohne zu prellen
wieder geschlossen werden. Hierzu ist zwischen der Stirn
wand und dem Ventilelement des Steuerventils ein zweites
Federelement vorgesehen, das das Steuerventil gegen die
Kraft des ersten Federelements geschlossen hält.
Eine bevorzugte Ausführung des zweiten Federelements ist
in Anspruch 2 angegeben.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine mittig geschnittene Ansicht von einer er
findungsgemäß aufgebauten Hydraulikpumpe mit
Darstellung der Lage der Teile zu Beginn des
Pumphubes, und
Fig. 2 eine geschnittene Teilansicht ähnlich Fig. 1 mit
Darstellung der Pumpe nach Bewegung des Kolbens
über eine kurze Wegstrecke beim Krafthub.
Die Hydraulikpumpe umfaßt ein allgemein mit 10 bezeichne
tes Gehäuse, in dem ein Fluidmotor und insbesondere ein
mit 12 bezeichneter Luftmotor sowie eine allgemein mit 14
bezeichnete Hydraulikpumpe angeordnet sind. Die Hydraulik
pumpe 14 hat ein Gußstück 16 mit einer Gewindebohrung 18,
die ein Rückschlagventil mit einem kugelförmigen Ventil
element 20 aufnimmt, das den Zutritt des Hydraulikfluides
zur Pumpe 14 über eine Passage 22 von einem Sammelbehäl
ter im Gehäuse während des Rückzughubes des Motors 12
erlaubt. Das kugelförmige Ventilelement 20 verhindert
jedoch eine Rückströmung des Hydraulikfluides in den
Sammelbehälter während des Pumphubes des Motors.
Das Gußstück 16 enthält ferner eine in der Passage 25
befindliche Bohrung 24 mit einem Kugelrückschlagventil
26, das während des Pumphubes einen Durchtritt des Hy
draulikfluides ermöglicht, jedoch eine Rückströmung
verhindert. Das Kugelrückschlagventil 26 wird durch eine
Feder 27, die auf einen Stößel 28 wirkt, in die Schließ
stellung gedrückt. Der Stößel 28 hat einen viereckigen
Querschnitt, während die Passage 25 zylindrisch ausgebil
det ist, so daß das Fluid über ein zwischenliegendes
Einsatzstück 31, das durch eine Feder 32 in die gezeigte
Stellung vorgespannt ist, zu einem auslaßseitigen An
schlußstück 30 strömen kann.
Die Pumpe 14 hat ein Pumpelement 35 in Form eines in
einer Pumpkammer 36 beweglichen Stempels. Die Kammer 36
ist zum Teil in dem Gußstück 16 und zum Teil in einem
Führungselement 37 ausgebildet, das in das Gußstück 16
eingeschraubt ist und eine zylindrische Bohrung aufweist,
in der sich das Pumpelement 35 hin- und herbewegt. Das
Führungselement 37 weist eine bei 38 allgemein angedeute
te geeignete Abdichtungsanordnung auf, die die Pumpkammer
gegenüber dem Luftmotor 12 abdichtet.
Der Luftmotor 12 hat einen Zylinder, der durch eine
ringförmige Wand 40 und Stirnwände gebildet ist, wobei
eine Stirnwand von einem Ende 41 des Gußstückes 16 gebil
det wird und die andere Stirnwand das Bezugszeichen 42
trägt. Ein Kolben 45 ist in dem Zylinder hin- und herbe
wegbar und mit dem Pumpelement 35 durch eine Befestigungs
einrichtung 46 verbunden. Eine Rückholfeder 47 wirkt
zwischen dem Gußstück 16 und dem Kolben 45 und drückt
diesen beim Rückzughub in die in Fig. 1 gezeigte eingezo
gene Stellung.
Die Stirnwand 42 des Zylinders ist mit Druckluftpassagen
versehen, die die Druckluft von einer Quelle zu einem
Ende des Zylinders und insbesondere zu dessen linksseiti
gem Ende in Fig. 1 leiten. Die Druckluft wird über eine
Leitung 50 zugeführt, und die Passagen in der Stirnwand
umfassen eine Passage 51, die mit einer Querpassage 52
verbunden ist, welche zum Zylinder führt, und eine Boh
rung 53, die sich mittig in ein Ende des Zylinders öff
net.
Der Luftmotor bewegt sich ständig hin und her, solange
Druckluft in die Leitung 50 eingeführt wird.
Der Kolben hat ein Steuerventil in Gestalt einer bei 60
allgemein angedeuteten Ventileinrichtung, die beweglich
mit dem Kolben 45 verbunden ist. Die Ventileinrichtung
umfaßt ein Ventilelement 61 und einen Betätigungskolben
62. Das Ventilelement 61 ist in Fig. 1 in der Schließ
stellung gezeigt, bei der es an einem Ventilsitz 63
anliegt. Wenn das Ventilelement 61 die geöffnete Stellung
einnimmt, d.h. in Abstand vom Ventilsitz 63 steht, ergibt
sich ein Luftströmungsweg zwischen den gegenüberliegenden
Seiten des Kolbens 45 über Kolbenpassagen 64 und 65. Bei
Lage der Teile gemäß Fig. 1 wirkt die zum linksseitigen
Ende des Zylinders 40 geleitete Druckluft auf die Seite
des Kolbens, die der Stirnwand 42 zugewandt ist, um den
Kolben gegen die Kraft der Feder 47 nach rechts zu bewe
gen. Wie in der DE-OS 21 02 591 beschrieben, kommt nach
Bewegung einer Umfangsdichtung 70 am Kolben 45 über einen
Bypass-Kanal 71 hinaus, der an der Innenseite der Zylin
derwand 40 ausgebildet ist, die Druckluft über eine
Passage 76 in Verbindung mit einer Kammer 75 im Kolben,
die den Betätigungskolben 62 aufnimmt, so daß sich der
Betätigungskolben in Fig. 1 nach links bewegt und das
Ventilelement 61 in die geöffnete Stellung verschoben
wird. Infolgedessen kann die Druckluft durch die Kolben
passagen 64 und 65 strömen und den Druckunterschied über
dem Kolben beseitigen, so daß die Feder 47 den Kolben 45
in Fig. 1 nach links drücken kann. Die durch den Kolben
45 strömende Luft kann am rechten Ende des Zylinders 40
durch eine Passage 80 und dann zur Atmosphäre über einen
allgemein bei 81 angedeuteten Schalldämpfer entweichen.
Wenn sich der Kolben 45 bei seinem Rückzughub in die in
Fig. 1 gezeigte eingezogene Endstellung bewegt, berührt
das Ventilelement 61 die Stirnwand 42 des Zylinders,
wodurch das Ventilelement in die Schließstellung kommt.
Während des Rückzughubes des Kolbens wurde das Ventilele
ment 61 durch die in der Kolbenkammer 75 eingeschlossene
Luft offengehalten. Kurz vor Erreichen der eingezogenen
Endstellung hat sich die Kolbendichtung 85 in eine Stel
lung bewegt, bei der die Bypass-Kanäle 71 die Kolbenpas
sage 76 mit dem Druckluftauslaß 80 verbinden, so daß sich
der Betätigungskolben frei nach rechts bewegen kann, wenn
das Ventilelement 61 in die Schließstellung bewegt ist.
Bei weiterer Zufuhr von Druckluft über die Leitung 50
wiederholt sich der Arbeitszyklus von Motor und Pumpe.
Der vorbeschriebene Aufbau und dessen Arbeitsweise ent
spricht im wesentlichen der DE-OS 21 02 591 entsprechend
der US-Patentschrift 35 97 121. Zur Unterstützung des
Ventilelementes 61 hinsichtlich der Beibehaltung der
geöffneten Stellung bei der Bewegung des Kolbens 45 von
der ausgefahrenen in die eingezogene Stellung ist ein
Federelement 86 in der Kolbenkammer 75 angeordnet. Dieses
Federelement 86 drückt federnd den Betätigungskolben 62
in eine Stellung, bei der das Ventilelement 61 die geöff
nete Position beibehält.
Bei der vorbeschriebenen im Einsatz befindlichen Anord
nung wurde festgestellt, daß die Hydraulikpumpe anfällig
für Fehlfunktionen infolge eines Rückpralles des Kolbens
45 ist, wenn dieser die Stirnwand 42 des Zylinders wäh
rend seines Rückzughubes berührt. Der Rückprall bewirkt
einen momentanen Druckabfall im Zylinder nahe der Stirn
wand 42 zu Beginn des Pumphubes und einer Bewegung des
Kolbens 45 in die ausgefahrene Stellung. Wenn der Druck
auf einen ausreichend niedrigen Wert abfällt, ergeben
sich Kräfte, die das Ventilelement 61 zur Öffnung bringen
können. Diese Kräfte stammen aus der in der Kolbenkammer
75 eingeschlossenen Restdruckluft, aus Trägheitsmomenten,
aus der Kraft der Feder 86 und der Freigabe der gespei
cherten Energie im Ventilelement 61, das aus einem Mate
rial mit einer gewissen Federeigenschaft gebildet ist.
Falls diese Kräfte das Ventilelement 61 in eine geöffnete
Stellung bewegen, die nicht mit der voll geöffneten Stel
lung übereinstimmt, wirkt das Ventilelement wie eine
Drosselbohrung, indem sich eine Strömung durch die Kolben
passagen 64 und 65 zum Auslaß ergibt. Dies könnte dazu
führen, daß der Kolben 45 aus dem Gleichgewicht kommt, da
der auf das linke Ende des Kolbens wirkende Luftdruck
nicht durch die Rückholfeder 47 und durch die in Verbin
dung mit dem Kolben 45 vorliegenden Reibungskräfte über
wunden werden kann. Des weiteren kann die Rückholfeder 47
den Luftdruck und die Reibungskräfte bei der Rückzugbewe
gung des Kolbens 45 in eine Richtung nicht überwinden,
bei der das Ventilelement 61 wieder in Anlage am Ventil
sitz kommt. Infolgedessen kann der Kolben 45 in einer
zwischenliegenden Stellung zum Stillstand kommen.
Um eine solche mögliche Fehlfunktion zu vermeiden, sind
Einrichtungen vorgesehen, die das Ventilelement 61 in
Schließstellung halten, wenn der Kolben 45 mit seiner
Bewegung beim Pumphub beginnt oder während eines mögli
chen Rückpralles des Kolbens am Ende des Rückzughubes.
Diese Einrichtung umfaßt ein Federelement in Form von
einer Schraubenfeder 90, die in der Bohrung 53 der Stirn
wand 42 angeordnet und mit einem an der Basis der Bohrung
liegenden Ende an der Stirnwand durch ein Befestigungs
element 91 befestigt ist. Wenn sich die Schraubenfeder 90
in der inaktiven Stellung befindet, erstreckt sie sich
über die Stirnwand 42 hinaus. In der in Fig. 1 gezeigten
Lage wird sie im wesentlichen vollständig durch die
Berührung mit dem Ventilelement 61 zusammengedrückt.
Wenn sich der Kolben 45 in die eingezogene Stellung
bewegt, kommt das Ventilelement 61 in Berührung mit der
Schraubenfeder 90, so daß diese zusammengedrückt wird und
gegen das Ventilelement 61 eine Kraft ausübt, die das
Ventilelement 61 in Schließstellung hält, wenn sich der
Kolben 45 beim Pumphub von der eingezogenen Stellung
wegbewegt. Die Schraubenfeder 90 ist steifer als die
Feder 86 in der Kolbenkammer 75 und übt daher eine größe
re Kraft aus, so daß die Schraubenfeder 90 das Ventilele
ment 61 während der Anfangsphase des Pumphubes des Kol
bens 45 geschlossen hält und damit die Möglichkeit aus
schaltet, daß sich das Ventilelement 61 bei einem Rück
prall des Kolbens 45 unbeabsichtigt öffnet.
Claims (2)
1. Hydraulikpumpe mit einem von einem pneumatisch ange
triebenen Motor (12) hin- und herbewegbaren Pumpelement
(35), bei welcher der Motor (12) einen in einem Zylinder
(40) zwischen einer eingezogenen Endstellung und einer
ausgefahrenen Endstellung verschiebbaren, mit dem Pump
element (35) gekuppelten Kolben (45) aufweist, der durch
Druckgas, welches auf der Seite der eingezogenen End
stellung in einen Druckraum des Zylinders (40) einführbar
ist, in die ausgefahrene Endstellung bewegbar ist und von
einer Rückholfeder (47) wieder in die eingezogene End
stellung zurückbewegbar ist,
wobei der Kolben (45) ein wechselweise zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung umschaltbares Steuerventil (60) mit einem federnden Ventilelement (61) enthält, das den Druckraum in der geschlossenen Stellung sperrt und in der geöffneten Stellung durch den Kolben (45) hindurch mit einem Druck gasauslaß (80) verbindet, und eine Steuereinrichtung (62, 71, 76) bei Annäherung des Kolbens (45) an die ein gezogene Endstellung das Steuerventil (60) durch An schlagen des federnden Ventilelements (61) an eine Stirn wand (42) des Zylinders (40) in die geschlossene Stellung und in der ausgefahrenen Endstellung in die geöffnete Stellung umschaltet,
wobei die einen Bypasskanal (71) in der Wand des Zy linders (40) aufweisende Steuereinrichtung (62, 71, 76) das Steuerventil (60) während der Bewegung von der ausge fahrenen Endstellung zur eingezogenen Endstellung zwangs weise in der geöffneten Stellung hält,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kolben (45) ein in Eingriff mit dem Steuerventil (60) stehendes erstes Federelement (86) angeordnet ist, welches das Steuerventil (60) auf die geöffnete Stellung zu drückt, und
daß ein zwischen der Stirnwand (42), an die das federnde Ventilelement (61) in der zurückgezogenen Endstellung an schlägt, und dem Ventilelement (61) wirksames zweites Federelement (80) vorgesehen ist, das das Steuerventil (60) bei Beginn der aus der eingezogenen Endstellung herausführenden Bewegung gegen die Kraft des ersten Federelementes (86) geschlossen hält.
wobei der Kolben (45) ein wechselweise zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung umschaltbares Steuerventil (60) mit einem federnden Ventilelement (61) enthält, das den Druckraum in der geschlossenen Stellung sperrt und in der geöffneten Stellung durch den Kolben (45) hindurch mit einem Druck gasauslaß (80) verbindet, und eine Steuereinrichtung (62, 71, 76) bei Annäherung des Kolbens (45) an die ein gezogene Endstellung das Steuerventil (60) durch An schlagen des federnden Ventilelements (61) an eine Stirn wand (42) des Zylinders (40) in die geschlossene Stellung und in der ausgefahrenen Endstellung in die geöffnete Stellung umschaltet,
wobei die einen Bypasskanal (71) in der Wand des Zy linders (40) aufweisende Steuereinrichtung (62, 71, 76) das Steuerventil (60) während der Bewegung von der ausge fahrenen Endstellung zur eingezogenen Endstellung zwangs weise in der geöffneten Stellung hält,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kolben (45) ein in Eingriff mit dem Steuerventil (60) stehendes erstes Federelement (86) angeordnet ist, welches das Steuerventil (60) auf die geöffnete Stellung zu drückt, und
daß ein zwischen der Stirnwand (42), an die das federnde Ventilelement (61) in der zurückgezogenen Endstellung an schlägt, und dem Ventilelement (61) wirksames zweites Federelement (80) vorgesehen ist, das das Steuerventil (60) bei Beginn der aus der eingezogenen Endstellung herausführenden Bewegung gegen die Kraft des ersten Federelementes (86) geschlossen hält.
2. Hydraulikpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Federelement als in einer Bohrung (53)
einer Stirnwand (42) des Zylinders (40) angeordnete
Schraubenfeder (80) ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=22526934
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Free format text: WEICKMANN, H., DIPL.-ING. FINCKE, K., DIPL.-PHYS. DR. WEICKMANN, F., DIPL.-ING. HUBER, B., DIPL.-CHEM. LISKA, H., DIPL.-ING. DR.-ING. PRECHTEL, J., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT. BOEHM, B., DIPL.-CHEM.UNIV. DR.RER.NAT., PAT.-ANWAELTE, 81679 MUENCHEN |
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