DE19826258C2 - Druckverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckverstärker nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches 1.

Es sind Luft-/Öldruckverstärkungszylinder bekannt (DE 40 22 159 A1), die eine erste schwimmende Kolbeneinheit und eine zweite schwimmende Kolbeneinheit aufweisen und die mit einer Verbindung zwischen einer Seite der ersten Kolbeneinheit und der anderen Seite der zweiten Kolbeneinheit versehen sind, über die ein Medienfluss erfolgt, so dass eine Beeinflussung zwischen einer gesteuerten Zyklusdauer und einem zeitlich bestimmten Betriebszyklus gegeben ist.

Ferner sind Druckvervielfältigungssysteme bekannt, die mit einem Zweikolbensystem arbeiten (WO 93/21444 A1 und US 5,265,423 A), bei denen zwei verschiedene Flussmedien zum Einsatz kommen.

Dieses ansich bekannte Prinzip wird ebenfalls in bereits auf dem Markt befindlichen Druckverstärkern eingesetzt, wobei bei diesen Geräten der Nachteil besteht, daß diese relativ teuer sind, da sie aus vielen Einzelteilen bestehen, was in allen Phasen des Lebenszyklus des Produktes zu erhöhten Kosten führt. Sowohl bei der Planung, Entwicklung und Konstruktion des Produktes, wie auch bei der Produktherstellung (Einkauf, Fertigung und Montage) bis hin zum Produktservice bezüglich der Wartung, Reparatur und Lagerhaltung entsteht dadurch ein nicht zu geringer Mehraufwand.

Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik ist, daß durch die im Außenbereich des Gerätes liegenden Eingangs- und Ausgangsschläuche die Gefahr besteht, daß bei der Bedienung des Gerätes eine Schlauchzuführung abgerissen werden kann. Zusätzlich zum entstandenen materiellen Schaden besteht somit auch eine Verletzungsgefahr für die Benutzer, welche in Kontakt mit den unter Druck stehenden Medien kommen können und/oder von umherpeitschenden Schläuchen getroffen werden könnten.

Auch besteht eine Verletzungsgefahr durch die Transportgehäuse, auf denen die herkömmlichen Geräte festmontiert sind, da diese aus dünnwandigen Blechplatten hergestellt werden und scharfkantige Durchbrüche und Ränder aufweisen. Aus Kosten- und Gewichtsgründen können die Transportgehäuse nicht aus Blech mit erhöhter Wandstärke gefertigt werden und dadurch kann ebenfalls eine Beschädigung des Gerätes bzw. des Transportgehäuses hervorgerufen werden, da die Geräte im täglichen Einsatz aus zeitgründen nicht gerade schonend behandelt werden.

Als weiterer Nachteil der auf dem Markt befindlichen Geräte zur Druckverstärkung ist zu verzeichnen, daß herkömmliche Geräte ein eher zweckmäßiges Design aufweisen und wenig gefällig erscheinen.

Daher hat sich die nun vorliegende Erfindung zur Aufgabe gesetzt, die oben näher beschriebenen Druckverstärker des Standes der Technik dahingehend weiterzubilden, daß die erwähnten Nachteile verringert oder sogar völlig beseitigt werden. Zum einen soll also der Druckverstärker durch den Einsatz weniger Bauteile billiger in Herstellung, Vertrieb, Service und Betrieb werden und die Gefahr eines Gerätedefektes minimiert werden und zum anderen soll die Verletzungsgefahr für die Benutzer vermieden werden. Zusätzlich dazu soll der erfindungsgemäße Druckverstärker ein gefälligeres Design erhalten.

Zur Lösung der Gestellten Aufgabe dient die technische Lehre des Hauptanspruches 1.

Wesentliches Merkmal hierbei ist, daß der Druckverstärker mit einem in einem Gehäuse mit abschließendem Boden angebrachten Kolben versehen ist, wobei auf der Niederdruckseite Luft und auf der Hochdruckseite Öl als Medium eingesetzt werden, und die luftseitige Kolbenfläche, entsprechend dem Druckverstärkungsgrad, größer ist als die ölseitige Kolbenfläche, und wobei die Luftzuleitung durch eine Bohrung im Kolben hindurch in den Luftraum geführt wird. Zusätzlich dazu soll die Luftzuleitung durch eine Bohrung im Gehäuse hindurch in den drucklosen Raum geführt werden, wobei die Luftzuleitung vorzugsweise in der Nähe des Bodens endet um den Hub des Kolbens im Luftraum vollständig nutzen zu können.

Diese Maßnahmen dienen dazu, daß weniger Schlauchleitungen überhaupt nötig werden, aber auch diese Schlauchleitungen größtenteils geschützt im inneren des Gehäuses verlegt sind und diejenigen wenigen Schlauchleitungen außerhalb des Gehäuses so dicht daran anliegen, daß es praktisch unmöglich ist, auf unabsichtliche Weise das Gerät dahingehend zu beschädigen, daß Schläuche abgerissen werden.

Besonders geeignet zur Verhinderung von Beschädigungen des Gerätes ist auch der im oberen Teil angebrachte Tragegriff, der im Falle es Kippens und Umfallens des Gerätes als Art Stoßstange dient und sowohl die Schlauchleitungen, wie auch die auf dem Druckverstärker angebrachte Armaturen (Manometer und Ventile) vor Bodenkontakt schützt.

Zur Abdichtung der Räume untereinander und des Gerätes gegenüber dem Außenbereich sind Dichtungen vorgesehen, die sich zum einen zwischen Kolben und Gehäuse befinden, zum anderen zwischen Bodenplatte und Gehäuse, in der Durchgangsbohrung der Luftleitung durch den Kolben, in den Durchgangsbohrungen durch das Gehäuse von Luftleitung, des Öl-/Rückstellstabes, des Ölschlauches bzw. der Öleinfüllschraube, des Manometers und der Entlüftungsschraube, sowie in sämtlichen Verbindungen zwischen Armaturen und Schläuchen oder Rohren.

In einer Variante des Gerätes kann vorgesehen sein, daß die Dichtung in der Durchgangsbohrung des Gehäuses für die Luftleitung und/oder des Öl-/Rückstellstabs zum Gehäuse nicht hermetisch abdichtet, sondern lediglich ein Staubschutz darstellt. Somit könnte also die Entlüftungsschraube samt Entlüftungsbohrung entfallen und zusätzliche Kosten eingespart werden.

Das Ein-/Ausschalten des Gerätes bzw. der Luftzuführung wird über ein 3/2-Wege Schiebeventil bewerkstelligt und nicht mehr über einen separaten, vom Ventil getrennten Ein-/Ausschalter, was wiederum Kosten spart.

Ein weiteres Merkmal ist, daß der Ölschlauch an der selben Bohrung angebracht ist, wie die Öleinfüllschraube und somit im Gegensatz zum Stand der Technik lediglich eine Bohrung im Gehäusedeckel dafür vorgesehen ist.

Der Tragegriff für den Druckverstärker muß aufgrund der effektiveren Bauweise nun nicht mehr an einem separaten Transportgehäuse angebracht sein, sondern ist direkt im oberen Bereich des oberen Zylinders des Gehäuses angebracht und besitzt vorzugsweise eine ergonomische Form. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Tragegriff einstückig mit dem Gehäuse gefertigt worden und befindet sich am oberen Rand des Gehäuses. Der Tragegriff ist in Form von einem oder mehreren langlochartigen Durchgangslöchern durch einen oberen Bund an der Oberseite des Gehäuses verwirklicht und läuft vorzugsweise nicht vollständig ringsum, sondern ist an der Stelle ausgespart, wo der Öl-/Rückstellstab beim Spannen hochläuft. Dies dient zur Sicherheit des Bedieners, der sich bei niedrigem Ölstand die am Tragegriff befindlichen Finger verletzen könnte.

Zur Messung des Öldrucks ist ein Manometer an der Oberseite des Gehäuses vorgesehen, wogegen das Manometer zur Luftdruckmessung aus Kostengründen im Gegensatz zum Stand der Technik nicht zum Einsatz kommt.

Falls der Luftdruck im Luftraum zu groß werden sollte, so löst ein am Druckminderer befindliches Sicherheitsventil aus und der Druck kann wieder abfallen.

Aus Gründen des Lärmschutzes sind sowohl das Sicherheitsventil des Luftraumes, als auch das Be- /Entlüftungsventil des drucklosen Raumes mit bevorzugt gesinterten Schalldämpfern ausgestattet. Im Falle, daß die Be-/Entlüftung mittels der oben erwähnten Durchgangsbohrungen für die Luftleitung und den Öl-/Rückstellstab in den drucklosen Raum bewerkstelligt wird, kann dort ebenfalls durch einen Schalldämpfer eine Schallemissionsminderung erzielt werden.

Wegen der Durchführung der Luftleitung durch den Boden des Gerätes beim Stand der Technik, muß dieser Boden zum einen eine relativ große Dicke vorweisen, und zum anderen muß eine Kreuzbohrung zur Umlenkung des Luftstromes vorgesehen sein.

Die Luftführung wurde also bisher über eine 90°-Bohrung durch den Boden erreicht, wobei die Luft zunächst über eine radiale Bohrung durch die Mantelfläche des Bodens und danach durch eine mit der radialen Bohrung in Verbindung stehende axiale Bohrung in den Luftraum geleitet. Diese fertigungstechnisch aufwendige Konstruktion wird nun vermieden, da hier die Luftzuführung mittels einer Bohrung durch den Kolben vom drucklosen Raum aus in den Luftraum bewerkstelligt wird. Der Boden selbst kann nun viel dünnwandiger ausfallen, da ja keine Kreuzbohrung mehr benötigt wird.

Zur weiteren Kostenreduzierung wird der Boden nun nicht mehr durch viele Schrauben an die untere Stirnseite des Gehäuses angeflanscht, sondern wird hermetisch abgedichtet durch einen Sicherungsring dort gehalten.

Zum Ablesen des Ölstandes ist am oberen Zylinder eine Ölstandsanzeige angebracht, die über das obere aus dem Druckverstärker herausragende Ende des Öl-/Rücksteilstabes abgelesen werden kann und welche Ölstandsanzeige vorzugsweise mittels Laser in die Mantelfläche in Form einer Skala eingraviert wird.

Das Gehäuse selbst ist im Gegensatz zum Stand der Technik vorzugsweise nun nicht mehr aus vielen Einzelbauteilen zusammengesetzt, sondern vollständig aus einem Teil gefertigt. Dies kann sowohl über ein Gußverfahren erreicht werden, als auch über spanabhebende Verfahren aus einem Vollblock aus beispielsweise Aluminium erzielt werden.

Zur Gewichtsreduzierung kann der Kolben von einer oder von beiden Seiten der Druckmedien her hohlgebohrt sein. Vorzugsweise ist aber vorgesehen, daß vom Luftraum her der Kolben hohlgebohrt ist.

Zur Führung des Kolbens im Innern des Gehäuses sind Abstandsringe vorgesehen, die ein optimales, reibungsarmes, geführtes Gleiten des Kolben ermöglichen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Druckverstärkers im seitlichen Schnitt.

Fig. 2 zeigt den Druckverstärker in der Draufsicht ohne Schlauchzuführungen.

Fig. 3 zeigt den schematisierten Schaltplan des Druckverstärkers.

Durch das Einschalten des Druckverstärkers 1 mittels des Schiebeventils 22 wird Luft aus einer Luftquelle durch den Druckminderer 26 über das Schiebeventil 22 und die Luftzuleitung 18 in den Luftraum 4 geleitet. Dabei ist der Druckminderer 26 auf dem Deckelbund des Gehäuses 2 mittels Verbindungselement 25 aufgeschraubt und ist über die Luftkupplung 29 mit der Luftquelle verbunden.

Am Druckminderer 26 direkt angebracht ist ein Sicherheitsventil 27, das bei zu hohem Luftdruck zur Umgebung hin öffnet, und ein Einstellrad 34 zum Einstellen des Soll- Luftdruckes.

Das Schiebeventil 22 ist ebenfalls in den Deckelbund des Gehäuses 2 von unten her über das Verbindungselement 24 aufgeschraubt und befindet sich koaxial zum Druckminderer 26.

Die Luftleitung 18 ist mit dem Schiebeventil 22 über das Verbindungselement 23 verbunden und wird durch den Bund 38 des Gehäuses 2, durch die Dichtung 21 abgedichtet, durch die Bohrung 36 geführt. Danach verläuft Luftleitung 18 durch den drucklosen Raum 37 hindurch über eine mittels Dichtung 19 abgedichtete Bohrung 35 im Kolben 3 durch den Luftraum 4 hindurch zum Boden 8 hin.

Innerhalb des Gehäuses 2 läuft der Kolben 3, welcher den Luftraum 4 vom Ölraum 6 hermetisch trennt. Zudem wird der Luftraum 4 vom drucklosen Raum 37 ebenfalls hermetisch abgetrennt.

Das hermetische Abdichten des Kolbens 3 zum Gehäuse 2 wird über die Dichtungen 11 und 13 erreicht, wobei der Kolben mittels der Abstandsringe 12 und 14 geführt wird.

Der Luftraum 4 wird zur Atmosphäre durch einen über eine Dichtung 10 abgedichteten und mittels eines Sicherungsringes 9 im unteren Zylinder 40 gehaltenen Bodens 8 getrennt.

Zur Gewichtsreduzierung ist der Kolben 3 luftseitig mit einer Bohrung 15 versehen.

Tritt nun die Luft in den Luftraum 4 ein, so wird der Kolben 3 nach oben gedrückt und preßt das Öl im Ölraum 6 durch die Bohrung 41 hindurch in den Ölschlauch 31 hinein in Richtung des Ortes, wo ein erhöhter Hydraulikdruck benötigt wird, beispielsweise zu Spannzwecken an einem Schnellspannverschluß.

Die Bohrung 41 dient gleichzeitig zum Wiederbefüllen des Ölraums 6 über die Öleinfüllschraube 32. Der Öldruck wird über ein Ölmanometer 28, das über eine Bohrung mit dem Ölraum 6 im oberen Bereich des oberen Zylinders 39 in Verbindung steht.

Während der Druckbeaufschlagung des Kolbens 3 und des damit verbundenen Verschiebens nach oben muß die Luft aus dem drucklosen Raum 37 entweichen können. Dies geschieht über ein schallgedämpfte Entlüftungsschraube 33.

Zur Anzeige der Stellung des Kolbens 3 und damit des Ölstandes ist ein Öl-/Rückstellstab 16 vorgesehen, über den mittels einer Ölstands-Skala 17 an der Gehäuseaußenseite abgelesen werden kann. Der Öl-/Rückstellstab 16 ist im Innern des Gehäuses 2 am Kolben 3 angebracht und wird durch die mittels der Dichtung 20 abgedichteten Bohrung 42 aus dem Gehäuse 2 durch den Bund 38 durchgeführt.

Am oberen Rand des Gehäuses 2 befindet sich ein ergonomisch geformter Tragegriff 30, der ringförmig um den oberen Zylinder 39 läuft, und nur dort unterbrochen ist, wo der Öl- /Rückstellstab während der Kolbenbewegung hochläuft, um Verletzungen zu vermeiden.

Die Druckübersetzung erfolgt aufgrund des Verhältnisses der Flächen des Kolbens 3, nämlich das Flächenverhältnis der luftseitigen Kolbenfläche 5 zur ölseitigen Kolbenfläche 7, die in diesem Fall 6 : 1 beträgt. Die mittels des Luftdrucks auf die luftseitige Kolbenfläche 5 wirkende Kraft wird also auf die ölseitige Kolbenfläche 7 übertragen und erzeugt dort im Ölmedium den sechsfachen Druck aufgrund der Flächenverhältnisse.

Fig. 2 zeigt den Druckverstärker 1 in der Draufsicht, wobei sämtliche Bezugsnummern mit der in Fig. 1 übereinstimmen. Es soll lediglich die Lage der Armaturen, der Tragegriff-Aussparungen, der Entlüftungsschraube 33 und des Öl-/Rückstellstabs verdeutlicht werden.

Hier ist die Entlüftungsschraube 33 zur Ent-/Belüftung des drucklosen Raumes 37 zu sehen, welche sich auf dem Bund 38 zwischen oberem 39 und unterem Zylinder 40 befindet.

Die beiden Aussparungen des Tragegriffs 30 sind langlochförmig am oberen Rand des Gehäuses angebracht, liegen im wesentlichen auf einem Kreis und führen nicht in den Bereich, wo der Öl-/Rückstellstab 16 hochführt.

Fig. 3 zeigt den schematisierten Schaltplan des Druckverstärkers. Es soll verdeutlicht werden, wie Druckluft und Öl innerhalb des Druckverstärkers verlaufen.

Druckluft wird einer Luftquelle entnommen und dem Druckminderer 26 zugeführt. Das Sicherheitsventil 27 führt die Luft bei zu hohem Druck nach außen. Durch das Schiebeventil 22 wird die Anlage in Betrieb gesetzt und damit Luft über die Luftleitung 18 in den Luftraum 4 des unteren Zylinders 40 eingeleitet. Dadurch bewegt sich der Kolben 3 nach oben und das Öl im Ölraum 6 innerhalb des oberen Zylinders 39 wird mit verstärktem Druck über den Ölschlauch 31 in Richtung Abnehmer geführt, wobei der Öldruck durch das Manometer 28 angezeigt wird.

Claims (8)

1. Druckverstärker (1) mit einem in einem Gehäuse (2) mit abschließendem Boden (8) angebrachten Kolben (3), wobei auf der Niederdruckseite Luft und auf der Hochdruckseite Öl als Medium eingesetzt werden, und die luftseitige Kolbenfläche (5), entsprechend dem Druckverstärkungsgrad, größer ist als die ölseitige Kolbenfläche (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuleitung (18) durch eine Bohrung (35) im Kolben (3) hindurch in einen Luftraum (4) geführt wird, der von der luftseitigen Kolbenfläche (5) und dem Gehäuse (2) gebildet wird.

2. Druckverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuleitung (18) durch eine Bohrung (36) im Gehäuse (2) durch einen drucklosen Raum (37) geführt wird, der von der von der luftseitigen Kolbenfläche (5) abgewandten Seite des Kolbens (3) und dem Gehäuse (2) gebildet wird.

3. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzuleitung (18) in der Nähe des Bodens (8) endet.

4. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftraum (4) gegenüber dem drucklosen Raum (37) mittels einer Dichtung (19) innerhalb der Bohrung (35), die an der Luftzuleitung (18) anliegt, hermetisch abgedichtet ist.

5. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der drucklose Raum (37) gegenüber der Umgebung mittels einer Dichtung (21) innerhalb der Bohrung (36), die an der Luftzuleitung (18) anliegt, hermetisch abgedichtet ist.

6. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (36) für die Luftzuleitung (18) durch einen stirnseitigen Bund (38) hindurchläuft, welcher die beiden Zylinderteile des Gehäuses (2) miteinander verbindet.

7. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ent- und Belüftung des drucklosen Raumes (37) am Bund (38) eine Entlüftung (33) in Form einer Schalldämpferschraube angebracht ist.

8. Druckverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Führung des Kolbens (3) im Gehäuse (2) mindestens ein Abstandsring (14) im Bereich des oberen Zylinders (39) und mindestens ein Abstandsring (12) im Bereich des unteren Zylinders (40) am Umfang des Kolbens (3) angebracht ist.