DE3625805A1 - Hydraulischer druckuebersetzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Drucküber­ setzer, bestehend aus einem Arbeitszylinder mit einem im Eilgang bewegbaren Arbeitskolbenaggregat sowie einem in einem axial anschließenden Kraftzylinder geführten Druckübersetzerkolbenaggregat, dessen Kolbenstange mit kleinerem Querschnitt als derjenige des Arbeitskolbens in den Arbeitszylinderraum eintaucht und sich durch eine den Arbeitszylinderraum vom abtriebsseitigen Kraftzylinderraum abschließende Dichtung erstreckt, fer­ ner aus einem in den antriebsseitigen Arbeitszylindrraum mündenden Eilgangzulauf sowie einem in den antriebssei­ tigen Kraftzylinderraum mündenden Zulauf für den Kraft­ gang.

Bei einem aus der DE-PS 31 45 401 bekannte hydraulischen Druckübersetzer der vorbezeichneten Art wird während des Vorlaufes des Arbeitszylinders im Eilgang bis zum Beginn des Krafthubes auf der Abtriebseite des Druckübersetzer­ kolbens ein Druck aufgebaut, der größer ist als der die Antriebsseite dieses Kolbens ständig beaufschlagende Druck. Zur Herbeiführung dieses Druckunterschiedes ist im Rücklauf des aus dem Arbeitszylinder herausgeführten Druckmittels eine abhängig von der Position des Druck­ übersetzerkolbens gesteuerte Drosselstelle eingeschaltet. Diese Drosselstelle ist zwischen einem zylindrischen zen­ tralen Gehäuseeinsatz im Kraftzylinder mit axialer, nach außen führender Längsbohrung und einem darauf verschieb­ baren Tauchkolben wirksam, der als Kraftübersetzer-Kol­ benstange durch eine Bohrung einer Trennwand zwischen Kraftzylinder und Arbeitszylinder in den Antriebsraum des Arbeitszylinders hineinbewegbar ist.

Abgesehen von dem zur Bildung der Drosselstelle verhält­ nismäßig umständlichen Aufbau hat der bekannte Druck­ übersetzer den weiteren Nachteil, daß der als Kolbenstange wirkende Tauchkolben des Kraftübersetzers, der zu Beginn des Krafthubes den in die Trennwandbohrung mündenden Eil­ gangzulauf nach Art einer Steuerfläche verschließen soll, im Anschluß daran noch eine in der Führungsbohrung der Trennwand untergebrachte Dichtung überfahren muß, um dadurch eine absolute Trennung zwischen dem Eilgangan­ schluß und dem Kraftzylinderraum herbeizuführen. Aus der Praxis mit derartigen Vorrichtungen ist bekannt, daß die Lebensdauer solcher Hochdruckdichtungen beträcht­ lich, wenn nicht unzulässig stark beeinträchtigt wird, wenn die Übersetzerkolbenstange ständig, d. h. bei Be­ ginn jedes Krafthubes überfährt und diese somit einem überhöhten Verschleiß aussetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrau­ lischen Druckübersetzer der eingangs bezeichneten Art zu verbessern und dahingehend weiterzubilden, daß die vorbeschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten auf­ grund der Notwendigkeit des ständigen Überfahrens der den Eilganganschluß vom Hochdruckraum abschließenden Hochdruckdichtung wirksam beseitigt werden und eine Bauform entsteht, bei welcher mit einfachen Mitteln eine verschleißfeste Trennung und Abdichtung des im Kraftgang unter Hochdruck stehenden Raumes vom Eilgang­ zulauf und anderen empfindlichen Bereichen der Vorrich­ tung gewährleistet sind.

Für einen hydraulischen Druckübersetzer der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf der Kolbenstange des Kraftzy­ linders eine Steuerhülse abgedichtet und geführt ist, die im Bereich ihres dem Arbeitszylinder benachbarten Endes einen Ringbund aufweist, mit dessen dem Arbeits­ zylinder abgewandter Seitenfläche sie gegen eine orts­ feste Plandichtung vorgespannt ist, und daß der Eilgangzulauf in einen die Steuerhülse um­ gebenden Ringraum mündet, der bei im Eilgangbetrieb von der Plandichtung abgehobener Steuerhülse sich als unbe­ hinderter Zugang für das Eilgang-Druckmittel an der Plandichtung vorbei bis in den antriebsseitigen Arbeits­ zylinderraum fortsetzt.

Bei der vorgeschlagenen Bauform wird durch Beaufschlagung des Eilgangzulaufes die Steuerhülse, bedingt durch Dif­ ferenzflächen in der Steuerhülse selbst, in Richtung des Arbeitskolbens bewegt, um dadurch den Zulauf des Strö­ mungsmittels für den Eilgang zum Arbeitskolben freizu­ geben. Da die Steuerhülse mit einem sehr engen Passungs­ spiel auf der Übersetzerkolbenstangen geführt ist und somit die dort zugeordnete Hochdruck-Umfangsdichtung optimale Bedingungen vorfindet, um auch gegen höchste Drücke abdichten zu können, z. B. 800 Bar und mehr, ist keine Spaltextrusion möglich. Aufgrund der geringen To­ leranzen bilden Steuerhülse und Übersetzerkolbenstange praktisch eine Einheit, um gegebenenfalls gemeinsam durch Fertigungstoleranzen bedingte Radialbewegungen auszuführen, durch welche die Dichtwirkung der Umfangs­ dichtung zur Übersetzerkolbenstange nicht beeinträchtigt wird. Am Ende des Eilganges kehrt die Steuerhülse auf­ grund ihrer Federvorspannung in die Schließstellung zu­ rück, in welcher ihr Ringbund an der ortsfesten Plan­ flächendichtung zur Anlage kommt, wobei diese Planflä­ chen so ausgebildet sein können, daß mit steigendem Druck die Dichtheit zunimmt.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, ferner aus den Ansprüchen und auch aus der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt. Die ein­ zelnen Merkmale der Ansprüche können jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer oder mehreren anderen Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Nur zur Vereinfachung sind solche Einzelmerkmale und andere Kombinationen ent­ haltenden unabhängigen Ansprüche nicht gesondert aufge­ führt.

In der Zeichnung ist ein hydraulischer Druckübersetzer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im Längsschnitt dargestellt.

Danach umfaßt der hydraulische Druckübersetzer einen Arbeitszylinder 10, in dem ein Arbeitskolben 12 mit einer Arbeitskolbenstange 14 abgedichtet geführt sind. Der antriebsseitige Arbeitsraum 16 an der Rückseite des Kolbens 12 wird mit Druckmittel beaufschlagt, das über einen Eilgangzulauf 44 in einem ringförmigen Anschluß­ stück 34 untergebracht ist.

Das ringförmige Anschlußstück 34 ist mit einem auf dem rückwärtigen Ende des Arbeitszylinders 10 sitzenden Ringflansch verschraubt und am gegenüberliegenden Ende mit einem am Umfang verstärkten Ende eines Kraftzylinders 20 verbunden. Der Kraftzylinder enthält einen Übersetzer­ kolben 22 und eine damit verbundene Übersetzerkolbenstange 24, die sich in der gezeigten Ausgangslage des Arbeits­ kolbens 12 bis in eine sie mit Spiel umfassende Ausneh­ mung 64 dieses Arbeitskolbens erstreckt. Im rückwärtigen Abschlußdeckel 26 des Kraftzylinders 20 befindet sich ein Anschluß 28 für den Vorlauf des Übersetzerkolbens, mündet in den antriebsseitigen Übersetzerzylinderraum 30, wobei die Wirkung des Kraftübersetzers in bekannter Weise dadurch erfolgt, daß das freie Ende der als Plunger wirkenden Übersetzerkolbenstange 24 in den mit Öl gefüll­ ten und allseits abgedichteten Arbeitsraum 16 des Arbeits­ zylinders eintaucht und dabei auf einem verhältnismäßig kurzen Krafthub mit der Flächendifferenz zwischen Kol­ benstange und Kolben wirksam wird, d. h. die sonst nur im Eilgang vorgeschobene Arbeitskolbenstange 14 nunmehr mit beträchtlicher Kraft über einen kleineren Weg be­ tätigt. - Die Umschaltung vom Eilgang auf Kraftgang kann mit bekannten Steuergeräten so erfolggen, daß ein fließen­ der Übergang vom einen zum anderen Zustand erfolgt, z. B. in der Weise, daß bei gegen den Wert "Null" gehendem bzw. gesteuert gedrosseltem Eilzulauf gleichzeitig schon der Anschluß 28 für den Kraftgang beaufschlagt wird.

Um einerseits das Strömungsdruckmittel vom Eilgangzulauf unbehindert in den Arbeitsraum 16 des Arbeitszylinders einzuführen und andererseits beim Übergang vom Eilgang in den Kraftgang den Anschluß für den Eilgangzulauf hoch­ druckdicht abzuschließen, wenn der Hub des Übersetzungs­ kolben mit Kolbenstange einsetzt, ist erfindungsgemäß eine Steuerhülse 36 vorgesehen, die an ihrem vorderen Ende durch einen Ringbund 38 erweitert ist. Die dem Arbeitskolben 12 abgewandte Oberfläche bzw. die Rück­ seite 40 des Ringbundes 38 ist als vorzugsweise radial verlaufende Planfläche ausgebildet und einer gegen­ überliegenden ortsfesten Planfläche 42 des ringförmigen Anschlußstückes 34 zugeordnet.

Der Anschluß 44 für den Eilgangzulauf mündet in einen die Steuerhülse 36 umgebenden Ringraum 46, der sich bis zur Plandichtungsfläche 42 fortsetzt und teilweise aus einer Ausdrehung 48 oder Umfangsnut der Steuerhülse besteht und zum anderen Teil aus einer entsprechend er­ weiterten Innenbohrung 49 des Anschlußteils 34.

Rückwärtig hinter der Ausdrehung 48 besitzt die Steuer­ hülse 36 ihren ursprünglichen erweiterten Durchmesser und ist dort mittels einer in einer Ringnut des Anschluß­ stückes 34 angeordneten Umfangsdichtung 56 in Richtung zum abtriebseitigen Übersetzerzylinderraum 32 abgedichtet. Die Steuerhülse ist, vorzugsweise durch eine Rückstell­ feder 50, in die in der Zeichnung dargestellte geschlossene bzw. abdichtende Endstellung vorgespannt. Die Rückstell­ feder 50 liegt dabei an einer ortsfesten Abstützfläche 54 des Anschlußstückes 34 und steht am gegenüberliegenden Ende mit einem rückwärtigen Ringbund 52 der Steuerhülse in Eingriff. Auf die Rückstellfeder kann verzichtet wer­ den, wenn durch bekannte äußere Hydrauliksteuergeräte ein fließendes Umschalten von Eilgang auf Kraftgang erfolgt. Da die Zylinderräume 32 und 18 beim Vorlauf verbunden sind, wird die Steuerhülse zu Beginn des Kraftgangs selbst­ tätig gegen die Hochdruckdichtung verschoben.

Der vordere Ringbund 38 der Steuerhülse 36 erstreckt sich beim gezeigten Ausführungsbeispiel von der als Plandichtungsfläche ausgebildeten Rückseite 40 bis zum vorangehenden Ende der Steuerhülse und besitzt eine konisch verjüngte Umfangsfläche 62, die in das entsprechend konisch erweiterte obere Ende der Aus­ nehmung 64 im Arbeitskolben 12 hineinragt. Die konische Ausbildung ist hier wegen der vereinfachten platzspa­ renden Unterbringung vorgesehen, auch mit Rücksicht auf die Gewinnung einer größeren Plandichtungsfläche 40.

Im ringförmigen Anschußstück 34 befindet sich außerdem ein Anschluß 70 für die Strömungsmittelzufuhr in den abtriebsseitigen Übersetzerzylinderraum 32. Dieser An­ schluß 70 kann über ein nicht gezeigtes Steuerventil mit dem (nicht gezeigten) Eilgang-Einfahranschluß 68 am Arbeitszylinder in Verbindung stehen, wenn beim Eil­ gang-Vorlauf Öl aus dem abtriebsseitigen Arbeitsraum 18 verdrängt wird, um so den Übersetzerkolben während des Eilganges in seiner gezeigten rückwärtigen Aus­ gangsstellung festzuhalten. - Sobald der Zulauf von Strömungsdruckmittel über den Anschluß 44 für den Eilgang abgestellt wird bzw. sobald der Arbeitskolben gegen einen erhöhten Druck arbeitet, und der Über­ setzerkolben 22 vom Zulauf 28 aus beaufschlagt wird, kehrt die Steuerhülse 36 in die gezeigte Verschluß­ stellung zurück, in der die Plandichtungsflächen 40, 42 aneinanderliegen und so den unter Hochdruck stehenden Arbeitsraum 16 gegen die rückwärtigen Bereiche der Vorrichtung abdichten.

Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Steuerhülse, ähnlich der Steuerhülse 36, einen Ringbund 38 besitzen, der zur Bildung einer Hochdruckdichtung für den Kraftgang anstelle der rückwärtigen Planfläche 40 nunmehr eine Umfangsdichtfläche besitzt, die mit einer zugeordneten Innenumfangs-Dichtfläche des ortsfesten Anschlußstückes 34 zusammenwirkt. Sobald am Arbeits­ kolben ein erhöhter Widerstand wirkt bzw. sobald der antriebsseitige Zylinderraum 30 des Übersetzerzylinders beaufschlagt ist, wird die Steuerhülse mit dem Ringbund, wie zuvor mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, nach links gedrückt, wobei eine am linken Ende des dann zy­ lindrisch ausgebildeten Ringbundes eine konische Ein­ lauffläche vorgesehen ist, die einen zentrierten Einlauf des Ringbundes mit seiner Umfangsdichtfläche in die Innen- Umfangsdichtfläche im ortsfesten Zwischenstück 34 gewähr­ leistet. In Axialrichtung ist die Innenumfangs-Dichtfläche dort durch eine Radialkante ähnlich der Planfläche 42 be­ grenzt, die dann jedoch ohne Funktion bleibt. Der rück­ wärts gerichtete Hub der Steuerhülse kann durch einen be­ liebigen Anschlag begrenzt werden, der zweckmäßigerweise weitgehend drucklos bleibt, wobei dem rückwärtigen Ring­ bund 52 ein Gegenanschlag zugeordnet sein kann, oder auch durch nicht gezeigte andere Hubbegrenzungsmittel.

Claims (13)

1. Hydraulischer Druckübersetzer, bestehend aus einem Arbeits­ zylinder mit einem im Eilgang bewegbaren Arbeitskolben­ aggregat sowie einem in einem axial anschließenden Kraftzy­ linder geführten Druckübersetzerkolbenaggregat, dessen Kol­ benstange mit kleinerem Querschnitt als derjenige des Ar­ beitskolbens in den Arbeitszylinderraum eintaucht und sich durch eine den Arbeitszylinderraum vom abtriebsseitigen Kraftzylinderraum abschließende Dichtung erstreckt, ferner aus einem in den antriebsseitigen Arbeitszylinderraum mün­ denden Eilgangzulauf sowie einem in den antriebsseitigen Kraftzylinderraum mündenden Zulauf für den Kraftgang, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (24) des Kraftzylinders (20) eine Steuerhülse (36) abgedichtet und geführt ist, die im Bereich ihres dem Arbeitszylinder (10) benachbarten Endes einen Ringbund (38) aufweist, mit dessen dem Arbeitszylinder (10) abgewandten Seitenfläche (40) sie gegen eine ortsfeste Plan­ dichtungsfläche (42) vorgespannt sein kann, und daß der Eilgangzulauf (44) in einen die Steuerhülse (36) umgebenden Ringraum (46) mündet, der bei im Eilgangbetrieb von der Plandichtungsfläche (42) abgehobener Steuerhülse (36) sich als unbehinderter Zugang für das Eilgang-Druckmittel an der Plandichtungsfläche (42) vorbei bis in den antriebssei­ tigen Arbeitszylinderraum (16) fortsetzt.

2. Hydraulischer Druckübersetzer nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (36) an ihrem Außenumfang gegenüber einem ortsfesten Zylinder an einer Stelle abgedichtet ist, die den Ringraum (46) auf der bezüglich der Plandichtung (42) entgegenge­ setzten Seite des Eilgangzulaufes abschließt.

3. Hydraulischer Druckübersetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülse (36) im Bereich ihres dem Arbeitszylinder (10) zugewandten Endes mit einer inneren Umfangsdichtung (58) auf der Übersetzerkolbenstange (24) abgedichtet und mittels einer Innenführungsfläche (60) mit engem Spiel auf der Übersetzerkolbenstange geführt ist.

4. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbund (38) der Steuerhülse (36) sich von der der ortsfesten Plandichtungsfläche (42) zugeordneten Rückseite (40) bis zum vorangehenden Ende der Steuer­ hülse erstreckt und konisch verjüngt ist, und daß die innere Umfangsdichtung (58) sowie die Innenführungs­ fläche (60) der Steuerhülse im Bereich des verlänger­ ten Ringbundes (38) angeordnet sind.

5. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des Arbeitskolbens (12) eine zentrische Ausnehmung (64) enthält, in der in der zurückgezogenen Endstellung des Arbeitskolbens (12) das vorangehende Ende der Übersetzerkolbenstange (24) und des Ringbundes der Steuerhülse (36) mit Umfangsspiel aufgenommen sind.

6. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des rückwärtigen Endes der Steuerhülse (36) ein ringförmiger Anschlag (52) vorgesehen ist, an dem sich eine die Steuerhülse umgebende Rückstell­ feder (50) abstützt, die mit ihrem anderen Ende an einer ortsfesten Anlagefläche (54) abgestützt ist.

7. Hydraulischer Druckübersetzer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der am rückwärtigen Ende der Steu­ erhülse (36) angeordnete Ringanschlag (52) einer ge­ genüberliegenden ortsfesten Anschlagfläche (53) so zu­ geordnet ist, daß der Abstand zwischen beiden Anschlä­ gen den maximalen Öffnungshub der Steuerhülse bezüg­ lich der am weitesten entfernten Stellung der Rückseite (40) des Ringbundes (38) von der Plandichtungsfläche (42) bestimmt.

8. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem rückwärtigen Ende des Arbeitszylinders (10) und dem vorangehenden Ende des Kraftzylinders (20) ein ringförmiges Anschlußstück (34) abgedichtet eingesetzt ist, das den Eilgangszulauf (44) mit Ring­ kanal (46), Plandichtungsfläche (42), äußere Umfangs­ dichtung (56) sowie einen Anschluß (70) für den Rück­ lauf des Übersetzerkolbens (22) enthält.

9. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Plandichtungsfläche (42) und die zugeord­ nete Rückseite (40) des Ringbundes (38) der Steuer­ hülse (36) zusätzlich mit Elastomer- oder Plastomer- Dichtstellen versehen sind.

10. Hydraulischer Druckübersetzer, bestehend aus einem Arbeitszylinder mit einem im Eilgang bewegbaren Arbeits­ kolbenaggregat sowie einem in einem axial anschließenden Kraftzylinder geführten Druckübersetzerkolbenaggregat, dessen Kolbenstange mit kleinerem Querschnitt als der­ jenige des Arbeitskolbens in den Arbeitszylinderraum eintaucht und sich durch eine den Arbeitszylinderraum vom abtriebsseitigen Kraftzylinderraum abschließende Dichtung erstreckt, ferner aus einem in den antriebs­ seitigen Arbeitszylinderraum mündenden Eilgangzulauf sowie einem in den antriebsseitigen Kraftzylinderraum mündenden Zulauf für den Kraftgang, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf der Kolbenstange (24) des Kraftzy­ linders (20) eine Steuerhülse (36) abgedichtet und ge­ führt ist, die im Bereich ihres dem Arbeitszylinder (10) benachbarten Endes einen Ringbund (38) aufweist, dessen dem Arbeitszylinder (10) abgewandtes rückwärtiges Ende (40) mit einer ortsfesten, insbesondere metallischen Dichtungsfläche zusammenwirkt, und daß der Eilgangzu­ lauf (44) in einen die Steuerhülse (36) umgebenden Ringraum (46) mündet, der bei im Eilgangbetrieb von der ortsfesten Dichtungsfläche entfernter Steuerhülse (36) sich als unbehinderter Zugang für das Eilgang-Druck­ mittel an der Dichtungsfläche vorbei bis in den an­ triebsseitigen Arbeitszylinderraum (16) fortsetzt.

11. Hydraulischer Druckübersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem zylindrischen Außen­ umfang des Ringbundes der Steuerhülse und dem entsprechend bemessenen Innenumfang eines ortsfesten Zylindergehäuse­ teils wirksame Hochdruckdichtung in Axialrichtung zum Arbeitszylinder (10) hin durch eine ortsfeste Radialkante längenmäßig begrenzt ist.

12. Hydraulischer Druckübersetzer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangs-Dicht­ fläche des Ringbundes an der dem Arbeitszylinder (10) abgewandten Seite in einen konisch verjüngten Ab­ schnitt als Zentrierungshilfe für den Einlauf in die ortsfeste Innenumfangsfläche übergeht.

13. Hydraulischer Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merk­ male der Ansprüche 2 bis 8.