HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Antreiben eines Kolbens durch Fluiddruck, wie
beispielsweise pneumatischen Druck oder hydraulischen
Druck.
2. Beschreibung des Standes der Technik
-
Üblicherweise war als Vorrichtung zum Antreiben eines
Kolbens durch Fluiddruck, die einen Gegenstand der
vorliegenden Erfindung darstellt, diejenige bekannt, die in
US-A-5 050 482 offenbart ist. Dies ist die vom
Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung früher
vorgeschlagene Vorrichtung und ihr grundlegender Aufbau ist
folgendermaßen.
-
Wie in einer Systemansicht von Fig. 5 dargestellt, ist ein
Kolben 8 vertikal beweglich in einen Zylinder 7 eingesetzt.
Eine Antriebskammer 9 ist zwischen einer oberen Wand 7a des
Zylinders 7 und dem Kolben 8 angeordnet. Das Druckfluid
wird durch ein Zufuhr-Ablaß-Ventil 13 zugeführt zu und
abgelassen aus der Antriebskammer 9. Das Zufuhr-Ablaß-
Ventil 13 ist ausgelegt, um durch ein Steuerventil 18
zwischen einer Zufuhrstellung X des Druckfluids und einer
Ablaßstellung Y desselben umgeschaltet zu werden. Das
Symbol 14 kennzeichnet eine Druckzufuhröffnung und das
Symbol 15 eine Druckablaßöffnung für das Druckfluid.
-
Der grundlegende Aufbau wird mit Bezug auf Fig. 6, die die
in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung des Standes
der Technik offenbarte Vorrichtung darstellt, nachstehend
ausführlich erläutert.
-
Das Zufuhr-Ablaß-Ventil 13 umfaßt ein zylindrisches Zufuhr-
Ablaß-Ventilgehäuse 29, das oberhalb des Zylinders 7
angeordnet ist, und ein Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30, das
vertikal beweglich in das Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuse 29
eingesetzt ist. Eine Zufuhrbetätigungskammer 33, die mit
der Druckzufuhröffnung 14 in Verbindung steht, ist unter
dem Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 angeordnet und eine
Ablaßbetätigungskammer 35, die wahlweise mit der
Druckzufuhröffnung 14 und einer Druckentlastungsöffnung 55
in Verbindung stehen soll, ist oberhalb des Zufuhr-Ablaß-
Ventilelements 30 angeordnet.
-
Dassteuerventil 18 umfaßt eine Buchse 44, die in eine
Bohrung 30d des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 eingesetzt
ist, ein Steuerventilelement 46, das vertikal beweglich in
die Buchse 44 eingesetzt ist, ein ringförmiges
Dichtungselement 48, das zwischen der Druckzufuhröffnung 14
und der Ablaßbetätigungskammer 35 angeordnet ist, und ein
Druckentlastungsventilelement 57, das zwischen der
Ablaßbetätigungskammer 35 und der Druckentlastungsöffnung
55 angeordnet ist. Das ringförmige Dichtungselement 48 ist
zwischen eine äußere Umfangsfläche des Steuerventilelements
46 und einen unteren Abschnitt der Bohrung 30d eingepaßt,
um mit einem unteren Abschnitt der Buchse 44 von unten in
Kontakt gebracht zu werden. Ferner ist der untere Abschnitt
des Steuerventilelements 46 unbeweglich an dem Kolben 8
befestigt.
-
Wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, arbeitet die
Vorrichtung 2 zum Antreiben des Kolbens durch den
Fluiddruck, die den grundlegenden Aufbau aufweist,
folgendermaßen.
-
Wenn ein Druckfluid-Zufuhrventil 16 geöffnet wird, wird ein
Druckfluid wie eine Druckluft oder ein Drucköl von einer
Fluiddruckquelle 17 zugeführt, um die Antriebsvorrichtung 2
zu betätigen. Wenn das Ventil 16 geschlossen wird, wird die
Druckfluidzufuhr gestoppt und anschließend wird der Betrieb
der Antriebsvorrichtung 2 gestoppt.
-
Wie in der linken Hälfte der Ansicht von Fig. 6
dargestellt, werden der Kolben 8 und das
Steuerventilelement 46, während der Betrieb gestoppt wird,
durch eine Rückstellfeder 11 zum oberen Totpunkt
zurückgeschoben, so daß das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30
zur Zufuhrstellung X hinaufgeschoben wird.
-
Während der Betrieb fortgesetzt wird, wird ein abwärts
gehender Antriebshub, der in der linken Hälfte der Ansicht
davon dargestellt ist, und ein aufwärts gehender Rückhub,
der in der rechten Hälfte der Ansicht davon dargestellt
ist, wiederholt.
-
Während des abwärts gehenden Antriebshubs wird, da das
Druckentlastungsventilelement 57 geöffnet wird und das
Druckfluid innerhalb der Ablaßbetätigungskammer 35 von der
Druckentlastungsöffnung 55 zur Druckablaßöffnung 15
abgelassen wird, das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 durch
den Fluiddruck der Zufuhrbetätigungskammer 33 zur
Zufuhrstellung X auf der oberen Seite hinaufgeschoben und
das immer zur Zufuhrbetätigungskammer 33 zugeführte
Druckfluid wird von einer Arbeitskammer 32 in eine
Antriebskammer 9 gedrückt, um den Kolben 8 zu senken.
-
Während des aufwärts gehenden Rückhubs, wenn sich der
Kolben 8 in der Nähe des unteren Totpunkts befindet, wie in
der rechten Hälfte der Ansicht davon dargestellt, wird das
ringförmige Dichtungselement 48 geöffnet und das immer von
der Druckzufuhröffnung 14 zugeführte Druckfluid wird durch
die Buchse 44 in die Ablaßbetätigungskammer 35 eingeleitet,
so daß das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 durch den
Fluiddruck zur Ablaßstellung Y auf der unteren Seite
hinuntergeschoben wird und das Druckfluid innerhalb der
Antriebskammer 9 von der Arbeitskammer 32 durch eine
Ablaßkammer 34 zur Druckablaßöffnung 15 abgelassen wird, um
den Kolben 8 durch die Rückstellfeder 11 anzuheben und
zurückzuführen. Wenn der Kolben 8 den oberen Totpunkt
erreicht, wie in der linken Hälfte der Ansicht davon
dargestellt, wird folglich das
Druckentlastungsventilelement 57 geöffnet, was zu dem
abwärts gehenden Antriebshub umschaltet.
-
Bei dem grundlegenden Aufbau ist das Steuerventil 18 des
Weiteren üblicherweise folgendermaßen beschaffen.
-
Wie in Fig. 6 dargestellt, ist eine Zylinderbohrung 91, die
mit der Ablaßbetätigungskammer 35 in Verbindung stehen
soll, vertikal in einem oberen Bereich des Zufuhr-Ablaß-
Ventilgehäuses 29 ausgebildet, ein Kolben 92, der an einem
oberen Abschnitt der Buchse 44 ausgebildet ist, ist durch
einen O-Ring 93 luftdicht in die Zylinderbohrung 91
eingesetzt, eine Druckaufnahmekammer 94 ist unter dem
Kolben 92 ausgebildet und eine Rückstellfeder 95 ist
vorgesehen, um die Buchse 44 nach unten zu drücken.
-
Wie vorstehend angemerkt, besitzt der Stand der Technik den
Vorteil, daß die Antriebsvorrichtung 2 daran gehindert
werden kann, bei einer äußerst geringen Geschwindigkeit zu
stoppen.
-
Das heißt, wie in Fig. 5 dargestellt, indem eine
hydraulische Pumpe 3 vom Tauchkolbentyp durch die
Antriebsvorrichtung 2 angetrieben wird, um die
Druckfluidzufuhr selbst nach Vollendung einer Ausdehnung
eines Hydrozylinders 86 fortzusetzen, wenn eine äußerst
geringe Menge an Drucköl aus einer hydraulischen
Betätigungskammer 87, einem Verteilventil 88 oder
dergleichen ausläuft oder eine äußerst geringe Menge an
Drucköl in einen Dichtungsspalt eines Dichtungselements
eindringt, betätigt der Kolben 8 einen Tauchkolben 22 der
hydraulischen Pumpe 3 mit einer äußerst geringen
Geschwindigkeit, um jene äußerst geringe Menge an Drucköl
zu ersetzen.
-
Wenn der Kolben 8 mit der äußerst geringen Geschwindigkeit
auf diese Weise angetrieben wird, um zum unteren Totpunkt
zu gelangen, und das Steuerventilelement 46 an dem
ringförmigen Dichtungselement 48 mit der äußerst geringen
Geschwindigkeit vorbeikommt, um sich von demselben um einen
kleinen Abstand zu trennen, strömt das Druckfluid innerhalb
der Druckzufuhröffnung 14 in die Ablaßbetätigungskammer 35,
um das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 durch eine Kraft, die
einem Druck entspricht, der einer Ablaßdruckaufnahmefläche
3º0 auferlegt wird, langsam herunterzudrücken. Da die
Arbeitskammer 32 sowohl mit der Zufuhrbetätigungskammer 33
als auch der Ablaßkammer 34 in Verbindung steht, wird das
Druckfluid innerhalb der Antriebskammer 9 auf halbem Weg
dieses langsamen Herunterdrückens aus der Arbeitskammer 32
zur Druckablaßöffnung 15 freigeben.
-
Vorausgesetzt, daß die Absenkungsgeschwindigkeit des
Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 äußerst gering ist, wird der
Kolben 8 folglich durch eine elastische Kraft der
Rückstellfeder 11 vor der Vollendung seines abwärts
gehenden Hubs nach oben geschoben und das
Steuerventilelement 46 schließt das Dichtungselement 48
wieder auf halbem Weg des Öffnens. Daraufhin ist ein
Niederdruckfluid innerhalb der Ablaßbetätigungskammer 35
eingeschlossen, ebenso wie das Druckfluid innerhalb der
Zufuhrbetätigungskammer 33 längs eines Kurzschlusses von
der Arbeitskammer 32 zur Ablaßkammer 34 abgelassen wird.
Folglich stoppt das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 auf
halbem Weg des Absenkens aufgrund eines Gleichgewichts
zwischen einer nach unten drückenden Kraft, die von der
Ablaßbetätigungskammer 35 aufgebracht wird, und einer nach
oben drückenden Kraft, die von der Zufuhrbetätigungskammer
33 aufgebracht wird, so daß es unmöglich wird, den Kolben 8
nach unten zu treiben, und die Antriebsvorrichtung 2 wird
gestoppt.
-
Wenn das Steuerventilelement 46 mit der äußerst geringen
Geschwindigkeit gesenkt wird und seine äußere Umfangsfläche
sich von einer inneren Umfangsfläche des ringförmigen
Dichtungselements 48 mit der äußerst geringen
Geschwindigkeit trennt, wird jedoch gemäß des vorstehend
angeführten Standes der Technik das Druckfluid innerhalb
der Druckzufuhröffnung 14 durch einen Ventilöffnungsspalt
zwischen dem Steuerventilelement 46 und dem
Dichtungselement 48 in die Buchse 44 eingeleitet, um den
Druck innerhalb der Druckaufnahmekammer 94 mit der äußerst
geringen Geschwindigkeit allmählich zu erhöhen. Daraufhin,
wenn der Druck innerhalb der Druckaufnahmekammer 94 einen
vorbestimmten Druck erreicht, wie durch eine durchgezogene
Linie in der rechten Hälfte der Ansicht ausgewiesen, wird,
da die Buchse 44 durch diesen Innendruck gegen zwei Federn
58, 95 angehoben wird, so daß auch das Dichtungselement 48
zusammen damit nach oben geschoben wird, das
Dichtungselement 48 schnell von dem Steuerventilelement 46
getrennt.
-
Daraufhin wird das Druckfluid innerhalb der
Druckzufuhröffnung 14 durch den großen Ventilöffnungsspalt
in die Ablaßbetätigungskammer 35 eingeleitet, um den Druck
innerhalb der Ablaßbetätigungskammer 35 schnell zu erhöhen,
um das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 durch den erhöhten
Druck kräftig nach unten zu drücken und schnell zu senken
und um das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 auf die
Ablaßstellung Y in der rechten Hälfte der Ansicht
umzuschalten. Da das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 auf
diese Weise kräftig nach unten gedrückt und schnell gesenkt
wird, kann sein Stoppen auf halbem Weg während des
Absenkens verhindert werden. Folglich ist es möglich zu
verhindern, daß die Antriebsvorrichtung 2 in einen
anormalen Stop verfällt.
-
In dieser Hinsicht besitzt der Stand der Technik den
Vorteil, daß die Antriebsvorrichtung 2 daran gehindert
werden kann zu stoppen, selbst wenn sie mit der äußerst
geringen Geschwindigkeit betrieben wird. Aber es besteht
weiterhin ein Problem, das folgendermaßen verbessert werden
-
Das heißt, da die innere Umfangsfläche des ringförmigen
Dichtungselements 48 so ausgelegt ist, daß sie mit einer
äußeren Umfangsfläche des Steuerventilelements 46 in
gleitenden Kontakt kommen kann, und dessen äußere
Umfangsfläche so ausgelegt ist, daß sie mit der Bohrung 30d
in gleitenden Kontakt kommen kann, wird der Verschleiß
erhöht, wenn sich die Gesamtbetriebszeit der
Antriebsvorrichtung 2 verlängert, so daß sich die
Dichtungsleistung verschlechtert.
-
Während der Kolben 8 durch eine Erhöhung des Drucks
innerhalb einer Pumpenkammer 21 während des abwärts
gehenden Antriebs des Kolbens 8 auf halber Höhe gestoppt
wird, wenn das Druckfluid innerhalb der Druckzufuhröffnung
14 aufgrund der Verschlechterung der Dichtungsleistung des
Dichtungselements 48 in die Buchse 44 ausläuft, erhöht das
ausgelaufene Druckfluid den Druck innerhalb der
Ablaßbetätigungskammer 35 mit der äußerst geringen
Geschwindigkeit, so daß das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30
mit der äußerst geringen Geschwindigkeit durch diesen
erhöhten Druck gesenkt wird. Aus demselben Grund wie dem
vorstehend beschriebenen stoppt das Zufuhr-Ablaß-
Ventilelement 30 folglich an einer Position auf halbem Weg
des Absenkens, so daß die Antriebsvorrichtung 2 in den
anormalen Stop verfällt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
anormales Stoppen einer Antriebsvorrichtung zuverlässig zu
verhindern.
-
Der durch den Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs
ausgewiesene Stand der Technik wird durch das vorstehend
erwähnte Dokument US-A-5 050 482 vertreten.
-
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Antreiben eines
Kolbens durch Fluiddruck bereit, einschließend ein
Fluiddruck-Zufuhr-Ablaß-Ventil zum Zuführen und Ablassen
eines Druckfluids zu und aus einer einem Kolben zugewandten
Antriebskammer, ein Zufuhr-Ablaß-Ventilelement, das
innerhalb eines Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuses des Zufuhr-
Ablaß-Ventils so untergebracht ist, daß es umschaltbar
beweglich ist, wobei sich auf den entgegengesetzten Seiten
des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements eine
Zufuhrbetätigungskammer zum Umschalten des Zufuhr-Ablaß-
Ventilelements auf eine Zufuhrstellung und eine
Ablaßbetätigungskammer zum Umschalten des Ventilelements
auf eine Ablaßstellung befinden, und ein Steuerventil zum
Zuführen und Ablassen des Druckfluids zu und aus der
Ablaßbetätigungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß sich
zwischen der Ablaßbetätigungskammer und einem Außenraum des
Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuses ein Ventilmittel befindet, das
ein Schließelement umfaßt, das so angeordnet ist, daß es in
einem offenen Zustand gehalten wird, der das Fluid von der
Ablaßbetätigungskammer über einen Beschränkungsdurchlaß zum
Außenraum fließen läßt, solange der Druck innerhalb der
Ablaßbetätigungskammer niedriger ist als ein vorbestimmter
Druck, und daß es sich zu einem geschlossenen Zustand
bewegt, der das Fluid daran hindert, von der
Ablaßbetätigungskammer zum Außenraum zu fließen, wenn der
Druck innerhalb der Ablaßbetätigungskammer den
vorbestimmten Druck übersteigt.
-
Das Ventilmittel kann eine Ventilbohrung, die mit der
Ablaßbetätigungskammer in Verbindung steht, wobei das
Schließelement innerhalb der Ventilbohrung umkehrbar ist,
eine Einlaßkammer, die zwischen einer Stirnwand der
Ventilbohrung und dem Schließelement ausgebildet ist, eine
Auslaßkammer, die zwischen der anderen Stirnwand der
Ventilbohrung und dem Schließelement ausgebildet ist, einen
Ventilsitz, der in einer Wandoberfläche der Auslaßkammer
ausgebildet ist, und eine Abschlußventiloberfläche, die in
dem Schließelement ausgebildet ist, und ein elastisches
Element zum Trennen der Ventiloberfläche von dem Ventilsitz
umfassen, wobei die Auslaßkammer und die Einlaßkammer durch
den Beschränkungsdurchlaß miteinander verbunden sind.
-
Der Beschränkungsdurchlaß kann aus einem Paßabstand
zwischen der inneren Umfangsfläche der Ventilbohrung und
einer äußeren Umfangsfläche des Schließelements bestehen,
und der Ventilsitz ist in der anderen Stirnwand der
Ventilbohrung angeordnet.
-
Das Steuerventil kann eine in eine Bohrung des Zufuhr-
Ablaß-Ventilelements eingesetzte Buchse, ein vertikal
beweglich in die Buchse eingesetztes Steuerventilelement,
ein zwischen eine Druckzufuhröffnung und die
Ablaßbetätigungskammer eingefügtes ringförmiges
Dichtungselement und ein zwischen die
Ablaßbetätigungskammer und eine Druckablaßöffnung
eingesetztes Druckentlastungsventilelement umfassen, wobei
das ringförmige Dichtungselement zwischen eine äußere
Umfangsfläche des Steuerventilelements und die Bohrung
eingepaßt ist, ein Aufnahmeabschnitt, der ausgelegt ist, um
mit dem ringförmigen Dichtungselement von oben in Kontakt
gebracht zu werden, in einem unteren Abschnitt der Buchse
ausgebildet ist, und das Steuerventilelement mit dem Kolben
verbunden ist.
-
Vorzugsweise ist die Ventilbohrung im wesentlichen koaxial
zur Bohrung des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements ausgebildet,
die Buchse vertikal beweglich in die Bohrung eingesetzt,
das Schließelement an einem oberen Abschnitt der Buchse
unbeweglich befestigt und das Druckentlastungsventilelement
in einem oberen Abschnitt der Buchse angeordnet.
-
Vorzugsweise ist ein Druckzufuhrdurchlaß zum Verbinden der
Druckzufuhröffnung mit der Ablaßbetätigungskammer in einem
oberen Abschnitt des Steuerventilelements ausgebildet, ein
oberes Ende des Druckzufuhrdurchlasses mündet in die obere
Fläche des Steuerventilelements und ein unteres Ende des
Druckzufuhrdurchlasses mündet in eine äußere Umfangsfläche
des Steuerventilelements, und das ringförmige
Dichtungselement umfaßt ein röhrenförmiges Sattelelement,
das von außen um die äußere Umfangsfläche des
Steuerventilelements angelegt ist, und einen O-Ring, der
von außen um eine äußere Umfangsfläche des röhrenförmigen
Sattelelements angelegt ist.
-
Die bevorzugte Form der Erfindung kann die folgenden
Vorteile bereitstellen.
-
Wenn die äußerst geringe Menge des Druckfluids zur Zeit des
Beginns der Druckfluidzufuhr durch das Steuerventil oder
durch das Leck und dergleichen vom Dichtungsabschnitt des
Steuerventils zur Ablaßbetätigungskammer zugeführt wird,
kann der Druckanstieg der Ablaßbetätigungskammer durch
Ablassen des zugeführten Druckfluids von dem
Beschränkungsdurchlaß verhindert werden, ebenso wie der
Druck innerhalb der Ablaßbetätigungskammer durch eine
Wirkung des Beschränkungsdurchlasses zur Zeit der Erhöhung
der zugeführten Menge des Druckfluids schnell erhöht werden
kann.
-
Demzufolge ist es möglich, das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement
von der Zufuhrstellung kräftig zur Ablaßstellung zu
schieben, und das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement kann daran
gehindert werden, während seiner Umschaltung zu stoppen.
Folglich kann der Betrieb der Antriebsvorrichtung
fortgesetzt werden.
-
Nebenbei bemerkt, wenn der Beschränkungsdurchlaß zwischen
einer Einlaßkammer des Öffnungs-Schließ-Mittels und einer
Auslaßkammer desselben angeordnet ist und das Öffnungs-
Schließ-Ventilelement so beschaffen ist, daß es zur
Ventilschließung durch einen Druckunterschied zwischen
diesen beiden Kammern bewegt wird, wird das Öffnungs-
Schließ-Mittel im Aufbau einfach und beim Betrieb
zuverlässig.
-
Wennder Beschränkungsdurchlaß aus einem Paßabstand
zwischen der Ventilbohrung und dem Öffnungs-Schließ-
Ventilelement, das in dem Öffnungs-Schließ-Mittel
vorgesehen ist, besteht, wird es leicht, da es möglich
wird, die Oberflächenrauheit und dergleichen des
Beschränkungsdurchlasses mit hoher Genauigkeit zu fertigen,
den Strömungswiderstand des Beschränkungsdurchlasses auf
einen gewünschten Wert einzustellen, und die
Betriebsgenauigkeit des Öffnungs-Schließ-Mittels verbessert
sich.
-
Wenn die Ventilbohrung und die Bohrung des Zufuhr-Ablaß-
Ventilelements koaxial ausgebildet sind und das
Öffnungs- und Schließ-Ventilelement unbeweglich an einem oberen
Abschnitt der in die Bohrung eingesetzten Buchse befestigt
ist, wird die Anzahl der Bauelemente geringer und der
Aufbau wird viel einfacher.
-
Wenn ein Druckzufuhrdurchlaß an einem oberen Abschnitt des
Steuerventilelements ausgebildet ist und ein röhrenförmiges
Sattelelement von außen um die äußere Umfangsfläche des
Steuerventilelements angelegt ist, wird darüber hinaus die
Lebensdauer des ringförmigen Dichtungselements erheblich
erhöht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
-
Fig. 1 ist eine vergrößerte ausführliche Ansicht von
-
Fig. 2 und eine Teilansicht eines Zufuhr-Ablaß-
Ventils einer Vorrichtung zum Antreiben eines
Kolbensdurch Fluiddruck;
-
Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht einer
Überdruckpumpenvorrichtung, die in der
Antriebsvorrichtung vorgesehen ist;
-
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung
eines Arbeitsvorgangs der Antriebsvorrichtung;
-
Fig. 4 ist eine Teilansicht, die ein anderes Beispiel
eines Öffnungs-Schließ-Mittels zeigt, das in dem
Zufuhr-Ablaß-Ventil angeordnet ist;
-
Fig. 5 ist eine Systemansicht, die einen grundlegenden
Aufbau als Voraussetzung für die vorliegende
Erfindung zeigt; und
-
Fig. 6 zeigt ein herkömmliches Beispiel und ist eine
Ansicht, die Fig. 3 entspricht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit
Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen nachstehend
erläutert. Die Figuren 1 bis 3 stellen ein Beispiel einer
Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dar, die für
eine Überdruckpumpenvorrichtung verwendet wird.
-
Fig. 1 ist eine vergrößerte ausführliche Ansicht von Fig.
2. Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht der
Drucksteigerungspumpen- bzw. Überdruckpumpenvorrichtung.
Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines
Arbeitsvorgangs der Antriebsvorrichtung.
-
Übrigens sind bei dieser Ausführungsform Bauelemente mit
derselben Beschaffenheit wie jene des vorstehend erwähnten
herkömmlichen Beispiels (siehe Figuren 5 und 6) im Prinzip
mit denselben Symbolen beschriftet.
-
Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt die
Überdruckpumpenvorrichtung 1 eine Vorrichtung 2 zum
Antreiben eines Kolbens durch Luftdruck (Fluiddruck), die
ausgelegt ist, um eine lineare Hin- und Herbewegung zu
erzeugen, indem sie von der verdichteten Luft Gebrauch
macht, und eine hydraulische Pumpe 3 vom Tauchkolbentyp,
die ausgelegt ist, um ein Hochdrucköl zu befördern, wenn
sie durch die Antriebsvorrichtung 2 angetrieben wird.
-
Die Antriebsvorrichtung 2 umfaßt einen
Antriebsvorrichtungshauptkörper 4, der ausgelegt ist, um
die Druckenergie der unter Druck gesetzten Luft in Kraft
umzuwandeln, und ein Zufuhr-Ablaß-Mittel 5 zum Zuführen und
Ablassen der verdichteten Luft zu und aus dem
Antriebsvorrichtungshauptkörper 4. Dieser Hauptkörper 4 und
dieses Zufuhr-Ablaß-Mittel 5 sind durch eine Vielzahl von
Verbindungsstangen 6 (hierin ist nur eine Stange
dargestellt) fest mit der hydraulischen Pumpe 3 verbunden.
-
Der Antriebsvorrichtungshauptkörper 4 ist vom
einfachwirkenden, durch eine Feder zurückgeführten Typ.
-
Das heißt, der Kolben 8 ist luftdicht in den Zylinder 7
eingesetzt, so daß er vertikal verschiebbar ist. Die
Antriebskammer 9 ist zwischen der oberen Wand 7a des
Zylinders 7 und dem Kolben 8 ausgebildet, eine Federkammer
10 ist zwischen der unter Wand 7b des Zylinders 7 und dem
Boden des Kolbens 8 ausgebildet und eine Rückstellfeder 11
ist in der Federkammer 10 montiert. Wenn die verdichtete
Luft zur Antriebskammer 9 zugeführt wird, wird der Kolben 8
gegen eine elastische Kraft der Rückstellfeder 11 in
Richtung des unteren Totpunkts getrieben. Wenn die
verdichtete Luft aus der Antriebskammer 9 abgelassen wird,
wird der Kolben 8 durch die elastische Kraft der
Rückstellfeder 11 in Richtung des oberen Totpunkts
zurückgeführt.
-
Die Antriebskammer 9 wird durch das Zufuhr-Ablaß-Ventil 13
des Zufuhr-Ablaß-Mittels 5 so geschaltet, daß sie wahlweise
mit der Druckzufuhröffnung 14 und der Druckablaßöffnung 15
verbunden ist. Die Zufuhröffnung 14 steht mit der
Luftdruckquelle (Fluiddruckquelle) 17 durch das Druckfluid-
Zufuhrventil 16 in Verbindung und die Ablaßöffnung 15
mündet zur Atmosphärenseite. Das Zufuhr-Ablaß-Ventil 13
kann durch das Steuerventil 18 zwischen der Zufuhrstellung
X auf der oberen Seite und der Ablaßstellung Y auf der
unteren Seite (siehe Fig. 3) umgeschaltet werden.
-
Der Tauchkolben 22 der hydraulischen Pumpe 3 ist in die
Pumpenkammer 21 eingesetzt, so daß er in einer öldichten
Weise vertikal verschiebbar ist. Wenn der Tauchkolben 22
durch den Kolben 8 gesenkt wird, wird ein
Auslaßventilelement 26 geöffnet, so daß das Arbeitsöl
innerhalb der Pumpenkammer 21 von einer Auslaßöffnung 25
geliefert wird. Wenn im Gegensatz dazu der Tauchkolben 22
durch den Kolben 8 angehoben wird, wird ein Ansaugventil 24
geöffnet, so daß das Arbeitsöl durch eine Ansaugöffnung 23
in die Pumpenkammer 21 eingesaugt wird. Durch Wiederholen
dieser Kolbenhübe kann das Hochdruckarbeitsöl befördert
werden.
-
Als nächstes wird ein Aufbau des Fluidzufuhr-Ablaß-Mittels
hauptsächlich durch Fig. 3 mit Bezug auf die Figuren 1
und 2 erläutert. Die linke Hälfte der Ansicht von Fig. 3
zeigt einen Anfangszustand des abwärts gehenden
Antriebshubs des Kolbens 8 und die rechte Hälfte der
Ansicht davon zeigt einen Anfangszustand des aufwärts
gehenden Rückhubs des Kolbens 8.
-
Das Zufuhr-Ablaß-Ventil 13 ist mit dem Zufuhr-Ablaß-
Ventilgehäuse 29, das oberhalb des Zylinders 7 angeordnet
ist, und dem Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30, das vertikal
beweglich in das Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuse 29 eingesetzt
ist, ausgestattet. Das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 wird
auf die Zufuhrstellung X der linken Hälfte der Ansicht
umgeschaltet, wenn es nach oben geschoben wird, und auf die
Ablaßstellung Y der rechten Hälfte der Ansicht
umgeschaltet, wenn es nach unten geschoben wird.
-
Die Zufuhrbetätigungskammer 33 ist unter dem Zufuhr-Ablaß-
Ventilelement 30 ausgebildet, die Arbeitskammer 32 ist um
den unteren äußeren Umfangsabschnitt des Zufuhr-Ablaß-
Ventilelements 30 ausgebildet, ebenso wie die Ablaßkammer
34 um den oberen äußeren Umfangsabschnitt desselben
ausgebildet ist, und die Ablaßbetätigungskammer 35 ist
oberhalb des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 ausgebildet.
-
Die Arbeitskammer 32 ist durch eine Zufuhr-Ablaß-Öffnung 36
mit der Antriebskammer 9 verbunden. Die Zufuhröffnung 14
ist mit der Ablaßöffnung 15 durch einen Filter 37, die
Zufuhrbetätigungskammer 33, eine Bohrung eines
Zufuhrseiten-Ventilsitzes 29a, die Arbeitskammer 32, eine
Bohrung eines Ablaßseiten-Ventilsitzes 29b, die Ablaßkammer
34, Ablaßöffnungen 38 und eine Auslaßkammer 39 in der
Reihenfolge verbunden. Ein Schalldämpfer 40 ist im Inneren
der Auslaßkammer 39 eingebaut. Des Weiteren sind die
Ablaßbetätigungskammer 35 und die Zufuhrbetätigungskammer
33 durch die Bohrung 30d des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30
vertikal miteinander verbunden. Die Ablaßbetätigungskammer
35 ist von der Ablaßkammer 34 durch den O-Ring 41, der
zwischen ihrer äußeren Umfangsfläche 35a und der äußeren
Umfangsfläche des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 eingesetzt
ist, getrennt.
-
Das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 ist mit einem inneren
zylindrischen Abschnitt 42 und einem äußeren zylindrischen
Abschnitt 43, der von außen luftdicht um den inneren
zylindrischen Abschnitt 42 angelegt ist, ausgestattet
(siehe Fig. 1). Eine Druckaufnahmefläche 30a zur
Druckzufuhr ist in einer unteren Oberfläche des äußeren
zylindrischen Abschnitts 43 ausgebildet, so daß sie der
Zufuhrbetätigungskammer 33 zugewandt ist, und eine
Ablaßseiten-Druckaufnahmefläche 30b ist in einer oberen
Oberfläche des äußeren zylindrischen Abschnitts 43
ausgebildet, so daß sie der Ablaßkammer 34 zugewandt ist.
Darüber hinaus ist eine Druckaufnahmefläche 30c zum
Druckablaß in einer oberen Oberfläche des inneren
zylindrischen Abschnitts 42 ausgebildet, so daß sie der
Ablaßbetätigungskammer 35 zugewandt ist. Ein
Außendurchmesser A der Druckaufnahmefläche 30a, ein
Außendurchmesser B der Druckaufnahmefläche 30b und ein
Außendurchmesser der Druckaufnahmefläche 30c sind so
festgelegt, daß sie in dieser Reihenfolge größer werden.
Demzufolge wird eine Druckaufnahmeschnittfläche E der
Druckaufnahmefläche 30b größer als eine
Druckaufnahmeschnittfläche D der Druckaufnahmefläche 30a,
und eine Druckaufnahmeschnittfläche F der
Druckaufnahmefläche 30c wird größer als die
Druckaufnahmeschnittfläche E.
-
Wenn, wie in der linken Hälfte der Ansicht von Fig. 3
dargestellt, das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 so nach oben
geschoben wird, daß es auf die Zufuhrstellung X
umgeschaltet wird, wird die Druckaufnahmefläche 30a zur
Druckzufuhr von dem Zufuhrseiten-Ventilsitz 29a getrennt,
so daß die Zufuhrbetätigungskammer 33 und die Arbeitskammer
32 miteinander verbunden werden, und gleichzeitig wird die
Ablaßseiten-Druckaufnahmefläche 30b auf den Ablaßseiten-
Ventilsitz 29b aufgesetzt, um zwischen der Arbeitskammer 32
und der Ablaßkammer 34 abzudichten. Wenn im Gegensatz dazu,
wie in der rechten Hälfte der Ansicht von Fig. 3
dargestellt, das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 so nach
unten geschoben wird, daß es auf die Ablaßstellung Y
umgeschaltet wird, wird die Druckaufnahmefläche 30a auf den
Zufuhrseiten-Ventilsitz 29a aufgesetzt, um zwischen der
Zufuhrbetätigungskammer 33 und der Arbeitskammer 32
abzudichten, ebenso wie die Druckaufnahmefläche 30b von dem
Ablaßseiten-Ventilsitz 29b getrennt wird, so daß die
Arbeitskammer 32 und die Ablaßkammer 34 miteinander
verbunden werden.
-
Das Steuerventil 18 ist so beschaffen, daß es das
Fluiddruck-Zufuhr-Ablaß-Ventil 13 zur Zufuhrstellung X und
zur Ablaßstellung Y schaltet.
-
Das heißt, die Buchse 44 ist vertikal beweglich in die
Bohrung 30d des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 eingesetzt.
Das Steuerventilelement 46 ist vertikal beweglich in eine
Steuerventilkammer 45 der Buchse 44 eingesetzt und das
Steuerventilelement 46 ist mit dem Kolben 8 einteilig
ausgebildet.
-
Das ringförmige Dichtungselement 48 ist zwischen die
Zufuhröffnung 14 und die Ablaßbetätigungskammer 35
eingesetzt. Das ringförmige Dichtungselement 48 ist
luftdicht zwischen die äußere Umfangsfläche des
Steuerventilelements 46 und die Bohrung 30d eingepaßt und
umfaßt ein röhrenförmiges Sattelelement 49, das von außen
um die äußere Umfangsfläche des Steuerventilelements 46
angelegt ist, und einen O-Ring 50, der von außen um die
äußere Umfangsfläche des röhrenförmigen Sattelelements 49
angelegt ist. Das röhrenförmige Sattelelement 49 ist aus
einem solchen Material ausgebildet, beispielsweise
Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht usw., daß es in
seiner Verschleißwiderstandsfähigkeit und
selbstschmierenden Wirkung ausgezeichnet ist. Der O-Ring
ist aus einem solchen Material ausgebildet, beispielsweise
Nitrilkautschuk usw., daß er in seiner Abdichtungsfähigkeit
ausgezeichnet ist. Die Aufwärtsbewegung des ringförmigen
Dichtungselements 48 wird durch einen Aufnahmeabschnitt 51
verhindert, der an einem unteren Abschnitt der Buchse 44
ausgebildet ist.
-
Sechs Druckzufuhrdurchlässe 53 zum Verbinden der
Zufuhröffnung 14 mit der Steuerventilkammer 45 sind am
Umfang des oberen Abschnitts des Steuerventilelements 46
(hierin sind nur zwei von ihnen dargestellt) angeordnet.
Die oberen Enden der Zufuhrdurchlässe 53 münden in eine
obere Oberfläche des Steuerventilelements 46 und die
unteren Enden der Zufuhrdurchlässe 53 münden in die äußere
Umfangsfläche des Steuerventilelements 46. Dadurch kann in
einem Endstadium der Abwärtsbewegung des
Steuerventilelements 46 die Zufuhröffnung 14 mit der
Ablaßbetätigungskammer 35 durch die Zufuhrdurchlässe 53,
die Steuerventilkammer 45 und ein Durchgangsloch 54 der
Buchse 44 verbunden werden.
-
Die Druckentlastungsöffnung 55, die mit der
Druckablaßöffnung 15 in Verbindung steht, ist in einem
oberen Abschnitt des Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuses 29
ausgebildet und ein Druckentlastungsventilsitz 56 und ein
Druckentlastungsventilelement 57 sind innerhalb des oberen
Abschnitts der Buchse 44 angeordnet. Das
Entlastungsventilelement 57 wird durch eine
Ventilschließfeder 58 elastisch auf den
Entlastungsventilsitz 56 gedrückt.
-
Des Weiteren sind zwischen der Ablaßbetätigungskammer 35
und der Druckentlastungsöffnung 55 ein Öffnungs-Schließ-
Mittel 60 und ein Beschränkungsdurchlaß G vorgesehen, der
bezüglich eines Öffnungs-Schließ-Abschnitts des Öffnungs-
Schließ-Mittels 60 hintereinander angeordnet ist. Das
Öffnungs-Schließ-Mittel 60 wird in einem offenen Zustand
gehalten, wenn der Druck der Ablaßbetätigungskammer 35
niedriger ist als der vorbestimmte Druck, und der offene
Zustand wird aufgehoben, wenn der Druck der
Ablaßbetätigungskammer 35 mindestens den vorbestimmten
Druck erreicht.
-
Das heißt, eine Ventilbohrung 61 zum Verbinden der
Ablaßbetätigungskammer 35 mit der Druckablaßöffnung 15 ist
im oberen Abschnitt des Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuses 29
ausgebildet, so daß sie im wesentlichen mit der Bohrung 30d
koaxial ist. Ein zylindrisches Öffnungs-Schließ-
Ventilelement 62 ist vertikal verschiebbar in die
Ventilbohrung 61 eingesetzt und das Öffnungs-Schließ
Ventilelement 62 ist unbeweglich am oberen Abschnitt der
Buchse 44 befestigt.
-
Eine Einlaßkammer 64 ist zwischen einer unteren Stirnwand
63 als einer Stirnwand der Ventilbohrung 61 und dem
Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62 angeordnet und eine
Auslaßkammer 66 ist zwischen einer oberen Stirnwand 65 als
der anderen Stirnwand der Ventilbohrung 61 und dem
Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62 angeordnet. Die obere
Stirnwand 65 ist aus Kunststoff gefertigt und vom Zufuhr-
Ablaß-Ventilgehäuse 29 durch einen Anschlagring 67
aufgenommen.
-
Der Beschränkungsdurchlaß G ist so beschaffen, daß er mit
der Einlaßkammer 64 und der Auslaßkammer 66 in Verbindung
steht, und konkreter besteht er aus einem Paßabstand
zwischen der äußeren Umfangsfläche des Öffnungs-Schließ-
Ventilelements 62 und der inneren Umfangsfläche der
Ventilbohrung 61. Eine Abschlußventiloberfläche 69 ist in
einer oberen Oberfläche des Öffnungs-Schließ-Ventilelements
62 ausgebildet und ein Ventilsitz 70, der aus einem O-Ring
hergestellt ist, ist an einem unteren äußeren
Umfangsabschnitt der oberen Stirnwand 65 angeordnet. Der
Öffnungs-Schließ-Abschnitt besteht aus dieser
Ventiloberfläche 69 und dem Ventilsitz 70. Zwischen der
oberen Stirnwand 65 und dem Öffnungs-Schließ-Ventilelement
62 ist eine Ventilöffnungsfeder 71 als elastisches Element
eingesetzt. Das Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62 wird
durch die Ventilöffnungsfeder 71 nach unten geschoben, so
daß es vom Ventilsitz 70 getrennt wird.
-
Übrigens ist zwischen der unteren Oberfläche des Öffnungs-
Schließ-Ventilelements 62 und der unteren Stirnwand 63 ein
Kontaktabstand H ausgebildet. Das Öffnungs-Schließ-
Ventilelement 62 kann dazu gebracht werden, durch in eine
in seiner Umfangsfläche ausgebildete Nut 72 gegebenes Fett
richtig zu gleiten. Die Ventilöffnungsfeder 58 ist zwischen
dem Druckentlastungsventilelement 57 und der oberen
Stirnwand 65 befestigt.
-
Wie hauptsächlich in Fig. 1 dargestellt, arbeiten das
Steuerventil 18 und das Öffnungs-Schließ-Mittel 60
folgendermaßen.
-
Wenn das Steuerventilelement 46 von der Lage des oberen
Totpunkts, die durch die durchgezogene Linie in der linken
Hälfte der Ansicht von Fig. 3 ausgewiesen ist, zur Lage des
unteren Totpunkts, die durch die Linie aus abwechselnd
einem langen und zwei kurzen Strichen in der linken Hälfte
der Ansicht davon ausgewiesen ist, zusammen mit dem
Absenken des Kolbens 8 umgeschaltet wird, wird zuerst das
Druckentlastungsventilelement 57 auf den
Druckentlastungsventilsitz 56 aufgesetzt und dann beginnt
das untere Ende des Druckzufuhrdurchlasses 53 des
Steuerventilelements 46, sich abwärts von der unteren
Oberfläche des ringförmigen Dichtungselements 48 zu
trennen, wie durch die Linie aus abwechselnd einem langen
und einem kurzen Strich in der linken Hälfte der Ansicht
davon (oder die Linie aus abwechselnd einem langen und
einem kurzen Strich in Fig. 1) ausgewiesen.
-
Daraufhin beginnt die verdichtete Luft der
Druckzufuhröffnung 14, durch den Druckzufuhrdurchlaß 53,
die Steuerventilkammer 45 und das Durchgangsloch 54 der
Buchse 44 zur Ablaßbetätigungskammer 35 zugeführt zu
werden, ebenso wie sie beginnt, von der
Ablaßbetätigungskammer 35 durch den Kontaktabstand H zur
Einlaßkammer 64 zugeführt zu werden. Die der Einlaßkammer
64 zugeführte verdichtete Luft wird durch einen Raum
zwischen der Abschlußventiloberfläche 69 und dem Ventilsitz
70 zur Druckablaßöffnung 15 abgelassen, nachdem sie durch
den Beschränkungsdurchlaß G geströmt ist.
-
Wenn das Steuerventilelement 46 weiter gesenkt wird, so daß
die Öffnung am unteren Ende des Druckzufuhrdurchlasses 53
der Druckzufuhröffnung 14 zugewandt ist, wird die
verdichtete Luft der Zufuhröffnung 14 ausgiebig der
Ablaßbetätigungskammer 35 zugeführt. Dadurch, daß eine
strömende Menge der Luft, die durch den
Beschränkungsdurchlaß G strömt, steigt und auch deren
Strömungswiderstand steigt, steigt der Druck der
Einlaßkammer 64. Daraufhin, wie durch die durchgezogene
Linie in der rechten Hälfte der Ansicht von Fig. 3
ausgewiesen, werden zuerst das Öffnungs-Schließ-
Ventilelement 62 und die Buchse 44 gegen die zwei Federn
58, 71 angehoben, und die Abschlußventiloberfläche 69 wird
mit dem Ventilsitz 70 in Schließkontakt gebracht, so daß
das Ablassen der verdichteten Luft verhindert wird.
Folglich wird der Druck innerhalb der
Ablaßbetätigungskammer 35 schnell erhöht und das Zufuhr-
Ablaß-Ventilelement 30 wird durch den erhöhten Druck
kräftig nach unten gedrückt, so daß das Ventilelement 30
auf die Ablaßstellung Y der rechten Hälfte der Ansicht
davon umgeschaltet wird. Dadurch wird die
Antriebsvorrichtung [Antriebskammer] 9 mit der Ablaßöffnung
15 durch die Zufuhr-Ablaß-Öffnung 36, die Arbeitskammer 32,
die Ablaßkammer 34 und die Ablaßöffnungen 38 verbunden, so
daß der aufwärts gehende Rückhub des Kolbens 8 einsetzt.
-
Während das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 nach unten
geschoben wird, sinkt übrigens ein Gegendruckwiderstand von
der Kraft, die der Druckaufnahmeschnittfläche E der
Ablaßseiten-Druckaufnahmefläche 30b auferlegt wird, auf die
Kraft, die der Druckaufnahmeschnittfläche D der
Druckaufnahmefläche 30a auferlegt wird, zur Druckzufuhr
während seiner Absenkung. Folglich steigt die
Absenkungsgeschwindigkeit des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements
30 auf halbem Weg seiner Absenkung, so daß das Umschalten
auf die Ablaßstellung Y zuverlässiger ausgeführt werden
kann.
-
Anschließend, wenn das Steuerventilelement 46 von der
Position des unteren Totpunkts, die durch die durchgezogene
Linie in der rechten Hälfte der Ansicht von Fig. 3
ausgewiesen ist, zur Position des oberen Totpunkts, die
durch die Linie aus abwechselnd einem langen und zwei
kurzen Strichen in der rechten Hälfte der Ansicht davon
ausgewiesen ist, zusammen mit dem Anheben des Kolbens 8
umgeschaltet wird, wird zuerst die äußere Umfangsfläche des
Steuerventilelements 46 mit der inneren Umfangsfläche des
Sattelelements 49 in Dichtungskontakt gebracht, dann wird
das Druckentlastungsventilelement 57 von dem
Druckentlastungsventilsitz 56 gegen die Ventilschließfeder
58 getrennt, so daß die Ablaßbetätigungskammer 35 mit der
Ablaßöffnung 15 durch das Durchgangsloch 54 der Buchse 44,
den Druckentlastungsventilsitz 56 und die
Druckentlastungsöffnung 55 verbunden wird. Dadurch wird das
Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 durch einen vertikalen
Druckunterschied nach oben geschoben, um auf die
Zufuhrstellung X der linken Hälfte der Ansicht umgeschaltet
zu werden. Daraufhin wird die Antriebskammer 9 durch die
Zufuhr-Ablaß-Öffnung 36, die Arbeitskammer 32 und die
Zufuhrbetätigungskammer 33 mit der Zufuhröffnung 14
verbunden, so daß der abwärts gehende Antriebshub des
Kolbens 8 einsetzt.
-
Gemäß der vorstehend angeführten Ausführungsform können die
folgenden Vorteile erhalten werden.
-
Wenn eine Menge der der Ablaßbetätigungskammer 35
zugeführten verdichteten Luft infolge der Funktionen des
Beschränkungsdurchlasses G und des Öffnungs-Schließ-Mittels
60 extrem gering ist, kann der Druckanstieg der
Ablaßbetätigungskammer 35 verhindert werden und der Druck
der Betätigungskammer 35 kann schnell erhöht werden, wenn
die zugeführte Menge der verdichteten Luft gestiegen ist.
Demzufolge wird das Zufuhr-Ablaß-Ventilelement 30 kräftig
von der Zufuhrstellung X zur Ablaßstellung Y geschoben, so
daß das Stoppen des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 während
seines Umschaltens verhindert werden kann.
-
Da der Beschränkungsdurchlaß G zwischen der Einlaßkammer 64
und der Auslaßkammer 66 angeordnet ist und das Öffnungs-
Schließ-Ventilelement 62 zum Ventilschließen durch den
Druckunterschied zwischen diesen beiden Kammern 64, 66
bewegt wird, ist der Aufbau einfach und der Betrieb ist
zuverlässig.
-
Da der Beschränkungsdurchlaß G aus dem Paßabstand zwischen
der Ventilbohrung 61 und dem Öffnungs-Schließ-Ventilelement
62 besteht, sind die Herstellungskosten gering und sowohl
die Oberflächenrauheit als auch der Durchflußquerschnitt
des Beschränkungsdurchlasses G können mit hoher Genauigkeit
gefertigt werden. Folglich wird es leicht, den
Strömungswiderstand des Beschränkungsdurchlasses G auf
einen gewünschten Wert einzustellen, und die
Betriebsgenauigkeit des Öffnungs-Schließ-Mittels 60 kann
verbessert werden.
-
Da die Ventilbohrung 61 des Öffnungs-Schließ-Mittels 60 und
die Bohrung 30d des Zufuhr-Ablaß-Ventilelements 30 koaxial
angeordnet sind und das Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62
unbeweglich am oberen Abschnitt der in die Bohrung 30d
eingesetzten Buchse 44 befestigt ist, sinkt die Anzahl der
Bauelemente und der Aufbau wird einfacher.
-
Da der Druckzufuhrdurchlaß 53 am oberen Abschnitt des
Steuerventilelements 46 ausgebildet ist, wird es
überflüssig, den konischen Abschnitt des herkömmlichen
Beispiels in der äußeren Umfangsfläche des Ventilelements
46 auszubilden. Da außerdem das röhrenförmige Sattelelement
49 mit der guten Verschleißwiderstandsfähigkeit von außen
um die äußere Umfangsfläche des Ventilelements 46 angelegt
ist, kann die Lebensdauer des ringförmigen
Dichtungselements 48 erhöht werden. Übrigens beträgt
entsprechend den Versuchsergebnissen die Lebensdauer etwa
200 Stunden im Fall des ringförmigen Dichtungselements 48,
das nur aus dem O-Ring besteht, und sie kann auf über 2000
Stunden, zehnmal so lang wie jene, im Fall der Einrichtung
der vorliegenden Erfindung verlängert werden, so daß die
Lebensdauer erheblich erhöht werden kann.
-
Fig. 4 zeigt ein alternatives Beispiel des Öffnungs-
Schließ-Mittels. Bei diesem alternativen Beispiel sind die
Bauelemente mit derselben Beschaffenheit wie jene in der
vorstehenden Ausführungsform im Prinzip mit denselben
Symbolen beschriftet.
-
Hinsichtlich eines Aufbaus dieses alternativen Beispiels im
Unterschied zur vorstehenden Ausführungsform besteht der
Ventilsitz 70 des Öffnungs-Schließ-Mittels 60 aus der
unteren Oberfläche der oberen Stirnwand 65, die aus dem
Kunststoff gefertigt ist.
-
Übrigens ist ein Raum zwischen der äußeren Umfangsfläche
der oberen Stirnwand 65 und dem Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuse
29 durch einen O-Ring 76 abgedichtet.
-
Die obere Stirnwand 65 kann aus einer Metallplatte, die
eine untere Oberfläche aufweist, auf die eine
Kunststoffbeschichtung aufgetragen ist, anstelle des ganzen
Kunststoffaufbaus bestehen.
-
Sowohl die vorstehend angeführte Ausführungsform als auch
die alternativen Beispiele können folgendermaßen verändert
werden.
-
Das Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62 des Öffnungs-Schließ-
Mittels 60 kann als separates Element bezüglich der Buchse
44 des Steuerventils 18 angeordnet werden. In diesem Fall
kann die Buchse 44 am Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuse 29
unbeweglich befestigt werden und die Ventilbohrung 61 des
Öffnungs-Schließ-Mittels 60 kann separat in einem anderen
Abschnitt des Zufuhr-Ablaß-Ventilgehäuses 29 ausgebildet
werden.
-
Das elastische Element zum Öffnen des Öffnungs-Schließ-
Elements 62 kann anstelle der Feder 71 aus Kautschuk usw.
bestehen.
-
Der Beschränkungsdurchlaß G kann anstelle des Paßabstands
aus einer Beschränkungsöffnung bestehen, die als
Durchgangsloch zwischen den entgegengesetzten Stirnwänden
des Öffnungs-Schließ-Ventilelements 62 ausgebildet ist. In
diesem Fall ist es vorzuziehen, ein Nadelventil an der
Beschränkungsöffnung anzuordnen.
-
Darüber hinaus ist der Beschränkungsdurchlaß G nicht auf
einen Durchlaß beschränkt, da es ausreicht, daß der
Durchlaß dazu dient, dem Fluid zur Zeit des
Hindurchströmens einen Strömungswiderstand aufzuerlegen.
Beispielsweise kann der Beschränkungsdurchlaß G aus einer
Mehrzahl von Poren eines Filters bestehen, der durch
Aufeinanderlegen feinmaschiger Siebe ausgebildet ist.
-
Darüber hinaus kann das Öffnungs-Schließ-Mittel 60 eine
Ventilsitzöffnung zum Verbinden der Ablaßbetätigungskammer
35 mit der Atmosphärenseite, einen Drucksensor zum
Feststellen des Drucks der Ablaßbetätigungskammer 35 und
ein Ventilelement, das ausgelegt ist, um die
Ventilsitzöffnung basierend auf einem Meßsignal des
Drucksensors zu schließen, anstelle jenem, das ausgelegt
ist, um das Öffnungs-Schließ-Ventilelement 62 durch den
Druckunterschied zwischen dessen entgegengesetzten
Stirnflächen zu bewegen, umfassen. In diesem Fall kann der
Beschränkungsdurchlaß G auf einer Seite stromab der
Ventilsitzöffnung angeordnet sein.
-
Das ringförmige Dichtungselement 48 des Steuerventils 18
kann an der inneren Umfangsfläche des Aufnahmeabschnitts 51
befestigt sein, anstatt, daß es an der unteren Oberfläche
des Aufnahmeabschnitts 51 der Buchse 44 befestigt ist. Das
Dichtungselement 48 kann nur aus dem O-Ring 50 bestehen,
wobei das Sattelelement 49 weggelassen wird. Außerdem
können anstelle des O-Rings 50 andere Dichtungsarten
verwendet werden.
-
Die vorliegende Erfindung kann den Beschränkungsdurchlaß G
und das Öffnungs-Schließ-Mittel 60 an der
Ablaßbetätigungskammer 35 angebracht aufweisen und kann
selbstverständlich auf andere Beispiele der Aufbauten zum
Umschalten des Zufuhr-Ablaß-Ventils 13 und des
Steuerventils 18 angewendet werden.
-
Übrigens kann die Überdruckpumpenvorrichtung 1 in einer
solchen Weise wie einer vertikal umgekehrten Anordnung,
einer seitlichen Anordnung oder einer schrägen Anordnung
verwendet werden. Die Antriebsvorrichtung 2 kann mit
anderen Gasarten wie beispielsweise Stickstoff oder mit
einer Flüssigkeit wie beispielsweise unter Druck gesetztem
Öl betrieben werden.
-
Darüber hinaus kann eine betriebene Anlage, die durch die
vorstehend erwähnte Antriebsvorrichtung 2 anzutreiben ist,
eine pneumatische Pumpe anstelle der hydraulischen Pumpe 3
sein. Im Fall dieser pneumatischen Pumpe kann die
Rückstellfeder 11 weggelassen werden, da der Kolben 8 durch
den in die Pumpenkammer 21 eingeleiteten Luftdruck
angehoben und zurückgeführt werden kann. Außerdem genügt
es, eine solche Vorrichtung zum Umwandeln der linearen
Hinund Herbewegung in mechanische Arbeit oder andere Arten von
Vorrichtungen als die angetriebene Vorrichtung zu
verwenden.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung vollkommen beispielhaft
mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben
wurde, sollte es selbstverständlich sein, daß verschiedene
Veränderungen und Modifikationen für Fachleute ersichtlich
sein werden. Sofern nicht anderweitig solche Änderungen und
Modifikationen vom Schutzbereich der Erfindung, der durch
die Ansprüche definiert ist, abweichen, sollten sie
folglich als darin eingeschlossen gelten.