DE69004667T2

DE69004667T2 - Selbstumsteuernde kolbenpumpe mit hydraulischer übertragung des umkehrsignals.

Info

Publication number: DE69004667T2
Application number: DE69004667T
Authority: DE
Inventors: Andre Lavoisiere
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2010-02-06
Also published as: AU5158490A; EP0426772B1; FR2642796A1; WO1990008896A1; FR2642796B1; DE69004667D1; EP0426772A1; CA2026986A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gesteuerte Kolbenpumpe mit hin und hergehender, geradliniger Bewegung, verursacht von einer hydraulischen Energiequelle, um ein Medium unter gleichbleibendem oder auch sich änderndem Druck abzugeben, bezogen auf den Druck der Quelle.
Bei bekannten derartigen Vorrichtungen benutzen die Mittel für die automatische Richtungsumkehr eine Hilfsenergie elektrischer oder pneumatischer Art und dadurch werden geeignete Einrichtungen notwendig wie auch äußere Verbindungen, um das Umkehrsignal aufzunehmen, umzuwandeln, weiterzuleiten und wiederum aufzunehmen.
Fig. 1 der FR-A-1 477 987 zeigt eine selbstumkehrende Pumpe mit hin und hergehendem Kolben mit einer hydraulischen Übertragung des Umkehrsignals mit einer Energiequelle, die einen Hauptsteuerschieber beaufschlagt, dessen Umkehrung von einem Hilfssteuerschieber gesteuert wird, wodurch die zugeführte Energie alternierend über Versorgungskanäle zu einer oder zur anderen Seite eines Steuerkolbens geleitet werden kann, der auf gesteuerte Kolben einwirkt, um ein Medium anzusaugen und herauszudrücken, das über Kanäle durch Ansaugventile und Rückströmventile geht.
Die FR-A-2 244 923 beschreibt und erläutert eine Pumpe mit alternatierendem Kolben, bei der das Steuerungssignal über mechanische Mittel übertragen wird mit einem Umkehrschieber, der drei Positionen einnehmen kann, wobei die neutrale Position mit Hilfe einer Feder erreicht wird.
Die Kolbenpumpe nach der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, eine hydraulische Übertragung des automatischen Umkehrsignals zu verwenden, wodurch die Pumpe von jeder anderen Energiequelle unabhängig wird, und wodurch eine vollständig integrierte und wesentlich vereinfachte Konstruktion ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird eine selbstumsteuernde Kolbenpumpe mit hydraulischer Übertragung des Umkehrsignals mit einem Eingang für die Energie vorgeschlagen, der in einen Hauptsteuerschieber mündet, dessen von einem Pilotsteuerschieber gesteuerte Umkehrung es ermöglicht, alternativ die Eingangsenergie über Versorgungskanäle zur einen oder anderen Seite eines Steuerkolbens zu leiten, der auf gesteuerte Kolben einwirkt, um ein Medium, das über Kanäle, Ausgangsventile und Rückströmventile strömt, anzusaugen und drückend zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende ihres Wegs im Inneren eines geschlossenen Zylinders wenigstens ein Druckelement vorgesehen ist, das alternierend vom Kolben eingedrückt wird, um das Umkehrsignal mit Hilfe einer Flüssigkeitssäule an den Pilotsteuerschieber zu übertragen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden die Flüssigkeitssäulen das Verbindungselement zwischen den Druckelementen und dem Steuerschieber und sie weisen Rückschlagventile auf, um ihre Füllung sicherzustellen, Ventile, um ihren Druck zu begrenzen und Ventile, um sich bei Kavitationen einer vorzeitigen Umkehr des Steuerschiebers zu widersetzen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an beiden Enden des Pilotsteuerschiebers wenigstens ein Kanal vorgesehen, der vom Steuerschieber alternierend geöffnet bzw. geschlossen wird, um an der einen Seite ein Ausströmen der Flüssigkeitssäulen zu ermöglichen bzw. um dies an der anderen Seite zu verhindern, damit die folgende Umsteuerung des Steuerschiebers vorbereitet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kanäle ein Rückschlagventil auf, das einem eventuellen Leck des Steuerschiebers entgegenwirkt, um eine vorzeitige Umkehr des steuerschiebers zu verhindern.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Verlängerung des Eingangs zum Steuerschieber einen Druckminderer auf, der eine Verringerung der zum Verschieben des Steuerschiebers nötigen Energie ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Pumpe ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfstange vorgesehen ist, die mit dem Steuerschieber fest verbunden ist, um diesen von außen betätigen zu können, um die alternierende Bewegung bei der ersten Inbetriebnahme einleiten zu können.
Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe werden die Druckelemente über Federn bei Abwesenheit eines Drucks in den Kanälen alternierend zurückgeschoben.
Die erfindungsgemäße Pumpe weist darüberhinaus wenigstens ein Ansaugventil auf, das das Füllen der Kanäle sicherstellt sowie ein Rückströmventil, das sich einer Rückkehr der von den Kolben erzeugten Energie widersetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird die Abdichtung der gesteuerten Kolben durch Dichtungen sichergestellt, die dem in den Kanälen herrschenden Druck sowie dem dort vorliegenden Medium angepaßt sind.
Verschiedene Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten Figur 1, die in einem Schnitt eine Ausführungsform erläutert, in der der Steuerkolben 1 fest mit gesteuerten Kolben 2, 2' verbunden ist und im Inneren eines geschlossenen Zylinders 5 einer geradlinigen hin und hergehenden Bewegung ausgesetzt wird, und zwar unter der Einwirkung eines hydraulischen Drucks, der über den Eingang 3 zugeleitet wird und der alternierend zu Versorgungskanälen 4, 4' geleitet wird, und zwar mit Hilfe der Positionsänderung des Hauptsteuerschiebers 15.
Bei der von Hauptsteuerschieber 15 in der Figur eingenommenen Position kommt der am Kolben 1 anliegende Druck über den Kanal 4' an, wobei der Kanal 4 mit dem Ausgang 22 verbunden ist. Der Kolben 1 verschiebt sich und drückt dabei den Kolben 2, der das im Kanal 6 enthaltende Medium über das Rückströmventil 7 abgibt, während der Kanal 6' sich über das Ansaugventil 8' füllt.
Falls an der Seite des Kanals 4' Druck anliegt, so wird das Druckelement 9' gedrückt und die Verringerung seines Volumens geht entsprechend zum Ausgang 22, und zwar über den Kanal 17', der über den Steuerschieber 15 geöffnet ist. Falls an der Seite des Kanals 4 kein Druck anliegt, so wird das Druckelement 9 über die Feder 20 zurückgestoßen.
Am Ende der Bewegung drückt der Steuerkolben 1 das Druckelement 9, das die Flüssigkeitssäule 10 verschiebt, die vorher über das Rückschlagventil 11 gefüllt worden ist, das hierzu vorgesehen ist.
Die Flüssigkeitssäule 10 ist an allen ihren Ausgängen blokkiert, insbesondere über den Steuerschieber 15, der besonders konstruiert ist, um den Kanal 17 zu schließen. Dadurch wirkt ein Druck auf den Pilotsteuerschieber 13 auf, der an seinem anderen Ende über den Kanal 17' an den Ausgang 22 angeschlossen ist, der über den Steuerschieber 15 geöffnet ist.
Jetzt kann der fest mit seiner Prüf stange 21 verbundene Pilotsteuerschieber 13 sich verschieben, um die umgekehrte Position einzunehmen. In dieser Position richtet der Steuerschieber 13 die von der Verlängerung des Eingangs 3 stammende Energie zum Kanal 18', um den Steuerschieber 15 zu verschieben. Das andere Ende des Steuerschiebers 15 ist mit dem Ausgang 22 über den Kanal 18 verbunden und der Steuerschieber 15 kann verschoben werden, um seine umgekehrte Position einzunehmen.
Man stellt fest, daß die in der Verlängerung des Eingangs 3 zum Steuerschieber 13 vorhandene Verengung der Leitung 19 als Druckverringerung wirkt, wodurch die Energie begrenzt wird, die den Steuerschieber 15 verschieben soll.
Jetzt nehmen die Steuerschieber 13 und 15 diejenigen Lagen ein, die umgekehrt zu der Lage nach der Figur sind. Die über den Eingang 3 einlangende Energie wird über den Kanal 4 zum Kolben 1 geleitet. Der Kanal 4' ist mit dem Ausgang 22 verbunden. Der Kolben 1 kann sich in umgekehrter Richtung verschieben derart, daß der gesteuerte Kolben 2' das im Kanal 6' vorhandene Medium über das Rückströmventil 7' abgibt, während der Kanal 6 über das Ansaugventil 8 gefüllt wird.
Wenn an der Seite des Kanals 4' kein Druck vorhanden ist, so wird das Druckelement 9' über die Feder 20' zurückgedrückt und die Flüssigkeitssäule 10' wird über das Rückschlagventil 11' wiederversorgt, das zu diesem Zweck vorgesehen ist. Wenn an der Seite des Kanals 4 Druck anliegt, so erfüllt das Druckelement 9 seine Eindringfunktion, wobei der Überschuß des verschobenen Volumens über den Kanal 17 zum Ausgang 22 gelangt, wobei der Kanal mit Hilfe des Steuerschiebers 15 geöffnet ist.
Es sei angenommen, daß der Druck für das Druckelement 9 vorliegt, bevor der Kanal 17 vom Steuerschieber 15 geöffnet ist. Die Flüssigkeitssäule 10 muß die Passage des tarierten Ventils 12 unterstützen, das vorgesehen ist, um den Druck in der Flüssigkeitssäule 10 zu begrenzen und vice versa in der anderen Richtung für den Kanal 17', nämlich die Flüssigkeitssäule 10' mit dem tarierten Ventil 12'.
Die Ventile 14, 14' haben darüber hinaus die Funktion, sich der Einwirkfung eventueller Leckströme des Steuerschiebers 15 zu widersetzen, die die Position des Steuerschiebers 13 vorzeitig umkehren könnten. Die Ventile 16, 16' sind auch dazu vorgesehen, den Steuerschieber 13 in der Position zu halten, die er insbesondere bei einer eventuellen Kavitation in den Flüssigkeitssäulen 10, 10' einnimmt. Die so vom Steuerschieber 13 eingerichtete Position hält den Steuerschieber 15 in derjenigen Situation, die sicherstellt, daß der Kolben 1 seine Bewegung fortführen kann, bis daß er das Ende seines Weges erreicht, um das Druckstück 9' einzudrücken, wodurch abermals der Steuerschieber 13 umgekehrt wird und anschließend der Steuerschieber 15, um die Bewegung des Steuerkolbens 1 umzukehren usf. Das Hin und Hergehen des Steuerschiebers 1 kann über den Verbrauch der Quellenenergie nicht angehalten werden und auch nicht durch eine Energie, die ausreicht, um der Wirkung des Motors sich entgegenzustellen.
Beim ersten Starten ist die mit dem Steuerschieber 13 fest verbundene Prüfstange 21 von außen zugänglich und ermöglicht ggf. eine Einwirkung von Hand auf den Steuerschieber, um die automatische Hin und Herbewegung einzuleiten.
In der Figur bezeichnen die Buchstaben E, E' den Eingang des Mediums und der Buchstabe S dessen Ausgang. Pos. 24, 24' sind Verbindungsschrauben. Geeignete Dichtungen 23, 23' sichern die Dichtigkeit der gesteuerten Kolben 2, 2'.
Es können auch andere Ausführungsformen der Erfindung konstruiert werden, beispielsweise zwei Pumpen mit alternierendem, einfach wirkendem Kolben, die nebeneinander angeordnet sind, um dasselbe Resultat zu erzielen, oder auch eine einzige Pumpe mit einem einfach wirkendem, alternierendem Kolben, um das Medium diskontinuierlich abzugeben. Der Hauptsteuerschieber und der Hilfssteuerschieber können auch beabstandet eingesetzt werden, zusammen oder getrennt, sie können über Leitungen bzw. Rohre miteinander verbunden werden, ohne daß dadurch vom Kern der Erfindung abgewichen wird.

Claims

1. Selbstumsteuernde Kolbenpumpe (25) mit hydraulischer Übertragung des Umkehrsignals mit einem Eingang (3) für die Energie, der in einen Hauptsteuerschieber (15) mündet, dessen von einem Pilotsteuerschieber (13) gesteuerte Umkehrung es ermöglicht, alternativ die Eingangsenergie über Versorgungskanäle (4, 4') zur einen oder anderen Seite eines Steurkolbens (1) zu leiten, der auf gesteuerte Kolben (2, 2') einwirkt, um ein Medium, das über Kanäle (6, 6'), Ausgangsventile (8, 8') und Rückströmventile (7, 7') strömt, anzusaugen und drückend zu fördern, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende ihres Wegs im Inneren eines geschlossenen Zylinders (5) wenigstens ein Druckelement (9, 9') vorgesehen ist, das alternierend vom Kolben (1) eingedrückt wird, um das Umkehrsignal mit Hilfe einer Flüssigkeitssäule (10, 10') an den Pilotsteuerschieber (13) zu übertragen, wobei an beiden Enden des Pilotsteuerschiebers (13) wenigstens ein Kanal (17, 17') vorgesehen ist, der vom Steuerschieber (15) alternierend geöffnet bzw. geschlossen wird, um einerseits ein Ausströmen der Flüssigkeitssläulen (10, 10') zu ermöglichen bzw. um dies andererseits zu verhindern, damit die folgende Umsteuerung des Steuerschiebers (13) vorbereitet wird.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitssäulen (10, 10') das Verbindungselement zwischen den Druckelementen (9, 9') und dem Steuerschieber (13) ausbilden und daß sie Rückschlagventile (11, 11') aufweisen, um ihre Füllung sicherzustellen Ventile (12, 12'), um ihren Druck zu begrenzen, und Ventile (16, 16') und um sich bei Kavitationen einer vorzeitigen Umkehr des Steuerschiebers (13) zu widersetzen.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (17, 17') ein Rückschlagventil (14, 14') aufweisen, das einem eventuellen Leck des Steuerschiebers (15) entgegenwirkt, um eine vorzeitige Umkehr des Steuerschiebers (13) zu verhindern.

4. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung des Eingangs (3) zum Steuerschieber (13) einen Druckminderer (19) aufweist, der eine Verringerung der zum Verschieben des Steuerschiebers (15) nötigen Energie ermöglicht.

5. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4' dadurch gekennzeichnet, daß eine Prüfstange (21) vorgesehen ist, die mit dem Steuerschieber (13) fest verbunden ist, um diesen von außen betätigen zu können, um die alternierende Bewegung bei der ersten Inbetriebnahme einleiten zu können.

6. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (9, 9') über Federn (20, 20') bei Abwesenheit eines Drucks in den Kanälen (4, 4') alternierend zurückgeschoben werden.

7. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ansaugventil (8, 8') vorgesehen ist, das das Füllen der Kanäle (6, 6') sicherstellt, sowie ein Rückströmventil (7, 7'), das sich einer Rückkehr der von den Kolben (2, 2') erzeugten Energie widersetzt.

8. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der gesteuerten Kolben (2, 2') durch Dichtungen (23, 23') sichergestellt wird, die dem in den Kanälen herrschenden Druck sowie dem dort vorliegenden Medium angepaßt wird.