EP1423614A2 - Druckübersetzer - Google Patents

Druckübersetzer

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Publication number
EP1423614A2
EP1423614A2 EP02701161A EP02701161A EP1423614A2 EP 1423614 A2 EP1423614 A2 EP 1423614A2 EP 02701161 A EP02701161 A EP 02701161A EP 02701161 A EP02701161 A EP 02701161A EP 1423614 A2 EP1423614 A2 EP 1423614A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
piston
cylinder
intensifier
translation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP02701161A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1423614B1 (de
Inventor
Günter Reiplinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reiplinger & Cokg GmbH
Original Assignee
Reiplinger Guenter
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reiplinger Guenter filed Critical Reiplinger Guenter
Publication of EP1423614A2 publication Critical patent/EP1423614A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1423614B1 publication Critical patent/EP1423614B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids

Definitions

  • the invention relates to a pressure intensifier according to the preamble of claims 1 and 2.
  • Such pressure intensifiers are known to the applicant and are offered as a pneumatic / hydraulic component, for example according to the illustration in FIG. 1.
  • pneumatic pressure is exerted on a piston with a larger area. This creates greater pressure on the piston with the smaller area.
  • hydraulic oil can be used on the pressure side. With such pressure translators, prints in the ratio of 1:40 can be generated.
  • This type of pressure intensifier can be used wherever high pressures are required for short strokes. Areas of application include punching, embossing, signing, deep drawing, clamping, shearing, bending and straightening.
  • a movement of the piston of the cylinder (here the larger piston is meant) as a result of pressurization by a mechanical connection of this piston with a translation piston of a pressure cylinder (here the smaller piston is meant) is transmitted to the translation piston of the pressure cylinder.
  • the translation piston of the pressure cylinder has a smaller area than the piston of the cylinder which is pressurized.
  • Different media can be used for pressure transmission such as compressed air, oil, water or other gases and liquids. These media can also be different on the low pressure side compared to the high pressure side.
  • the object of the present invention is to design a pressure intensifier in such a way that it can be used in a variety of ways with regard to its possible uses.
  • this object is achieved in that at least one further piston of at least one further cylinder is present, this at least one further cylinder as well as the at least one associated piston being of hollow-cylindrical design, the pressure cylinder being arranged in the hollow-cylindrical recess.
  • the at least one piston is mechanically connected to the pressure cylinder, the pressure being built up in the pressure cylinder by the movement of the pressure cylinder relative to the translation piston, the translation piston of the pressure cylinder having a smaller area than the at least one piston of the at least one cylinder, at least one further piston of at least one further cylinder being present, this at least one further cylinder as well as the at least one associated piston being of hollow-cylindrical design, the translation piston being arranged in the hollow-cylindrical recess.
  • the pressure intensifier has a considerably more compact design compared to the designs known from the prior art.
  • the pressure cylinder protrudes from the cylinder into which the pressure is fed.
  • This pressure cylinder is significantly thinner than the other cylinder.
  • the external dimensions of the component are therefore largely determined by the larger radius of the cylinder into which the pressure is fed. The space around the thinner pressure cylinder is wasted.
  • the space surrounding the pressure cylinder is used as an additional cylinder space in order to supply pressure.
  • the translation piston has a bore in the axial direction, which is designed as a channel for the pressure medium between the pressure cylinder and the working cylinder.
  • the individual cylinders are separated by separating flanges which act as support surfaces for the respective pistons.
  • the pressure can be introduced into the individual cylinders by the pistons then being supported accordingly in order to be able to pass on the movement into the pressure cylinder.
  • the pressure is given pneumatically in the cylinders.
  • the pressure cylinder is hydraulic.
  • the pneumatic and hydraulic systems are separated from each other by a leak channel. This advantageously prevents oil from getting into the pneumatic part in the event of a leak in the hydraulic part and vice versa.
  • the volume of the pressure cylinder is formed by an annular chamber, the translation piston being extended along the inner diameter of the annular chamber by a pull rod which is connected to a support flange.
  • the translation piston forms a pressure cylinder on both sides of the piston surface, each of these pressure cylinders being connected via a check valve to a supply of the pressure medium and to an output line for the pressure medium, one of the cylinders moving when the piston is moving the printing cylinder compresses the printing medium to the output line and the other printing cylinder sucks in the printing medium.
  • the proposed design has the advantage that pressure medium can be conveyed quasi continuously because two pressure cylinders are available, one of which is the pressure medium in each direction of movement compacted.
  • both cylinders with the associated pistons are hollow-cylindrical, a transmission piston being connected on both sides by means of support rods with support flanges, the support rods being guided through the hollow-cylindrical recesses, two pressure cylinders being formed, one of which is in each case one Side of the translation piston is formed with an annular chamber in the cylinder wall.
  • the translation piston is connected by means of a pull rod to one of the pistons of the cylinders, the pull rod running in the opening of an annular chamber which connects with the Translation piston forms a first pressure cylinder, wherein the side wall of the translation piston forms a second pressure cylinder with the support flange and the other side of the translation piston.
  • a pressure relief valve is provided in the translation piston for feeding pressure medium into the first pressure cylinder.
  • both pressure chambers of the pressure cylinder can advantageously be supplied with pressure medium via an external connection of the pressure booster.
  • a plurality of pressure cylinders are coupled to one another with regard to their movable parts
  • a pressure intensifier with at least one cylinder and at least one pressure cylinder has a sealing system such that consists of a first seal, a receiving chamber and a second seal, the first seal being arranged between the low-pressure chamber and the receiving chamber and at an overpressure Low-pressure chamber acts sealingly against the receiving chamber and continues to oppose the receiving chamber when there is overpressure the low pressure chamber is permeable, the second seal acting independently of the pressure conditions sealing between the receiving chamber and the chamber of the at least one pressure cylinder.
  • the pressure medium in the low-pressure chamber can be held sealingly during compression by the first seal in the low-pressure chamber.
  • the pressure medium in the low-pressure chamber leads to possible losses of the pressure medium flowing from the low-pressure chamber into the receiving chamber. If the pressure medium in the low-pressure chamber is relaxed again, the pressure medium flows from the receiving chamber back into the low-pressure chamber due to the first seal. Leakage losses can thus be largely avoided. Due to the second seal, the pressure medium in the pressure cylinder is sealed against the receiving chamber.
  • a pressure intensifier with at least one cylinder and at least one pressure cylinder is configured such that a damping material is applied to the stop surface of the piston on the cylinder wall and / or to the surface in the end position of the piston, and that to the stop surface of the piston a lug is attached to the cylinder wall and / or to the surface abutting in the end position of the piston.
  • FIG. 1 a representation of a pressure translator according to the prior art
  • Fig. 2-10 different versions of pressure intensifiers, some with working cylinders.
  • FIG. 1 shows a pressure intensifier 1.
  • a movement of the low-pressure piston 2 of the cylinder 3 as a result of pressurization is transmitted to the translation piston 4 of the pressure cylinder 5 by a mechanical connection of this low-pressure piston 2 with a translation piston 4 of a pressure cylinder 5.
  • the translation piston 4 of the pressure cylinder 5 has a smaller area than the low-pressure piston 2 of the cylinder 3, which is pressurized.
  • a low-pressure connection 6 can also be seen, into which the pressure is fed in order to set the low-pressure piston 2 of the cylinder 3 in motion.
  • an atmospheric pressure opening 7 can be seen, with which the upper side of the cylinder 3 is connected to atmospheric pressure.
  • FIG. 2 shows a pressure intensifier with two low-pressure pistons 2, which are firmly connected to one another by the pressure cylinder 5.
  • the achievable high pressure is almost doubled with the same installation space.
  • the translation piston 4 is extended as a tie rod 12 and screwed to the low-pressure support flange 10. On the opposite side, the translation piston 4 is guided through the intermediate flange 11 and screwed to the nut 54.
  • the tie rod extension 12 of the translation piston 4 enables a translation to almost infinite, which is not possible with the known pressure intensifier due to an extremely thin translation piston.
  • the translation piston 4 itself can be designed particularly advantageously as shown here as a tie rod 12, which significantly reduces the pressure intensifier.
  • the pressure cylinder 5 is designed as an annular chamber between the connection of the two low-pressure cylinders 2 and the extension of the pull rod 12.
  • a high-pressure duct 8 is guided through the pull rod 12, via which the pressure medium can be discharged to a working cylinder.
  • a sealing system is shown in the pressure intensifier shown in FIG. 2.
  • the sealing system is designed for the return of leakage in such a way that leakage from the low-pressure chamber 50 is held back by the double-acting (second) seal 52 via the single-acting (first) seal 51 and initially collects in the receiving chamber 53 and builds up pressure.
  • the pressure in the receiving chamber 53 decreases via the (first) seal 51, which opens like a check valve, into the receiving chamber 53.
  • the pressure medium for example oil
  • the system is reset by pressurizing port 13, a spring, not shown here, or by pushing the oil back through a working cylinder, not shown here.
  • the leakage feedback system of the first seal 51 and the second seal 52 replaces the otherwise cost-intensive pressure medium separation by a channel to the free atmosphere.
  • the pressure intensifier can also be equipped with an oscillation control as will be explained in the following figures.
  • the pressure intensifier shown in Figure 3 is double-acting. This means that the high-pressure medium is displaced in each of the two directions of movement, high-pressure medium being sucked in on the other side at the same time.
  • the difference from the pressure intensifier according to FIG. 2 is also that the translation piston 4 acts as a separating and supporting piston between the two sides and that it is designed as a tie rod extension 12 on both sides.
  • Elastic stop dampers 14 are installed on both inner sides of the low-pressure flanges 10.
  • the low-pressure piston 2 is designed with the wedge-shaped and rounded nose 55.
  • the oscillation control consists of a control valve 15, which is designed as a 3/2 way valve, the pilot valve 16 and the signal venting valve 17.
  • the control valve 15 can also be a 4/2 way valve.
  • the suction valves 18 and pressure valves 19 are used for external pressure medium separation.
  • the storage reservoir 20 can be an open or closed system. Gases can also be a supply line.
  • control valve 15 When the control valve 15 is pressurized, the movement of the pistons 2 with the pressure cylinder 5 begins. The direction is determined by the starting position of the control valve. The pressure medium is sucked in from one side via the suction valve 18 and delivered to the consumer via the pressure valve 19 on the other. After the low-pressure piston 2 has touched the pilot valve 16, the control valve 15 is switched over by the signal pressure and the pistons move in the opposite direction until the signal venting valve on the opposite side is touched and the signal pressure is vented and the control valve switches back.
  • the illustrated nose 55 of the low-pressure piston 2 in connection with the stop damping 14 brings not only the extremely short damping but also a rebound effect, which results in a higher stroke frequency and longer life.
  • the oscillation control with the pilot valve 16 in combination with the signal vent valve 17 prevents a standstill in a dead switching point.
  • the schematic representation of a pressure intensifier according to FIG. 4 differs from the representations of FIGS. 2 and 3 in that the translation piston 4 is movable and is fixedly connected to the low-pressure pistons 2 via the piston rod 23 is.
  • a check valve 22 is arranged in the translation piston 4 and only allows the pressure medium to flow into the annular chamber 56. This pressure medium emerges via the ring channel 24, through the high pressure channel 8 and via the double check valve 21 to the consumer.
  • the two low-pressure cylinders 2 are firmly connected to one another by the connecting cylinder 25.
  • the connecting cylinder can also be replaced by at least two tie rods similar to the illustration in FIG. 6.
  • the double check valve 21 replaces two single check valves and a T-connection.
  • control valve 57 which is designed as a pulse valve and is secured in both positions with magnets, which in each case prevent the valve spool from reaching a dead center position.
  • control valve 57 which is designed as a pulse valve and is secured in both positions with magnets, which in each case prevent the valve spool from reaching a dead center position.
  • control valves can also be used with other pressure intensifiers.
  • the main advantage of these control valves is that the moving parts of the control valve are pulled or pushed into the end position by the magnets.
  • the control valve is actuated mechanically (directly or by pressurization) so that the moving parts of the control valve can be released from the one end position against the magnetic force and at least moved so far in the direction of the other end position that they also move there acting magnetic forces is achieved.
  • a defined operating point of the control valve is therefore always reached without it "hanging" between the operating points.
  • the pressurization of the control valve 57 moves the low-pressure piston 2 in the direction of the low-pressure support flange 10.
  • the translation piston 4 is carried along, the pressure medium being displaced from the annular chamber 56 through the annular channel 24 and the high-pressure channel 8 to the consumer via the double check valve 21.
  • pressure medium is drawn into the chamber 58 via the suction valve 18.
  • the print medium will partly displaced into the annular chamber 56 via the check valve 22 and partly based on the volume of the piston rod 23 through the pressure support flange 9 and the high-pressure channel 8 via the double check valve 21 to the consumer.
  • the direction is reversed by touching the low-pressure piston 2 with the control valve 57.
  • the movable, double-acting translation piston 4 with the integrated check valve 22 and the ring channel 24 enables all connections to be made on one side. This results in a simple flange mounting option without sacrificing space or increasing pressure due to the multiple drive concept.
  • control valve 57 is designed as a pulse valve. This is integrated in the intermediate flange 1 1 • , which means that reversing valves can be avoided with the necessary wiring.
  • a pressure intensifier can be seen, which corresponds to the essential principles of the illustration in FIG. 3.
  • the main difference is that there are two pressure cylinders 5 here.
  • a pressure intensifier according to the illustration in FIG. 5 also has a quantity divider function or a quantity metering function. In this way, independent working cylinders can be brought into a very exact, same position using very inexpensive means. A possible different counterforce does not matter here.
  • the number of printing cylinders can be arbitrary and, for example, can also be more than two.
  • the print volumes can also be different if differential positions are required.
  • This multiple pressure translator system can in principle also be used with other forms of pressure translator.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the pressure intensifier.
  • a section through a hydropneumatic pressure intensifier can be seen, which has a low-pressure piston 2, which in the exemplary embodiment shown is connected to a low-pressure ring piston 59 by means of two tie rods 26.
  • the tie rods are provided with air channels 27, so that external connecting channels between the two low-pressure cylinders can be omitted.
  • Both pneumatic systems are separated from one another by the separating flange 28.
  • a translation piston 4 can be seen, which is firmly connected to the low-pressure piston 2.
  • the pressure cylinder 5 contains the oil supply quantity 60.
  • the pressure cylinder 5 is fixedly connected to the separating flange 28 and, together with the separating flange 28, forms the support bearing of the working piston 29.
  • a low-pressure connection 6 for the pressure medium can be seen again, as well as openings 31 which connect the space of the cylinders behind the working volume of the pistons 2 with atmospheric pressure.
  • the low-pressure coils 2 connected to at least two tie rods 28.
  • the pressure cylinder 5 is advantageously firmly connected to the intermediate flange of the working cylinder. This requires high stability and fast pressure medium transfer.
  • the support bearing 32 results in a precise and stable guidance of the working piston 29.
  • the leakage channel 30 ensures reliable pressure medium separation. In particular, their mixing is prevented.
  • FIG. 7 shows a representation of a pressure intensifier and a working cylinder combination, which consists of a combination of the representation according to FIGS. 2 and 6.
  • the difference to the two figures mentioned is that the translation piston 4 is fixedly connected to the working piston 29 and extended by the stop rod 33 and is guided through the pressure cylinder 5 and the low pressure flange 10.
  • the protruding end is provided with an adjustable stop 34. This stop actuates the valve 36 when struck, from which the end of the lifting process is acknowledged to a process control.
  • the protective hood 37 avoids the risk of injury.
  • the working piston 29 is provided with an anti-rotation pin 38. This is supported in the rod flange 39 and in the separating flange 28. The pin is sealed on both sides in the working piston 29.
  • the bolt is advantageously guided tangentially through the leakage channel 30, as a result of which pressure medium mixing is prevented.
  • This anti-rotation pin 38 proves to be advantageous. It can be seen that this can also be used with other pressure intensifiers.
  • the stop enables an exact, adjustable stroke limitation, which is absolutely necessary, for example, in the case of label punching.
  • the effort for this is minimal, since most of the parts are already required for the pressure intensifier.
  • the usual complex additional devices can be replaced by the anti-rotation pin.
  • the valve 36 receives its supply energy from the pressure chamber, so that only one signal line is required and the diversion is saved. With the valve, the pressure intensifier can be used in an automatic process without much additional effort.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a pressure intensifier / working cylinder combination.
  • This combination contains a power cylinder comparable to the illustration in FIG. 6 and a pressure intensifier comparable to the illustration in FIG. 7. It can be seen here that the translation piston 4 is not extended by other functional parts.
  • the pressure cylinder 5 is guided out through the low-pressure piston 2 and through the low-pressure support flange 10 as a filling and venting nozzle 40 and closed with a closure cap 41.
  • the spring 43 sets the pressure medium in the rest position and at start-up under a pressure which is slightly above that of the free atmosphere. By removing the closure cap 41, the spring is relaxed and a safe venting and filling is possible. The spring 43 can therefore advantageously be relaxed.
  • the rod flange 39 and the rod end 42 are designed directly as a tool holder and guide.
  • the filling and venting nozzle simplifies filling with liquid pressure medium, filling level control and, in the case of service, venting after air has entered the pressure fluid.
  • the rod flange is at the same time designed as a tool guide, as a result of which the tool costs are reduced and the tool can be downsized. It is the tool that is to be attached to the pressure intensifier.
  • FIG. 9 shows the representation of a partial area of a pressure intensifier on the working cylinder side.
  • the difference to the illustrations in FIGS. 6 to 8 is that the high-pressure medium does not act on the piston side but on the rod side.
  • the pressure medium is passed through the piston 29 and emerges on the rod side.
  • the working piston leads a relative movement to the direction of movement of the pressure cylinder 5.
  • the working piston 29 has a pulling action in contrast to FIGS. 6 to 8, in which it has a pushing action.
  • FIG. 10 shows the representation of a further exemplary embodiment of a pressure intensifier, which differs from the representations of FIGS. 2 to 8.
  • the pull rod 12 is designed as a pure connecting rod without a piston. It is also used as a control channel 45.
  • the connecting cylinder 25 is only a pure connection of the pistons 2.
  • the suction valves 18 and the pressure valves 19 are installed in the intermediate flange 11.
  • the two pressure cylinders 61, 64 are delimited on the outside by the cylinder tubes 47.
  • the pressure medium which can be compressed air, for example, is fed through the control valve 15 into the cylinder 64 and the cylinder 61.
  • the cylinders 64 and the cylinder 61 together compress the air in the cylinder 63 to slightly more than twice the pressure exiting through the exhaust valve 19a.
  • the control valve 15 is switched over.
  • the cylinder 64 is vented via the quick exhaust valve.
  • Compressed air is fed into the cylinders 62 and the cylinder 63 through the control valve 15.
  • the cylinders 62, 63 compress the compressed air present in the cylinder 61 to slightly more than twice the pressure. This compressed air exits via the outlet valve 19b.
  • the pressure in the control channel 45 is reduced.
  • the control valve 15 switches over and the system compresses again in the other direction.
  • a pressure intensifier is known to the applicant in connection with FIG. 10, which is more complex to manufacture and whose output is lower. This is due to the four outer tie rods there and the more expensive square flange design. The exhaust air is broken down by the working valve, which makes the system slow. The stop dampers do not act progressively, as is the case in the present invention due to the design with the nose 55.
  • a central pull rod is present, which can also be used as a control line.
  • the flange 10 can be designed as a base plate for an ISO standardized base plate valve, which considerably simplifies worldwide service.
  • the quick exhaust valves 46 increase the output by 20-30%.
  • the damping lugs 55 cause a progressive stop, which considerably extends the service life.
  • inputs and outputs are advantageously connected to valves, so that the volume acting as a pressure cylinder is connected to an output line for the pressure medium in the compression phase of the pressure medium in the pressure cylinder, with new pressure medium there during the backward movement in the relaxation phase of the volume forming the pressure cylinder is suckable.
  • wiring can advantageously take place in such a way that another volume acts as a pressure cylinder.
  • the upper and lower boundary surfaces are connected to each other with a tie rod in the middle of the volumes.
  • a control line, through which a pressure medium can be conveyed, can advantageously be guided through this tie rod, with control valves which can be actuated in the region of the boundary surfaces for connecting the pressure cylinders.

Description

Druckübersetzer
Die Erfindung betrifft einen Druckübersetzer nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.
Derartige Druckübersetzer sind dem Anmelder bekannt und werden als pneumatisch / hydraulisches Bauteil angeboten beispielsweise entsprechend der Darstellung der Figur 1. Dabei wird auf einen Kolben mit einer größeren Fläche ein pneumatischer Druck ausgeübt. An dem Kolben mit der geringeren Fläche entsteht dadurch ein größerer Druck. Auf der Druckseite kann beispielsweise ein Hydrauliköl zum Einsatz kommen. Mit derartigen Druckübersetzern lassen sich Drucke im Verhältnis von 1:40 erzeugen. Der artige Druckübersetzer können überall dort eingesetzt werden, wo hohe Drucke vorliegen müssen bei kurzen Hüben. Einsatzgebiete sind beispielsweise das Stanzen, Prägen, Signieren, Tiefziehen, Spannen, Scheren, Biegen und Richten.
Bei dem Druckübersetzer wird eine Bewegung des Kolbens des Zylinders (gemeint ist hier der größere Kolben) infolge einer Druckbeaufschlagung durch eine mechanische Verbindung dieses Kolbens mit einem Übersetzungskolben eines Druckzylinders (gemeint ist hier der kleinere Kolben) auf den Übersetzungskolben des Druckzylinders übertragen. Der Übersetzungskolben des Druckzylinders weist eine geringere Fläche auf als der Kolben des Zylinders, der mit Druck beaufschlagt wird.
Es können verschiedene Medien zur Druckübertragung verwendet werden wie beispielsweise Druckluft, Öl, Wasser oder auch sonstige Gase und Flüssigkeiten. Diese Medien können auch unterschiedlich sein auf der Seite geringen Drucks gegenüber der Seite mit dem hohen Druck.
Anstelle von dem in Figur 1 gezeigten einen Zylinder mit einem Kolben auf der Seite niedrigen Drucks können dort auch mehrere Zylinder mit mehreren Kolben verwendet werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckübersetzer so auszugestalten, dass er hinsichtlich seiner Einsatzmöglichkeiten vielseitiger verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 gelöst, indem wenigstens ein weiterer Kolben wenigstens eines weiteren Zylinders vorhanden ist, wobei dieser wenigstens eine weitere Zylinder wie auch der wenigstens eine zugehörige Kolben hohlzylindrisch ausgebildet sind, wobei der Druckzylinder in der hohlzylindrischen Ausnehmung angeordnet ist.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung nach Anspruch 2 ist der wenigstens eine Kolben mit dem Druckzylinder mechanisch verbunden, wobei durch die Bewegung des Druckzylinders gegenüber dem Übersetzungskolben in dem Druckzylinder der Druck aufgebaut wird, wobei der Übersetzungskolben des Druckzylinders eine geringere Fläche aufweist als der wenigstens eine Kolben des wenigstens einen Zylinders, wobei wenigstens ein weiterer Kolben wenigstens eines weiteren Zylinders vorhanden ist, wobei dieser wenigstens eine weitere Zylinder wie auch der wenigstens eine zugehörige Kolben hohlzylindrisch ausgebildet sind, wobei der Übersetzungskolben in der hohlzylindrischen Ausnehmung angeordnet ist.
Sowohl bei der Ausgestaltung nach Anspruch 1 wie auch bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ergibt sich eine wesentlich kompaktere Bauform des Druckübersetzers gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Bauformen. Dort ragt der Druckzylinder aus dem Zylinder heraus, in den der Druck eingespeist wird. Dieser Druckzylinder ist dabei deutlich dünner als der andere Zylinder. Die Außenmaße des Bauteils werden also wesentlich durch den größeren Radius des Zylinders bestimmt, in den der Druck eingespeist wird. Der Bauraum um den dünneren Druckzylinder herum ist dabei verschenkt.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung erweist es sich demgegenüber als vorteilhaft, dass der den Druckzylinder umgebende, Raum als zusätzlicher Zylinderraum genutzt wird, um Druck einzuspeisen. Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 3 weist der Übersetzungskolben eine Bohrung in axialer Richtung auf, die als Kanal für das Druckmittel zwischen dem Druckzylinder und dem Arbeitszylinder ausgebildet ist.
Dadurch kann vorteilhaft vermieden werden, dass ein zusätzlicher Kanal vorgesehen werden muss, um das Druckmedium aus dem Druckzylinder in einen Arbeitszylinder beispielsweise einer Stanzvorrichtung oder ähnlichem zu leiten.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 sind die einzelnen Zylinder durch Trennflansche getrennt, die als Stützflächen für die jeweiligen Kolben wirken.
Dadurch kann der Druck in die einzelnen Zylinder eingebracht werden, indem die Kolben sich dann entsprechend abstützen können, um die Bewegung in den Druckzylinder weitergeben zu können.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 erfolgt die Druckvorgabe in den Zylindern pneumatisch. Der Druckzylinder ist hydraulisch ausgebildet. Das Pneumatik- und das Hydrauliksystem sind durch einen Leckkanal atmosphärisch voneinander getrennt. Vorteilhaft kann dadurch vermieden werden, dass bei einem Leck in dem Hydraulikteil Öl in den Pneumatikteil gelangen kann und umgekehrt.
Bei der Ausgestaltung des Druckübersetzers nach Anspruch 6 wird das Volumen des Druckzylinders durch eine Ringkammer gebildet, wobei der Übersetzungskolben entlang des Innendurchmessers der Ringkammer durch eine Zugstange verlängert ist, die mit einem Stützflansch verbunden ist.
Durch die Ausgestaltung mit der Ringkammer lassen sich bei hinreichender Stabilität der Bauteile auch hohe Druckübersetzungen erreichen durch eine entsprechende Gestaltung der Ringkammer. Bei anderen Ausgestaltungen kann dies nur durch eine Verringerung der Kolbenfläche des Druckzylinders erfolgen. Wenn diese immer kleiner wird, wird der Übersetzungskolben immer instabiler, so dass bei einer solchen Konstruktion durch die Stabilität der Bauteile bedingt Grenzen gesetzt sind was die Erreichbarkeit von Druckübersetzungen betrifft.
Bei der Ausgestaltung eines Druckübersetzers nach Anspruch 7 bildet der Übersetzungskolben auf beiden Seiten der Kolbenfläche einen Druckzylinder, wobei jeder dieser Druckzylinder über ein Rückschlagventil mit einem Vorrat des Druckmediums sowie mit einer Ausgabeleitung für das Druckmedium verbunden ist, wobei bei der Bewegung der Kolben der Zylinder einer der Druckzylinder das Druckmedium zur Ausgabeleitung verdichtet und der andere Druckzylinder Druckmedium ansaugt.
Während also bei herkömmlichen Druckzylindern nach einem Arbeitstakt der Übersetzungskolben gegenüber dem Druckzylinder erst zurück bewegt werden muss, ergibt sich mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung als Vorteil, dass quasi kontinuierlich Druckmedium förderbar ist, weil zwei Druckzylinder vorhanden sind, von denen in jeder Bewegungsrichtung gerade einer das Druckmedium verdichtet.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 8 sind beide Zylinder mit den zugehörigen Kolben hohlzylindrisch ausgebildet, wobei ein Übersetzungskolben beidseitig mittels Stützstangen mit Stützflanschen verbunden ist, wobei die Stützstangen durch die hohlzylindrischen Ausnehmungen geführt sind, wobei zwei Druckzylinder gebildet werden, von denen jeweils einer auf jeweils einer Seite des Übersetzungskolbens mit einer Ringkammer in der Zylinderwand gebildet wird.
Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass quasi kontinuierlich Druckmedium förderbar ist, wobei durch die Ausgestaltung mit den Ringkammern wiederum eine hohe Druckübersetzung erreichbar ist.
Bei der Ausgestaltung der Druckübersetzers nach Anspruch 9 ist der Übersetzungskolben mittels einer Zugstange mit einem der Kolben der Zylinder verbunden, wobei die Zugstange in der Öffnung einer Ringkammer verläuft, die mit dem Übersetzungskolben einen ersten Druckzylinder bildet, wobei die Seitenwand des Übersetzungskolbens mit dem Stützflansch und der anderen Seite des Übersetzungskolbens einen zweiten Druckzylinder bildet.
Dies ist eine alternative Ausgestaltung zur Realisierung eines Druckübersetzer gemäß Anspruch 7. Dabei können vorteilhaft in einfacher Weise alle externen Anschlüsse auf eine Seite des Druckzylinder gelegt werden.
Bei der Ausgestaltung des Druckübersetzer nach Anspruch 10 ist zur Einspeisung von Druckmedium in den ersten Druckzylinder ein Überdruckventil in dem Übersetzungskolben vorgesehen.
Dadurch können vorteilhaft beide Druckkammern der Druckzylinder über einen externen Anschluss des Druckübersetzers mit Druckmedium versorgt werden.
Bei einem Druckübersetzer nach Anspruch 11 sind mehrere Druckzylinder hinsichtlich deren beweglicher Teile miteinander gekoppelt,
Dadurch lassen sich Bewegungen synchronisieren. Durch die Ausgestaltung der Volumina der Druckzylinder können dabei beispielsweise in einfacher Weise gleiche Stellwege von Stellelementen realisiert werden oder auch bestimmte Verhältnisse von Stellwegen von Stellelementen, indem dann die Volumina entsprechend angepasst werden. Durch die Kopplung der beweglichen Teile spielen dann Gewichtsbelastungen an einzustellenden Teilen keine Rolle.
Nach Anspruch 12 weist ein Druckübersetzer mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem Druckzylinder ein Dichtungssystem derart auf, das aus einer ersten Dichtung besteht, einer Aufnahmekammer sowie einer zweiten Dichtung, wobei die erste Dichtung zwischen der Niederdruckkammer und der Aufnahmekammer angeordnet ist und bei einem Überdruck der Niederdruckkammer gegenüber der Aufnahmekammer abdichtend wirkt und weiterhin bei einem Überdruck der Aufnahmekammer gegenüber der Niederdruckkammer durchlässig ist, wobei die zweite Dichtung unabhängig von den Druckverhältnissen abdichtend wirkt zwischen der Aufnahmekammer und der Kammer des wenigstens einen Druckzylinders.
Dadurch kann das Druckmedium in der Niederdruckkammer bei der Verdichtung abdichtend durch die erste Dichtung in der Nieder druckkammer gehalten werden. Eventuelle Verluste führen bei einer Verdichtung , des Druckmediums in der Niederdruckkammer dazu, dass das Druckmedium aus der Niederdruckkammer in die Aufnahmekammer strömt. Wird das Druckmedium der Niederdruckkammer wieder entspannt, strömt aufgrund der ersten Dichtung das Druckmedium aus der Aufnahmekammer wieder in die Niederdruckkammer zurück. Leckageverluste können dadurch weitgehend vermieden werden. Aufgrund der zweiten Dichtung wird das Druckmedium in dem Druckzylinder abgedichtet gegen die Aufnahmekammer.
Gemäß Anspruch 13 ist ein Druckübersetzer mit wenigstens einem Zylinder und wenigstens einem Druckzylinder so ausgestaltet, dass an der Anschlagsfläche des Kolbens an der Zylinderwand und/oder an der in der Endlage des Kolbens anschlagenden Fläche ein Dämpfungsmaterial aufgebracht ist und dass an der Anschlagsfläche des Kolbens an der Zylinderwand und/oder an der in der Endlage des Kolbens anschlagenden Fläche eine Nase angebracht ist.
Dadurch wird vorteilhaft der Anschlag bei Erreichen der Endlage des Kolbens gegenüber dem Zylinder gedämpft.
Es ist ersichtlich, dass die Gegenstände der Ansprüche 12 und 13 auch bei anderen Druckübersetzern sinnvoll eingesetzt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, Es zeigt dabei im einzelnen:
Fig. 1 : eine Darstellung eines Druckübersetzers nach dem Stand der Technik, Fig. 2-10: verschiedene Ausfuhrungsformen von Druckübersetzern, teilweise mit Arbeitszylindern.
In den nachfolgenden Figuren sind folgende Bauteile einheitlich mit nachfolgend aufgelisteten Bezugszeichen versehen:
1 Druckübersetzer
2 Niederdruckkolben
3 Zylinder
4 Übersetzungskolben
5 Druckzylinder
6 Niederdruckanschluss
7 Atmosphärendrucköffnung
8 Hochdruckkanal
9 Hochdruckstützflansch
10 Niederdruckstützflansch
11 Zwischenflansch
12 Zugstangenverlängerung
13 Rückführanschluss
14 Anschlagdämpfung
15 Steuerventil
16 Vorsteuerventil
17 Signalentlüftungsventil
18 Saugventil
19 Druckventil
20 Vorratsspeicher
21 Doppelrückschlagventil
22 Rückschlagventil
23 Kolbenstange
24 Ringkanal
25 Verbindungszylinder
26 Zugstangen Luftkanal Trennflansch Arbeitskolben Leckkanal Öffnungen Stützlager Anschlagstanze Anschlag Ventil Schutzhaube Verdrehsicherungsbolzen Steuerungsflansch Füll- und Entlüftungsstutzen Verschlusskappe Stangenende Feder Druckmittelkanal Steuerkanal Schnellentlüftungsventil Zylinderrohr Nieder druckkammer erste Dichtung zweite Dichtung Aufnahmekammer Mutter Nase Ringkammer Steuerventil Kammer Niederdruckringkolben Ölvorratsmenge 61 Zylinder
62 Zylinder
63 Zylinder
64 Zylinder
Figur 1 zeigt einen Druckübersetzer 1. Bei dem Druckübersetzer 1 wird eine Bewegung des Niederdruckkolbens 2 des Zylinders 3 infolge einer Druckbeaufschlagung durch eine mechanische Verbindung dieses Niederdruckkolbens 2 mit einem Übersetzungskolben 4 eines Druckzylinders 5 auf den Übersetzungskolben 4 des Druckzylinders 5 übertragen. Der Übersetzungskolben 4 des Druckzylinders 5 weist eine geringere Fläche auf als der Niederdruckkolben 2 des Zylinders 3, der mit Druck beaufschlagt wird. Es ist weiterhin ein Niederdruckanschluss 6 zu sehen, in den der Druck eingespeist wird, um den Niederdruckkolben 2 des Zylinders 3 in Bewegung zu versetzen. Weiterhin ist eine Atmosphärendrucköffnung 7 zu sehen, mit der die Oberseite des Zylinders 3 mit Atmosphärendruck verbunden ist.
Figur 2 zeigt einen Druckübersetzer mit zwei Niederdruckkolben 2, die durch den Druckzylinder 5 fest miteinander verbunden sind. Durch die Verwendung der beiden Niederdruckkoiben 2 wird bei gleichem Baurum nahezu eine Verdoppelung des erreichbaren Hochdrucks bei gleichem Bauraum erreicht.
Der Übersetzungskolben 4 ist als Zugstange 12 verlängert und mit dem Niederdruckstützflansch 10 fest verschraubt. An der Gegenseite ist der Übersetzungskolben 4 durch den Zwischenflansch 11 hindurch geführt und mit der Mutter 54 verschraubt. Die Zugstangenverlängerung 12 des Übersetzungskolbens 4 ermöglicht eine Übersetzung bis nahezu unendlich, was mit dem bekannten Druckübersetzer durch einen extrem dünnen Übersetzungskolben nicht möglich ist. Der Übersetzungskolben 4 selbst kann besonders vorteilhaft wie hier gezeigt gleichzeitig als Zugstange 12 ausgeführt sein, was den Druckübersetzer wesentlich verbilligt. Der Druckzylinder 5 ist als Ringkammer zwischen der Verbindung der beiden Niederdruckkoiben 2 und der Verlängerung der Zugstange 12 ausgebildet. Durch die Zugstange 12 hindurch ist ein Hochdruckkanal 8 geführt, über den das Druckmedium an einen Arbeitszylinder ausgebbar ist.
Weiterhin ist bei dem in Figur 2 dargestellten Druckübersetzer ein Dichtungssystem dargestellt. Das Dichtungssystem ist zur Leckagerückförderung so angelegt, dass Leckage aus der Niederdruckkammer 50 über die einseitig wirkende (erste) Dichtung 51 von der doppelt wirkenden (zweiten) Dichtung 52 zurück gehalten wird und sich zunächst in der Aufnahmekammer 53 sammelt und einen Druck aufbaut. Bei druckloser Niederdruckkammer 50 baut sich der Druck aus der Aufήahmekammer 53 über die wie ein Rückschlagventil öffnende (erste) Dichtung 51 in die Aufnahmekammer 53 ab. Durch die gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Niederdruckanschlüsse 6 wird das Druckmedium (beispielsweise Öl) aus der Ringkammer des Druckzylinders 5 durch den Hochdruckkanal 8 verdrängt. Die Rückstellung des Systems erfolgt durch die Druckbeaufschlagung von Anschluss 13, einer hier nicht dargestellten Feder oder durch das Zurückverdrängen des Öls durch einen hier nicht dargestellten Arbeitszylinder. Das Leckagerückführungssystem der ersten Dichtung 51 sowie der zweiten Dichtung 52 ersetzt die sonst übliche kostenintensive Druckmedientrennung durch einen Kanal zur freien Atmosphäre. Der Druckübersetzer kann auch mit einer Oszilliersteuerung ausgerüstet werden wie diese in den nachfolgenden Figuren noch erläutert wird.
Der in Figur 3 dargestellte Druckübersetzer ist doppelt wirkend. Das heißt, dass in jeder der beiden Bewegungsrichtung das Hochdruckmedium verdrängt wird, wobei gleichzeitig auf der anderen Seite Hochdruckmedium angesaugt wird. Der Unterschied zum Druckübersetzer nach Figur 2 besteht außerdem darin, dass der Übersetzungskolben 4 als Trenn- und Stützkolben zwischen den beiden Seiten wirkt und er zu beiden Seiten als Zugankerverlängerung 12 ausgebildet ist. An beiden Innenseiten der Niederdruckflansche 10 sind elastische Anschlagdämpfungen 14 eingebaut. Um den Progressivweg des Anschlages zu verlängern ohne zusätzlichen Bauraum zu benötigen, ist der Niederdruckkoiben 2 mit der keilförmigen und abgerundeten Nase 55 ausgestaltet. Die Oszilliersteuerung besteht aus einem Steuerventil 15, das als 3/2 -Wegeventil ausgebildet ist, dem Vorsteuerventil 16 und dem Signalentlüftungsventil 17. Das Steuerventil 15 kann auch ein 4/2 -Wegeventil sein. Zur äußeren Druckmedientrennung dienen die Saugventile 18 und Druckventile 19. Der Vorratsspeicher 20 kann ein offenes oder geschlossenes System sein. Bei Gasen kann es sich auch um eine Zuführleitung handeln.
Durch eine Druckbeaufschlagung des Steuerventils 15 setzt die Bewegung der Kolben 2 mit dem Druckzylinder 5 ein. Die Richtung wird von der Anfangsstellung des Steuerventils vorgegeben. Das Druckmedium wird von einer Seite über das Saugventil 18 angesaugt und an der anderen über das Druckventil 19 an den Verbraucher abgegeben. Nach der Berührung des Niederdruckkolbens 2 mit dem Vorsteuerventil 16 wird das Steuerventil 15 vom Signaldruck umgeschaltet und die Kolben bewegen sich in die Gegenrichtung bis das Signalentlüftungsventil an der Gegenseite berührt und der Signaldruck entlüftet wird und das Steuerventil zurückschaltet.
Die dargestellte Doppelnutzung durch zwei Niederdruckkoiben 2 und der schmale, beidseitig genutzte Übersetzungskolben 4 bringen eine Bauraumverkleinerung um ca. 70% und eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Niederdruckmediums um ca. 30%.
Die dargestellte Nase 55 des Niederdruckkolbens 2 in Verbindung mit der Anschlagdämpfung 14 bringt neben der extrem kurzen Dämpfung auch einen Rückpralleffekt, der eine höhere Hubfrequenz und Lebensdauerverlängerung zur Folge hat.
Durch die Oszilliersteuerung mit dem Vorsteuerventil 16 in Kombination mit dem Signalentlüftungsventil 17 wird ein Stillstand in einem toten Schaltpunkt vermieden.
Die schematische Darstellung eines Druckübersetzers nach Figur 4 unterscheidet sich von den Darstellungen der Figuren 2 und 3 dadurch, dass der Übersetzungskolben 4 beweglich ist und mit den Niederdruckkoiben 2 über die Kolbenstange 23 fest verbunden ist. Im Übersetzungskolben 4 ist ein Rückschlagventil 22 angeordnet, das das Druckmittel nur in die Ringkammer 56 strömen lässt. Der Austritt dieses Druckmittels erfolgt über den Ringkanal 24, durch den Hochdruckkanal 8 und über das Doppelrückschlagventil 21 zum Verbraucher. Die beiden Niederdruckkoiben 2 sind durch den Verbindungszylinder 25 fest miteinander verbunden. Der Verbindungszylinder kann auch durch mindestens zwei Zugstangen ähnlich der Darstellung der Figur 6 ersetzt werden. Das Doppelrückschlagventil 21 ersetzt zwei Einzelrückschlagventile und eine T- Verbindung. Durch das Steuerventil 57, das als Impulsventil ausgeführt und in beiden Positionen mit Magneten gesichert ist, die jeweils eine Totpunktstellung des Ventilschiebers verhindern, wird eine Oszillierbewegung erreicht. Es ist aber auch eine Steuerung vergleichbar der in Figur 3 dargestellten möglich.
Es ist dabei ersichtlich, dass derartige Steuerventile auch bei anderen Druckübersetzern eingesetzt werden können. Der wesentliche Vorteil dieser Steuerventile besteht darin, dass die beweglichen Teile des Steuerventiles durch die Magnete definiert in die Endlage gezogen bzw gestoßen werden. Dabei wird das Steuerventil mechanisch betätigt (unmittelbar oder durch eine Druckbeaufschlagung), so dass die beweglichen Teile des Steuerventiles entgegen der Magnetkraft aus der einen Endlage heraus gelöst werden können und zumindest so weit in Richtung der anderen Endlage bewegt werden, dass diese durch die dort ebenfalls wirkenden magnetischen Kräfte definiert erreicht wird. Es wird also immer ein definierter Arbeitspunkt des Steuerventiles erreicht, ohne dass diese zwischen den Arbeitspunkten "hängt".
Durch die Druckbeaufschlagung des Steuerventils 57 wird der Niederdruckkoiben 2 in Richtung Niederdruckstützflansch 10 bewegt. Der Übersetzungskolben 4 wird dabei mitgenommen, wobei das Druckmedium aus der Ringkammer 56 durch den Ringkanal 24 und den Hochdruckkanal 8 über das Doppelrückschlagventil 21 zum Verbraucher verdrängt wird. Gleichzeitig wird in die Kammer 58 über das Saugventil 18 Druckmittel angesaugt. Nach der Berührung des Niederdruckkolbens 2 mit dem Betätigungsstößel des Steuerventil 57 wird dieses gegen die Magnethaltekraft schlagartig umgeschaltet. Die Bewegungsrichtung des Übersetzungskoibens 4 ändert sich. Das Druckmedium wird zum einen Teil über das Rückschlagventil 22 in die Ringkammer 56 verdrängt und zum anderen Teil entsprechend dem Volumen der Kolbenstange 23 durch den Druckstützflansch 9 und den Hochdruckkanal 8 über das Doppelrückschlagventil 21 zum Verbraucher. Durch die Berührung des Niederdruckkolbens 2 mit dem Steuerventil 57 erfolgt die Richtungsumkehr.
Der bewegliche, doppelt wirkende Übersetzungskolben 4 mit dem integrierten Rückschlagventil 22 und dem Ringkanal 24 ermöglicht, alle Anschlüsse an einer Seite anzubringen. Dadurch ergibt sich eine einfache Anflanschmöglichkeit ohne dabei auf Raumersparnis bzw. die Drucksteigerung durch das Mehrfachantriebskonzept zu verzichten.
Bei der dargestellten Steuerung erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass das Steuerventil 57 als Impulsventil ausgebildet ist. Dieses ist in den Zwischenflansch 1 1 • integriert, wodurch Umsteuerventile mit dem dafür erforderlichen Leitungsaufwand vermieden werden können.
Bei der Darstellung der Figur 5 ist ein Druckübersetzer zu sehen, der in den wesentlichen Prinzipien der Darstellung der Figur 3 entspricht. Als wesentlicher Unterschied ist auszumachen, dass hier zwei Druckzylinder 5 vorhanden sind. Ein Druckübersetzer nach der Darstellung der Figur 5 hat neben der Übersetzungs- auch eine Mengenteilerfunktion bzw. eine Mengendosierfünktion. Es können so unabhängige Arbeitszylinder mit sehr kostengünstigen Mitteln in eine sehr genaue, gleiche Position gebracht werden. Hierbei spielt eine eventuelle unterschiedliche Gegenkraft keine Rolle. Die Anzahl der Druckzylinder kann beliebig sein und beispielsweise auch mehr als zwei betragen. Auch die Druckvolumina können unterschiedlich sein, wenn Differenzpositionen erforderlich sind. Dieses Mehrfachdruckübersetzersystem ist grundsätzlich auch bei anderen Ausgestaltungsformen von Druckübersetzern einsetzbar. Wesentlich ist dabei, dass die beweglichen Teile der Druckübersetzer - in dem in Figur 5 dargestellten Beispiel die Druckzylinder 5 - miteinander verbunden sind. Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Druckübersetzers. Zu sehen ist ein Schnitt durch einen hydropneumatischen Druckübersetzer, der einen Niederdruckkoiben 2 aufweist, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit 2 Zugstangen 26 mit einem Niederdruckringkolben 59 verbunden ist. Die Zugstangen sind mit Luftkanälen 27 versehen, so dass- externe Verbindungskanäle zwischen den beiden Niederdruckkoiben entfallen können.
Beide Pneumatiksysteme sind durch den Trennflansch 28 voneinander getrennt.
Weiterhin ist ein Übersetzungskolben 4 zu sehen, der mit dem Niederdruckkoiben 2 fest verbunden ist.
Der Druckzylinder 5 beinhaltet die Ölvorratsmenge 60. Der Druckzylinder 5 ist fest mit dem Trennflansch 28 verbunden und bildet zusammen mit dem Trennflansch 28 das Stützlager des Arbeitskolbens 29.
Weiterhin ist ein Leckkanal 30 vorhanden, durch den der Niederdruckteil von dem Hydraulikteil atmosphärisch getrennt ist.
Weiterhin ist wieder ein Niederdruckanschluss 6 für das Druckmedium zu sehen sowie Öffnungen 31, die den Raum der Zylinder hinter dem Arbeitsvolumen der Kolben 2 mit Atmosphärendruck verbinden.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform erweist es sich als vorteilhaft, dass die eingangs im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen herkömmlichen Systeme ohne größeren konstruktiven Aufwand auf das erfmdungsgemäße System verändert werden können.
Dies wird zum einen erreicht durch die mit mindestens zwei Zugstangen 28 verbundenen Niederdruckkoiben 2. Dadurch werden für die Luftkanäle keine zusätzlichen Leitungen benötigt, indem zumindest eine dieser Zugstangen eine entsprechende Öffnung aufweist, durch die das Druckmedium strömen kann. Weiterhin ist vorteilhaft der Druckzylinder 5 fest mit dem Zwischenflansch des Arbeitszylinders verbunden. Dies bedingt eine hohe Stabilität und eine schnelle Druckmittelübertragung. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass sich durch das Stützlager 32 eine präzise und stabile Führung des Arbeitskolbens 29 ergibt. Durch den Leckkanal 30 wird eine sichere Druckmedientrennung erreicht. Insbesondere wird also deren Vermischung verhindert.
Figur 7 zeigt eine Darstellung eines Druckübersetzers und einer Arbeitszylinderkombination, die aus einer Kombination der Darstellung nach den Figuren 2 und 6 besteht. Der Unterschied zu den beiden angesprochenen Figuren besteht darin, dass der Übersetzungskolben 4 fest mit dem Arbeitskolben 29 verbunden ist und um die Anschlagstange 33 verlängert und durch den Druckzylinder 5 und den Niederdruckflansch 10 hindurch geführt ist. Das herausragende Ende ist mit einem verstellbaren Anschlag 34 versehen. Dieser Anschlag betätigt beim Anschlagen das Ventil 36, von dem das Ende des Hubvorganges an eine Prozesssteuerung quittiert wird. Die Schutzhaube 37 vermeidet eine Verletzungsgefahr.
Der Arbeitskolben 29 ist mit einem Verdrehsicherungsbolzen 38 versehen. Dieser stützt sich im Stangenflansch 39 und im Trennflansch 28 ab. Im Arbeitskolben 29 ist der Bolzen beidseitig abgedichtet. Der Bolzen wird vorteilhaft tangential durch den Leckkanal 30 geführt, wodurch eine Druckmittelvermischung verhindert wird.
Dieser Verdrehsicherungsbolzen 38 erweist sich als vorteilhaft. Es ist ersichtlich, dass dieser auch bei anderen Druckübersetzern eingesetzt werden kann.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ermöglicht der Anschlag eine exakte, verstellbare Hubbegrenzung, die beispielsweise bei einer Etikettenstanzung unbedingt erforderlich ist. Der Aufwand hierzu ist minimal, da die meisten Teile dazu schon für den Druckübersetzer benötigt werden. Vorteilhaft können durch den Verdrehsicherungsbolzen die üblichen aufwändigen Zusatzeinrichtungen ersetzt werden. Das Ventil 36 erhält seine Versorgungsenergie aus der Druckkammer, so dass nur eine Signalleitung erforderlich ist und die Umleitung gespart wird. Ohne großen Zusatzaufwand ist durch das Ventil der Druckübersetzer in einem automatischen Ablauf einsetzbar.
Figur 8 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Druckübersetzer-Arbeitszylinderkombination. Diese Kombination enthält einen Arbeitszylinder vergleichbar der Darstellung der Figur 6 und einen Druckübersetzer vergleichbar der Darstellung nach Figur 7. Es ist hier zu sehen, dass der Übersetzungskolben 4 nicht durch andere Funktionsteile verlängert ist. Der Druckzylinder 5 ist durch den Niederdruckkoiben 2 und durch den Niederdruckstützflansch 10 als Füll- und Entlüftungsstutzen 40 heraus geführt und mit einer Verschlusskappe 41 verschlossen. Die Feder 43 setzt das Druckmittel in der Ruhestellung und beim Anlauf unter einen Druck, der etwas über dem der freien Atmosphäre ist. Durch das Entfernen der Verschlusskappe 41 wird die Feder entspannt und so ein gefahrloses Entlüften und Befüllen ermöglicht. Vorteilhaft kann also die Feder 43 entspannt werden. Der Stangenflansch 39 und das Stangenende 42 sind direkt als Werkzeugaufnahme und Führung ausgebildet.
Der Füll- und Entlüftungsstutzen vereinfacht das Befüllen mit flüssigem Druckmedium, die Füllstandskontrolle und beim Service das Entlüften nach dem Eintritt von Luft in die Druckflüssigkeit.
Der Stangenflansch ist gleichzeitig als Werkzeugführung ausgebildet, wodurch die Werkzeugkosten verringert werden und das Werkzeug verkleinert werden kann. Es handelt sich hierbei um das Werkzeug, dass an den Druckübersetzer angebaut werden soll.
Durch die Feder wird das Druckmittel unter Druck gesetzt, wodurch ein Einsickern von Luft verhindert wird. Die Vorspannung wird durch das Herausdrehen der Kappe aufgehoben. Figur 9 zeigt die Darstellung eines arbeitszylinderseitigen Teilbereichs eines Druckübersetzers. Der Unterschied zu den Darstellungen der Figuren 6 bis 8 besteht hier darin, dass das Hochdruckmittel nicht kolben- sondern stangenseitig wirkt. In dem Kanal 44 wird das Druckmittel durch den Kolben 29 hindurch gefuhrt und tritt stangenseitig aus. Der Arbeitskolben führt eine Relativbewegung auf die Bewegungsrichtung des Druckzylinders 5 zu. Der Arbeitskolben 29 wirkt ziehend im Gegensatz zu den Figuren 6 bis 8, bei dem er drückend wirkt.
Die Umkehr der Kraftrichtung ist grundsätzlich bei allen Druckübersetzern mit Arbeitszylindern möglich. Dies gilt also insbesondere auch für Druckübersetzer, die ihrer Bauart nach bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Druckmittelkanal kann je nach Arbeitsrichtungsbedarf kolbenseitig drückend oder stangenseitig ziehend austreten.
Figur 10 zeigt die Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Druckübersetzers, der sich von den Darstellungen der Figuren 2 bis 8 unterscheidet. Es ist zu sehen, dass die Zugstange 12 als reine Verbindungsstange ohne Kolben ausgeführt ist. Sie wird zusätzlich als Steuerkanal 45 genutzt. Der Verbindungszylinder 25 ist nur eine reine Verbindung der Kolben 2. Die Saugventile 18 und die Druckventile 19 sind im Zwischenflansch 11 eingebaut. Die beiden Druckzylinder 61, 64 werden außen durch die Zylinderrohre 47 begrenzt.
Das Druckmittel, das beispielsweise Druckluft sein kann, wird durch das Steuerventil 15 in den Zylinder 64 sowie den Zylinder 61 eingespeist. Die Zylinder 64 und der Zylinder 61 verdichten gemeinsam die Luft in dem Zylinder 63 auf etwas über das Doppelte des Drucks, welche über das Auslassventil 19a austritt. Nach der Berührung des Kolbens 2 mit dem Vorsteuerventil 16 wird das Steuerventil 15 umgeschaltet. Der Zylinder 64 wird über das Schnellentlüftungsventil entlüftet. In die Zylinder 62 und den Zylinder 63 wird durch das Steuerventil 15 Druckluft eingespeist. Die Zylinder 62, 63 verdichten die in dem Zylinder 61 vorhandene Druckluft auf etwas über das Doppelte des Drucks. Diese Druckluft tritt über das Auslassventil 19b aus. Nach der Berührung des Signalent- lüftungsventils 17 wird der Druck im Steuerkanal 45 abgebaut. Das Steuerventil 15 schaltet um und das System verdichtet wieder in die andere Richtung.
Dem Anmelder ist im Zusammenhang mit der Figur 10 ein Druckübersetzer bekannt, der in der Herstellung aufwändiger ist und dessen Leistung geringer ist. Dies ist bedingt durch die dort vorhandenen vier äußeren Zuganker und dadurch bedingten teureren Vierkantflanschbauweise. Die Abluft wird durch das Arbeitsventil abgebaut, was das System langsam macht. Die Anschlagdämpfungen wirken nicht progressiv, wie dies bei der vorliegenden Erfindung durch die Ausgestaltung mit der Nase 55 der Fall ist.
Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung erweist es sich demgegenüber als vorteilhaft, dass eine zentrale Zugstange vorhanden ist, welche auch als Steuerleitung genutzt werden kann. Es können dadurch alle Flansche in der weitaus günstigeren Rundausführung hergestellt werden. Der Flansch 10 kann als Grundplatte für ein nach ISO genormtes Grundplattenventil gestaltet werden, was den weltweiten Service wesentlich vereinfacht. Die Schnellentlüftungsventile 46 bewirken eine Leistungssteigerung um 20 - 30 %. Die Dämpfungsnasen 55 bewirken einen progressiven Anschlag, was die Lebensdauer erheblich verlängert.
Es handelt sich hier also um einen Druckübersetzer mit mehreren Zylindern, in denen Kolben bewegbar sind, wobei bei einer Druckbeaufschlagung der Kolben wenigstens einer der Kolben an seiner Rückseite mit der Zylinderwand einen weiteren Zylinder bildet, der als Druckzylinder wirkt, in dem das Druckmedium verdichtet wird.
Vorteilhaft sind dazu Ein- und Ausgänge mit Ventilen beschaltet, so dass das als Druckzylinder wirkende Volumen in der Verdichtungsphase des im Druckzylinder befindlichen Druckmediums mit einer Ausgangsleitung für das Druckmedium verbunden wird, wobei bei der Rückbewegung in der Entspannungsphase des den Druckzylinder bildenden Volumens dort neues Druckmedium einsaugbar ist. Vorteilhaft kann wie in Figur 10 dargestellt in dieser Entspannungsphase des einen Volumens eine Beschaltung derart erfolgen, dass ein anderes Volumen als Druckzylinder wirkt. Die oberen und unteren Begrenzungsflächen sind mit einer Zugstange in der Mitte der Volumina miteinander verbunden. Vorteilhaft kann durch diese Zugstange hindurch eine Steuerleitung geführt sein, durch das ein Druckmedium förderbar ist, mit Steuerventile ansteuerbar sind, die im Bereich der Begrenzungsflächen zur Beschaltung der Druckzylinder angebracht sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Druckübersetzer (1), bei dem eine Bewegung wenigstens eines Kolbens (2) wenigstens eines Zylinders (3) infolge einer Druckbeaufschlagung durch eine mechanische Verbindung des wenigstens einen Kolbens (2) mit einem Übersetzungskolben (4) eines Druckzylinders (5) auf den Übersetzungskolben (4) des Druckzylinders (5) übertragen wird, wobei der Übersetzungskolben (4) des Druckzylinders (5) eine geringere Fläche aufweist als der wenigstens eine Kolben (2) des wenigstens einen Zylinders (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein weiterer Kolben (2) wenigstens eines weiteren Zylinders (3) vorhanden ist, wobei dieser wenigstens eine weitere Zylinder (3) wie auch der wenigstens eine zugehörige Kolben (2) hohlzylindrisch ausgebildet sind, wobei der Druckzylinder (5) in der hohlzylindrischen Ausnehmung angeordnet ist.
2. Druckübersetzer (1), bei dem infolge einer Bewegung wenigstens eines Kolbens (2) wenigstens eines Zylinders (3) infolge einer Druckbeaufschlagung in einem Druckzylinder (5) ein Druck aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kolben (2) mit dem Druckzylinder (5) mechanisch verbunden ist, wobei durch die Bewegung des Druckzylinders (5) gegenüber dem Übersetzungskolben (4) in dem Druckzylinder (5) der Druck aufgebaut wird, wobei der Übersetzungskolben (4) des Druckzylinders (5) eine geringere Fläche aufweist als der wenigstens eine Kolben (2) des wenigstens einen Zylinders (3), wobei wenigstens ein weiterer Kolben (2) wenigstens eines weiteren Zylinders (3) vorhanden ist, wobei dieser wenigstens eine weitere Zylinder (3) wie auch der wenigstens eine zugehörige Kolben (2) hohlzylindrisch ausgebildet sind, wobei der Übersetzungskolben (4) in der hohlzylindrischen Ausnehmung angeordnet ist.
3. Druckübersetzer (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungskolben (4) eine Bohrung in axialer Richtung aufweist, die als Kanal (8) für das Druckmittel zwischen dem Druckzylinder (5) und dem Arbeitszylinder ausgebildet ist.
4. Druckübersetzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zylinder (3) durch Trennflansche (11) getrennt sind, die als Stützflächen für die jeweiligen Kolben (2) wirken.
5. Druckübersetzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckvorgabe in den Zylindern (3) pneumatisch erfolgt und dass der Druckzylinder (5) hydraulisch ausgebildet ist, wobei das Pneumatik- und das Hydrauliksystem durch einen Leckkanal (30) atmosphärisch voneinander getrennt sind.
6. Druckübersetzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Druckzylinders (5) durch eine Ringkammer gebildet wird, wobei der Übersetzungskolben (4) entlang des Innendurchmessers der Ringkammer durch eine Zugstange (12) verlängert ist, die mit einem Stützflansch (10) verbunden ist.
7. Druckübersetzer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungskolben (4) auf beiden Seiten der Kolbenfläche einen Druckzylinder (5) bildet, wobei jeder dieser Druckzylinder (5) über ein Rückschlagventil (18, 19) mit einem Vorrat (20) des Druckmediums sowie mit einer Ausgabeleitung für das Druckmedium verbunden ist, wobei bei der Bewegung der Kolben (2) der Zylinder (3) einer der Druckzylinder (5) das Druckmedium zur Ausgabeleitung verdichtet und der andere Druckzylinder (5) Druckmedium ansaugt.
8. Druckübersetzer (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Zylinder (3) mit den zugehörigen Kolben (2) hohlzylindrisch ausgebildet sind, wobei ein Übersetzungskolben (4) beidseitig mittels Stützstangen (12) mit Stützflanschen (10) verbunden ist, wobei die Stützstangen (12) durch die hohlzylindrischen Ausnehmungen geführt sind, wobei zwei Druckzylinder (5) gebildet werden, von denen jeweils einer auf jeweils einer Seite des Übersetzungskolbens (4) mit einer Ringkammer in der Zylinderwand gebildet wird.
9. Druckübersetzer (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungskolben (4) mittels einer Zugstange (12) mit einem der Kolben (2) der Zylinder (3) verbunden ist, wobei die Zugstange (12) in der Öffnung einer Ringkammer verläuft, die mit dem Übersetzungskolben (4) einen ersten Druckzylinder (5) bildet, wobei die Seitenwand des Übersetzungskolbens (4) mit dem Stützflansch (10) und der anderen Seite des Übersetzungskolbens (4) einen zweiten Druckzylinder (5) bildet.
10. Druckübersetzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einspeisung von Druckmedium in den ersten Druckzylinder (5) ein Überdruckventil (22) in dem Übersetzungskolben (4) vorgesehen ist.
11. Druckübersetzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckzylinder (5) hinsichtlich deren beweglicher Teile (4, 5) miteinander gekoppelt sind.
12. Druckübersetzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Niederdruckkammer (50) des wenigstens einen Zylinders (3) und der Kammer des wenigstens einen Druckzylinders (5) ein Dichtungssystem (51, 52, 53) angeordnet ist, das aus einer ersten Dichtung (51) besteht, einer Aufnahmekammer (53) sowie einer zweiten Dichtung (52), wobei die erste Dichtung (51) zwischen der Niederdruckkammer (50) und der Aufnahmekammer (53) angeordnet ist und bei einem Überdruck der Niederdruckkammer (50) gegenüber der Aufnahmekammer (53) abdichtend wirkt und weiterhin bei einem Überdruck der Aufnahmekammer (53) gegenüber der Niederdruckkammer (50) durchlässig ist, wobei die zweite Dichtung (52) unabhängig von den Druckverhältnissen abdichtend wirkt zwischen der Aufnahmekammer (53) und der Kammer des wenigstens einen Druckzylinders (5).
13. Druckübersetzer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anschlagsfläche des Kolbens (2) an der Zylinderwand und/oder an der in der Endlage des Kolbens (2) anschlagenden Fläche ein Dämpfungsmaterial (14) aufgebracht ist und dass an der Anschlagsfläche des Kolbens (2) an der Zylinderwand und/oder an der in der Endlage des Kolbens anschlagenden Fläche eine Nase (55) angebracht ist.
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