DE4026005A1

DE4026005A1 - Fluid-druckverstaerker

Info

Publication number: DE4026005A1
Application number: DE4026005A
Authority: DE
Inventors: Johannes Vagn Baatrup
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-15
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1991-02-21
Also published as: DK399589D0; US5170691A; DK171121B1; DK399589A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluid-Druckver stärker der Art, bei dem ein Pendelkolbensystem mit einem größeren Kolben in einem Niederdruckzylinder und ein kleinerer Kol ben in einem kleineren Zylinder arbeitet, wobei die Einleitung eines Fluids mit relativ niedrigem Druck in den ersten Zylinder die Verschiebung des kleineren Kolbens in dem zweiten Zylinder bewirkt, so daß das Fluid aus diesem Zylinder mit erhöhtem Druck ausgegeben werden kann, aber in geringerer Menge als die Menge, die in den Niederdruckzylinder eingeführt ist.

Druckverstärker dieser Art sind relativ einfach im Vergleich zu Einrichtungen zum direkten Erhöhen des Drucks von Null zu einem erforderlichen hohen Wert. Für viele Anwendungen ist es jedoch ein störender Faktor, daß die hin- und hergehende Bewegung des Verstärkerkolbensystems zu Schwankungen des vom Verstärker ge lieferten Hochdrucks führt. Das Hochdruckfluid wird zwar durch ein Rückschlagventil abgegeben, das einen Rückfluß zum niedrigen oder mittleren Drucksystem verhindert, wenn jedoch ein gewisser Flüssigkeitsverbrauch oder eine Lekage im Hochdrucksystem vor handen ist, tritt darin ein Druckverlust auf, wenn das Fluid mit hohem Druck nicht vom Druckverstärker mit völlig konstan tem Druck zugeführt wird. Da die Verstärkung durch Pendelung eines Kolbensystems bewirkt wird, ist es unvermeidlich, daß solche Druckverluste auftreten, insbesondere auch deswegen, da das Kolbensystem in der Betätigung innehält, wenn dessen Bewegungsrichtung umgekehrt wird.

Es wird zwischen einfach- und doppeltwirkenden Druckverstärkern unterschieden, wie bei Kolbenpumpen, und offensichtlich ist eine doppeltwirkende Einrichtung besser geeignet, einen fast konstanten Abgabedruck zu erzeugen, da in einem doppeltwirken den System keine Betätigungspause vorhanden ist, die beim Rück kehrtakt des Kolbensystems eines einfach wirkenden System vor handen ist.

Es gibt jedoch noch Probleme im Hinblick auf eine schnelle und sichere Betätigung der Einrichtung zur zyklischen Änderung der Bewegungsrichtung des Kolbensystems. Für viele Anwendungen be steht ein großer Bedarf darin, daß der Druckverstärker eine kleine Größe und einen geringen Preis aufweist, und bereits aus diesem Grunde ist für viele Zwecke ein einfach wirkendes System bevorzugt, z.B. zum Einsatz in verschiedener Arten von Werkzeugen und Fahrzeugen. Wenn das System z.B. in Verbindung mit hydraulischen Betätigungseinrichtungen zum Halten von Werk stücken benutzt ist, sollten die Druckverstärker in der Lage sein, den Abgabedruck nahezu konstant zu halten.

Aber die einfach wirkenden Verstärker haben den Nachteil einer relativ geringen Arbeitsfrequenz, die sich aufgrund des Erfor dernisses eines Leertaktes für jeden Arbeitstakt ergibt. Dies führt zu relativ größeren äußeren Abmessungen für eine bestimm te Menge an Hochdruckfluß und es treten Druckeinfälle auf der Hochdruckseite auf.

Die US-A 37 37 254 offenbart einen derartigen Verstärker, wo bei behauptet wird, daß die Schaltumkehr unmittelbar erfolgt. Da jedoch während der Schaltphase die Axialkräfte, die auf die Schaltsteuereinrichtung wirken, in entgegengesetzter Rich tung der Bewegungsrichtung des Kolbensystems wirken, und da das Fluid von den Niederdruckzylinderkammern durch relativ lange und schmale Kanäle zu führen ist, ist die resultierende Arbeitsfrequenz nur relativ gering.

Zur Vereinfachung sollte das Kolbensystem durch Wirkung eines Mitteldruckfluides pendeln, d.h. durch das Fluid, das das System sowohl über die Arbeitstakte als auch die Rückkehrtakte bewegt, und außerdem sollten die zugehörigen Schaltsteuerungen durch Mitteldruckfluid betätigt werden. Dies legt die Verwendung einer einfachen Schiebesteuerung nahe, die direkt oder indirekt in Ab hängigkeit vom Kolbensystem, das die entsprechenden extremen Po sitionen erreicht, umgekehrt wird, so daß eine Betätigung in der Weise erfolgt, daß diese die relevanten Kolbenkammern mit der Mitteldruckquelle und einem Niederdruckrückkehrsystem auf al ternativ verbindet. Ein derart einfaches Steuersystem weist je doch bekanntermaßen einige wichtige Betätigungsprobleme auf, u.a. da für eine tatsächliche sichere Schaltbetätigung diese mit einigen engen Kanälen versehen sein müssen, sogenannten Düsen, wodurch das System schmutzanfällig, und in den Reaktio nen relativ langsam wird. Darüber hinaus sind Düsen Abnut zungen unterworfen, so daß nach einiger Zeit das System in stabil werden kann. Diese Probleme können durch Verwendung größerer Ventilkanäle reduziert werden, jedoch führt dies zu Problemen im Hinblick auf die Schaltbetätigungen. Teilweise unerklärliche Gleichgewichtszustände können auftreten, in denen das Pendelkolbensystem die Arbeit beendet.

Es ist bekannt, die Betätigung durch mechanische Rastverbin dung der Schiebesteuerung in den Endpositionen zu stabilisie ren, jedoch bewirkt dies erhöhte Kosten und Raumbedarf, darüber hinaus unterliegt das Absperrsystem einer Abnutzung.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein System der angege benen Art anzugeben, das mit einfacher Änderung auf zuverläs sige Art betreibbar ist, das schnelle Schaltfunktionen auf weist und schnelle Rückkehrtakte des Kolbensystems ermöglicht, das keine Verriegelungsmittel erfordert oder enge Düsenkanäle im Steuersystem notwendig macht.

Nach der Erfindung wird zwar auch eine Schiebesteuerung ver wendet, die ein erstes Ventil mit Bohrungen aufweist, die mit einer Mitteldruckquelle und den Zylinderkammern an den entsprech end gegenüberliegenden Seiten des Niederdruckkolbens verbunden sind. Es ist ein zweites Ventilteil vorgesehen, das verschieb lich pendelndbezüglich des ersten Ventilteils angeordnet ist, und durch Federkraft in einer ersten Endstellung gehalten ist, in der es eine freie Fluidverbindung zwischen den Verbindungen zu den Zylinderkammern ermöglicht und ein Absperren des Fluid einlasses von der Mitteldruckquelle bewirkt. Das zweite Ventil ist durch den Mitteldruck zu einer entgegengesetzten zweiten Endposition verschiebbar, in der es eine Verbindung zwischen dem Einlaß für Mitteldruckfluid und der Zylinderkammer herstellt, die für den Arbeitstakt des Kolbensystems verantwortlich ist, während der Auslaß von der gegenüberliegenden Zylinderkammer abgesperrt ist. Der letztere ist permanent auch mit dem Nieder druckrückkehrsystem verbunden, so daß das Fluid aus dieser Kam mer leicht während des Arbeitstaktes entweichen kann.

Weiterhin werden die Mittel zur Zufuhr von mittleren Druck zum Schiebeglied, d.h. zum zweiten Ventil, durch eine Pilotverbin dung zum Hochdruckzylinderteil gebildet, das an einer derarti gen Stelle angeordnet ist, daß diese in beiden Endpositionen des Hochdruckkolbens geöffnet ist, jedoch sonst durch den Kol ben geschlossen ist. Dadurch ist nach einem Arbeitstakt die Verbindung mit der Vorderseite des Hochdruckkolbens verbunden und damit direkt mit dem Mitteldruck, während am Ende jedes Rückkehrtaktes diese besondere Verbindung zur Zylinderkammer geöffnet ist, die mit dem Niederdruckrückkehrsystem verbunden ist.

Dies führt dazu, daß die Position des zweiten Ventils sich zum ersten Ende hin aufgrund der Wirkung der Feder bewegt, d.h. wenn der in entgegengesetzter Richtung wirkende Steuerdruck auf das zweite Ventil am Ende des Arbeitstaktes des Kolbensystems frei gegeben wird. Am Ende jedes Rückkehrtaktes des Kolbensystems er folgt die Bewegung jedoch zum zweiten Ende hin, wenn der Steuer druck auf das zweite Ventil zum aufgebrachten mittleren Druck hin angehoben wird, so daß das zweite Ventil gegen die Wirkung der Feder verschoben wird.

Weiter arbeitet das zweite Ventil nach der Erfindung mit einem Hilfsschieber zusammen, der sich zusammen mit dem zweiten Ven til bewegt, mit Ausnahme der äußersten Bereiche, in denen der Hilfsschieber durch Anstoßen gegen entsprechende Stoppteile des ersten Ventils zurückgehalten wird, so daß die gegenseitigen Po sitionen des zweiten Ventils und des Hilfsschiebers am Ende je des Schalttaktes verschoben werden. Der Hilfsschieber wirkt als Ventil zwischen der Pilotverbindung und dem entsprechenden Aus laß und Einlaß des zweiten Ventils in der Weise, daß am Ende des Rückkehrtaktes des Kolbensystems eine unmittelbare Verbindung zwischen der Mitteldruckquelle und dem entfernten Ende der Pi lotverbindung erreicht ist, d.h. des Endes, an dem der Pilot druck auf das Steuerventilsystem wirkt, wodurch eine zusätz liche Sicherheit für das Steuersystem erreicht wird, die Ver schiebung in eine Stellung zu vervollständigen, in der eine Umschaltung vom Rückkehrtakt zum Arbeitstakt des Kolbensystems sichergestellt wird. Obgleich die zuletzt genannten Verbindung bereits kurz nach der Öffnung geschlossen wird, d.h. während der Endphase der Bewegung des zweiten Ventils, wird trotzdem durch die anfangs voll geöffnete Verbindung sichergestellt, daß die Ventilverschiebung sehr schnell und mit hohem Sicher heitsgrad durchgeführt wird.

Am gegenüberliegenden Ende des Steuerventilsystems öffnet der Hilfsschieber kurz eine Verbindung zwischen dem entfernten En de der Pilotverbindung und der Leitung, die sowohl zum Nieder druckrückkehrsystem als auch zu Niederdruckseite des Kolben systems führt, bevor diese Verbindung während der schließli chen Endbewegung des zweiten Ventilteils gegen seine Endpo sition erreicht wird. Hierdurch wird erreicht, daß am Ende des Arbeitstaktes, wenn das Kolbensystem die Pilotverbindung zum Flüssigkeitsrückkehrsystem öffnet, und damit der Feder des Steuerschiebers ermöglicht, die Stellung des zweiten Ven tils zu verschieben, eine zusätzliche Verbindung unmittelbar zwischen dem Pilotsystem und dem Rückkehrsystem aufgebaut wird, wodurch der Pilotdruck für eine sichere und schnelle Umkehrbe wegung des zweiten Ventils extra freigegeben wird. Dadurch kann der Rückkehrtakt des Kolbensystems zuverlässigerweise unmittelbar am Ende des Arbeitstaktes eingeleitet werden.

Während der Endphase der Verschiebung wird der Hilfsschieber gestoppt, so daß die Hilfsverbindung geschlossen wird. Da durch ist deren Zweck erreicht, und sollte natürlich nicht während der folgenden Sequenz geöffnet werden, in der die Pi lotverbindung mit dem Mitteldrucksystem verbunden ist. Durch die gleiche relative Bewegung zwischen dem zweiten Ventil und dem Hilfsschieber wird die Verbindung an dessen ersten Ende geöffnet, jedoch aufgrund der verschobenen Position des zwei ten Ventils relativ zum ersten Ventil nicht betätigt, bis diese Stellung sich erneut ändert, d.h. wie bereits im Bezug auf das Ende des Rückkehrtaktes des Kolbensystems beschrieben. Auf diese Weise kann die innere Verbindung bereits im voraus geöffnet werden, und es gibt keine Probleme in Hinblick auf eine alternierende Verbindung des Pilotsystems mit dem Rück kehrsystem und dem Mitteldrucksystem. Zu keiner Zeit gibt es eine Möglichkeit der direkten Verbindung zwischen den beiden Systemen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spieles näher erläuter. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Druckverstärker systems gemäß der Erfindung,

Fig. 2 bis 5 Schnittansichten einer Steuereinheit.

In Fig. 1 ist eine Einheitzung dargestellt, die einen Einlaß 4 für Druckflüssigkeit mit mittlerem Druck aufweist, die über eine Leitung 6, ein Rückschlagventil 8 und eine Leitung 10 auf das obere Ende des Hochdruckzylinders 12 geführt ist. An diesem ist ein Hochdruckauslaß 14 über ein Rückschlagventil 16 angeordnet. Der Zylinder 12 ist an der Oberseite eines größeren Niederdruck zylinders 18 angeordnet, der an der oberen und unteren Seite mit Leitungen und Kanälen 20, 22 versehen ist, die mit einer Schiebesteuereinheit 24 verbunden sind. Die Leitung 20 weist eine Zweigleitung 26 auf, die direkt zu einem Auslaß 28 führt, der mit einem Rückflußtank verbunden ist. Die Steuereinheit 24 weist ein unteres Gehäuseteil 30 auf, das eine Kompressions feder 32 enthält, und das über eine Leitung 34 mit der Rück kehrleitung 26 und damit mit dem Auslaß 28 verbunden ist. An die Steuereinheit 24 ist eine Zweigleitung 36 von der Einlaß leitung 6 angeschlossen, während eine Pilotleitung 38 mit ei nem oberen Gehäuseteil 40 der Einheit verbunden ist. An ihrem anderen Ende ist die Pilotleitung 38 an einem Stutzen 42 am unteren Ende des Hochdruckzylinders 12 angeschlossen.

Der obere Zylinder 12 weist einen Kolben 44 mit einem oberen En de 46 und einem unteren Ende 48 auf. Über eine Verbindungs- oder Abstandsstange steht dieser Kolben in Verbindung mit einem größeren Kolben 52 im unteren Zylinder 18. Die Zylinderkammer ober halb des Kolbens 44 ist mit der Ziffer 54 bezeichnet, während die Kammer unterhalb des unteren Kolbens die Ziffer 56 und die Kammer zwischen den beiden Kolben die Ziffer 58 trägt. Eine Druckfeder 60 steht aufrecht vom Boden der unteren Zylinderkam mer 56, so daß diese auf die untere Seite des Kolbens 52 wirken kann. Alternativ kann diese Feder vom Kolben herabhängend ange ordnet sein. Gesteuert durch den Druck in der Pilotleitung 38 ist die Steuereinheit 24 zwischen zwei Verbindungsstellungen verschiebbar, wie graphisch dargestellt ist, d.h. zwischen einer, in der eine direkte Verbindung zwischen den Leitungen 20 und 22 besteht, während die Einlaßzweigleitung 36 blockiert ist, und einer in der die Einlaßzweigleitung 36 in Verbindung mit der Leitung oder dem Kanal 22 steht.

Das System arbeitet im wesentlichen wie folgt: Vom Einlaß 4 wird Fluid unter mittlerem Druck durch die Teile 6, 8, 10 in die obere Zylinderkammer 54 eingeführt, wodurch das Kolbensystem 44, 50, 52 nach unten bewegt wird. Durch die Fe der 32 befindet sich die Einheit 24 in Rückkehrstellung, wie in der oberen Hälfte der graphischen Darstellung der Einheit dar gestellt ist, d.h. in einer Stellung, in der die Flüssigkeit frei von der unteren Zylinderkammer 56 zur Zwischenkammer 58 fließen kann, wobei überflüssige Flüssigkeit über die Verbin dung 26, 28 in den Rückkehrtank gelangen kann. Dadurch wird das Kolbensystem in untere Position bewegt, in der die Ober kante 46 des oberen Kolben 44 den Stutzen 42 zum oberen Zylin derraum 54 öffnet. Durch diese Verbindung erhält der mittlere Druck in dieser Kammer Zugang zur Pilotleitung 38 und bewirkt damit ein Verschieben der Steuereinheit in die "Arbeitstakt"- Stellung, in der dieses die Einlaßleitung 36 mit der Leitung 22 verbindet, wodurch die unter mittleren Druck stehende Flüssig keit zur unteren Kolbenkammer 56 geführt wird, während die Lei tung 20 nur zum Auslaß 26, 28 geöffnet ist. Die Flüssigkeit mit mittleren Druck wirkt damit auf die Unterseite des großen Kol bens 52 und treibt das Kolbensystem damit nach oben, wodurch der kleinere obere Kolben 44 einen wesentlich höheren Druck in der Kammer 54 und damit in der Auslaßleitung 14 erzeugt. Da durch wird die gewünschte Druckverstärkung erreicht. Wenn das Kolbensystem nach oben bis zu einem Punkt gedrückt wird, an dem die untere Kolbenkante 48 den Stutzen 42 erreicht, ändert sich die Situation, da die Pilotleitung 38 dann mit der unteren Kol benkammer 58 zwischen den beiden Kolben verbunden wird. Hier durch wird die Steuereinheit 24 in die "Rückkehr"-Stellung auf grund der Wirkung der Feder 32 umgeschaltet, wodurch die Ver bindung zwischen den Leitungen 20, 22 wiederhergestellt wird und das Kolbensystem durch Betätigung durch den mittleren Druck auf die obere Kolbenfläche 46 nach unten bewegt werden kann.

Grundsätzlich arbeitet das System durch die Pendelung des Kol bensystems bereits perfekt, um einen hohen Druck an der Auslaß leitung 14 zu erhalten. Das beschriebene System ist ziemlich einfach in der Verwendung des Kolbens 44 als direktes Steuer ventil zur Änderung des Steuerdrucks in der Pilotleitung 38 entsprechend der oberen und unteren Stellung des Kolbensystems.

Die Kolbenfeder 60 dient dazu, das vollständige Herunterdrücken des Kolbensystems 44, 52 nur dann zu erlauben, wenn der mittlere Druck, der durch die Leitung 10 eingeführt wird, ausreichend hoch ist, um ein Zusammendrücken der Feder 32 in dem Steuer schieber 24 zu bewirken. Daher stoppt das System, wenn der Druck an der Einlaßleitung 4 nicht ausreichend ist, um einen sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten.

Die Steuereinheit 24 ist im Detail in den Fig. 2 bis 5 näher erläutert. Sie enthält ein äußeres zylindrisches Gehäuse- oder Schiebeventilteil 64 mit einer axialen Bohrung 66, in der ein zylindrischer innerer Schieber 68 angeordnet ist. Dieser besteht aus einem äußeren Schieber oder zweiten Ventilteil 70 und einem inneren Hilfsschieber 72. Dieser steht in Reibver bindung mit der Innenseite des Schiebers 70 über einen Reib ring 74, der im unteren Ende des Schiebers 70 angeordnet ist, wobei dieses Ende durch einen Stopper 76 abgeschlossen ist, der gegen das obere Ende der Feder 32 in dem Kammerteil 30 andrückt.

Das äußere Gehäuse 64 hat Verbindungsöffnungen für verschiedene Leitungen 36, 20, 22, 34, 38, wie durch die entsprechenden Zif fern dargestellt ist. Die untere Kammer 30 weist eine obere Schulter 78 auf, die einen Anschlag für die nach unten gehende Bewegung des Schiebers 70 darstellt. Am oberen Ende ist das Ge häuse 64 mit einer inneren zylindrischen Ausnehmung 80 versehen, in der ein Querstift 82 enthalten ist, der durch ein oberes End teil des inneren röhrenförmigen Schiebers 72 geführt ist, um die axiale Bewegung des inneren Schiebers 72 auf den Verschiebeweg des Querstifts 82 zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Ausnehmung 80 zu begrenzen.

Der Schieber 70 ist mit einer äußeren zylindrischen Ausnehmung 84 versehen, die, wie in den Fig. 2 und 5 dargestellt ist, zur Verbindung der zwei Kanäle 20, 22 dient, während unmittel bar oberhalb des oberen Endes dieser Ausnehmung der Schieber 70 mit einer äußeren ringförmigen Ausnehmung 86 versehen ist, die zur Innenseite des Schiebers durch eine Reihe von radialen Bohrungen 88 geöffnet ist. Eine ähnliche Ausnehmung und ein Bohrungssystem 90, 92 ist unmittelbar unterhalb des unteren Endes der zylindrischen Ausnehmung 84 vorgesehen. Die zentrale Bohrung 94 des inneren rohrförmigen Schiebers 72 steht in of fener Verbindung mit dem oberen Kammerteil 40 des Gehäuses 64, entweder unmittelbar oder über radiale Löcher 96 im oberen En de des Schiebers. Die Bohrung 94 ist am unteren Ende offen. An der Außenseite dieses Hilfsschiebers ist eine zylindrische Aus nehmung 98 vorgesehen, an deren oberen und unteren Ende radiale Löcher 100 vorgesehen sind, die die zentrale Bohrung 94 mit der Ausnehmung 98 verbinden.

Fig. 2 stellt beispielsweise eine Anfangsstellung dar, in der das Kolbensystem 44, 52 eine obere Stellung einnimmt und der Schieber 68 in der Steuereinheit 24 ebenfalls eine obere Stel lung aufgrund der Feder 32 einnimmt, die gegen das Schieber system 70, 72 nach oben andrückt, so daß der Querstift 82 ge gen das obere Ende der Ausnehmung 80 in dem oberen Ende des Ge häuses 64 andrückt. Der Verbindungsstutzen 42 und damit die Pi lotleitung 38 ist mit der mittleren Kammer 58 und damit mit der Rückkehrleitung 26 verbunden, wodurch der Steuerschieber 68 keinem nach unten wirkenden Druck ausgesetzt ist. In dieser Stellung bildet die zylindrische äußere Ausnehmung 84 des Schie bers 70 eine Verbindung zwischen den Leitungen 20, 22, d.h. zwischen den gegenüberliegenden Seiten des unteren Kolbens 52 und der Schieber 70 schließt den Einlaß zur Zweigleitung 36 zu dem mittleren Druck ab.

Wenn Fluid mit mittlerem Druck auf den Haupteinlaß 4 geführt wird, wird dieser Druck zur oberen Kammer 54 des Zylinders 12 geführt, wodurch das Kolbensystem 44, 52 nach unten bewegt wird. Der Verbindungsstutzen 42 wird durch den absenkenden Kolben 44 geschlossen und die Flüssigkeit in der Kammer 56 unterhalb des unteren Kolbens 52 fließt zur gegenüberliegenden Kammer 58 über die Ausnehmung 84 des Steuerschiebers 70, während überschüssige Flüssigkeit über die Leitung 26 zum Rückkehrtankauslaß 28 ge führt wird.

Wenn das Kolbensystem 44, 52 eine untere Position erreicht, in der die Oberseite des Hochdruckkolbens 44 den Verbindungsstutzen 42 erreicht, wird der mittlere Druck oberhalb des Kolbens in die Pilotleitung 38 geführt, wodurch der mittlere Druck auf das obere Ende des Schiebers 68 wirkt, so daß dieser Schieber nach unten gedrückt wird, bis der Querstift 82 das untere Ende der Ausneh mung 80 gemäß Fig. 3 erreicht. Gerade in dieser Stellung hat die zylindrische Ausnehmung 84 die Verbindung mit der Leitung 20 verlassen und eine Verbindung zwischen der Leitung 22 und der Zufuhrleitung 36 hergestellt, d.h. die Flüssigkeit mit mittlerem Druck kann nun in die andere Zylinderkammer 56 einfließen und das Kolbensystem für den Arbeitstakt nach oben drücken. Die in nere zylindrische Ausnehmung 98 ist an ihrem unteren Ende mit einer Vertiefung und einem Löchersystem 90, 92 verbunden, wo durch die zentrale Bohrung 94 über die Löcher 100 mit der Zu fuhrleitung 36 verbunden wird. Wenn daher bereits der Kolben 44 den Stutzen 42 geschlossen hat, wird Flüssigkeit mit mittlerem Druck noch zum Schiebersystem geführt, so daß dieses weiter nach unten vorgespannt wird.

Aus diesem Grunde wird, obwohl der Hilfsschieber 72 durch den Stift 82 gestoppt wird, der gegen das untere Ende der Ausnehmung 80 drückt, der Schieber 70 weiter nach unten bewegt, wodurch die Feder 32 weiter zusammengedrückt wird, bis der Schieber die un tere Anschlagschulter 78 gemäß Fig. 4 erreicht. Diese zusätz liche Verschiebung des Schiebers ändert nicht die relative Stel lung der Ausnehmung 84, d.h. der Arbeitstakt des Kolbensystems kann sich fortsetzen, jedoch ändert sich die Stellung der in neren Ausnehmung 98 in der Weise, daß diese gegenüber der Zu fuhrleitung 36 geschlossen wird und zur Leitung 20 hin geöff net wird, d.h. nur gegen das Rückkehrsystem 22, 26, 28. Da durch ist die Verbindung nicht länger aktiv, aber sie hat be reits einen ihrer Zwecke erreicht, d.h. das Nach-Unten-Bewegen des Schiebersystems zu verstärken.

Am Ende des Arbeitstaktes des Kolbensystems gibt das untere Kol benende 48 den Stutzen 42 mehr oder weniger frei, wodurch der Druck auf das Schiebersystem zur gemeinsamen Zylinderkammer 58 und dem Rückkehrsystem 20, 26, 28 freigegeben wird, d.h. nun ist die Feder 32 in der Lage, das Schiebersystem nach oben zu drücken, gemäß Fig. 5. Anfänglich wird der innere Schieber 72 aufgrund seines Reib-Eingriffs mit dem äußeren Schieber 70 über den Reib ring 74 mitgeführt, bis der Querstift 82 gegen das obere Ende der Ausnehmung 80 anstößt. Während dieser ersten Phase der Ver schiebung ist die zentrale Bohrung des Schiebersystems kurz über die Löcher 100, die Ausnehmung 98, die radialen Löcher 88 und die ringförmige Ausnehmung 86 mit der Rückkehr- oder Nieder druckleitung 20 verbunden, und dadurch wird in vorteilhafter Wei se eine zusätzliche und sichere Druckentlastung des Innendrucks des Schiebersystems erreicht, d.h. eine Verstärkung der Druck entlastungsfunktion zur Sicherstellung einer sicheren Umschal tung des Schiebersystems. Außerdem wird während der anfänglichen Bewegung des Schiebersystems die äußere zylindrische Ausnehmung von der Einlaßleitung 36 abgetrennt und mit der Leitung 20 ver bunden, so daß die Rückkehrverbindung der Leitung 20 zur Lei tung 22 unverzüglich wieder hergestellt wird. Im ersten Schritt wird dann Fluid mit mittleren Druck zur oberen Zylinderkammer 54 über die Leitung 10 geführt, um ein schnelles Niedergehen oder einen Rückkehrtakt des Kolbensystems 44, 52 zu bewirken.

Auch wenn der Stutzen 42 durch die niedergehenden Kolben 44 be reits geschlossen ist, ist die Feder 32 in der Lage, den äußeren Schieber 70 weiter nach oben zu treiben, d.h. von Fig. 5 nach Fig. 2, bis die oberen radialen Löcher 88 für den Ausfluß des Mediums aus dem inneren Schiebesystem geschlossen sind.

Diese Stellung ist in Fig. 2 gezeigt. Es ist zu betonen, daß die letztere Verbindung geschlossen ist, obwohl die ringförmige Verbindung 86 noch gegen die Leitung 20 geöffnet ist. Zur glei chen Zeit wird die entsprechende Verbindung zwischen der Aus nehmung 98 und den unteren radialen Löchern 92 geöffnet, je doch ohne irgendeine Wirkung, da die zugehörige ringförmige Ausnehmung 90 nach außen geschlossen ist. Das Schiebesystem verbleibt jetzt in dieser Stellung, während der Arbeitstakt des Kolbensystems weitergeht, wie oben beschrieben. Danach wird die beschriebene zyklische Betätigung solange wiederholt, wie das System arbeitet.

Der innere oder Hilfsschieber 72 dient für den wichtigen Zweck, die beschriebene Verstärkungsfunktion in unmittelbarer Antwort zu jeder anfänglichen Verschiebung des Schiebersystems zu ermög lichen, so daß die Verschiebung stabilisiert wird. Es wird au tomatisch erreicht, daß dieser Schieber nach Durchführung dieser Aktion bei jedem Verschieben so eingestellt ist, daß er in der Lage ist, die gewünschte Aktion unmittelbar durch das nachfol gende Schieben zu bewirken. Zwar ist es möglich, die gleiche Art der Betätigung durch eine Servo-Schaltsteuerung unter Ver wendung entsprechender Sensoren zu erreichen, es wird jedoch als vorteilhaft bewertet, daß in der vorliegenden Ausführungs form der Erfindung es absolut nicht notwendig ist, derartige zusätzliche Steuerungsmittel zu verwenden, die das System an derenfalls verteuern würden. Der Hilfsschieber muß nicht not wendigerweise durch eine Relativbewegung in Axialrichtung be tätigt werden, sondern kann alternativ auch durch eine Dreh bewegung betätigt werden.

Ein anderer bedeutender Vorteil der Erfindung ist es, daß es nirgendwo im System erforderlich ist, sehr enge oder düsen ähnliche Flußverbindungen zu verwenden, so daß auch aus diesem Grund das System sehr zuverlässig im Betrieb ist. Es ist von Bedeutung, daß der Rückkehrtakt des Kolbensystems durch die Flüssigkeit mit mittlerem Druck bewirkt wird, die zur Kammer 58 geführt wird, d.h. zu der Kolbenseite, die aufgrund der Stange 50 eine kleinere Fläche hat. Hierdurch ist eine rela tiv geringe Menge von Flüssigkeit zur Verschiebung des Kol bens erforderlich, die die gewünschte Geschwindigkeit des Rückkehrtaktes unterstützt.

Es ist als besonderer Vorteil zu bewerten, daß die Kolben 44, 52 immer gegeneinander drücken, so daß die Kolbenstange 50 le diglich als Abstandsstange dient, d.h. es ist nicht erforderlich, daß die zwei Kolben fest miteinander verbunden sind. Entsprech end ist es nicht erforderlich, daß die zwei Zylinderteile 12, 18 exakt koaxial zueinander angeordnet sind, welches ebenfalls ein besonderer Vorteil ist.

Bezugszeichenliste

  2 Einheit
  4 Einlaß
  6 Leitung
  8 Rückschlagventil
10 Leitung
12 Hochdruckzylinder
14 Hochdruckauslaß
16 Rückschlagventil
18 Niederdruckzylinder
20 Leitung
22 Leitung
24 Schiebersteuereinheit
26 Zweigleitung
28 Auslaß
30 Gehäuseteil
32 Kompressionsfeder
34 Leitung
36 Zweigleitung
38 Pilotleitung
40 Gehäuseteil
42 Stutzen
44 Kolben
46 oberes Ende
48 unteres Ende
50 Stange
52 Kolben
54 Zylinderkammer
56 Zylinderkammer
58 Zylinderkammer
60 Feder
64 Schiebeventil
66 Bohrung
68 Schieber
70 äußerer Schieber
72 Hilfsschieber
74 Reibring
76 Stopper
78 Schulter
80 Ausnehmung
82 Querstift
84 Ausnehmung
86 Ausnehmung
88 Bohrung
90 Ausnehmung
92 Bohrung
94 Bohrung
96 Löcher
98 Ausnehmungen
100 Löcher

Claims

1. Einfach wirkender Fluiddruckverstärker mit einem Differential kolben, bei dem ein Kolbensystem (44, 52) mit einem Mittel druckkolben (52) und einem Hochdruckkolben (44) vorgesehen ist, wobei das System in entsprechenden Zylindern, gesteuert durch ein selbsttätiges Schaltventil (24), pendelt, wobei das Schaltventil (24) in die eine Richtung durch Fluid und in die andere Richtung durch Federkraft bewegbar ist, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Hilfschaltventil (72) mit dem Schaltventil (64) in der Weise verbunden ist, daß das Hilfsschaltventil (72) sich mit dem Schaltventil (64) im wesentlichen mitbewegt, aber in der relativen Bewegung zum Schaltventil (64) begrenzt ist, wenn dies seine Endpositionen erreicht, wobei das Hilfs schaltventil (72) durch das Öffnen und Schließen relevanter Leitungsverbindungen die Anfangsverstärkung des Fluiddrucks und des Druckabfall-Signals zur Steuerung der periodischen Betätigung des Schaltventils bewirkt.

2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckkolben und sein zugehöriger Zylinder ein Dreiwege- Pilotventil zur Steuerung der alternierenden Betätigung des Schaltventils bilden.

3. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltventil und das Hilfsventil über ein Reibele ment zur Sicherstellung gegen unbeabsichtigte gegenseitige Verschiebung miteinander verbunden sind.