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Hydraulische Pump- und Stellvorrichtung Die Erfind.ung betrifft eine
hyd.raulische Pump- und Stellvorrichtung mit einem Gehäuse, einem d.arin angeordneten,
durch einen verschiebbaren Förderkolben in eine Förderkammer und eine Gegenkammer
unterteilten Zylinder, einer mit der Förderkammer verbundenen, mit einem Rückschlagventil
versehenen Ansaugöffnung für die
Flüssigkeit, einem mit der Förderkammer verbundenen, mit einem Rückschlagventil
versehenen Auslaß sowie Vorrichtungen zur Verschiebung des Förderkolbens.
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Bei den herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art erfolgt der Antrieb
des Förderkolbens durch einen elektrisch oder hydraulisch angetriebenen Motor, der
seinerseits einer entsprechenden Kraftversorgung bedarf. Dies bedingt eine relativ
aufwendige Konstruktion und steht einer platzsparenden und leichten Bauweise entgegen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art zu schaffen, welche einen einfachen und zuverlässigen, sich selbsttätig steuernden
hydraulischen Antrieb aufweist sowohl zum Einführen von Flüssigkeit in einen unter
Überdruck stehenden Raum,als auch zum hydraulischen Verstellen beweglich angeordneter
Teile, beispielsweise eines Schlittens einer Werkzeugmaschine verwendet werden kann
und dabei eine leichte, platzsparende Bauweise und einen zuverlässigen, wartungsarmen
Betrieb ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch: einen an die Förderkammer koaxial anschließenden,
mit einem unter Flüssigkeitsdruck stehender Raum verbundenen Hilfszylinder mit einer
an dem von der Förderkammer abgewandten Ende koaxial angeordneten Austrittsöffnung,
einem am Förderkolben koaxial angeordneten, abgedichtet in den Hilfszylinder hineinragenden
Hilfskolben mit einer von der Förderkammer abgewandten Stufenfläche und einer auf
dieser angeordneten, durch die Austrittsöffnung des Hilfszylinders abgedichtet nach
außen geführten Kolbenstange, einen durch einen verschiebbaren Steuerkolben in eine
mit der Förderkammer kommunizierende Steuerkammer und eine mit einer Auslaßöffnung
versehene Auslaßkammer unterteilten SteuerzylinderX, eine in der Auslaßkammer koaxial
angeordnete, mit der Gegenkammer verbundene Hilfskammer mit einer koaxia.l angeordneten,
mit dem Hilfszylinder verbundenen Ventilöffnung, einen am Steuerkolben koaxial angeordneten,
abgedichtet in die Hilfskammer hineinragenden, mit der Ventilöffnung zusammenwirkenden
Ventilkolben, einen am Steuerkolben koaxial angeordneten, mit der Ventilöffnung
zusammenwirkenden Ventilkörper, einen den Steuerkolben in eine die Ventilöffnung
verschließende und die Ventilöffnung freigebende Stellung drängende Federvorrichtung,
eine mit d.er Förderkammer verbundene, durch einen am Ende des Förderhubes abheben
den Ventilkörper verschlossene Entspannungsöffnung und.
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mindestens einen den Hilfszylinder nur am Ende des Ansaughubes mit
d.er Förderkammer verbindenden Ausgleichsschlitz.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform eeweS* die Vorrichtung eine
mit der Förderkammer über einen Förderkanal verbundene Vorkammer mit einer durch
einen federbelasteten
Ventilkörper verschlossenen Entspannungsöffnung,
eine in der Stirnwand der Förderkammer angeordnete, diese mit der Entspannungsöffnung
verbindende Führungsbohrung und einen im Ventilkörper angeordneten, durch die Füungsbohrung
abgedichtet in die Förderkammer hineinragenden, am Ende des Förderhubes durch den
Förderkolben zurückgedrängten Betätigungsstift zum Abheben des Ventilkörpers von
seinem Ventilsitz auf. Zweckmäßig ist an der Umfangswand des Hilfszylinders eine
Ringdichtung angeordnet und in der Umfangsfläche des Hilfskolbens mindestens ein
am Ende des Ansaughubes die Ringdichtung überfahrender Ausgleichsschlitz vorgesehen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung können der Steuerzylinder und
die Hilfskammer im Gehäuse angeordnet SQ s wobei die Förderkammer über einen Durchlaßkanal
mit der Steuerkammer und die Gegenkammer über einen Durchflußkanal mit der Hilfskammer
sowie über einen Abflußkanal mit der Ventilöffnung kommuniziert. Der Hilfszylinder
kann weiterhin durch einen im Gehäuse angeordneten Zuführkanal mit der Ventilöffnung
und über einen im Gehäuse angeordneten Einlaßkanal permanent mit dem unter Flüssigkeitsdruck
stehenden Raum verbunden sein. Auch ist zwischen der Umfangswand der Hilfskammer
und dem Ventilkolben zweckmäßig eine Ringdichtung angeordnet.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf einfache Weise mit geringen
Bauabmessungen gefertigt und unabhängig von anderen Energiequellen unmittelbar durch
die den zu beschickenden Raum füllende Druckflüssigkeit angetrieben werden und ermöglicht
weitgehend unabhängig vom Überdruck im zu beschickenden Raum ein zuverlässiges Eindosieren
und eine auch beim Anfahren wirksame, selbsttätige Entlüftung.
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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform d.er Vorrichtung
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert, die einen schematischen
Längsschnitt zeigt.
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Die dargestellte Vorrichtung besitzt ein Gehäuse 1 mit einem darin
angeordneten, durch ein eingeschraubtes Deckelteil 3 verschlossenen Zylind.er, der
durch einen verschiebbaren Förderkolben 4 in eine Förderkammer 13 und eine Gegenkammer
2 unterteilt ist. Der Förderkolben 4 trägt an seinem Umfangsraz eine gegen die Wandung
des Zylinders anliegende Ringdichtung 5 und auf seiner der Förderkammer 13 zugewandten
Kolbenfläche 4b einen koaxial angeordneten Hilfskolben 6. Dieser ragt in einen an
den Förderkolben 6 anschließend.en Hilfszylinder 8 hinein. An dem der Förderkammer
gegenüberliegenden Ende des Hilfszylinders 8 ist ein mit einem Gewinde iia versehener
Führungsstutzen 11 eingeschraubt. An dem der Förderkammer 13 benachbarten Teil der
Umfangswand des Hilfszylinders 8 ist eine Ringdichtung 7 angeordnet, die sich dichtend
gegen die Umfangsfläche des Hilfskolbens 6 anlegt. Dieser besitzt an seinem vom
Förderkolben 4 abgewandten Ende eine ringförmige Stufenfläche 6a, auf der eine Kolbenstange
10 koaxial angeordnet ist, die sich durch eineim Führungsstutzen 11 angeordnete
Ringdichtung 12 abgedichtet nach außen erstreckt. In dem an die Stufenläche 6a angrenzenden
Teil der Umfangsfläche des Hilfskolbens 6 sind mehrere Ausgleichsschlitze 9 eingetieft,
die am Ende des Ansaughubes des Förderkolbens 4 die Ringdichtung 7 überfahren und
so einen Druckausgleich zwischen dem Hilfszylinder 8 und der Förderkammer 13 bewirken.
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Im Gehäuse 1 ist ferner eine Vorkammer 14 angeordnet, die durch einen
eingeschraubten Einlaßstutzen 15 mit einer Einlaßöffnung für die einzuführende Flüssigkeit
versdilossen ist. Die Einlaßöffnung ist durch eine von
einer Schraubendruckfeder
24 beaufschlagte Ventilkugel 23 verschlossen, die während des Ansaughubes des Förderkolbens
4 die Einlaßöffnung freigibt und sie während des Förderhubes gegen ein Zurückströmen
der Flüssigkeit aus der über einen Förderkanal 16 mit der Vorkammer 14 verbundenen
Förderkammer 13 verschließt. Die Vorkammer 14 weist ferner eine Auslaßöffnung 25
auf, d.ie während des Ansaughubes durch eine von einer Schraubendruckfeder 29 beaufschlagte
Ventilkugel 28 verschlossen gehalten wird. Die Schraubendckfeder 29 stützt sich
dabei an einem in eine Gewindebohrung des Gehäuses 1 eingeschraubten Anschlußstutzen
26 ab, der die Vorrichtung mit dem zu beschickenden Raum verbindet. Von der zwischen
dem Anschlußstutzen 26 und der durch die Ventilkugel 28 verschlossenen Auslaßöffnung
25 liegenden Anschlußkammer 27 führt ein die Vorkammer 14 umgehender Einlaßkanal
30 zum Hilfszylinder 8, so daß dieser permanent unter dem gleichen Flüssigkeitsdruck
steht, wie der zu beschickend.e Raum.
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Die Vorkammer 14 weist ferner eine bei der dargesbilten Ausführungsform
als L-förmig abgewinkelten Kanal ausgebildete Entspannungsöffnung 18 auf, die durch
einen Ventilkörper 21 verschlossen ist. Gegen den Ventilkörper 21 liegt das von
der Ventilkugel 23 entfernte Ende d.er Schraubendruckfeder 24 an. Von dem durch
den Ventilkörper 21 verschlossenen Abschnitt der Einlaßöffnung 18 führt eine zum
Förderkanal 16 parallele Führungsbohrung 17 in die Förderkammer 13. In der Führungsbohrung
17 ist eine Ringdichtung 19 angeordnet.
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Der Ventilkörper 21 besitzt einen durch die Einlaßöffnung 18 und die
Führungsbohrung 17 abgedichtet bis in die Förderkammer 13 hineinragenden Betätigungsstift
22, der am Ende des Förderhubes durch den Förderkolben 4 zurückgedrängt wird und
dabei den Ventilkörper 21 gegen die Schraubendruckfeder 24 von der Entspannungsöffnung
18 abhebt.
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Im Gehäuse 1 ist ferner ein bei der dargestellten Ausführungsform
als axiale Bohrung ausgebildeter, durch eine eingeschraubte Ringscheibe 38 und ein
Verschlußteil 39 verschlossener Steuerzylinder angeordnet, der durch einen darin
verschiebbaren Steuerkolben 35 in eine Steuerkammer 45 und eine Auslaßkammer 34
unterteilt wird. Die Steuerkammer 45 ist über einn Durchlaßkanal 32 permanent mit
der Förderkammer 13 verbunden. Die Auslaßkammer 34 besitzt eine Auslaßöffnung 40
und eine in d.er Ringscheibe 38 axial angeordnete Ventilöffnung 33. An die Steuerkammer
45 schließt sich eine koaxiale Hilfskammer 47 an, die über einen Durchflußkanal
31 mit der Gegenkammer 2 in Verbindung steht und außerdem eine axiale Ventilöffnung
43 aufweist, die über einen Zuführkanal 44 mit dem Hilfszylinder 8 verbunden ist.
Der Durchflußkanal 31 ist ferner über einen von ihm abzweigenden Abflußkanal 24
mit der Ventilöffnung 33 verbunden.
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Der Steuerkolben 35 trägt auf seiner Umfangsfläche eine an der Innenwand
des Steuerzylinders dichtend anliegende Ringdichtung 36, ferner einen in die Hilfskammer
47 hineinragenden, mit der Ventilöffnung 43 zusammenwirkenden Ventilkolben 35a sowie
auf der gegenüberliegenden Kolbenfläche einen mit der Ventilöffnung 33 zusammenwirkenden
Ventilkörper 35b. Zwischen dem Ventilkolben 35asz und der Umfangswand der Hilfskammer
47 ist eine Ringdichtung 37 angeordnet. In eine die Auslaßöffnung 40 umgebende Gewindebohrung
des Gehäuses ist ein Auslaßstutzen 41 eingeschraubt.
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Zum Betrieb wird die dargestellte Vorrichtung über den Anschlußstutzen
26 mit dem zu beschickenden, unter Flüssigkeitsdruck stehenden Raum, beispielsweise
der Druckwasserleitung einer Kraftfahrzeug-Waschanlage, sowie über d.en Einlaßstutzen
15 mit einem die einzuführend.e Flüssigkeit, beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit,
enthaltenden Behälter verbunden.
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Die in dem zu beschickenden Raum unter Druck stehende Flüssigkeit
strömt über den Anschlußstutzen 26, die Anschlußkammer 27 und den Einlaßkanal 30
in den Hilfszylinder 8 ein und gelangt aus diesem über den Zuführkanal 44 bis an
die Ventilöffnung 43, die durch den Ventilkolben 35a unter der Wirkung der Schraubendruckfeder
46 geschlossen gehalten wird. Der dadurch im Hilfszylinder 8 herrschende Flüssigkeitsdruck
von beispielsweise 50 atü wirkt auf die Stufenfläche 6a und bewegt den Hilfskolben
6, die Kolbenstange 10 und den Förderkolben 4 aus der in der Zeichnung dargestellten
Sbilung nach unten. Dabei wird die in der Gegenkammer 2 enthaltene Luft über den
Durchflußkanal 31, den Abflußkanal 42, die vom Ventilkörper 35b freigegebene Ventilöffnung
33, die Auslaßkammer 34, die Auslaßöffnung 40 und den Auslaßstutzen 41 ohne Gegendruck
nach außen abgeführt.
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Sobald bei der Abwärtsbewegung des Hilfskolbens 8 die Ausgleichsschlitze
9 die Ringdichtung 7 überfahren, strömt durch die Ausgleichsschlitze 9 bis zur Erreichung
des Druckausgleiches Flüssigkeit in die Förderkammer 13 ein, wobei die darin noch
enthaltene Luft weitgehend komprimiert wird. Die in die Förderkammer 13 gelangte
Flüssigkeit strömt über den Durchlaßkanal 32 auch in die Steuerkammer 45 ein und
wirkt dort mit ihrem Überdruck auf die relativ große Kolbenfläche des Steuerkolbens
35, so daß dieser gegen die Schraubendruckfeder 46 aufwärts verschoben wird, bis
der Ventilkörper 35b die Ventilöffnung 33 verschließt, wobei gleichzeitig der zurückweichende
Ventilkolben 35a die Ventilöffnung 43 freigibt. Dadurch kann die unter Druck stehende
Flüssigkeit nunmehr über den Durchflußkanal 31 in die Gegenkammer 2 einströmen.
Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Gegenkammer 2 den Flüssigkeitsdruck in der Förderkammer
13 erreicht hat, wird der Förderkolben 4 unter Umkehrung seiner Bewegungsrichtung
nach oben verschoben,
da die der Gegenkammer 2 zugewandte Kolbenfläche
4a um die Querschnittsfläche des Hilfskolbens 6 größer ist, als die der Förderkammer
13 zugewandte Kolbenfläche 4b, Dabei werden d.ie Ausgleichsschlitze 9 wieder aufwärts
verschoben und d.ie Verbindung zwischen dem Hilfszylinder 8 und der Förderkammer
13 unterbrochen. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Förderkolbens 4 steigt nun
der Druck in der Förderkammer 13 über den Druck in dem zu beschickenden Raum an,
so daß die in d.er Förderkammer 13 enthaltene Flüssigkeit über den Förderkanal 16,
die Vorkammer 14 und unter Zurückdrückung der Ventilkugel 28 gegen die Schraubendruckfeder
29 durch die Auslaßöffnung 25 und den Auslaßstutzen 26 in den zu beschickenden Raum
gefördert wird.
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Kurz vor dem Ende dieses Förderhubes wird der in der Führungsbohrung
17 geführte Betätigungsstift 22 des Ventilkörpers 21 durch den Förderkolben 4 zurückgedrängt
und dabei der Ventilkörper 21 von der Entspannungsöffnung 18 abgehoben. Damit tritt
eine schlagartige Entspannung der Vorkammer 14 und der Förderkammer 13 ein, so daß
der Steuerkolben 35 nunmehr unter der Wirkung der Schraubendruckfeder 46 abwärtsbewegt
wird, wobei der Ventilkolben 35a die Ventilöffnung 43 verschließt und der Ventilkörper
35b von der Ventilöffnung 33 abgehoben wird. Dadurch wird die Gegenkammer 2 drucklos
und. der Förderkolben 4 zusammen mit dem Hilfskolben 6 durch den auf die Stufenfläche
6a wirkenden Flüssigkeitsdruck erneut abwärts bewegt. Da inzwischen ein Großteil
der in der Förderkammer 13 und der Gegenkammer 2 enthaltenen Luft durch die Auslaßöffnung
40 bzw. die Entspannungsöffnung 18 abgeströmt ist, sind die Förderkammer 13 und
die Gegenkammer 2 nunmehr weitgehend mit der in dem zu beschickenden Raum enthaltenen
Flüssigkeit gefüllt. Bei der folgenden Abwärtsbewegung des Förderkolbens 4 wird
die in der Gegenkammer 2 enthaltene Flüssigkeit über den Durchflußkanal 31, den
Abflußkanal 42, die Ventilöffnung
33, die Auslaßkammer 34 und die
Auslaßöffnung 40 nach außen abgeführt. Gleichzeitig wird in die Förderkammer 13
über den Einlaßstutzen 15 unter Zurückdrängung des Ventilkörpers 23 gegen d.ie Schraubendruckfeder
24 die einzuführende Flüssigkeit angesaugt. Bei den folgend.en Förderhüben und Ansaughüben
des Förderkolbens 4 werden die noch vorhandenen Luftreste rasch aus der Gegenkammer
2 bzw. aus der Förderkammer 13 und der Vorkammer 14 a.usgetrieben. Die in d.er Förderkammer
13 und in der Vorkammer 14 enthaltene Flüssigkeit besteht schon nach wenigen Arbeitshüben
pra.ktisch nur noch aus der über den Einlaßstutzen 15 angesaugten Flüssigkeit. Da
Flüssigkeiten praktisch nicht kompressibel sind, tritt zu dem Zeitpunkt am Ende
des Ansaughubes, wenn die Ausgleichsschlitze 9 d.ie Ringdichtung 7 überfahren jeweils
nur noch eine äußerst geringe Flüssigkeitsmenge aus dem Hilfszylinder 8 in die Förderkammer
13 über. Dies ist unschädlich, da die in der Förderkammer 13 enthaltene Flüssigkeit
ohne-hin beim Eindosieren in den zu beschickenden Raum mit der Flüssigkeit vermischt
wird, die auch den Hilfszylinder 8 füllt. Nach dem Anfahren tritt a.uch beim Abheben
des Ventilkörpers 21 aus der Entspannungsöffnung 18 keine nennenswerte Flüssigkeitsmenge
aus.
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Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstellen mindestens
eines beweglich angeordneten Teiles, beispielsweise eines Drehbankschlittens, wird
dieses mit dem aus dem Hilfszylinder 8 herausra.genden Ende der Kolbenstange 10
so verbunden, daß es mit der Verschiebung der Kolbenstange 10 jeweils mit verstellt
wird. Die Übertragung der Bewegung von der Kolbenstange 10 auf das zu bewegende
Teil kann
durch den jeweiligen Anforderungen angepaßte bekannte Übertragungsvorrichtungen
erfolgen. Im einfachsten Fall wird die Kolbenstange 10 parallel zur Bewegungsrichtung
des zu bewegenden Teiles angeordnet und unmittelbar mit der Kolbenstange 10 verbunden.
Dabei muß jedoch auf die
richtige Bemessung der vom Kolben 6 entfernten
Endfläche d.er Kolbenstange 10 unter Berücksichtigung des Flüssigkeitsdruckes im
Hilfszylinder 8, der bei der Stellbewegung aufzubringenden Kraft und der relativen
Flächenverhältnisse der Kolbenflächen 4a., 4b und. 6a geachtet werden.
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Die vorstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläuterte
Vorrichtung kann vom Fatimann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise zweckentsprechend.
abgewandtlt werden, wobei insbesondere die Abmessungen der Kolbenflächen des Förderkolbens
4, des Hilfskolbens 6 und der Kolbenstange 10 bzw. des Steuerkolbens 35 und. des
Ventilkolbens 35a relativ zueinander unter Berücksichtigung der Querschnitte der
Verbindungskanäle zweckentsprechend auf die im Betrieb auftretend.en Drücke abgestimmt
werden sollen.