DE69420713T2 - Durch druckmittel angetriebene vorrichtung die eine lineare bewegung ausführt - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Druckmittel betriebene und lineare Hin- und Herbewegung produzierende Vorrichtung. Die Vorrichtung wird durch die Ausführung eines Primärkolbens mit nötigen Ventilen zum Produzieren der Hin- und Herbewegung gekennzeichnet.
• Von früher her bekannte, bewegungproduzierende Vorrichtungen sind u. a. mit Druckmittel betriebene hydraulische Zylinder und verschiedene Schlagmaschinen, wo der Hubkolben seine Bewegungsenergie auf verschieden Weisen vom Druckmittel bekommt. In Schlagmaschinen hat man zur Steuerung des Druckmittels selbsttätige Ventile gebraucht, wobei die kontinuerliche Hin- und Herbewegung von den Schlagmaschinen automatisch ausgeführt wird. Wie z. B. im Patent USA-4031812. Im allgemeinen werden die hydraulischen Zylinder mit Ventilen von außen gesteuert. In Schlagmaschinen wird ein hydraulischer Akkumulator, z. B. ein Druckluftbehälter gebraucht, um genügend Druck zu laden und ihn sofort gegen einen beweglichen Kolben auszuladen, um eine schnelle Bewegung wenigsten in einer Richtung zu produzieren. Die Stellantriebe der Ventile sind im allgemeinen im Körper de Vorrichtung und der Kolben ist nur ein Komponent zur Übertragung von Bewegung und Kraft.
• US-A-4031812 präsentiert eine derartige, mit Druckmittel betriebene Vorrichtung, die sich auf diese Erfindung bezieht. In dieser Vorrichtung von bekannter Stand der Technik gibt es in einem dobbeltwirkendem Primärkolben oder Treibkolben reziprok in einem zylinderähnlichem Gehäuse ein Ventil, das den abwechselnden Betrieb des Druckmediums zu den gegensätzlichen Seiten des Primärkolbens steuert und selbst von den Primärkolben betrieben wird. Das Steuerventil hat ein Gleitelement in dem Primärkolben, auf dessen gegensätzlichen Enden das Druckmedium wirkt, um das Gleitelement des Ventils zu verschieben.
• US-A-3788781 präsentiert eine andere mit Druckmedium betriebene Vorrichtung, wo der Primär- oder Treibkolben ein Steuerventil enthält, das mit dem Gehäuse zusammenarbeitet und zum Ausgleichen des Drucks in beiden gegensätzlichen Enden des Primärkolbens fungiert, damit ein Rückstellfeder mit einem Rückhub den Primärkolben verschieben kann. US-A-4352664 präsentiert eine ähnliche, mit Flüssigkeitsdruck betriebene Vorrichtung, der mit einem einfachwirkenden Primär- oder Treibkolben versehen ist.
• Heutige Vorrichtungen können nicht als Erzeuger zur kontinuerlichen Produktion von Hin- und Herbwegung nur mit hydraulischem Druck angewendet werden, besonders wenn die Bewegung in beiden Richtungen schnell sein soll, sowie Erzeugung von Druckstössen in den Ventilen vermieden werden sollten, und man keinen gasenthaltenden hydraulischen Akkumulator zur Beschleunigung der Bewegungen verwenden möchte.
• Mit einer Vorrichtung laut dieser Erfindung, die mit Druckmedium, besonders mit flüssigem Medium fungiert, wird eine entscheidende Verbesserung dieses Nachteils erreicht, und die Erfindung dadurch gekennzeichnet, was in den beigefügten Patentansprüchen Vorgelegt worden ist.
• Ein der wichtigsten Vorteile dieser Erfindung ist, dass, mit Hilfe der eingebauten Rückwärtsbewegung des Ventils, ein Stoss in den äussersten Enden des Kolbens mit Regelung des Vorducks erreicht wird. Dies ist von Bedeutung, denn es wird eine reichliche Flüssigkeitsströmung in der Vorrichtung im Verhältnis zu ihrer Grösse benutzt. In der Strömungslinie kommen keine Druckstösse vor, da der Kolben "frei im äussersten Ende schwimmt, d. h. dass er Richtung ändert je nach Änderung des Drucks aktiv auf vershiedenen Stellen im Kolben. Somit gibt es keinen genau bestimmten Wendepunkt, wo das Ventil, wenn es ihn treffe, sofort auf- oder zugehen würde.
• Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist ihre einfache und solide Ausführung und ihre Anwendbarkeit auf viele Zwecke. Von der Vorrichtung produzierte schnelle Hin- und Herbewegung kann zum Pumpen von Flüssigkeiten und Gasen benutzt werden, sogar gegen grossen Gegendruck, kann die Bewegung der Vorrichtung zum Vibrieren eines Vibrators, zum Hub einer Schlagmaschine etc. transformiert werden. Durch Änderung der Verhältnisse der ringförmigen Schnittflächen des Kolbens können die Kolbenbewegungen in einer Richtung beschleunigt werden, dabei wird die Bewegung in auch einer Richtung stärker.
• Im folgenden wird die Erfindung eingehend unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung dargestellt, wo
• Fig. 1 ein Schnitt einer Pumpenausführung ist.
• Fig. 2 ein Schnitt der Pumpenausführung laut Fig. 1 ist.
• Fig. 3 ein Schnitt des Ventils ist.
• Fig. 1 zeigt eine exemplarische Pumpenausführung der Erfindung. Die Vorrichtung ist eine hydraulisch betriebene Pumpe in einem Druckwäscher und er hat zwei Zylinderräumen 20. Die Wasserabsaugkanäle sind 22 und Druckkanäle 21. In beiden Enden der Vorrichtung sind Zylinder 1. Das Pumpen geschieht mit Sekundärkolben 14 und 15. Die sekundären Kolben 14 und 15 sind mit Dichtungspaaren 16 vom Antriebsflüssigkeitsraum 6 und 18 getrennt. Die Ablaufkanäle 17 sind zwischen Dichtungspaaren 16. Die Zylinder 11 und Körpermitte 2 sind einfache Zylinderstücke. Der Zuflusskanal des Druckmediums ist 4, der Rückflusskanal 5. Innen in der Mitte des Körpers liegt der Primärkolben 3, dessen eigentliche Kolbenteil durchmessergemäss der grösste ringförmige Teil ist. Die Sekundärkolben 14 und 15 sind an den Primärkolben 3 mit Gewinden festgemacht.
• Im Fig. 1 bewegen sich sämtliche Kolben in der Pfeilrichtung rechts. Der Flüssigkeitsdruck wirkt auf die Ringfläche A des Primärkolbens 3 und stosst den Kolben nach rechts. Der Druck im Raum 18 entfernt sich über Kanäle 12, 10 und 7 zum Rückflusskanal 5. Ventil 8, 9 bleibt links, indem der Abschlussteil 9 vom Druck bewirkt wird. Der Kolben 3 bewegt sich rechts zu seiner Endstellung. Die Endstellung, wo der Kolben seine Richtung ändert, wird von der Bewegung des Auslaufkanals 13 zu der Kante des runden Raums 19 bestimmt. Dabei bildet sich über Auslaufkanal 13 hinter dem Kolbenteil 8 des Ventils 8, 9 volle Betriebsdruck, der das Ventil nach rechts drückt und den vom Abschlussteil 9 geschlossenen Kanal öffnet. Die Schnittfläche des Kolbens 8 ist grösser als die Fläche der Öffnung des Abschlussteils 9.
• Als das Ventil 8, 9 sich schnell nach rechts bewegt, ändern sich unmittelbar die Druckverhältnisse auf Seiten A und B des Primärkolbens 3. Abschlussteil 9 öffnet die von ihm zugemachte Öffnung 23 und Kolbenteil 8 bewegt sich zum Schliessen der Öffnung, die zum Kanal 7 führt. Der Primärkolben 3 einschlich an ihn festgemachte Pumpenkolben 14, 15 ändern nun Richtung und starten rückwärts nach links. Auf Seiten A und B des Primärkolbens 3 ist der gleiche volle Druck in Wirkung, und, aufgrund der grösseren Fläche der Seite B, wird Kolben 3 von auf Seite B wirkender Kraft nach links gestartet. Während dieser Bewegung fliesst die Flüssigkeit vom Raum 6 zu der Rücklauflinie. In der Ausführung in Fig. 2 bewegt sich der Kolben 3 nach links und die Fig. 2 zeigt eine Lage, wo die Bewegung der Kolben gerade in der äussersten linken Ende ist.
• Fig. 2 zeigt das Ventil 8, 9 noch in der Lage, wo die Kolben 3,14,15 sich nach links bewegen. Teil 9 des Ventil ist frei in dem Kammerraum. Der Kolben 8 wird mit vollem Druck mit einer, von der Schnittfläche der Öffnung des Abschlussteils bestimmten Kraft nach links geschoben, und rechts mit vollem Druck aus dem Raum hinter Kolben 8. Der Kolben 8 hält seine Stellung rechts bis in der Lage laut Fig. 2 der Auslaufkanal 13 die Kante des runden Raums 6 wieder erreicht, wobei der Druck hinter Kolben 8 in merkbaren Grade sinkt. Der Volldruck über die Abschlussöffnung zum Kolben 8 kann nun den Kolben in die linke Abschlusslage schieben und Abschlussteil 9 schliesst, der Reihe nach, die Abschlussöffnung 23 und die Lage laut Fig. 1 wird erreicht. Die Länge der Bewegung des Primärkolbens wird von der Länge des Abschlussteils 26 bestimmt.
• Der Auslaufkanal 13 wird zum Kanal 10 mit einem Seitenkanal angeschlossen, der einen Drosselteil 11 hat. Dank des Seitenkanals ist der Betrieb des Ventils 8, 9 viel sicherer und deutlichere Druckunterschiede zum Bewegen des Ventils können produziert werden.
• Fig. 3 ist eine Ausschnittvergrösserung und Schnitt der Ausführung des Ventils 8, 9. Die schräge Fläche 25 des Teils 8 liegt dicht an der entsprechenden Ansatzfläche. Dabei wirkt der Druck, der über Abschlussöffnug 23 den Teil 8 bewirkt, nur auf eine Fläche 8, gleich gross wie die Fläche der Abschlussöffnug 23, in Stirnfläche des Kolbens. Sofort beim geringsten Aufgehen dieses Ventils wirkt der Druck unmittelbar auf die schräge Fläche 25 und die Bewegung des Ventils 8, 9 wird sofort verstärkt. Teil 9 hat eine weite zylindrische Fläche für die Innenfläche 23 der Öffnung und das Dichten geschiet mit Spitzenfläche 24 des Teils 9 gegen die Stirnfläche des Teils 3. Mit der Ausführung bekommt man für das Ventil sicheren Betrieb. Auch dieser Abschlussteil 9 fungiert wie das in Kolben 8 eingepasste Ventil, d. h. wenn der Abschlussteil 9 die Öffnung 23 mit seiner Spitzfläche 24 zumacht und fängt an aufzugehen, kann der Druck unmittelbar auch auf die grössere runde Fläche, die ab Spitzfläche 24 gegen die Mitte gerichtet ist, wirken. Die dabei entstehende Kraft verstärkt und beschleunigt die Bewegung des Teils 9 nach rechts. Die oben beschriebene Eigenschaft wird am besten durch Verwendung von Aufsitzventilen laut Fig. 3 erreicht.
• Die Hin- und Herbewegung des Primärkolbens 3 kann in verschiedenen Geräten benutzt werden. Kolben 14, 15, oder nur ein der beiden, können durch eine bewegliche Stange, die von ihrem Gehäuse herauskommt, ersetzt und ihre Bewegung benutzt werden. Im übrigen will man die Vorrichtung nicht nur zu gewissen Anwendungen begrenzen, sondern viele Modifikation sind im Rahmen des von den beigefügten Patentansprüchen dargestellten erfindungsgemässen Konzepts möglich.

Claims (6)

1. Eine mit Druckmedium betriebene Vorrichtung, die eine hin- und

- hergehende Bewegung wenigstens für einen Kolben (14, 15) oder eine ähnliche bewegungüberführende Stange produziert, bestehend aus einem Körper (2), der einen geschlossenen Raum formt einen Kolben (3), der mit Druckmedium im genannten Körper hin und her bewegt wird,

einem Steurventilsystem zur Steuerung des Druckmediums, um den Kolben in Hin- und Herbewegung zu setzen, gekennzeichnet dadurch,

dass das Steurventilsystem (3/24, 3/25) aus zwei Sitzventilen besteht, mit je einem Sitz auf dem Primarkolben (3) und

einen beweglichen Teil (8, 9) mit einem Paar ringförmigen dichtenden Stirnflächen (24, 25), die wechselweise mit der jeweils betreffenden Fläche der genannten Ventilsitze in der Weise zusammenarbeiten, dass beim Öffnen der Sitzventile der Druck des Mediums unmittelbar gegen die jeweils dichtenden Flächen wirkt, um den Ventilteil bewegenden Kraft zu erhöhen.

2. Eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Primarkolben (3) einen Auslaufkanal (13) hat, über den das Steigen und/oder Sinken des Mediumdrucks den Sitzventil zum Schliessen oder Öffnen erregt.

3. Eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass für den Auslaufkanal (13), der sich mit dem Primarkolben (3) hinsichtlich des Körpers(2) bewegt, ein Abschlussteil (26) angeordnet worden ist, mit Hilfe dessen Länge die Strecke der Bewegung des Primarkolbens bestimmt wird.

4. Eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Abschlussteil (26) den Kanal (13) auf- und zumacht und eine innere Fläche des zylindrischen Körpers (2) ist.

5. Eine mit Druckmedium betriebene Pumpe, bestehend aus einem zylindrischen Pumpenkörper (2), wenigstens zwei hin- und herbeweglichen Pumpenkolben (14, 15), einem entsprechenden Zylinder (20) für jeden Pumpenkolben um Flüssigkeit oder Gas zu pumpen, und einem Primarkolben (3) im Körper(2), der zum Pumpenkolben (14, 15) angeschlossen ist, gekennzeichnet dadurch, dass der Primarkolben (3) Ventile (3/24, 3/25) zur Übertragung des Betriebsdrucks zu beiden Seiten des Primarkolbens, und einen Auslaufkanal (13) zur Steuerung der Ventilfunktion hat, und dadurch, dass der Pumpenkörper auf der Innenseite mit einem Abschlussteil (26) zum Schliessen und Öffnen des Auslaufkanals (13) versehen ist, um die Länge der Bewegung des Primärkolbens in beiden Richtungen zu bestimmen.

6. Eine Pumpe gemäß Patentanspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass es zwei Pumpenkolben (14, 15) mit den Enden aneinander gibt, der Primärkolben (3) mit dem Druck eines hydraulischen Flüssigkeits bewegt wird und die Ventile (3/24, 3/25) mit Druck gesteuerte Sitzventile sind.