DE1500212C - Druckwandler zur Ausbildung mehrerer Flüssigkeitsdruckstufen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen 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.

In der Hochdrucktechnik sind Druckverstärker gebräuchlich, bei denen eine hydraulische Flüssigkeit einen Niederdruckkolben antreibt, der seinerseits auf einen kleineren Kolben einwirkt, der eine Flüssigkeit komprimiert, die in ein laufendes Hochdruckverfahren eingeführt werden soll.

Es sind verschiedene Anordnungen zur Einrichtung und Aufrechterhaltung verschiedener Ströme hydraulischer Flüssigkeiten zu den Niederdruckkolben vorgeschlagen worden. Derartige bekannte Anordnungen umfassen Differentialdruckregelventile in Verbindung mit anderen Stromverteilungssystemen, wie Kompensatoren und/oder Steuerventilen. Bei diesen Anordnungen zur Verteilung der hydraulischen Flüssigkeit auf mehrere bestehende Druckstufen kann die überschüssige Energie der einzelnen Druckstufen nicht ausgenutzt werden, da die Flüssigkeit in ein Reservoir abgeleitet wird, so daß die überschüssige Energie unwirksam bleibt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Druckwandler zu schaffen, bei dem nach Einrichtung mehrerer Druckstufen die überschüssige Flüssigkeit einer höheren Stufe in die nächstniedrigere Stufe abgeleitet werden kann.

Der Druckwandler der eingangs geschilderten Gattung ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß die Zuführungsleitung für die unter einem bestimmten Betriebsdruck stehende Flüssigkeit einerseits an dem die federbelastete Kolbenfiäche umschließenden Ende des ersten Ventilgehäuses und andererseits an dem der federbelasteten Kolbenfläche abgewandten Ende des zweiten Gehäuses in das Innere dieses Gehäuses einmündet, daß je eine weitere Zuführungsleitung an einer für gewöhnlich vom federbelasteten Kolben verschlossenen Stelle bzw. an dem der nichtfederbelasteten Kolbenfläche zugewandten Ende des ersten Ventilgehäuses in dieses Gehäuse einmündet, wobei eine Auslaßöffnung des ersten Ventilgehäuses einerseits mit einer für gewöhnlich nicht von dem zugehörigen Kolben verschlossenen Öffnung des zweiten Gehäuses und andererseits mit einer weiteren Gehäuseöffnung verbunden ist, die an dem der federbelasteten Fläche dieses Kolbens zugewandten Gehäuscende liegt, und wobei schließlich dieses zweite Gehäuse gleichfalls an eine Auslaßleitung angeschlossen ist.

Die Differentialdruckregelventile sind erfindungsgemäß so angeordnet, daß sich eine erste hydraulische Flüssigkeitsdruckstufe über einem Durchflußventil in der Leitung ausbildet, durch die beispielsweise zum Betrieb eines Verstärkers dienende hydraulische Flüssigkeit geleitet wird. Überschüssige, in der ersten Druckstufe nicht benötigte Druckflüssigkeit kann in eine zweite Flüssigkeitsdruckstufe abgeleitet werden. In entsprechender Weise kann überschüssige Flüssigkeit der zweiten Druckstufe in eine dritte Druckstufe und — mittels geeigneter Hilfsvorrichtungen — überschüssige Flüssigkeit der dritten Druckstufe in einen Vorratsbehälter bzw. ein Reservoir abgeleitet werden.

Der Vorteil des erfiiuluiigsgeiiuiüen Druckwandlers besteht somit darin, die Fnergie der /.weiten und dritten Flüssigkeitsdruckstufe ausnutzen zu können, indem man diese Flüssigkeiten in Bereiche einleitet, wo sie benötigt werden. Damit erhöht sich der Wirkungsgrad der Anlage.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert.

In dieser Zeichnung sind geschlossene zylindrische Ventilkammern mit 1 und 31 bezeichnet, in welchen

ίο Ventilkolben 2 und 32 angeordnet sind. Die Ventilkolben 2 und 32 liegen gleitend an der Oberfläche der Ventilkammer an und bewegen sich in der Kammer unter dem Einfluß bestimmter Drücke hin und her, wie nachstehend noch näher erläutert werden wird. Jeweils an einem Ende der beiden Ventilkammern 1 und 31 sind die Federn 3 und 33 angeordnet. Bei diesen Federn handelt es sich um solche konstanter Druckkraft; die beiden Federn liegen jeweils an den Ventilkolbenflächen 4 und 34 an.

so Die Ventilkolbenfläche 4 bildet mit der Ventilkolbenfläche 6 über den Kolbenschaft 5 eine Einheit; in gleicher Weise bildet die Ventilkolbenfläche 34 mit der Ventilkolbenfläche 36 über den Kolbenschaft 35 eine Einheit. Man erkennt in der Zeichnung, daß sich zwischen den Ventilkolbenflächen jeweils die Kammern 7 und 37 ergeben, in denen hydraulische Flüssigkeit, z. B. öl, zirkulieren kann. An den gegenüberliegenden Enden der zylindrischen Kammern 1 und 31 befinden sich die Zu- und Abführungsöffnüngen 8 und 9 bzw. 38 und 39. Weiterhin sind an den Ventilkammern 1 und 31 Einlaßöffnungen 10 bzw. 40 vorgesehen, durch die hydraulische Flüssigkeit in *die Kammern 7 und 37 eingeführt werden kann. Weiterhin befinden sich an den Kammern 1 und 31 Auslaß-Öffnungen 11 bzw. 41, die zur Ableitung oder Abzweigung von hydraulischer Flüssigkeit dienen. Zwischen den beiden zylindrischen Kammern ist eine Leitung 12 vorgesehen; von dieser Leitung aus besteht eine Verbindung zu Leitung 13, Leitung 14, Rückschlagventil 15 und von dort aus zu den Leitungen 16 und 17.

Innerhalb der Ventilkammern 1 und 31 befinden sich die Anschläge 18, 18 a und 19, 19 a sowie 42, 42 a und 43, 43 a, welche die Aufgabe haben, die Bewegung der hin- und hergleitenden Ventilkolben zu begrenzen, so daß diese nicht die falschen Zu- bzw. Abflußöffnungen öffnen oder schließen. So bewegt sich beispielsweise in Kammer 1 der Ventilkolben 2 nach rechts und findet an den Anschlägen 19, 19 a Anlage, wodurch die Einlaßöffnung 10 geöffnet wird. In der Normalstellung preßt die Kraft der Feder 3 den Ventilkolben 2 gegen die Anschläge 18, 18 a, wodurch die Öffnung 10 verschlossen wird. Die Feder und die Anschläge in Kammer 31 besitzen eine entsprechende Funktion. Man erkennt, daß die Federn 3 und 33 an den (hinsichtlich ihrer Wirkung) gegenüberliegenden Enden der beiden Differentialdruckregulierventile angeordnet sind.

Die beiden Diiferentialdruckregulierventile sind an einer Hauptleitung60 angeordnet, deren hydraulische Flüssigkeit die Betätigung der Ventilkolben in den Kammern 1 und 31 bewirkt, wodurch die Einrichtung mehrerer Druckstiifen möglich wird. Durch das Strömlings- oder DurchlluBkontrolIventil 61 gelangt hydraulische Flüssigkeit in die Leitung 62, in welcher sich mit Hilfe des Druckregulierventils 1 derselbe Druck wie in Leitung 60, nämlich /',„, ausbildet; der Verfahrensdruck wird mit /', bezeichnet.

Claims (2)

Bei der in der Zeichnung erläuterten Anordnung wird, überschüssige Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung der Druckstufe P1 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 P111 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 Kolbenfläche 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 Feder33 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 I und 31 normalerweise geschlossen bzw. geöffnet. Das dynamische Gleichgewicht tier Ventilkolben ergibt sich in jedem Fall aus der Summe der auf die Kolben einwirkenden Kräfte derart, daß zusätzlich zu der ersten FliissigkeüsdruckstufeP(u die Fliissigkeitsdnickstufeii l'., und P., ausgebildet werden können, worauf nachstehend noch naher eingegangen werden wird. Die Hiissigkeitsdruckstufe P., 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 (Verfahrensdruck) 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 ίο der der Feder 33 innewohnenden Druckkraft. Der Druck der Druckstufe P, kann mit Hilfe der aus dem Ventil 31 durch die öffnung 41 und Leitung 41 α abfließenden Flüssigkeit eingerichtet werden. An dieser Leitung kann weiterhin ein Entspannungsventil 41 b vorgesehen sein, mit dessen Hilfe die Ausnutzung der Energie der Flüssigkeitsdruckstufe P1 ermöglicht wird. Man erkennt, daß bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der Differentialdruckregulierventile ao 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. P111 und P2 sind dabei die unter Kontrolle stehenden Drücke. Überschüssige a5 Flüssigkeit, die zur Aufrechterhaltung der Druckstufe P1 „ 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, wendet. zur Ausbildung einer Druckstufe P., verPatentansprüche:

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, dadurchgekennzeich.net, daß dieZuführungsleitung (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 Alislaßleitung (41, 4Ia) angeschlossen ist.

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

Hierzu I Blatt Zeichnungen