DE1500212B1

DE1500212B1 - Druckwandler zur Ausbildung mehrerer Fluessigkeitsdruckstufen

Info

Publication number: DE1500212B1
Application number: DE19651500212
Authority: DE
Inventors: Douglas Robert Maxwell
Original assignee: Rexall Drug and Chemical Co
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1964-06-15
Filing date: 1965-06-14
Publication date: 1970-04-30
Also published as: GB1114260A; US3298386A

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen ten Flüssigkeitsdruckstufe ausnutzen zu können, inDruckwandler zur Ausbildung mehrerer Druckstufen dem man diese Flüssigkeiten in Bereiche einleitet, wo in einer hydraulischen Anlage mit wenigstens zwei sie benötigt werden. Damit erhöht sich der Wirkungs-Druckregelventilen, in deren Gehäuse je ein einseitig grad der Anlage.

federbelasteter, spulenartig ausgebildeter Ventilkolben 5 Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines verschiebbar gelagert ist. Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher er-

In der Hochdrucktechnik sind Druckverstärker läutert.

gebräuchlich, bei denen eine hydraulische Flüssigkeit In dieser Zeichnung sind geschlossene zylindrische

einen Niederdruckkolben antreibt, der seinerseits auf Ventilkammern mit 1 und 31 bezeichnet, in welchen einen kleineren Kolben einwirkt, der eine Flüssigkeit io Ventilkolben 2 und 32 angeordnet sind. Die Ventilkomprimiert, die in ein laufendes Hochdruckverfahren kolben 2 und 32 liegen gleitend an der Oberfläche eingeführt werden soll. der Ventilkammer an und bewegen sich in der Kam-

Es sind verschiedene Anordnungen zur Einrichtung mer unter dem Einfluß bestimmter Drücke hin und und Aufrechterhaltung verschiedener Ströme hydrau- her, wie nachstehend noch näher erläutert werden lischer Flüssigkeiten zu den Niederdruckkolben vor- 15 wird. Jeweils an einem Ende der beiden Ventilgeschlagen worden. Derartige bekannte Anordnungen kammern 1 und 31 sind die Federn 3 und 33 angeumfassen Differentialdruckregelventile in Verbindung ordnet. Bei diesen Federn handelt es sich um solche mit anderen Stromverteilungssystemen, wie Kompen- konstanter Druckkraft; die beiden Federn liegen jesatoren und/oder Steuerventilen. Bei diesen Anord- weils an den Ventilkolbenflächen 4 und 34 an. nungen zur Verteilung der hydraulischen Flüssigkeit so Die Ventilkolbenfläche 4 bildet mit der Ventilauf mehrere bestehende Druckstufen kann die über- kolbenfläche 6 über den Kolbenschaft 5 eine Einheit; schüssige Energie der einzelnen Druckstufen nicht in gleicher Weise bildet die Ventilkolbenfläche 34 mit ausgenutzt werden, da die Flüssigkeit in ein Reservoir der Ventilkolbenfläche 36 über den Kolbenschaft 35 abgeleitet wird, so daß die überschüssige Energie un- eine Einheit. Man erkennt in der Zeichnung, daß sich wirksam bleibt. 25 zwischen den Ventilkolbenflächen jeweils die Kam-

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Druck- mern 7 und 37 ergeben, in denen hydraulische Flüswandler zu schaffen, bei dem nach Einrichtung meh- sigkeit, z. B. Öl, zirkulieren kann. An den gegenüberrerer Druckstufen die überschüssige Flüssigkeit einer liegenden Enden der zylindrischen Kammern 1 und 31 höheren Stufe in die nächstniedrigere Stufe abgeleitet befinden sich die Zu- und Abführungsöffnungen 8 werden kann. 30 und 9 bzw. 38 und 39. Weiterhin sind an den Ventil-

Der Druckwandler der eingangs geschilderten Gat- kammern 1 und 31 Einlaßöffnungen 10 bzw. 40 vortung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die gesehen, durch die hydraulische Flüssigkeit in die Zuführungsleitung für die unter einem bestimmten Kammern 7 und 37 eingeführt werden kann. Weiter-Betriebsdruck stehende Flüssigkeit einerseits an dem hin befinden sich an den Kammern 1 und 31 Auslaßdie federbelastete Kolbenfläche umschließenden Ende 35 Öffnungen 11 bzw. 41, die zur Ableitung oder Abdes ersten Ventilgehäuses und andererseits an dem zweigung von hydraulischer Flüssigkeit dienen. Zwider federbelasteten Kolbenfläche abgewandten Ende sehen den beiden zylindrischen Kammern ist eine des zweiten Gehäuses in das Innere dieses Gehäuses Leitung 12 vorgesehen; von dieser Leitung aus beeinmündet, daß je eine weitere Zuführungsleitung an steht eine Verbindung zu Leitung 13, Leitung 14, einer für gewöhnlich vom federbelasteten Kolben 4° Rückschlagventil 15 und von dort aus zu den Leiverschlossenen Stelle bzw. an dem der nichtfeder- tungen 16 und 17.

belasteten Kolbenfläche zugewandten Ende des ersten Innerhalb der Ventilkammern 1 und 31 befinden

Ventilgehäuses in dieses Gehäuse einmündet, wobei sich die Anschläge 18, 18 a und 19, 19 a sowie 42, eine Auslaßöffnung des ersten Ventilgehäuses einer- 42 a und 43, 43 a, welche die Aufgabe haben, die Beseits mit einer für gewöhnlich nicht von dem zu- 45 wegung der hin- und hergleitenden Ventilkolben zu gehörigen Kolben verschlossenen Öffnung des zweiten begrenzen, so daß diese nicht die falschen Zu- bzw. Gehäuses und andererseits mit einer weiteren Ge- Abflußöffnungen öffnen oder schließen. So bewegt häuseöffnung verbunden ist, die an dem der feder- sich beispielsweise in Kammer 1 der Ventilkolben 2 belasteten Fläche dieses Kolbens zugewandten Ge- nach rechts und findet an den Anschlägen 19, 19 a häuseende liegt, und wobei schließlich dieses zweite so Anlage, wodurch die Einlaßöffnung 10 geöffnet wird. Gehäuse gleichfalls an eine Auslaßleitung angeschlos- In der Normalstellung preßt die Kraft der Feder 3 sen ist. den Ventilkolben 2 gegen die Anschläge 18, 18 a,

Die Differentialdruckregelventile sind erfindungs- wodurch die Öffnung 10 verschlossen wird. Die Feder gemäß so angeordnet, daß sich eine erste hydrau- und die Anschläge in Kammer 31 besitzen eine entlische Flüssigkeitsdruckstufe über einem Durchfluß- 55 sprechende Funktion. Man erkennt, daß die Federn ventil in der Leitung ausbildet, durch die beispiels- 3 und 33 an den (hinsichtlich ihrer Wirkung) gegenweise zum Betrieb eines Verstärkers dienende hydrau- überliegenden Enden der beiden Differentialdrucklische Flüssigkeit geleitet wird. Überschüssige, in der regulierventile angeordnet sind, ersten Druckstufe nicht benötigte Druckflüssigkeit Die beiden Differentialdruckregulierventile sind an

kann in eine zweite Flüssigkeitsdruckstufe abgeleitet 60 einer Hauptleitung 60 angeordnet, deren hydraulische werden. In entsprechender Weise kann überschüssige Flüssigkeit die Betätigung der Ventilkolben in den Flüssigkeit der zweiten Druckstufe in eine dritte Kammern 1 und 31 bewirkt, wodurch die Einrichtung Druckstufe und — mittels geeigneter Hilfsvorrichtun- mehrerer Druckstufen möglich wird. Durch das gen — überschüssige Flüssigkeit der dritten Druck- Strömungs- oder Durchflußkontrollventil 61 gelangt stufe in einen Vorratsbehälter bzw. ein Reservoir ab- 65 hydraulische Flüssigkeit in die Leitung 62, in welcher geleitet werden. sich mit Hilfe des Druckregulierventils 1 derselbe

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Druckwandlers Druck wie in Leitung 60, nämlich P₁ _a, ausbildet; der besteht somit darin, die Energie der zweiten und drit- Verfahrensdruck wird mit P₁ bezeichnet.

Bei der in der Zeichnung erläuterten Anordnung wird überschüssige Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung der Druckstufe F₁ _a nicht benötigt wird, aus der Leitung 60 in die Leitung 63 und von dort in die Leitungen 64 und 65 abgeleitet.

Man erkennt weiterhin, daß von der Leitung 62 die Leitung 66 abzweigt; der Flüssigkeitsdruck in dieser Leitung dient als Betriebsdruck für wenigstens eines der beiden Ventile, worauf nachstehend noch näher eingegangen werden wird. Verengungen 67 und 68 in den Leitungen 69 bzw. 70 führen zu den Einlaßöffnungen 8 bzw. 38. Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Anordnung lassen sich auf folgende Weise mehrere Flüssigkeitsstufen einrichten:

Über die Leitung 60 wird eine hydraulische Flüssigkeit zugeführt; eine bestimmte prozentuale Menge des Flüssigkeitsvolumens gelangt durch das Strömungskontrollventil 61 in die Leitung 62 und bildet dort die Betriebsdruckstufe P₁ aus. Überschüssige Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung der ersten hydraulischen Druckstufe P₁ _a nicht benötigt wird, wird über die Leitungen 63, 64 und 65 abgezweigt. Die Öffnung 10, die normalerweise durch den Ventilkolben 2 verschlossen gehalten wird, öffnet sich, so daß Flüssigkeit in Kammer 7 eintritt, und zwar infolge der Tatsache, daß der Flüssigkeitsdruck aus Leitung 64, der auf die Kolbenfläche 6 einwirkt, größer ist als der kombinierte Druck der Stufe P₁ und der Feder 3, der auf die gegenüberliegende Kolbenfiäche 4 einwirkt. Übersteigt der kombinierte Druck der Druckstufe P₁ und der Feder 3, die auf die Kolbenfläche 4 einwirken, den Flüssigkeitsdruck in Leitung 64, der auf die Fläche 6 einwirkt, so gleitet der Ventilkolben nach links und verschließt die Einlaßöffnung 10. Die Flüssigkeitsdrücke, die auf die Ventilkolbenflächen einwirken, können auch zu einem dynamischen Gleichgewicht kommen, so daß die hydraulische Flüssigkeit kontinuierlich gedrosselt wird.

Aus der Kammer 7 abgeleitete Flüssigkeit fließt über Leitung 12 durch die Auslaßöffnung 11 und von dort über die Leitungen 13 und 14 sowie durch das Rückschlagventil 15 und die Leitungen 16 und 17. Bei dieser Anordnung wirkt das Ventil 31 entgegengesetzt wie das Ventil 1, d. h., daß das Ventil normalerweise geöffnet ist und daß die Feder am gegenüberliegenden Ende (verglichen mit dem Ventil 1) der Ventilkammer angeordnet ist. In dem Fall, daß der Flüssigkeitsdruck in Leitung 17 in Verbindung mit dem Druck der Feder 33, die auf die Kolbenfläche 34 einwirken, kleiner ist als der Druck der Druckstufe P₁, der durch die Leitung 70 auf die Ventilkolbenfläche 36 einwirkt, bewegt sich der Ventilkolben 32 nach links und verschließt die Einlaßöffnung 40. Wird der Druck der Druckstufe P₁ kleiner als der kombinierte Druck der Feder 33 und der Flüssigkeit in Leitung 17, so gleitet der Ventilkolben nach rechts, wodurch sich die Einlaßöffnung 40 wieder öffnet.

Bei Abwesenheit verschiedener Flüssigkeitsdruckstufen sind die Ventile 1 und 31 normalerweise geschlossen bzw. geöffnet. Das dynamische Gleichgewicht der Ventilkolben ergibt sich in jedem Fall aus der Summe der auf die Kolben einwirkenden Kräfte derart, daß zusätzlich zu der ersten Flüssigkeitsdruckstufe P_{1 a} die Flüssigkeitsdruckstufen P₂ und P₃ ausgebildet werden können, worauf nachstehend noch näher eingegangen werden wird. Die Flüssigkeitsdruckstufe P₂ wird ausgebildet, indem man Flüssigkeit aus der" Leitung 12 in die Leitung 13 ableitet, wenn das Ventil 31 geschlossen ist. Die Druckstufe P₂ wird in jedem Fall unter der Druckstufe P₁ (Verfa~hrensdruck) gehalten, und zwar zumindest um den Wert, der von der Feder 33 je Flächeneinheit ausgeübten Druckkraft. Der Unterschied in den Flüssigkeitsdruckstufen P₁ und P₂ ergibt sich infolgedessen aus der Anordnung der Ventile in Verbindung mit der der Feder 33 innewohnenden Druckkraft. Der Druck der Druckstufe P₃ kann mit Hilfe der aus dem Ventil 31 durch die Öffnung 41 und Leitung 41a abfließenden Flüssigkeit eingerichtet werden. An dieser Leitung kann weiterhin ein Entspannungsventil 41 b vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die Ausnutzung der Energie der Flüssigkeitsdruckstufe P₃ ermöglicht wird.

Man erkennt, daß bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der Differentialdruckregulierventile der Verfahrensdruck der Druckstufe P₁, der beispielsweise zum Betrieb eines Kolbens verwendet werden kann, auch als Betriebsdruck für die Betätigung der Ventilkolben 2 und 32 dient. P₁ _a und P₂ sind dabei die unter Kontrolle stehenden Drücke. Überschüssige Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung der Druckstufe P_{1 a} nicht mehr benötigt wird, wird dabei abgezweigt und zur Ausbildung der Druckstufe P₂ verwendet, und zwar ebenfalls mit Hilfe der beschriebenen Ventilanordnung. Die in der Druckstufe P₂ nicht benötigte Flüssigkeit wird außerdem, wie bereits erläutert, zur Ausbildung einer Druckstufe P₃ verwendet. _, .. ,

Claims

Patentansprüche:

1. Druckwandler zur Ausbildung mehrerer Druckstufen in einer hydraulischen Anlage mit wenigstens zwei Druckregelventilen, in deren Gehäuse je ein einseitig federbelasteter, spulenartig ausgebildeter Ventilkolben verschiebbar gelagert ist, dadurchge kennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (66) für die unter einem bestimmten Betriebsdruck stehende Flüssigkeit einerseits an dem die federbelastete Kolbenfläche (4) umschließenden Ende des ersten Ventilgehäuses (1) und andererseits an dem der federbelasteten Kolbenfläche (34) abgewandten Ende des zweiten Gehäuses (31) in das Innere dieses Gehäuses einmündet, daß je eine weitere Zuführungsleitung (65, 64) an einer für gewöhnlich vom federbelasteten Kolben (2) verschlossenen Stelle (10) bzw. an dem der nichtfederbelasteten Kolbenfläche (6) zugewandten Ende des ersten Ventilgehäuses (1) in dieses Gehäuse einmündet, wobei eine Auslaßöffnung (11) des ersten Ventilgehäuses einerseits mit einer für gewöhnlich nicht von dem zugehörigen Kolben (32) verschlossenen Öffnung (40) des zweiten Gehäuses und andererseits mit einer weiteren Gehäuseöffnung (39) verbunden ist, die an dem der federbelasteten Fläche (34) dieses Kolbens zugewandten Gehäuseende liegt, und wobei schließlich dieses zweite Gehäuse gleichfalls an eine Auslaßleitung (41, 41 d) angeschlossen ist.

2. Druckwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (12, 14, 16) zwischen der Auslaßöffnung (11) des ersten Ventils und der Einlaßöffnung (40) des zweiten Ventils ein Rückschlagventil (15) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen GOPf