DE3750400T2 - Verstärker des fluiddrucks. - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft Fluid-Hochdruckverstärkersysteme. Insbesondere betrifft sie doppeltwirkende hydraulische Druckverstärker.
Stand der Technik
• Bei einem typischen Hochdruck-Fluiddruckverstärker wirkt ein hydraulisches Fluid auf eine doppeltwirkende Niederdruck-/Hochdruck-Kolbenanordnung, um Wasser auf mehrere tausend Pascal zu komprimieren. Die Kolbenanordnungen solcher Systeme sind Hydraulikdrücken in der Größenordnung von 20 kPa und wasserdrücken in der Größenordnung von 140 bis 420 kPa ausgesetzt. Sie müssen enormen Drücken widerstehen, aber gleichzeitig das Hydraulikfluid einwandfrei vom Wasser getrennt halten.
• Die Druckkammern, in denen eine solche Kolbenanordnung arbeitet, sowie die in den Anordnung enthaltenen Druckdichtungen unterliegen erheblichen Belastungen. Die Druckkammern setzen sich oft aus Teilen zusammen, die zusammengeschraubt und/oder miteinander verschraubt sind, um dem zyklischen Druckansteig und -abfall zu widerstehen. Infolge des Zusammenbaus der verschiedenen Teile, aus denen sich die Druckkammern und die Kolbenanordnungen des Verstärkers zusammensetzen, ist der regelmäßige Austausch der Hochdruckdichtungen schwierig. Gewöhnlich muß man zum Erreichen und Instandsetzen oder Austauschen interner Elemente den Verstärker vollständig zerlegen.
• Die FR-A-21 10 263 offenbart einen Druckverstärker mit zwei separaten, axial fluchtenden Niederdruckzylindern, in diesen hin- und herlaufenden Kolben, einem Fluidzulaufkanal zum aufbringen eines druckbeaufschlagten Fluids auf die Kolben und von den Kolben betätigten stempeln bzw. Tauchkolben, die sich dicht gegen das Fluid abgeschlossen in einem Hohlraum eines endseitig angeschlossenen Körpers bewegen, wobei die Bewegung der Kolben eine Druckbeaufschlagung von Luft im Hohlraum bewirkt. Die Anordnung wird mittels Zugstangen und Bolzen ausgerichtet zusammengehalten. Die vorliegende Erfindung weist einen einzigen Niederdruckzylinder sowie einen einzigen doppeltwirkenden Kolben auf, der im einzigen Zylinder hin- und herbewegbar gelagert ist. Weiterhin wird die vorliegende Erfindung von einem zylindrischen Gehäuse mit stirnseitigen Halteplatten zusammengehalten.
Zusammenfassung der Erfindung
• Der erfindungsgemäße Druckverstärker weist einen Fluid- Druckverstärker mit einer Niederdruck-/Hochdruck-Zylindereinrichtung mit einem zylindrischen Niederdruck-Kammerteil (14) und zwei langgestreckten zylindrischen Hochdruckkammern (20) auf, wobei die Hochdruckkammern (20) von entgegengesetzten Enden des Niederdruck-Kammerteils (14) her koaxial verlaufen. Ein Niederdruck-/Hochdruck-Kolben hat einen Niederdruck-Kolbenteil (26), der hin- und herbewegbar im Niederdruck-Kammerteil (14) angeordnet ist, und ein Paar langgestreckter Hochdruck-Kolbenteile (28, 30) sind mit den entgegengesetzten Seiten des Niederdruck-Kolben teils (26) verbunden und verlaufen vom Niederdruck-Kammerteil (14) her in eine angrenzende Hochdruckkammer hinein, um dort hin- und herzulaufen. Eine Fluid-Ein/Auslaß-Einrichtung (25) steht in Strömungsverbindung mit den Hochdruckkammern (20), um gleichzeitig unter Druck zu setzendes Fluid einer Hochdruckkammer zuzuführen und unter Druck stehendes Fluid aus der anderen Hochdruckkammer abzuziehen. Eine Ein-/Auslaß-Einrichtung (62) für Arbeitsfluid ist derart in Strömungsverbindung mit dem Niederdruck Kammerteil (14) angeordnet, daß das Arbeitsfluid abwechselnd auf die eine oder die andere Seite des Niederdruck- Kolbenteils (26) arbeiten kann, um die Niederdruck-Kolbeneinrichtung hin- und herzubewegen. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Niederdruck- Kammerteil (14) eine einzige Kammer ist, daß der Niederdruck-Kolbenteil (26) ein doppeltwirkender Niederdruck- Kolbenteil ist, und daß eine zylindrische Gehäuseanordnung (10) die Niederdruck-Hochdruck-Zylindereinrichtung um- und einschließt, um die Druckkammern auszurichten und ausgerichtet zu halten, wobei die Gehäuseanordnung (10) eine stirnseitige Halteeinrichtung (12) enthält, mit der die Fluid-Einlaß/Auslaß-Einrichtung (25) in die Enden der Gehäuseanordnung (10) eingeschraubt werden und auf die äußeren Enden der Hochdruck-Niederdruck-Kolbeneinrichtung aufgedrückt werden kann, so daß die zylindrische Gehäuseanordnung (10) unter Spannung und die Niederdruck-Hochdruck- Zylinder-Einrichtung unter Druck gesetzt werden, um die Fluid-Einlaß/Auslaß-Einrichtung (25) und die Teile, die die Niederdruck-Hochdruck-Zylindereinrichtung ausmachen, auszurichten und ausgerichtet zu halten.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Schaffung einer Betätigungseinrichtung für ein Niederdruck-Fluidsteuervetil. Diese Betätigungseinrichtung weist eine mit der Niederdruckkammer in Strömungsverbindung stehende und mit einem externen Grenzschalter gekoppelte Kolbenanordnung auf. Zwei derartige Betätigungseinrichtungen sind vorgesehen, und zwar jeweils eine auf jeder Seite der Niederdruckkammer, um das Niederdruck-Fluidsteuerventil zu betätigen. Die Kolbenanordnung jeder Betätigungseinrichtung steht in ein Ende der Niederdruckkammer hinein vor und wird vom Niederdruckkolben verschoben, um den externen Grenzschalter zu betätigen und eine Änderung der Strömungsrichtung des Niederdruckfluids zu bewirken. Infolgedessen wird der Niederdruckkolben außer Kontakt mit dem Kolben der Betätigungseinrichtung gebracht und wirkt Niederdruckfluid auf den Kolben, um ihn zurück in die Niederdruckkammer und außer Kontakt mit dem externen Grenzschalter zu fahren. Während der Niederdruckkolben zur anderen Seite der Niederdruckkammer läuft, wiederholt sich der Vorgang hinsichtlich der anderen Niederdruck-Fluidsteuerventil-Betätigungseinrichtung. Diese Betätigungseinrichtungen sind an den Zylinderblöcken gelagert, die auch die angrenzenden Enden der Nieder- und der Hochdruckkammer bilden. Die Betätigungseinrichtungen sind durch Ausschnitte im Gehäuse hindurch zugänglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist ein teilgeschnittener Aufriß der rechten Hälfte des erfindungsgemäßen Druckverstärkers;
• Fig. 2 ist ein teilgeschnittener vergrößerter Aufriß eines Teils des Druckverstärkers der Fig. 1;
• Fig. 3 ist ein weiterer Aufriß des erfindungsgemäßen Druckverstärkers und zeigt eine bevorzugte Rückschlagventilanordnung;
• Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt der in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Rückschlagventilanordnung; und
• Fig. 5 ist eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der bevorzugten Rückschlagventilanordnung.
Beschreibung der Erfindung
• Der erfindungsgemäße Druckverstärker verwendet ein Hydraulikfluid (Öl) zum Antrieb einer Hochdruck-/Niederdruck- Kolbenanordnung zur Erzeugung einer Hochdruck-Wasserströmung. Der in Fig. 1 gezeigte Verstärker ist doppeltwirkend. Er weist ein Gehäuse 10 in Form eines langgestreckten Stahlzylinders auf. Die Fig. 1 zeigt eine - die rechte - Hälfte desselben. Die linke Hälfte stellt ein Duplikat der rechten dar. Jedes Ende des Gehäuses trägt einen Haltering 12, wobei das Ende des Gehäuses 10 mit einem Innengewinde passend zu einem Außengewinde auf dem Endhaltering 12 versehen ist. Im Gehäuse 10 ist eine Niederdruckkammer 14 in Form eines Stahlzylinders 16 angeordnet, der auf eine zylindrische Abschlußkappe 18 auf jedem Ende aufgesetzt ist (die Zeichnung zeigt den rechten Abschluß; der linke ist entgegengesetzt gleich ausgeführt). Ebenfalls im Gehäuse 10 befinden sich eine linke und eine rechte Hochdruckkammer (die Zeichnung zeigt die rechte Hochdruckkammer 20; die linke ist ein Duplikat) jeweils als langgestreckter Stahltubus 22, der mit seinem inneren Ende in die Abschlußkappe 18 ein- und mit seinem äußeren Ende auf einen Ventilkörper 24 einer Wasser-Zu-/Ablauf-Rückschlagventilanordnung aufgesetzt ist. Die Hülsen- und Ringlager 26 und 28 zentrieren das äußere Ende des Tubus 22 im Endhaltering 12.
• Die Außenfläche der Abschlußkappe 18 entspricht in der Gestalt der Innenfläche des Gehäusezylinders 10 bei Belassung eines geringen Spiels für eine Gleitpassung. Durch Festziehen der Endhalteringe 12 werden die Elemente der Druckkammer in Längsrichtung mit Druck und der Gehäusezylinder 10 in Längsrichtung mit Zug beaufschlagt. Wird einer bzw. werden beide Endhalteringe 12 abgenommen, lassen diese Elemente sich sehr einfach aus dem Gehäuse herausnehmen. Die Abschlußkappen 18 und die Halteringe 12 haltern die Nieder- und Hochdruckzylinder 16 und 22 im Gehäusezylinder 10 axial fluchtend aneinander. Infolge der relativen Abmessungen der bis hierher beschriebenen Elemente werden die der Druckkammer gegen seitliche oder Längsbewegung eingeschlossen und festgelegt.
• Die Niederdruck-/Hochdruck-Kolbenanordnung weist einen Niederdruckkolben 26 sowie einen linken und einen rechten Hochdruckkolben 28 bzw. 30 auf. Der Niederdruckkolben ist eine in der Niederdruckkammer 14 enthaltene zylindrische Scheibe. Ihre Außenfläche entspricht in der Gestalt der Innenfläche des Niederdruck-Zylinders 16 bei geringem Freiraum für eine Gleitpassung und trägt geeignete Hydraulikdruckdichtungen 32 zum dichten Abschluß der einen Seite der Niederdruckkammer 14 gegen die andere. Die Hochdruckkolben sind mit entgegengesetzten Flächen des Niederdruckkolbens 26 verbunden und durch den jeweiligen Zylinderblock 18 hindurch in die Hochdruckkammerhülse 20 hinein verlängert.
• Jeder Hochdruckkolben ist ein einstückiges Element, das als langgestreckter massiver Zylinderstab 30a mit geringfügig kleinerem Durchmesser als der Innendurchmesser der Hülse 20 und an seinem inneren Ende mit einem zylindrischen Flansch 30b mit größerem Durchmesser als der Stab ausgeführt ist. Der Flansch 30b des Hochdruckkolbens ist in eine zylindrische Senkung 34 eingepaßt, die in die zugehörige Stirnfläche des Niederdruckkolbens 26 eingearbeitet ist. Der Flansch 30b wird von einem Sprengring in einer zu diesem Zweck in die Senkung eingearbeiteten Nut in der Sollage gehalten. Der zylindrische Kanal in der Abschlußkappe 18, durch den der Hochdruckkolbenstab 30a verläuft, hat einen geringfügig größeren Durchmesser als der Kolbenstab. In die Hochdruckseite des Zylinderblocks 18 ist eine abgesetzte zylindrische Senkung 18a mit einwärts abnehmenden Durchmessern eingearbeitet, wobei der äußere Abschnitt für den Hochdruckzylinder 22, der mittlere für einen Zentrierring 38 für den zylindrischen Kolbenstab und der innere für eine geeignete statische Hochdruckdichtung 40 passend dimensioniert sind.
• Der Zentrierring 38 ist mit einem Mittenabschnitt, der dem Durchmesser des Mittelteils der Senkung 18a entspricht, und einer inneren Verlängerung ausgeführt, die dem Durchmesser des inneren Teils der Senkung 18a entspricht. Die innere Verlängerung des Zentrierrings 38 liegt an der Hydraulikdichtung 40 an und hält sie in der Sollage. Weiterhin hat der Zentrierring 38 eine äußere Verlängerung, die über den Mittelteil des Senkung 18a hinaus vorsteht und dem Innendurchmesser des Hochdruckzylinders 22 entspricht. Der Hochdruckzylinder 22 liegt unter Last am äußeren Teil des Senkung 18a sowie an der äußeren Verlängerung des Zentrierrings 38 an, um diesen in der Sollage zu halten. Die hydraulische Reaktionskraft des Druckmittels in der Niederdruckkammer 14 wird über die Abschlußkappe 18 und den Hochdruckzylinder 22 auf den End-Haltering 12 und auf das Innengewinde des Gehäusezylinders 10 übertragen.
• Der Zentrierring 38 ist aus einem NE-Metall - bspw. Berylliumkupfer oder eine Aluminium-Nickel-Bronze-Legierung - gefertigt. Er dient als Büchse für den Hochdruck-Kolbenstab 30a sowie als Halter für die Hydraulikdichtung 40. Weiterhin hält er den Hochdruckzylinder 22 konzentrisch mit dem Hochdruck-Kolbenstab 30a. schließlich dient er als Metall-Stützelement für eine Gruppe 42 dynamischer Hochdruckdichtungen.
• Das andere Ende des Hochdruckzylinders 22 paßt auf einen Ansatz, der vom Gehäuse 24 des Rückschlagventils aus vorsteht. Zu diesem Zweck ist an das Ventilgehäuse 24 ein zylindrischer Ansatz 24a angearbeitet. An das Ende des Ansatzes ist eine kleinere zylindrische Fläche als Sitz für eine Gruppe dynamischer Hochdruckdichtungen 44 angearbeitet. Der abgesetzte Übergang zwischen dem Hochdruckzylinder-Lageransatz und dem Sitz für die Hochdruckdichtungen schafft eine Metall-Anlage bzw. Stützfläche für die Dichtungsgruppe 44. Wie gezeigt, entspricht der Enddurchmesser des Ansatzes 24a dem Durchmesser des Hochdruckkolbenstabs 30a.
• Der Hochdruckkolbenstab 30a geht in der Hülse 20 im Zylinder 22 zwischen der dargestellten und einer Stellung hin und her, die neben der Dichtungsgruppe 42 gepunktet gezeigt ist; die punktierte Linie zeigt das Ende des Kolbenstabs 30 in der vollständig eingefahrenen Lage. Die Dichtungsgruppen 42 und 44 erhalten den Hochdruck im Zylinder 22 aufrecht, während der Kolbenstab 30a hin- und herläuft. Die Dichtungsgruppe 42 weist einen dynamischen Stützdichtring 42a aus Delrin auf, der am Mittelring 38 und einer Polyurethan-Lippendichtung 42b anliegt. Die Dichtungsgruppe 44 weist die gleiche handelsübliche Lippendichtung 44a auf, die an einem Delrin-Ring 44b anliegt, der seinerseits an einem Stützring 44c aus NE-Metall anliegt.
• Wird der Hochdruckkolbenstab 30a aus der dargestellten Position heraus eingefahren, wird Wasser mit niedrigem Druck in die Hochdruckkammer 20 eingezogen, und zwar durch ein vom Ventilkörper 24 getragenes Zulauf-Rückschlagventil 48 mit einem Kanal 50 zur Öffnung 52 im Ventilkörper. Beim Rückfahren des Kolbenstabs 30a in die dargestellte Position wird das Wasser mit hohem Druck komprimiert und dann durch die Öffnung 52 im Ventilkörper, den Auslaßkanal 54 und durch das vom Ventilkörper 24 getragene Ablauf-Rückschlagventil hinausgedrückt.
• Die Hin- und Herbewegung des Hochdruckkolbens erfolgt dadurch, daß Hydraulikfluid auf einer oder der anderen Seite des Niederdruckkolbens 26 in die Niederdruckkammer 14 eingedrückt wird. Jede Abschlußkappe 18 ist wie bei 60 mit einer Öffnung versehen, durch die das Hydraulikfluid in die Niederdruckkammer 14 ein- und aus ihr heraus strömen kann. Ein Zulaufrohr 62 ist in den Anschluß 60 eingeschraubt und stellt die Verbindung zu einer Quelle von Hydraulikfluid her. Wird Hydraulikfluid durch den Anschluß 60 in die Kammer 14 gepumpt, fährt es den Niederdruckkolben aus der dargestellte Position nach links, so daß der rechte Hochdruckkolbenstab 30a ein- und der linke Hochdruckkolbenstab 28a ausfahren. Gleichzeitig strömt Hydraulikfluid durch den Hydraulikanschluß im linken Zylinderblock ab und wird Wasser in der linken Hochdruckkammer komprimiert und durch den linken Ventilkörper herausgedrückt. Sobald der Niederdruckkolben 26 das linke Ende der Niederdruckkammer 14 erreicht, wird die Strömung des Hydraulikfluids umgekehrt und der Niederdruckkolben 26 nach rechts gefahren. Hydraulikfluid strömt durch den Anschluß 60 im rechten Zylinderblock ab; Wasser in der Hochdruckkammer 20 wird komprimiert und durch den Ventilkörper 24 herausgedrückt.
• Während der Niederdruckkolben 26 hin- und herfährt, sammelt sich Hydraulikfluid im Raum zwischen dem Flansch 30b des Hochdruckkolbens und der Senkung 34 des Niederdruckkolbens an. Um einen unzulässigen Druckanstieg hinter dem Flansch 30b zu verhindern, ist der Boden der Senkung 34 über den Kanal 64 und das Rückschlagventil 66 mit der gegenüberliegenden Seite des Niederdruckkolbens 26 verbunden. Der Flansch 28b am Hochdruckkolben und seine passende Senkung 34 werden ebenso über den Lüftungskanal 68 und das Rückschlagventil 69 gelüftet. Infolge dieser Anordnung kann die Passung zwischen den Flanschen der Hochdruckkolben und ihren Sitzen in den Senkungen relativ locker sein und können die Hochdruckkolben durch ihre Sprengringe 36 in den Senkungen problemlos in der Sollage gehalten werden.
• An jeder Abschlußkappe 18 ist ein Grenzschalter 74 zur Signalgabe an ein Hydraulikfluid-Steuerventil angeordnet. Der Signalisierungszustand jedes Schalters wird durch die Hin- und Herbewegung einer Kolbenanordnung beeinflußt, die gleitend verschiebbar im angrenzenden Zylinderblock 18 gehaltert ist. Die Strömung des steuernden Hydraulikfluids in die und aus der Niederdruckkammer 14 soll mit einem elektromagnetisch betätigten 4-Wege-Richtsteuerventil gesteuert werden. Dabei würde jeder Grenzschalter 74 einen von zwei Elektromagneten des Steuerventils schalten.
• Bezüglich der dargestellten rechten Anordnung erfolgt die Rechtsverschiebung des Schaltstifts 72 zum äußeren Ende der Abschlußkappe 18 durch Berührung des Niederdruckkolbens 18, die Linksverschiebung zur Innenseite der Abschlußkappe 18 durch Hydraulikfluid aus der Niederdruckkammer 14.
• Beginnt der Niederdruckkolben 26 aus der dargestellten Position nach links zu fahren, strömt Hydraulikfluid in die Kammer 70 ein und drückt den Schaltstift 72 nach links, um eine Änderung des Signalzustands des Grenzschalters 74 herbeizuführen. Die Kammer 70 ist zwischen dem Schaltstift 72, einen Dichtring 73 und einem zylindrischen Kanal in der Abschlußkappe 18 gebildet. Dieser Kanal hat einen Außenabschnitt mit größerem Durchmesser als sein Innenabschnitt; der Absatz 78 zwischen ihnen dient als Anschlag zum Begrenzen der Linksbewegung des Schaltstifts 72. Der Schaltstift 72 weist ein zylindrisches Element auf, das in der Gestalt dem Kanal entsprechend ausgeführt ist und einen inneren Endteil kleineren Durchmessers und einen Mittelteil größeren Durchmessers mit dem Absatz 78 zwischen diesen aufweist, der durch Anlegen an die Fläche 76 die Linksbewegung des Schaltstifts begrenzen soll. Der Schaltstift 72 hat einen kleindurchmessrigen äußeren Endteil, der durch den Dichtungsring 73 hindurch zum Grenzschalter 74 verläuft und dessen Schaltstift 77 trägt.
• Der Schaltstift 72 enthält einen axialen Kanal 80, der von seinem inneren Ende und einem in Durchmesserrichtung verlaufenden Kanal 82 her kommend eine Strömungsverbindung zwischen der Niederdruckkammer 14 und der Kammer 70 herstellt. Der Absatz 84 zwischen dem Mittelteil und dem kleinerdurchmessrigen äußeren Teil des Schaltstifts 72 stellt eine Kolbenfläche 84 dar. Der Durchmesser des äußeren Stiftteils ist weit genug verringert, daß der Flächeninhalt der Kolbenfläche 84 größer als der des inneren stiftendes 86 ist. Läuft nun der Kolben 26 aus der dargestellten Position nach links, strömt aus der Niederdruckkammer 14 durch die Kanäle 80 und 82 im Schaltstift 72 Hydraulikfluid in die Kammer 70. Das Hydraulikfluid 70 in der Kammer 70 wirkt auf die Kolbenfläche 84. Da der Flächeninhalt der Kolbenfläche 84 größer als der des inneren Endes 86 des Schaltstifts 72 ist, drückt das Hydraulikfluid in der Kammer 70 den Schaltstift 72 nach links, bis der Absatz 78 sich an die Fläche 76 in der Abschlußkappe 18 anlegt und der Schaltstift so zum Stillstand kommt. Kehrt der Kolben 26 seine Bewegungsrichtung um und läuft er nach rechts, berührt er das vorstehende Ende 86 des Kolbenstifts und drückt diesen nach rechts in die dargestellte Position. Die Kammer 71 zwischen den Absätzen 76 und 78 wird durch den Kanal 79 zur Umgebung gelüftet. Wie gezeigt, sind der innere und der Mittelteil des Schaltstifts 72 mit geeigneten Hydraulikdichtungen versehen, um ein Eindringen des Hydraulikfluids in die Kammer 71 im wesentlichen zu verhindern.
• Der Kolben 77 weist einen langgestreckten Stab 77a auf, der locker in einen axialen Kanal im äußeren Teil des Stifts 72 eingesetzt ist. Auf das äußere Ende des Kolbens 77 ist ein Schaltkontakt 77b aufgesetzt. Eine Schraubfeder 75 verläuft zwischen dem Ende des äußeren Stiftteils und dem Kontakt 77b, um den Kolben 77 nach rechts zu drücken. Wenn der Kolben 26 den Schaltstift 72 nach rechts in die dargestellte Position bringt, wird die Feder 75 komprimiert und drückt den Kolben 77 auf den Grenzschalter 74. Laufen der Kolben 26 und der Schaltstift 72 aus der dargestellten Position nach links, bewegt der Stift 72 sich relativ zum Kolben 77. Diese Relativbewegung nimmt den Druck von der Feder 75 ab und erlaubt dem Kolben 77, sich vom Grenzschalter 74 zu lösen. Die lockere Gleitverbindung zwischen dem Stift 72 und dem Kolben 77 vergrößert die Lagetoleranz des Schalters 74 bei der Montage und schützt bei einem Überlauf des Schaltstifts 72 den Grenzschalter vor Schäden.
• Indem man, wie gezeigt, im Gehäuse 10 einen Ausschnitt vorsieht, läßt sich der Grenzschalter 74 innerhalb der Umrisse des Gehäuses 10, aber trotzdem zugängig anordnen. Der Schalter 74 ist auf einen Nontagewinkel 90 geschraubt. Der Winkel 90 ist mit einem Ende auf eine Montageplatte 92 und diese selbst auf die Abschlußkappe 18 geschraubt. In die Montageplatte 92 ist eine Durchbruch eingearbeitet, der über das äußere Ende des Schaltstifts 72 paßt. Die Montageplatte 92 schließt weiterhin das äußere Ende des Durchgangs für den Schaltstift in der Abschlußkappe 18 ab und legt sich an das äußere Ende des Dichtrings 73 an, um ihn gegen die Reaktionskraft des Hydraulikfluids in der Kammer 70 in der Sollage zu halten.
• Eine Verstärkeranordnung verwendet Hydraulikfluid (Öl) zum Antrieb einer Hochdruck-/Niederdruck-Kolbenanordnung, um eine Wasserströmung mit hohem Druck zu erzeugen. Der in Fig. 1 gezeigte Verstärker ist doppeltwirkend ausgeführt. Er weist ein Gehäuse 10 in Form eines langgestreckten Stahlzylinders auf. Die Fig. 1 zeigt eine - die rechte - Hälfte desselben. Die linke Hälfte stellt ein Duplikat der rechten dar. Jedes Ende des Gehäuses trägt einen Haltering 12, wobei das Ende des Gehäuses 10 mit einem Innengewinde passend zu einem Außengewinde auf dem Endhaltering 12 versehen ist. Innerhalb des Gehäuses 10 ist eine Niederdruckkammer 14 in Form eines Stahlzylinders 16 angeordnet, der auf eine zylindrische Abschlußkappe 18 auf jedem Ende aufgesetzt ist (die Zeichnung zeigt den rechten Abschluß; der linke ist entgegengesetzt gleich ausgeführt). Ebenfalls im Gehäuse 10 befinden sich eine linke und eine rechte Hochdruckkammer (die Zeichnung zeigt die rechte Hochdruckkammer 20; die linke ist ein Duplikat) jeweils als langgestreckter Stahltubus 22, der mit seinem inneren Ende in die Abschlußkappe 18 ein- und mit seinem äußeren Ende auf einen Ventilkörper 24 einer Ein-/Auslaß-Wasser-Rückschlagventilanordnung aufgesetzt ist. Der Endhaltering 12 zentriert über den Ventilkörper 24 das äußere Ende des Zylinders 22.
• Die Außenfläche der Abschlußkappe 18 entspricht in der Gestalt der Innenfläche des Gehäusezylinders 10 bei Belassung eines geringen Spiels für eine Gleitpassung. Durch Festziehen der Endhalteringe 12 werden die Elemente der Druckkammer in Längsrichtung mit Druck und der Gehäusezylinder 10 in Längsrichtung mit Zug beaufschlagt. Wird einer bzw. werden beide Endhalteringe 12 abgenommen, lassen diese Elemente sich sehr einfach aus dem Gehäuse herausnehmen. Die Abschlußkappen 18 und die Endhalteringe 12 haltern die Nieder- und Hochdruckzylinder 16 und 22 im Gehäusezylinder 10 axial fluchtend aneinander. Infolge der relativen Abmessungen der bis hierher beschriebenen Elemente werden die der Druckkammer gegen seitliche oder Längsbewegung eingeschlossen und festgelegt.
• Die Niederdruck-/Hochdruck-Kolbenanordnung weist einen Niederdruckkolben 26 sowie einen linken und einen rechten Hochdruckkolben 28 bzw. 30 auf. Der Niederdruckkolben ist eine in der Niederdruckkammer 14 enthaltene zylindrische Scheibe. Ihre Außenfläche entspricht in der Gestalt der Innenfläche des Niederdruck-Zylinders 16 bei geringem Freiraum für eine Gleitpassung und trägt geeignete Hydraulikdruckdichtungen 32 zum dichten Abschluß der einen Seite der Niederdruckkammer 14 gegen die andere. Die Hochdruckkolben sind mit entgegengesetzten Flächen des Niederdruckkolbens 26 verbunden und durch den jeweiligen Zylinderblock 18 hindurch in die Hochdruckkammerhülse 20 hinein verlängert.
• Das äußere Ende des Hochdruckzylinders 22 ist auf einen führenden Ansatz aufgesetzt, der aus dem Körper des Rückschlagventils 24 vorsteht. An den Ventilkörper 24 ist zu diesem Zweck ein zylindrische Ansatz 24a angearbeitet. Das Ende des Führungsansatzes ist zu einer kleineren zylindrischen Fläche als Sitz für eine Gruppe 44 statischer Hochdruckdichtungen abgearbeitet. Der abgesetzte Übergang zwischen dem den Hochdruckzylinder tragenden Führungsansatz und der Sitzfläche für die Hochdruckdichtungen schafft eine Metall-Stützfläche für die Dichtungsgruppe 44. Wie dargestellt, entspricht der Enddurchmesser des Ansatzes 24a dem des Hochdruckkolbens 30.
• Wenn der Hochdruckkolben 30 aus der dargestellten Position herausgezogen wird, wird durch den Zulaufkanal 50 in der Wasser-Zulauf-/Ablauf-Rückschlagventilgruppe 25 Wasser mit niedrigem Druck in die Hochdruckkammer 20 eingezogen. Wird der Kolben 30 in die dargestellte Position zurückgefahren, wird das Wasser auf hohen Druck komprimiert und dann durch den Auslaßkanal 54 in der Rückschlagventilgruppe 25 ausgedrückt. Die Wasserströmung in die und aus der Hochdruckkammer 20 wird mit einer wasserdruckgesteuerten Rückschlag-Tellerventilmechanik 52 gesteuert.
• Die Wasser-Zulauf-/Ablauf-Rückschlagventilgruppe 25 weist den Ventilkörper 24, einen mit dem Niederdruck-Wasserzulaufkanal 50 in Strömungsverbindung stehenden Niederdruckwasser-Zulaufverteiler 51, die Rückschlag-Tellerventilmechanik 52, den mit den Hochdruck-Wasserablaufkanal 54 in Strömungsverbindung stehenden Hochdruck-Wasserablauf-Leitungsadapter 53 sowie die Kontermutter 55 auf, die den Verteiler 51 auf dem Ventilkörper 24 festlegt. Die Kontermutter 55 ist auf das Außengewinde auf dem äußeren Ende des Ventilkörpers 24 aufgeschraubt, um den Verteiler 51 zu fixieren. An den Verteiler 51 ist die Niederdruck-Wasserzulaufleitung 56, an den Adapter 53 die Hochdruck-Wasserablaufleitung 57 angeschlossen. In die Innenfläche des Verteilers 51 ist ein Ringkanal 58 eingearbeitet, der das Zulaufwasser aus der Zulaufleitung 56 an den Zulaufkanal 50 weitergibt.
• Wie vergrößert und ausführlich in den Fig. 4 und 5 gezeigt, weist die Rückschlagventilmechanik 52 einen Zulaufteller 100, einen Ablaufteller 102, einen die beiden Teller verbindenden Ventilschaft 104, einen Hochdruck-Tellersitz 106 und einen erweiterten Verschlußkopf 108 am Ende des Schafts 104 auf, um den Ablaufteller 102 zu haltern und zu sichern. Der Schaft 104 verläuft durch den Hochdruck-Wasserablaufkanal 54 und trägt auf seinen beiden Enden die Teller. In das innere Ende bzw. den inneren Kopf 110 des Schafts 104 ist eine Ringnut 111 für eine Rückholfeder 114 und einen Sprengring zum Sichern des Tellers 100 eingearbeitet. Die Mechanik ist so angeordnet, daß der Zulaufteller 100 auf der inneren Stirnfläche des Ansatzes 24a aufsitzt, um den Niederdruck-Wasserzulaufkanal 50 dicht abzuschließen, und daß der Ablaufteller 102 auf dem Hochdruck-Sitzelement 106 aufsitzt, um den Hochdruck-Wasserablauf 54 dicht abzuschließen. Der Zulaufteller 100 ist axial gleitend verschiebbar auf dem inneren Ende des Schafts 104 angeordnet. Der Ablaufteller 102 ist axial gleitend verschiebbar auf dem äußeren Ende des Schafts 102 angeordnet und wird auf diesem durch das aufgeweitete Schaftende 108 festgehalten. Die Länge des Schafts 104 zwischen dem Kopf 110 und dem Ende 108 reicht aus, daß der Ablaufteller 102 vom Sitz abheben kann (vergl. Fig. 2), wenn den Kopf 110 beaufschlagendes Hochdruckwasser den Schaft 104 so weit nach außen drückt, wie der Kopf 110 es zuläßt. In den Kopf 110 und das innere Ende des Schafts 104 ist eine axiale Bohrung eingebracht, um einen Kanal zu bilden, der in Strömungsverbindung mit einem oder mehreren Kanälen 116 steht, die in Durchmesserrichtung quer durch den Schaft 104 gebohrt sind. Das äußere Ende des Schafts 104 ist unmittelbar einwärts des Ablauftellers 102 zu einem Durchlaß 118 abgearbeitet, der zwischen diesem Teil des Schafts 104 und der Bohrung in Hochdruck-Ablaufkanal 54 des Ventilkörpers 24 verläuft. Der Zwischenabschnitt des Schafts 104 ist so abgearbeitet, daß ein Durchlaß 120 zwischen diesem Teil des Schafts 104 und der Bohrung im Ventilkörper 24 entsteht, die den Hochdruck-Wasserablaufkanal 54 darstellt. Der Durchlaß 120 verbindet die Querbohrung 116 mit dem Durchlaß 118, damit Hochdruckwasser durch den Wasser-Ablaufkanal 54 strömen kann, wenn der Ablaufteller 102 von seinem Sitz 106 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung abgehoben wird. Der Adapter 53 ist innen mit einer Kammer 122 versehen, die vom Sitzelement 106 zur Hochdruck-Wasserablaufleitung 57 verläuft und den Ablaufteller 102 und den Kopf 108 mit genug Freiraum umschließt, daß Hochdruckwasser am Teller 102 und Kopf 108 vorbei vom Kanal 54 zur Ablaufleitung 57 strömen kann. Der Adapter 53 weist am Fuß des Hohlraums 122 eine geschrägte Ringfläche 124 auf. Die Fläche 124 legt sich an eine entsprechende geschrägte Fläche auf dem Sitzelement 106 an, um den Sitz 106 in einer im äußeren Ende des Ventilkörpers 24 hierfür vorgesehene Ausnehmung zu sichern, wenn der Adapter 53 auf den Ventilkörper 24 geschraubt wird. Der Zulaufteller 100 ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 128 versehen, die in Strömungsverbindung mit dem Zulaufwasserkanal 50 steht, wenn der Zulaufteller 100 sich an die Stirnfläche 130 des Ansatzes 24a anlegt. Die Feder 114 sitzt in einer in die angrenzende Fläche des Zulauftellers 100 eingearbeiteten Vertiefung.
• Ist Wasser vom Hochdruckkolben bzw. -stempel hoch genug komprimiert worden, um die Kraft der Feder 114 zu überwinden, fährt infolge des auf den Kopf 110 am Ventilschaft wirkenden Wasserdrucks der Ventilschaft 105 in die in der Fig. 2 gezeigte Position. Vor diesem Zeitpunkt hätte der auf den Zulaufteller 100 wirkende Wasserdruck den Zulaufteller 100 auf die Fläche 130 auf den Ansatz 24a des Ventilkörpers gedrückt und so den Niederdruck-Wasserzulaufkanal 50 dicht abgeschlossen. In der in Fig. 2 gezeigten Position des Ventilschafts 104 ist der Ablaufteller von seinem Sitzelement 106 abgehoben und wird Hochdruckwasser vom Hochdruckstempel durch die Kanäle bzw. Durchlässe 114, 116, 120, 118 in die Kammer 122 und durch die Leitung 57 ausgedrückt. Wenn der Hochdruckstempel das Ende seines Druckbeaufschlagungszyklus erreicht hat, umkehrt und zurückzufahren beginnt, drücken die Feder 110 und die Rückkraft des Hochdruckwassers in der Leitung 57 den Ventilschaft 104 in die in Fig. 3 gezeigte Position, in der der Ablaufteller 102 auf dem Sitzelement 114 aufsitzt, um den Hochdruckablauf zur Leitung 57 zu sperren. Beim Rückziehen des Hochdruckstempels hebt die Kraft des Niederdruckwassers aus dem Kanal 50, das innerhalb der ringförmigen Ausnehmung 128 im Zulaufteller konzentrisch wirkt, den Teller 110 von seinem Sitz 130 auf dem Ansatz 24a ab; das Wasser strömt am Teller 100 vorbei in die Hochdruckkammer. Die Feder 114 ist schwach genug, daß das auf die andere Seite des Tellers 100 wirkende Niederdruckwasser den Teller 100 auf dem Ventilschaft 104 aus der in Fig. 3 gezeigten Lage zum Kopf 110 hin verschiebt, um Wasser aus dem Kanal 50 in die Hochdruckkammer einzulassen. Die Verschiebung des Tellers 100 wird durch den Sprengring 112 begrenzt.
• Von den beiden Tellerverschlußflächen ist die Verschlußfläche 132 des Ablauftellers 102 weitaus stärker belastet. Daher ist das Sitzelement 124 als Austauschteil ausgeführt. Weiterhin erfahren die Paßflächen des Tellers 102 und des Sitzelements 124 einen Verschleiß, so daß sie in regelmäßigen Abständen nachpoliert werden müssen, um eine Rückleckage des Hochdruckwasser aus der Leitung 57 zu verhindern. Die Konfiguration und Anordnung des Adapters 53 erlaubt eine zweckmäßige Behandlung dieser Dinge. Ohne Ortsveränderung oder Zerlegen von Teilen des restlichen Systems läßt der Adapter 53 sich vom Ventilkörper 24 abschrauben, um das Sitzelement 106, den Teller 102 und den Kopf 108 freizulegen. Der Teller 102 läßt sich ausbauen, um die Verschlußflächen zu polieren, das Sitzelement 106 oder den Teller 102 auszutauschen oder eine beliebige andere, an der Rückschlagventilmechanik im Hochdruckablauf erforderliche Arbeit durchzuführen, indem die Anordnung heraus- und der Sprengring 112 abgenommen wird. Die Hochdruck-Ablaufleitung 57, die typischerweise aus nichtrostendem Stahlrohr besteht, ist vorzugsweise in der Nähe des Adapters 53 zu einer Spule aufgewickelt und mit diesem durch eine Kupplung verbunden, die ein Drehen des Adapters 53 relativ zur Leitung 57 erlaubt. Die Elastizität der aufgewickelten Leitung erlaubt, den Adapter 53 vom Ventilkörper 24 abzuziehen, damit an der offengelegten Mechanik gearbeitet werden kann.

Claims (9)

1. Fluid-Druckverstärker mit

einer Niederdruck-Hochdruck-Zylindereinrichtung mit einem zylindrischen Niederdruck-Kammerteil (14) und zwei langgestreckten zylindrischen Hochdruckkammern (20), wobei die Hochdruckkammern (20) von entgegengesetzten Enden des Niederdruck-Kammerteils (14) her koaxial verlaufen,

einem Niederdruck-Hochdruck-Kolben mit einem Niederdruck-Kolbenteil (26), der hin- und herbewegbar im Niederdruck-Kammerteil (14) angeordnet ist, sowie einem Paar langgestreckter Hochdruck-Kolbenteile (28, 30), die mit den entgegengesetzten Seiten des Niederdruck-Kolbenteils (26) verbunden sind und vom Niederdruck-Kammerteil (14) her in eine angrenzende Hochdruckkammer hineinverlaufen, um dort hin- und herzulaufen,

einer Fluid-Ein/Auslaß-Einrichtung (25) in Strömungsverbindung mit den Hochdruckkammern (20), um gleichzeitig unter Druck zu setzendes Fluid einer Hochdruckkammer zuzufühlen und unter Druck stehendes Fluid aus der anderen Hochdruckkammer abzuziehen, sowie einer

Ein-/Auslaß-Einrichtung (62) für Arbeitsfluid, die derart in Strömungsverbindung mit dem Niederdruck-Kammerteil (14) angeordnet ist, daß das Arbeitsfluid abwechselnd auf die eine oder die andere Seite des Niederdruck-Kolbenteils (26) arbeiten kann, um die Niederdruck-Kolbeneinrichtung hin- und herzubewegen, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Niederdruck-Kammerteil (14) eine einzige Kammer ist, daß der Niederdruck-Kolbenteil (26) ein doppeltwirkender Niederdruck-Kolbenteil ist, daß eine zylindrische Gehäuseanordnung (10) die Niederdruck-Hochdruck- Zylindereinrichtung um- und einschließt, um die Druckkammern auszurichten und ausgerichtet zu halten, wobei die Gehäuseanordnung (10) eine stirnseitige Halteeinrichtung (12) enthält, mit der die Fluid-Einlaß/Auslaß-Einrichtung (25) in die Enden der Gehäuseanordnung (10) eingeschraubt werden und auf die äußeren Enden der Hochdruck-Niederdruck-Kolbeneinrichtung aufgedrückt werden kann, so daß die zylindrische Gehäuseanordnung (10) unter Spannung und die Niederdruck-Hochdruck-Zylinder-Einrichtung unter Druck gesetzt werden, um die Fluid-Einlaß/Auslaß-Einrichtung (25) und die Teile, die die Niederdruck-Hochdruck-Zylindereinrichtung ausmachen, auszurichten und ausgerichtet zu halten.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Hochdruck- Einrichtung einen Niederdruck-Zylinder (16), zwei zur Ausbildung des Niederdruck-Kammerteils (14) auf die beiden Enden des Niederdruck-Zylinders (16) aufgesetzte Stirnkappen (18) sowie ein Paar Zentrierringe (38) aufweist, daß jede Stirnkappe (18) einen längs durch sie verlaufenden Kanal aufweist, der jeweils einen der Hochdruck-Kolbenteile (28, 30) hin- und herbewegbar aufnimmt, wobei diese Kanäle zur Aufnahme jeweils eines der Zentrierringe (38) zylindrisch angesenkt sind, und daß ein Paar Hochdruck-Zylinder (22) die Hochdruckkammern (20) bilden und auf einen Teil jeweils eines der Zentrierringe (38) aufgesetzt und in eine Stirnkappe (18) eingesetzt sind und von dieser hinweg vorstehen, wobei die Zentrierringe (38) das jeweilige innere Ende des angrenzenden Hochdruck-Zylinders mit dem Niederdruck-Zylinder (16) und mit dem Längskanal in der Kappe ausgerichtet halten.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Einlaß/Auslaß- Einrichtung (25) ein Paar Rückschlagventilkörper (24) enthält, die jeweils teilweise in die äußeren Enden der Hochdruck-Zylinder (22) eingesetzt sind, so daß die äußeren Enden der Hochdruck-Zylinder (22) mit dem Niederdruck-Zylinder (16) ausgerichtet gehalten werden.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanordnung (10) Endabschnitte mit Gewinde aufweist, daß ein Paar mit Gewinde versehene stirnseitige Halteeinrichtungen jeweils eine Bohrung enthalten, in die einer der Ventilkörper (24) eingesetzt ist, wobei die Halteeinrichtungen (12) jeweils so aufgebaut und angeordnet sind, daß sie beim Einschrauben der stirnseitigen Halteeinrichtungen (12) in den Gehäusezylinder den jeweils angrenzenden Ventilkörper so fest auf den jeweils angrenzenden Hochdruck-Zylinder aufdrücken, daß die vorgenannten Elemente des Verstärkers unter den Arbeitsbedingungen in der Sollage zusammengehalten werden.

5. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Einlaß/Auslaß-Einrichtung für Arbeitsfluid in Strömungsverbindung mit der Niederdruck-Kammer so angeordnet ist, daß das Arbeitsfluid abwechselnd auf die eine oder andere Seite des Niederdruck-Kolbenteils (26) arbeiten kann, um die Niederdruck-Hochdruck-Kolbeneinrichtung hin- und herzufahren, daß eine Arbeitsfluid-Betätigungseinrichtung eine die Strömung des Arbeitsfluid steuernde Einrichtung aufweist, um die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids in der Fluid- Einlaß/Auslaß-Einrichtung (62) zu ändern, wobei die Betätigungseinrichtung eine Betätigungs-Kolbeneinrichtung (72) aufweist, die zur Hin- und Herbewegung in Strömungsverbindung mit dem Niederdruck-Kammerteil (14) angeordnet und so aufgebaut und angeordnet ist, daß sie durch Kontakt mit dem Niederdruck-Kolbenteil (26) aus einer ersten Ruhe- in eine zweite Betätigungslage gebracht und von dem Arbeitsfluid in den Niederdruck-Kammerteil (14) zurückgeführt wird.

6. Verstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Hochdruck Zylinder-Einrichtung ein Paar stirnseitiger Niederdruckkammer-Endkappen (18) aufweist, die die entgegengesetzten Enden des Niederdruck-Kammerteils (14) abschließen, wobei jede Kappe mit einer Bohrung versehen ist, in der sich ein Betätigungskolben erstreckt, und daß jeder Betätigungskolben einen Schaltstift (72) aufweist, dessen inneres Ende zum Niederdruck-Kammerteil (14) offenliegt, dessen äußeres Ende aus der Kappe (18) hinaus vorsteht und dessen Mittelteil eine mit dem Niederdruck-Kammerteil (14) in Strömungsverbindung stehende Kolbenfläche aufweist, wobei der Schaltstift (72) so aufgebaut und angeordnet ist, daß der Flächeninhalt der Kolbenfläche größer ist als der des inneren Endes, so daß das im Niederdruck-Kammerteil (14) auf beide Kolbenflächen und das innere Ende wirkende druckbeaufschlagte Arbeitsfluid eine Bewegung des Schaltstifts (72) in den Niederdruck-Kammerteil (14) hinein bewirkt.

7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungskolben-Einrichtung einen einen Schalter berührenden federvorgespannten Schaltkolben (77) aufweist, der teleskopartig im äußeren Ende des Schaltstifts (72) angeordnet ist und sich betätigend an einen Schalter anlegt, wenn die Betätigungs- Kolbeneinrichtung in die Betätigungsposition gebracht wird.

8. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ventilkörper (24) mit einem längsverlaufenden axialen Fluidkanal (54) versehen ist, der an einem Ende in die angrenzende Hochdruck-Kolbenkammer und am anderen Ende in einen Hohlraum im angrenzenden Hochdruck-Auslaßleitungsanschluß (56) mündet, daß die Fluid-Einlaß/Auslaß-Einrichtung (25) für jeden Ventilkörper (24) eine Ventilmechanik aufweist, die jeweils einen langgestreckten Ventilschaft (104) aufweist, der durch den axialen Fluidkanal in die Hochdruckkammer am inneren Ende und in den Hohlraum (122) im Anschluß verläuft und so konfiguriert ist, daß Hochdruck-Fluid in den Hohlraum im Anschluß strömen kann, und daß ein Auslaß-Sitzelement (124) zum Hohlraum im Anschluß hin offenliegt, durch den der Anschlußkanal verläuft, und daß auf das äußere Ende des Ventilschafts (104) im Hohlraum (124) im Anschluß ein Verschlußkopf (102) aufgesetzt und so gestaltet ist, daß er auf das Auslaß-Sitzelement aufsetzen und den axialen Fluidkanal gegen einen Rückfluß von Hochdruckfluid aus dem Hohlraum (122) sperren kann.

9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluid-Einlaß/Auslaß- Einrichtung (25) auf jedem Ventilkörper (24) einen Niederdruckfluid-Einlaßverteiler (51) aufweist, daß jeder Ventilkörper (24) einen langgestreckten Fluid-Einlaßkanal (50) aufweist, der an einem Ende in eine angrenzende Hochdruck-Kolbenkammer und am anderen Ende in einen angrenzenden Niederdruck-Fluideinlaßverteiler mündet, und daß jede Ventilmechanik einen Einlaß-Verschlußteller (100) aufweist, der in der Hochdruckkammer verschiebbar auf dem inneren Ende des Ventilschafts (104) angeordnet und so gestaltet ist, daß er sich über die Mündung des Fluid-Einlaßkanals zur Hochdruck-Fluidkammer legt und sie verschließt, und daß der Druck in der Hochdruck-Fluidkammer die vom Einlaßfluid im Fluid-Einlaßkanal ausgeübte Kraft übersteigt.