DE2203135A1 - MULTI-STAGE SELF-REGULATING PRESSURE OIL GENERATOR - Google Patents

Description

Mehrstufiger selbstregelnder Druckölerzeuger Der Einsatz hydraulischer Kraftumsetzung nimmt in der Technik einen immer breiteren Raum ein, insbesondere in Bereichen der Werkzeugmaschinen-, der Fahrzeugtechnik und in bestimmten Bereichen des Stahlbaus und des Schiffbaus. Multi-stage self-regulating pressure oil generator The use of hydraulic Power conversion occupies an ever wider area in technology, in particular in the areas of machine tool and vehicle technology and in certain areas steel construction and shipbuilding.

Bei Werkzeugmaschinen und Fertigungsautomaten begegnet uns häufig das Problem verschieden große Werkstücke schnell und sicher einzuspannen, wobei wegen der wechselnden Abmessungen der zu spannenden Teile di. offnungsweite der Spannfutter-oder Spannzangen schnell verändert werden muß. Hierbei sind normalerweise keine großen Kräfte notwendig-es sind An -passungswege, die ohne nennenswerten Kraftaufwand zu überwinden sind. Erst in der eigentlichen Spannphase muß durch hohe Anpreßkräfte der sichere Halt des zu spannenden Teils g-wthrleistet werden,wobei die Wege praktisch zu Null werden. Ähnlichen Problemen begegnen wir bei den Betätigungsvorgängen von Fahr -seugschaltkupplungen und Feststellbremsen Am auffälligsten tritt dies bei der lletätigung der Handbremse von Großfahr -zeugen wie LKW's und Omnibussen ins Auge, wobei durch mehr -maliges "Pumpen" des Bremshebels der Anpassungsveg überwunden werden Muß und erst beim letzten Hub die Anpresskraft erzeugt wird.We often come across machine tools and production machines the problem of clamping workpieces of different sizes quickly and safely, whereby because of the changing dimensions of the parts to be clamped di. opening of the Chucks or collets must be changed quickly. These are usually no great forces necessary - there are adjustment paths that do not require any significant effort to be overcome. Only in the actual clamping phase must through high contact forces the secure hold of the part to be clamped can be guaranteed, the paths being practical become zero. We encounter similar problems with the operations of Drive clutch clutches and parking brakes This is the most noticeable the operation of the handbrake on large vehicles such as trucks and buses Eye, with the adjustment path being overcome by "pumping" the brake lever several times Must be and the contact pressure is only generated during the last stroke.

Grundsätzlich ist der ölhydraulische Antrieb derartiger Spannvorrichtungen bekannt. Ein hydraulischer Arbeitskolben bewirkt den relativ kraftarmen Anpassungsweg der Spannfutter oder Zagan, wobei ein großerer Ölstrom bei geringem Druck benötigt wird.Bei dem eigentlichen Spannvorgang wird dieser Arbeitskolben dann bei gegen Null gehendem Ölstrom mit einem sehr hohen Öldruck beaufschlagt.Das Hydraulikagregat muß demzufolge ein mal eine große Ölmenge geringen Drucks und ein anderes mal eine sehr kleine Ölmenge hohen Druck. erzeugen können.Basically, the oil-hydraulic drive is such clamping devices known. A hydraulic working piston causes the relatively low-force adjustment path the chuck or zagan, which requires a larger flow of oil at low pressure During the actual clamping process, this working piston is then at counter A very high oil pressure is applied to the zero-going oil flow must therefore one time a large amount of low pressure oil and another time a very small amount of oil high pressure. can generate.

kl der manuellen Erzeugung des olstromes und Druckes durch eine Handpumpe ist bei den üblicherweise verwendeten Kolbenpumpen entweder die geförderte oelmenge sehr gering- damit bei kleinen Kolbenflächen hohe Drücke erzeugt werden können- oder bei größeren Kolbenflächen und gleichem Hub der zu erreichende Enddruck zu klein. Hierdurch sind demzufolge die Anpassungsgeschwindigkeiten des Arbeitskolbens zu klein oder es werden keine ausreichenden Halt-drücke erreicht0 Wenn nan davon auseehtwdaß in der Praxis nur eine bestimmte äußere Kraft bei vorgeget)enem Kolbenhub zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes bereitsteht, z.B. durch die menschliche Hand, durch einen elektrischen Hubmagneten oder durch einen Preßluftkolben,so ergibt sich aus wirtschaftlichen Gründen die Forderung nach einem Druckerzeuger,der sich selbsttätig und möglichst einfach dem jeweiligen Belastungsgrad aus dem Ölstrom anpaßt.kl the manual generation of the oil flow and pressure by a hand pump With the piston pumps that are commonly used, this is either the amount of oil delivered very low - so that high pressures can be generated with small piston areas - or with larger piston areas and the same stroke, the final pressure to be achieved increases small. As a result, the adjustment speeds are accordingly of Working piston too small or insufficient holding pressures are achieved0 If one assumes that in practice there is only a certain external force in the case of a given Piston stroke is available to generate hydraulic pressure, e.g. through the human hand, by an electric lifting magnet or by a compressed air piston, like that for economic reasons, there is a need for a pressure generator that automatically and as simply as possible to the respective degree of load from the oil flow adapts.

Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnetdaß mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Kolben verschiedenen Durchmessers in einem oder mehreren Zylindern arbeiten. Die kleineren Kolben durch dringen den jeweils größeren Kolben und können im Bedarfsfalle in einen Zylinder geführt werden, der dem größeren nachgeschaltet ist ( Bild 1 ) Die Krafteinleitung von außen her auf das Kolbensystem geschieht auf den Kolben mit dem kleinsten Durchmesser. An diesen kleinsten Kolben sind die Kolben mit den größeren Durchmessern mechanisch oder hydraulisch angekoppelt,sodaß bei einer Hubbewegung des kleinsten holbens die größeren holben mehr oder weniger mitbewegt werden. Der Grad der Nitbewegung wird vom erzeugten Öldruck bestimmt und zwar in der Weise,daß bei geringem Oldruck alle Kolben die Ilubbewegung des kleinsten Kolbens mitmachen und dadurch die größte Olmenge gefördert wird und bei wachsender ul -druck die größeren Kolben zurückbleiben oder abgekoppelt werden, sodaß ein ölstrom entsprechend dem Produkt aus Kolbenhub und bewegter Kolbenfläche gefördert wird Bei Naxinaldruck arbeitet schließlich nur noch der kleinste Kolben - die größeren verharren in ihrer Nullage oder werden in einer bestimmten Hubstellung festgehalten - sodaß bei kleinster geförderter Ölmenge ein hoher @ Druck bei gleicher Hußerer Kraft entsprechend dem Verhältnis der äußeren auf diesen Kolben aufgebrachten hraft zur Kolbenfläche erzeugt wird.The invention is now characterized in that several concentric nested pistons of different diameters in one or more Cylinders work. The smaller pistons penetrate the larger pistons and, if necessary, can be fed into a cylinder that follows the larger one is (Fig. 1) The force is introduced onto the piston system from outside on the piston with the smallest diameter. These are the smallest pistons Pistons with larger diameters coupled mechanically or hydraulically so that with a lifting movement of the smallest pick, the larger pick more or less be moved. The degree of nit movement is determined by the oil pressure generated and in such a way that with a low oil pressure all pistons displace the smallest one Participate piston and thereby the largest amount of oil is promoted and with increasing ul pressure the larger flasks to remain or be disconnected, creating a flow of oil is conveyed according to the product of the piston stroke and the moved piston area At maximum pressure, only the smallest piston works - the larger ones remain in their zero position or are held in a certain stroke position - so that with the smallest amount of oil pumped, a high @ pressure with the same Hußerer Force corresponding to the ratio of the external force applied to this piston to the piston surface is generated.

Durch die konzentrische Anordnung ist gewährleistet,daß das Pumpenagregat klein baut mit nur geringem Aufwand an einen Druckkrafterzeuger (menschl. hand, Elektromagnet, Preßluftkolben, Elektromotor ) angeschlossen werden kann und die Verbindung der einzel -non Druckölzylinder durch einfache Bohrungen zu der Saug- bzw.The concentric arrangement ensures that the pump unit small builds a pressure force generator (human hand, Electromagnet, compressed air piston, electric motor) can be connected and the Connection of the individual non-pressure oil cylinders through simple bores to the suction respectively.

Druckleitung hin erfolgen kann Jeder Zylinder des mehrstufigen Hydraulikpumpenagregats ist somit über jeweils ein Rückschlagventil mit der Saug- bzw. Druckleitung verbunden.Pressure line can be made towards each cylinder of the multi-stage Hydraulic pump unit is thus connected to the suction or pressure line via a check valve in each case.

2. Die Verkoppelung der konzentrisch angeordneten Zylinder kann auf verschieden, Arten erfolgen.2. The coupling of the concentrically arranged cylinders can be based on different, types are made.

2.1 Bei der mechanischen Verkoppelung sind entweder die beiden Kolben mit einer verspannten Feder untereinander verspannt, sodaß nach Überschreiten der Vorspannkraft der kolben mit der größeren Kolbenfläche zurückbleibt und nur der oder die kleineren Kolben Pumparbeit leisten ( nild 2 ) oder zwischen dem Kolben mit der größeren Kolbenfläche und denen mit der kleineren Kolbenfläche sind Rutschkupplunr.en angeordnet,die bei Überschreiten einer bestimmten äußeren Druckkraft am kleinsten Pumpenkolben den jeweils größeren freigeben, sodaß die kleineren Kolben bei annähernd gleicher Druckkraft höhere Oldrücke erzeugen ( Bild 3 ) oder die konzentrisch angeordneten Pumpenkolben sind mtt einer ausrastbaren Verbindung miteinander verbunden,die dann ausrastet1wenn eine bestimmte Kraft zwischen den jeweiligen Kolben überschritten wird, sodaß ebenfalls die jeweils kleineren Kolben allein Drucköl erzeugen.2.1 With the mechanical coupling either the two pistons braced with one another with a tensioned spring, so that after exceeding the The piston with the larger piston area remains and only the or the smaller pistons do pumping work (nild 2) or between the pistons with the larger piston area and those with the smaller piston area are slip clutch rings arranged, which is smallest when a certain external compressive force is exceeded Pump piston release the larger one, so that the smaller piston at approximately generate higher oil pressures with the same compressive force (Fig. 3) or those that are concentrically arranged Pump pistons are connected to one another by means of a disengageable connection, which then disengages when a certain force between the respective pistons is exceeded so that the smaller pistons also produce pressure oil on their own.

Allen diesen Kolbenverkopplungen ist gemeinsam,daß sie bei Unterschreiten eines festgelegten Druckes im Hydrauliksystem auf der Druckseite die einzelnen Kolben wieder miteinander verbinden, sodaß bei geringerem Hydraulikdruck wieder größere Ölmengen bei gleichen Kolbendruckkräften und Kolbenhüben gefördert werden. What all these piston couplings have in common is that they are below the limit a specified pressure in the hydraulic system on the pressure side, the individual pistons Reconnect with each other, so that with a lower hydraulic pressure again greater Oil quantities can be pumped with the same piston pressure forces and piston strokes.

2.2 Bei der hydraulischen Verkoppelung wird entweder der (ilstrom des jeweils größeren Kolbens über ein internes Zwei-Wege Ventil in Abhängigkeit vom Hydraulikdruck der Sammeldruckleitung entweder in die Sammeldruckleitung oder die Sammelsaug- bzw. Rücklaufleitung geführt ( Bild 4 )sodaß bei gleicher äußerer Druckkraft an d. Pumpenkolben entweder eine große Ölmenge bei kleiner Druck oder eine kleine bei großem Druck gefördert wird oder es sind zwischen den einzelnen Kolben Uberdruckventile angeordnet, die bei Überschreiten eines bestimmten Hydraulikdrucks im Zylinderraum zwischen den einzelnen Zylindern bewirken, daß bei Überschreiten einer best. äuDeren Druckkraft nur noch der jeweils kleinere Kolben Drucköl fördert.2.2 With the hydraulic coupling, either the (ilstrom of the larger piston in each case via an internal two-way valve from the hydraulic pressure of the collecting pressure line either into the collecting pressure line or the collecting suction or return line (Fig. 4) so that with the same external Pressure force on d. Pump piston either a large amount of oil at low pressure or a small one is promoted at high pressure or there are between each Piston pressure relief valves are arranged, which when a certain hydraulic pressure is exceeded cause in the cylinder space between the individual cylinders that when exceeded one best. Outside pressure, only the smaller piston delivers pressure oil.

Claims (1)

3. Patentansprüche 0 Das Mehrstufige Hydraulikpumpenagregat (M@tgs. Hydrop. Agregat) ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Kolben vor -schiedenen Durchmessers konzentrisch angeordnet sind und in einem Zylinder arbeitendessen Innendurchmesser gleich des Außendurchmesser des größten Kolbens ist und in diesen aus3. Claims 0 The multi-stage hydraulic pump unit (M @ tgs. Hydrop. The unit is characterized in that two or more pistons are differentiated Diameter are arranged concentrically and working in a cylinder whose inner diameter is equal to the outer diameter of the largest piston and in this from Zylinder und Kolben gebildeten Raum eine Saugleitung und eine Druckleitung geführt ist, 3.2. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1. dadurch gekennzeichnet,daß jeder der konzentrlsch angeordneten Pumpenkolben in einen eigenen Pumpenzylinder des entsprechenden Druckmessers geführt wird, wobei jeder der durch den jeweiligen Zylinder und Kolben abgeschlossenen Räume durch eine Saug- und Druckleitung mit der jeweiligen Sammel-Saug-und Druckleitung verbunden ist (Bild 1). Cylinder and piston formed space a suction line and a pressure line is performed, 3.2. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1. characterized in that each of the concentrically arranged pump pistons in its own pump cylinder of the corresponding pressure gauge, each of the through the respective Cylinder and piston enclosed spaces with a suction and pressure line the respective collecting suction and pressure line is connected (Fig. 1). 3.3. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1. und 3.2. dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils kleinere Kolben durch eine vor -Spannte Druckfeder verbunden ist, sodaß bei Überschreiten der Vorspannkraft der größere Kolben gegenüber dem kleineren - durch eine äußere Druckkraft bewegten Kolben- zurückbleibt ( Bild 2 ).3.3. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1. and 3.2. characterized, that the smaller piston is connected by a pre-tensioned compression spring, so that when the preload force is exceeded, the larger piston is compared to the smaller one - Piston moved by an external pressure force remains behind (Fig. 2). 3.4. Mst6s. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1. und 3.2. dadurch 6skennzeichnet, daß zwischen den beiden Kolben eine Rutschkupplung angeordnet ist, derart, daß bei Überschreiten einer bestimmten Druckkraft in Druckrichtung zwischen den Kolben eine Trennung der Kupplung eintritt ( Bild 3 ).3.4. Mst6s. Hydrop. Unit according to claim 3.1. and 3.2. characterized by 6 that a slip clutch is arranged between the two pistons, such that at Exceeding a certain pressure force in the pressure direction between the piston a Separation of the clutch occurs (Fig. 3). 3.5. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1 bis 3.4. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den konzentrisch angeordneten Pumpenkolben ein hydraulischer Raum angeordnet ist'der solange er geschlossen ist gewährleistet, daß bei Aufbringen einer äußeren bewegten Druckkraft auf den jeweils inneren Kolben der äußere holben mitgeführt wird.3.5. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1 to 3.4. characterized, that a hydraulic space is arranged between the concentrically arranged pump piston ist'der as long as it is closed ensures that when an external moving pressure force on the respective inner piston of the outer holben carried along will. 3.6. Nstgs. Hydrop. Aeregat nach Anspruch 3.1.bis 3.5. dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen die Pumpenkolben angeordneter Raum bei Überschreiten eines bestimmten Hydraulikdruckes im Raum durch ein Uberdruckventil oder ein von außen beeinflußtes Ventil geöffnet wird, die eingeschlossene Olmenge ausströmt und der eine Pumpenkolben gegenüber dem anderen eine Relativbewegung machen kann ( Bild 3 ).3.6. Ext. Hydrop. Aeregat according to claims 3.1. To 3.5. characterized, that a space arranged between the pump pistons when a certain one is exceeded Hydraulic pressure in the room through a pressure relief valve or an externally influenced one The valve is opened, the enclosed amount of oil flows out and the one pump piston can make a relative movement in relation to the other (Fig. 3). 3.7. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1. bis 3.6. dadurch gekenn zeichnet, daß der Olstro@ der konzentrisch angeordeten Zylinder und Kolben durch Wegeventile so gesteuert wird, daß bei Über -schreitung eines bestimmten Druckes in der Sammeldruckleitung die Olmenge des jeweils größeren Zylinders drucklos in die Rückführung zurückfließt ( Bild 4 ).3.7. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1. until 3.6. known thereby draws that the Olstro @ the concentrically arranged cylinder and piston through Directional control valves is controlled so that when a certain pressure is exceeded in the collecting pressure line, the amount of oil of the larger cylinder in each case, depressurized in the return flows back (Fig. 4). 3.8. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1 bis 3.7 dadurch gekennzeichnet daß ein großer Pumpenkolben in eine. Zylinder arbeitet, derart, daß sowohl auf der kolbenvorderseite als auch auf der Kolbenrückseite ein abgeschlossener Druckzylinderraum vorhanden ist und ein kleinerer Ilydraulikkolben in dem größeren arbeitet, der durch eine Zylinderstirnfläche des großen Zylinders geführt ist.3.8. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1 to 3.7 characterized that a large pump piston in a. Cylinder works in such a way that both on the on the front of the piston and on the back of the piston, a closed pressure cylinder space is available and a smaller Ilydraulik piston works in the larger one that works through a cylinder face of the large cylinder is guided. 31:9. Mstgs. Hydrop. Agregat nnch Anspruch 3.1. bis 3.8. dadurch ge -kennzeichnet, daß der Zylinderraum des kleinen Kolbens mit dem rückseitigen Zylinderrauf des kleinen Kolbens durch eine von eine. Überdruckventil oder druckgesteuerten Ventil abgeschlossene Bohrung verbunden ist, sodaß bei Bewegung des kleinen Kolbens durch eine äußere Kraft der große Kolben mitbewegt wird und erst bei Uberschreiten eines bestimmten Hydraulikdruckes Öl aus dem Zylinderraum des kleinen Kolbens in den rückseitigen Raum des großen Kolbens strömt und dieser bei kleinerem Weg aber größerer Druckkraft vorgetrieben wird und eine Ölmenge höheren Druckes aus dem vorseitigen Zylinderraum des großen Kolbens in eine Öl -druckleitung abgegeben wird 3.10. Mstgs. Hydrop. Agregat nach Anspruch 3.1. bis 3.9. dadurch ge -kennzeichnet, daß der größere Hydraulikkolben an seiner vorderen Stirnseite einen zylindrischen Stift hat, der durch die Zylindervorderwand dicht geführt ist und durch den eine Bohrung mit Rückschlagventil den in dem größeren Kolben vorgesehenen kleinen Zylinderraum des kleineren Hydraulikkolbens als Saugleitung mit Frischöl versorgt (Bild 6).31: 9. Mstgs. Hydrop. Aggregate according to claim 3.1. until 3.8. thereby ge - indicates that the cylinder space of the small piston with the cylinder surface on the back of the small piston by one of one. Pressure relief valve or pressure controlled valve closed bore is connected, so that when the small piston moves through an external force that moves the large piston and only when one is exceeded certain hydraulic pressure oil from the cylinder chamber of the small piston in the rear The space of the large piston flows and this with a smaller path but greater pressure force is advanced and an amount of oil of higher pressure from the cylinder chamber on the front side of the large piston is discharged into an oil pressure line 3.10. Mstgs. Hydrop. Unit according to claim 3.1. until 3.9. characterized in that the larger hydraulic piston has a cylindrical pin on its front end that passes through the cylinder front wall is tightly guided and through the one hole with the check valve in the larger one Piston provided small cylinder space of the smaller hydraulic piston as a suction line supplied with fresh oil (Fig. 6).