SE467165B - Tryckluft driven pumpanordning - Google Patents

Description

467 165 risk för skador på hydraulpumpen, särskilt om denna är av tvåstegstyp med höga arbetstryck. En sådan pumpanordning framgår av US 4 042 311. Pilotkolven är härvid inrymd i pumphusets ena gaveldel och styrkolven är anbringad på lågtryckskolven. Pilotkolven är dubbelverkande och arbetar helt pneumatiskt genom omväxlande trycksättning av till- hörande arbetskamrar. Förutom ovannämnda styrningsproblem har denna anordning även stora tillverkningsmässiga nackdelar, eftersom pilotkolven kräver en utskjutande fläns med packningsspår samt vissa svårframställda urborrningar.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att skapa en tryckluftdriven hydraulpumpanordning som har högre verkningsgrad och noggrannare styrning av luftkolvens rörelser. Ett annat ändamål är att åstadkomma en pumpanord- ning som är enklare och billigare att tillverka och som lätt kan anpassas till olika önskade pumpkapaciteter. Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen. De uppnås genom de kännetecken som anges i efterföljande patentkrav.

Till grund för uppfinningen ligger insikten av att högre precision och verkningsgrad endast kan uppnås om lågtrycks- kolven i luftmotorn kan styras på ett mycket exakt och till- förlitligt sätt. Detta har åstadkommits genom att pilotkol- ven är anordnad i en gaveldel i cylinderhuset och där kan styras med en styrkolv eller styrpinne fast monterad i làgtryckskolven och anordnad i linje med såväl denna som pilotkolv och hydraulpumpkolv. All håltagning för styrkana- ler kan då koncentreras till nämnda gaveldel, vilket medför att luftmotorkolv och cylinder kan framställas helt utan kanaler eller passager, vilket i sin tur väsentligt förenk- lar tillverkningen. Enligt uppfinningen är pilotkolven enkelverkande och återförs rent mekaniskt till sitt ur- sprungsläge genom anliggning mot lågtryckskolven. Under returslaget evakueras pilotarbetskammaren med hjälp av styr- 467 165 kolven, som även den är mekaniskt förbunden med làgtrycks- kolven. Styrningen av pilotkolven blir därför mycket exakt.

Pilotkolven är anordnad så att lufttillförseln stängs av när luftmotorkolven gör sitt returslag, vilket minskar luftför- brukningen högst avsevärt jämfört med många tidigare använda pumpanordningar, som låter tryckluften passera till atmos-1 fären under returslaget.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas under hänvisning till bifogade ritningsblad pà vilka: Fig. 1 är en sidovy på en tryckluftdriven hydraulpumpanord- ning enligt uppfinningen.

Fig. 2 - 5 är en tvärsektion genom pumpanordningen enligt Fig. 1, visad under olika arbetsskeden.

Den visade pumpanordningen innefattar en pneumatisk kolv- motor 11 med ett cylinderhus 12 och en första och en andra gaveldel 13, 14, en kolvpump 15 inrymd i den andra gavel- delen 14 samt en hydrauloljetank 16. Pumpanordningen är anordnad att drivas från en yttre icke visad tryckluftskälla via anslutningsdon till ett inlopp 17. Pumpanordningen manövreras med hjälp av en fotpedal 18, som är anordnad att påverka en huvudventil 19 att inta öppet eller stängt läge.

Huvudventilen är anordnad i en inloppsledning 20 upptagen i gaveldelen 13 mellan inloppet 17 och kolvmotorns 11 arbets- kammare 21. Denna är avgränsad av en làgtryckskolv 22, som är rörlig mellan ett första och ett andra ändläge visade i Fig. 2 resp. Fig. 3. Ett fjädrande organ 23 i form av en skruvfjäder är anbringat mellan kolven 22 och den andra gaveldelen 14 för att med fjäderkraft påverka kolven att inta det första ändläget. En hydraulpumpkolv 24 i kolvpumpen 15 är anordnad-att anligga mot lágtryckskolven 22 och med- följa dess fram- och átergàende rörelse. Nämnda rörelse styrs med hjälp av en pilotkolv 25 anordnad i den första gaveldelen 13 och en styrpinne eller styrkolv 26 anordnad 467 165 mellan pilotkolven och lågtryckskolven. Pilotkolven 25 är i huvudsak kägelformad och uppvisar en basdel 27 i form av en rak öppen cylinder, en från cylindern utgående halsdel 28 och en huvuddel 29, som inskjuter i arbetskammaren 21 och med en tätning 30 stänger en utloppsöppning 31 mellan arbetskammaren och motorns utlopp 32. I basdelen 27 är en inloppsöppning 33 upptagen för att växelvis stänga och öppna en förbindelse 48 mellan inloppet 17 och inloppsledningen 20. Nämnda växlingar åstadkoms genom att basdelen 27 är axiellt rörlig i en rörformad spalt 34 i gaveldelen 13.

Spalten utmynnar i en pilotcylinder 35, som på pilotkolvens ena sida står i förbindelse med utloppsöppningen 31, medan den motsatta sidan avgränsar en pilotarbetskammare 36. Genom pilotkolvens hals- och huvuddel 28, 29 är en längsgående håltagning 37 upptagen för styrkolven 26. Styrkolven har en övre och en undre cylinderformad tätningsdel 38, 39, som tätande uppfyller håltagningen 37 och en mellanliggande midjedel 40 med mindre diameter. Den övre tätningsdelen 38 är fast förbunden med eller på något lämpligt sätt fäst vid lågtryckskolven 22, varför styrkolven medföljer lågtrycks- kolven i den fram- och återgáende rörelsen. Styrkolven 26 är anordnad att styra pilotkolvens 25 rörelser dels genom att öppna och stänga en tryckluftsförbindelse 41 mellan pilotarbetskammaren 36 och inloppet 17 och dels genom att öppna och stänga en utloppsförbindelse 42 mellan nämnda pilotarbetskammare och utloppet 32. Härvid åstadkoms tryck- luftsförbindelsen 41 genom att styrkolvens fria ände 43 dras från anliggning mot en fjädrande krage 44 av en anslutnings- del 45 vid inloppet 17 och utloppsförbindelsen 42 genom att midjedelen 40 ställs framför en háltagning 46 i pilotkolvens halsdel 28.

Kolvpumpen 15 är av tvàstegstyp och innefattar en första ar- betskammare 50 med en förhållandevis stor tvärsnittsarea och en andra arbetskammare 51 med mindre tvärsnittsarea. Pump- kolven 24 är på motsvarande sätt utformad med en grövre innerkolv 52 och en från denna utskjutande smalare ytterkolv 467 165 53. Med hjälp av kolvpumpen 15 pumpas hydraulvätska från tanken 16 till en ej visad yttre tryckanslutning förbunden med en anslutningskanal 54. En fjäderbelastad servokolv 55 styr inkopplingen av arbetskammaren 50 genom påverkan av trycket i anslutningsledningen 54. I Fig. 2 visas servokolven 55 i lågtrycksläge, varvid olja sugs från tanken 16 via en kanal 56 och backventilerna 57 och 59 till den första och den andra arbetskammaren 50, 51. Under arbets- slaget pressas oljan ut från såväl den första som den andra arbetskammaren, varvid flödet från den första arbetskammaren 50 leds genom en kanal 58, den andra backventilen 59 och den andra arbetskammaren 51. Ytterkolven 53 är utformad med ett visst glapp i arbetskammaren 51, vilket gör att oljan kan passera genom kammaren oberoende av kolvens läge vidare ut genom en tredje backventil 60 och därifrån ut till anslut- ningskanalen 54. Via en kanal 61 står anslutningskanalen 54 i förbindelse med servokolven 55. När trycket nått en viss nivá, trycks servokolven ned till det i Fig. 4 visade läget.

I detta läge kommer innerkolven 52 att på känt sätt endast cirkulera olja frán tanken medan pumparbetet ombesörjs av ytterkolven 53 via backventilerna 59 och 60. I systemet ingår även en avlastningsventil 62 för utjämning av trycket genom en àterledning 63 till tanken 16.

Pumpanordningens totala funktion skall nu beskrivas med hän- visning till Fig. 2-4. I Fig. 2 visas anordningen i sitt viloläge före start, varvid lågtryckskolven 22 befinner sig i sitt första ändläge och luft från arbetskammaren 21 kan passera ut genom inloppsledningen 20 och evakueras genom trevägsventilen 19 ut till atmosfären. När trevägsventilen öppnas enligt Fig. 3, stängs samtidigt nämnda evakueringsväg och tryckluft från inloppet 17 kan passera in genom inlopps- öppningen 33 och inloppsledningen 20 in till arbetskammaren 21, varvid lågtryckskolven 22 trycks mot sitt andra ändläge under komprimering av det fjädrande organet 23 och samtidigt àstadkommande ett pumpslag med hydraulpumpkolven 24. Servo- kolven 55 är nu i sitt lågtrycksläge, vilket innebär att 467 165 både låg- och högtryckskolven 52, 53 pumpar olja till ut- loppskanalen 54. Eftersom styrkolven 26 är fast monterad i lågtryckskolven, förskjuts styrkolven medan pilotkolven 25 * hålls i det visade läget av trycket i arbetskammaren 21. När lågtryckskolven 22 nått sitt andra ändläge, frigör styrkol- -0/ ven 26 tryckluftsförbindelsen 41 vid den fjädrande kragen 44 i anslutningsstycket 45, så att pilotarbetskammaren 36 kan trycksättas. Eftersom den trycksatta ytan på basdelen 27 härvid blir större än det återhållande trycket mot huvud- delen 29, kommer pilotkolven att förskjutas mot sitt andra i Fig. 4 visade ändläge. Härvid öppnar pilotkolven utloppsöpp- ningen 31 och ställer arbetskammaren 21 i förbindelse med utloppet 32. Samtidigt stängs förbindelsen till inloppsled- ningen 20 så att inblásningen av tryckluft till arbetskamma- ren kan avbrytas under lågtryckskolvens 22 returslag. Om ett högre hydraultryck nu uppnåtts i tryckanslutningen 54, omställs servokolven 55 till högtrycksläge, varvid som tidigare nämnts enbart högtryckskolven 53 ombesörjer pumparbetet, medan lågtryckskolven 52 enbart cirkulerar olja utan tryck. Lågtryckskolvens 22 returslag åstadkoms med hjälp av skruvfjädern 23, som pressar lågtryckskolven och hydraulpumpkolven 24 i riktning mot det första ändläget såsom framgår av Fig. 5. Härvid öppnar styrkolven 26 utloppsförbindelsen 42 mellan pilotarbetskammaren 36 och utloppet 32 genom att midjedelen 40 förskjuts till det visade läget framför håltagningen 46 i pilotkolvens hals.

Detta möjliggör att lågtryckskolven 22 genom anliggning mot pilotkolvens huvud 29 kan återföra denna till det i Fig. 1 och 2 visade utgångsläget. Därmed har pumpanordningen genomgått en arbetscykel och så länge huvudventilen 19 hålls i öppet läge, fortgår kolvslagen på beskrivet sätt. fi: Genom den ovan beskrivna mekaniska mycket exakta kopplingen mellan lågtryckskolven 22 och styrkolven 26 respektive pilotkolven 25 uppnås en mycket exakt styrning av lågtrycks- kolvens båda ändlägen, vilket som nämnts är mycket betydel- sefullt för hydraulkolvpumpen 15, som för att uppnå bästa 467 165 möjliga funktion och verkningsgrad kräver exakta vändlägen.

Vidare är de ingående komponenterna förhållandevis lätta att tillverka och bearbeta. Således kan bl.a. pilotkolven fram- ställas av något lämpligt plastmaterial och cylinderhuset 12 kan ha enkel rörform utan särskild bearbetning eller upptag- na kanaler. All sådan bearbetning är istället koncentrerad till den första gaveldelen 13, vilket förenklar tillverk- ningen och gör det möjligt att använda samma gavelstycke för pumpanordningar med olika kapacitet. Olika stora pumpanord- ningar kan således framställas genom att använda cylinderrör 12 av olika längd och samtidigt anpassa styrkolvens 26 och hydraulpumpkolvens 24 längd till cylinderröret. Slutligen skall betonas, att den visade pumpanordningen endast är en föredragen utföringsform av uppfinningen, som givetvis kan varieras på mångahanda sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (6)

467 165 Patentkrav

1. Tryckluftdriven pumpanordning innefattande en tryckluft- 'Ita driven kolvmotor (11) med ett cylinderhus (12) och en låg- tryckskolv (22) rörlig mellan en första och en andra gavel- del (13, 14) och en hydraulisk kolvpump (15) anordnad i den andra gaveldelen (14), varvid lågtryckskolvens ena sida och den första gaveldelen avgränsar en arbetskammare (21) i kolvmotorn och kolven på den andra sidan anligger mot och driver hydraulkolven (24) i hydraulpumpen, och en av lågtryckskolven styrd pilotkolv (25) är anordnad att styra matningen av tryckluft till arbetskammaren (21) medan ett fjädrande organ (23) är anordnat att åstadkomma lågtrycks- kolvens och hydraulkolvens returslag, varvid pilotkolven (25) är rörlig i en pilotcylinder (35) upptagen i den första gaveldelen (13) mellan ett första läge, i vilket tryckluften kan ledas från ett inlopp (17) i gaveldelen till arbets-_ kammaren och ett andra läge, i vilket tryckluftstillförseln är avstängd och returluften från arbetskammaren (21) kan ledas till ett utlopp (32) och varvid en styrkolv (26) förbunden med lågtryckskolven är anordnad i pilotkolven för att styra denna och därvid åstadkomma nämnda rörelse från det första till det andra läget genom att öppna en tryckluftsförbindelse (41) till en pilotarbetskammare (36)) mellan inloppet (17) och pilotkolven, kännetecknad av att lågtryckskolven (22) är anordnad att åstadkomma pilotkolvens (25) rörelse från det andra till det första läget genom anliggning mot denna varvid styrkolven (26) är anordnad att stänga nämnda tryckluftsförbindelse (41) och öppna en utloppsförbindelse (42) mellan pilotarbetskammaren (36) och utloppet (32).

2. Tryckluftdriven pumpanordning enligt patent- rv kravet 1, kännetecknad av att pilotkolven (25) uppvisar en längsgående vägg (27), i vilken en öppning (33) är urtagen För att åstadkomma öppning eller stängning av en 9 467 165 inloppsledning (20) till arbetskammaren (21) genom längs- gående förskjutning av pilotkolven (25).

3. Tryckluftdriven pumpanordning enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknad av att styrkolven (26) är anordnad att löpa genom en längsgående håltagning (37) i pilotkolven (25) och uppvisar en midjedel (40) med mindre tvärsníttsarea För att åstadkomma nämnda öppning av utloppsförbindelsen (42) genom axiell förskjutning i håltagningen.

4. Tryckluftdriven pumpanordning enligt patentkravet 2 eller 3, kännetecknad av att pilotkolven (25) är kägelformad och innefattar en basdel i form av en rak öppen cylinder (27) bildande nämnda längsgående vägg och en huvuddel (29) bildande utloppstätning mellan arbetskammaren (21) och dess utlopp (31), varvid den längsgående håltagningen (37) för styrkolven löper genom huvuddelen (29) mellan lågtryckskol- ven (22) och cylinderns (27) inre.

5. Tryckluftdriven pumpanordning enligt patentkravet 4, kännetecknad av att nämnda basdel (27) av pilotkolven är axiellt rörlig i en rörformig spalt (34) i den första gavel- delen (13) för att öppna och stänga inloppet (30) till arbetskammaren (21).

6. Tryckluftdriven pumpanordning enligt patentkravet 5, kännetecknad av att innerväggen av nämnda rörformiga spalt (34) är bildad av en cylinderformad del (47) och att delens (47) ena ände uppvisar en håltagen botten (44) medan den andra änden utgör inloppet (17) för en anslutning till en yttre tryckluftkälla, varvid styrkolven är anordnad att löpa igenom och täta nämnda håltagna botten under lågtrycks- kolvens rörelse till och från Fullt arbetsslag men att öppna håltagningen (44) i botten vid kolvens vändläge så att nämnda tryckluftsförbindelse (41) till pilotarbetskamma- ren (36) kan bildas.