DE2416951A1

DE2416951A1 - Hydraulischer verstaerker

Info

Publication number: DE2416951A1
Application number: DE19742416951
Authority: DE
Inventors: Jun Albert Quincy Butler
Original assignee: Dart Industries Inc
Current assignee: Dart Industries Inc
Priority date: 1973-04-09
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1974-10-17
Also published as: BE813478A; FR2224648A1; NL7404370A; JPS501404A

Description

PART INDUSTRIES INC., Paramus, USA Hydraulischer Verstärker

Die Erfindung bezieht sich auf Fluid-Druckverstärkeranordnungen zum Schaffen eines im wesentlichen kontinuierlichen Fluid-Flusses bei relativ hohen Drücken. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Einrichtung zur Übertragung eines hydraulischen Fluids zwischen verschiedenen Komponenten des Verstärkers.

Verstärkereinheiten sind dazu verwendet worden, um einen im wesentlichen kontinuierlichen Fluid-Fluss bei relativ hohen Drücken zu erzielen. Beispielsweise können bei einem Polymerisationsprozess wie bei einer Hochdruck-Äthylenpolymerisationsreaktion entweder Gase oder Flüssigkeiten mit Drücken von ufi-

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gefahr 1000 kg/cm bis zu ungefähr 4000 kg/cm benützt werden. Eine Verstärkeranordnung zum Schaffen eines Fluid-Stroms bei diesen hohen Drücken enthält eine Vielzahl von innerhalb Zylindern angeordneten Kolben, die durch ein hydraulisches Fluid betätigt werden, das bei relativ niedrigem Druck an eine Stirn-

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seite des Kolbens herangeführt wird. Ein relativ hoher Druck wird an einer Hochdruck-Stirnseite des Kolbens erzeugt. Die durch die Einheit erzeugte Druckverstärkung wird durch das Verhältnis der Fläche der Niederdruckkolbenfläche zur Fläche der Hochdruckkolbenfläche bestimmt. Die Niederdruck- und Hochdruclckolbenflachen werden aufeinanderfolgend über verschiedene Ventilanordnungen zum Erzeugen einer im wesentlichen gleichmässigen Versorgung mit Fluid zur Hochdruck-Betriebsfläche betätigt. Die Kolben werden in Verbindung mit einer hydraulischen Pumpe einem Flußsteuerventil, und verschiedenen kompensierenden Vorsteuer-und Absperrventilen betätigt, die hydraulische Fluiddruckniveaus für die Versorgung der Niederdruckkolbenfläche mit hydraulischem Fluid erzeugen.. Eine Anordnung dieses Typs ist im Detail in der US-Patentschrift 3 077 838 beschrieben.

Bei dieser Hochdruck-Fluidtechnologie nehmen Fluide, die normalerweise nicht kompressibel sind ,die Eigenschaft an, dass sie um mehr als 5 bis 20 Vol% kompressibel werden, ^v abhängig vom Druck und der verwendeten Flüssigkeit. Infolge dieser Charakteristik erhält man bei der Anwendung des hohen Drucks beim gewünschten Fluid zur Versorgung der Arbeitsfläche mit Fluiden eine Zeitverzögerung. Diese Zeitverzögerung bei Drücken tritt während der Rekompressions- - oder der ursprünglichen Periode des Kolben.hubs auf, bei der der Kolben nur dazu dient, um das kompressible Fluid vor seiner Zufuhr auf die- Arbeitsfläche mit dem erwünschten hohen Druck zu verdichten. Diese Verzögerung ergibt eine Schwankung in der Kontinuität der Versorgung des Fluids mit dem erwünschten hohen Druck. In der US-Patentschrift 3 234 883 ist ein System zum Verringern dieser Verzögerung zu einem vernachlässigbaren Betrag durch Verwendung eines Differential-Druckregulierventiles beschrieben. Dabei wird ein dritter Fluiddruck.pegel und ein Akkumulator für eine vorübergehende Speicherung des Fluids auf diesem Pegel/rorgesehen und ein Anlegen . des gespeicherten Fluids auf eine der Niederdruckkolbenflächen vorgesehen, um den

Rekompressionshub zu unterstützen.
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Während diese Technik der Verbesserung des Betriebs eines Hochdruckfluidverstärkers eine verbesserte Leistung des Verstärkers ergab, brachten die verschiedenen zur Verwirklichung dieser Verbesserung benutzten Komponenten ein aufwendiges Leitungssystem zum Umwälzen des hydraulischen Fluids mit relativ niedrigem Druck zwischen dem Pluidbehälter und den Arbeits·=· kolben mit sich. Dies wurde begleitet durch ein entsprechendes Anwachsen der Anzahl der Leitungswege, der Verlängerungen, der Paßstücke, der Kupplungen und ähnlichem und ergibt darin einen verhältnismässig deutlichen Druckabfall. Wegen der auftretenden hydraulischen Drücke müssen diese Leitungen und Paßstücke mit verhältnismässig grosser Sorgfalt hergestellt werden und die Kosten für die Fertigung derartiger Anlagen wuchsen entsprechend an. Darüberhinaus verminderte sich -wegen der verwendeten Drücke und der erhöhten Komplexität der damit verbundenen Installation die Zuverlässigkeit des Systems.

Es ist deshalb das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Art von Verstärkeranordnung zum Fördern von Fluiden mit relativ hohen Drücken zu schaffen.

Dabei soll eine Verstärkeranordnung vom beschriebenen Typ verwendet werden, die eine verbesserte Fördereinrichtung für ein hydraulisches Niederdruck-Fluid aufweist.

Diese Fördereinrichtung für hydraulisches Fluid mit niedrigem Druck soll einen verringerten Druckabfall darin ergeben.

Ausserdem soll die Komplexität der Wege für das hydraulische Fluid verringert werden und dadurch die Zuverlässigkeit erhöht und die Herstellkosten verringert werden.

Den generellen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung entsprechend enthält eine Verstärkeranordnung zum Schaffen eines relativ konstanten Flusses eines Prozessfluids bei relativ hohem Druck eine Kolbeneinheit, die innerhalb eines Zylinders ange-

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ordnet ist und Stirnflächen mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweist. Ausserdeni sind Einrichtungen zum Fördern eines hydraulischen Fluids bei erhöhtem Druck im Verhältnis zum Versorgungsdruck zum Zylinder und für die Einführung des Fluids in den Zylinder dergestalt vorgesehen, um auf den Kolben einzuwirken und eine Verschiebung der Kolben in beiden Richtungen zu bewirken. Die Fluid-Fördereinrichtung enthält ein Bauteil, in welchem eine Vielzahl von Durchgängen gebildet sind, die mit den verschiedenen Systemkomponenten in Verbindung stehen und Flußdurcligänge schaffen. Durch diese Anordnung wird die Komplexität bei den verschiedenen Leitungswegen beträchtlich verringert, der Druckabfall innerhalb des hydraulischen Fluidsysteme wird reduziert und eine relativ zuverlässige und wirtschaftliches Förderanlage für ein hydraulisches Fluid wird geschaffen. In Übereinstimmung mit weiteren Eigenschaften dieser Erfindung sieht das Bauteil ein Träger teil für verschiedene Systemkomponenten einschliesslich einer Ventileinrichtxmg für das Druckgefälle und eine Schaltereinrichtung für den Fluidfluss· weg vor.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Verstärkeranordnung, die in Übereinstimmung mit den Eigenschaften der Erfindung konstruiert wurde;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung eines hydraulischen Verstärkers gemäss der Erfindung ; und

Fig. 3 ein Fluidförderteil gemäss Fig. 2 in vergrösserter Darstellung.

Fig. 1 zeigt eine Verstärkeranordnung zum kontinuierlichen Fördern eines Prozessfluids bei relativ hohem, im wesentlichen

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konstantem Druck. Im allgemeinen umfasst eier Verstärker ein Paar von unabhängig voneinander arbeitenden Kolbeneinrichtungen 10 und 80, die so angeordnet sind, dass sie nacheinander betätigt werden, von denen jede einen Kolben enthält, der zum Zusammenpressen des Prozessfluids auf einen relativ hohen Druck durch eine unter einem relativ niedrigen Druck stehende hydraulische Flüssigkeit angetrieben wird. Die Kolbeneinrichtung 10 enthält einen Kolben 12, der innerhalb eines Zylindergehäuses 14 angeordnet ist. Der Kolben 12 besteht aus einem Teilstück mit kleinem Durchmesser und aus einem Teilstück 18 mit grossem Durchmesser, die zur Durchführung einer hin- und hergehenden Bewegung innerhalb entsprechend enger und weiter Bohrungen 20 bzw. 22 des Zylinders 14 angeordnet sind. Weiterhin ist eine Versorgungsquelle 24 für das Fluid, das im Prozess verwendet und bei relativ hohem Druck abgegeben werden soll, vorgesehen. Die relativ enge Bohrung 20. des Zylinders 14 und die Versorgungsquelle 24 stehen über eine Leitung 26, die in die Versorgungsquelle 24 mündet, eine Leitung 28, ein Rückschlagventil 30, eine Leitung 32 und einen Einlass 34 miteinander in Verbindung. Die hin- und hergehende Bewegung, des Kolbens 12 umfasst einen Arbeitshub, wobei das relativ schmale Bohrsegment 16 teilweise aus der Bohrung 20 herausgezogen wird und ermöglicht den Fluss und den Eintritt des Prozessfluids aus der Versorgungsquelle in das evakuierte Volumen dieser Bohrung. Während eines Kompressionsabschnittes des hin- und hergehenden Zylinderzyklus wird die Bewegungsrichtung des Kolbens umgekehrt und das schmale Bohrungssegment 16 bewegt sich im Zylinder nach vorne. Eine Stirnfläche 36 der Kolbenberührungsflächen mit relativ hohem Druck komprimiert und zwingt das nunmehr in der relativ engen Bohrung 20 enthaltene Prozessfluid bei relativ hohem Druck aus dem Zylinder durch einen Auslass 37 und durch ein · Rückschlagventil 38 zu einer Prozessfluid-Versorgungsleitung und weiter zum Arbeitsbereich.

Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 12 wird durch ein hydraulisches Fluid mit relativ niedrigem Druck verursacht,

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das aus einem Behälter 50 abgeleitet, transportiert und in das relativ weite Bohrungssegment 22 des Zylinders 14 über einen Einlass 52 eingeführt wurde.Dieser Fluss von hydraulischem Fluid hat zur Folge, dass sich der Kolben während des Kompressionshubs nach vorne bewegt. Das hydraulische Fluid wird abwechslungsweise in das Bohrsegment 22 über einen Einlass 54 eingeführt. Dieser Fluss von hydraulischem Fluid hat zur Folge, dass sich die Bewegung des Kolbens umkehrt und dieser aus dem Segment 20 während eines Ansaughubs herausgezogen wird. Das unter Druck stehende hydraulische Fluid, das in das Zylindersegment 22 über den Einlass 52 eingeführt wird, wirkt auf eine unter relativ niedrigem Druck stehende Kolbenfläche 56 ein"und verursacht dadurch die Vorwärtsbewegung des Kolbens 12, wie in Fig. 1 dargestellt, und die Kompression des Prozessfluids innerhalb der Bohrung 20. Die durch das hydraulische Fluid an der Stirnfläche 56 einwirkende Kraft hat zur Folge, dass sich der Kolben um einen bestimmten Abstand bewegt, wobei an diesem Punkt der Druck des hydraulischen Fluids am Einlass 52 seine Wirkung verliert, während der Druck des hydraulischen Fluids am Einlass 54 zu wirken beginnt. Das durch den Einlass 54 eintretende hydraulische Fluid wird einer zweiten, gegenüberliegenden, unter niedrigem Druck stehenden Stirnfläche 58 des Kolbensegmentes 18 mit breiter Bohrung zugeführt, wodurch der Kolben seine Bewegungsrichtung umkehrt und sich in Abwärtsbewegung, wie in Fig. 1 gezeigt, bewegt. Das enge Bohrungssegment 20 wird während dieses Arbeitshubs evakuiert und in die Lage versetzt, um zusätzliches Prozessfluid von der Versorgungsquelle 24 aufzunehmen, während das innerhalb der Bohrung 22 zwischen der Stirnfläche 56 und einer unteren inneren Oberfläche des Zylinders enthaltene ₉ unter relativ niedrigem Druck stehende hydraulische Fluid vom

Einlass 52 weggedrückt wird.

Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens wird durch elektromechanische Betätigung der Flussweg-Schalteinrichtung automatisch durchgeführt. Der Kolben 12 enthält in seiner Verlängerung einen stangenförmigen Teil 60, an dem ein Glied 62 befestigt ist, das mit dem Schaltarm in Eingriff steht. Das Glied 62 ist

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an der Stange 60 an einer Stelle befestigt, dass es abwechselnd mit den Querträgern 64 oder 66 des Schaltarmes 68 in der Übereinstimmung .mit der.axialen Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders in Eingriff kommt.Der Schaltarm 68 steht umgekehrt zum Betätigen einer elektromechanischen Flusswegschaltereinrichtung 74 und 126 mit'Kontakten 70 oder 72 in Eingriff.

Die Kolbeneinrichtung 1_0 arbeitet in einer Reihenfolge mit der zweiten Kolbeneinrichtung 80, die ähnlich aufgebaut ist. Diese ■Verstärkereinrichtung enthält ein Kolbenglied 82 mit Bohrsegmenten mit einer relativ engen und einer relativ breiten Bohrung, die innerhalb eines Zylinders 84 angeordnet sind und Zylindersegmente mit relativ enger und relativ weiter Bohrung bilden. Ein enges Bohrungssegment des Zylinders 84 steht mit der Prozessfluid-Versorgungsquelle 24 über die Leitung 26, eine Leitung 86, ein Rückschlagventil 88, eine Leitung 90 und einen Einlass 92 in Verbindung. Das Prozessfluid wird durch eine unter einem hohen Druck stehende Stirnfläche 94 des Kolbens 82 mit relativ hohem Druck aus dem Zylinder durch einen Auslass 95 und ein Rückschlagventil 96 der Prozessfluid-Versorgungsleitung 40 zugeführt.

Das unter relativ niedrigem Druck stehende hydraulische Fluid wird in den Zylinder 84 über einen Einlass 98 ein- und zugeführt und wiikt auf eine unter niedrigem Druck stehende Stirnfläche 100 des Kolbens 82 ein, um einen Kompressionshub des Kolbens zu verursachen. Das unter relativ niedrigem Druck stehende Fluid wird abwechselnd in den Zylinder 84 über einen Einlass 102 ein- und zugeführt und wirkt auf eine gegenüberliegende, unter relativ niedrigem Druck stehende Stirnfläche 104 des Kolbens 82 ein, um einen,Ansaughub des Kolbens zu verursachen. Die Kolbeneinr^teu^^i^ic^^Ml^ ^iiel&romechanisch betätigtem hydraulischem Fluidschalteinrichtungen 74 und 126 vollautomatisch. Die elektromechanische Betätigung wird durch eine Schalteranordnung 106, ähnlich den Schalteranordnungen 60 - 72, wie sie bei der Kolbeneinrichtung I₁O. verwendet

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werden, verursacht.

Die Transporteinrichtung für das hydraulische Fluid zum Transportieren der unter relativ niedrigem Druck stehenden Flüssigkeit aus dem Behälter 50 an die Zylinder der KoIbeneinrichtun-S^en IP- und- §_0 enthält eine Pumpe 110, die die Flüssigkeit an Zylinder bei in Bezug auf den Druck an der Versorgungsquelle öhten} Druck

Zum Regulieren des Maximaldrucks des hydraulischen

Fluids im System ist ein Druck-Steuerventil 112 vorgesehen, das zwischen einer Einlassleitung 114 zum System und einer Fluidrückkehrleitung 116 gekoppelt ist. Das hydraulische Fluid fliesst vom einen Regler durch ein Filter 118 und durch ein Ventil 120, das die Fluß ge schwing %es Fluids zu den Kolbeneinrichtungen reguliert. Der Auslass des Flußsteuerventils 120 wird sowohl einer elektromechanisch betätigten Flußwegschaltereinrichtung 74 als auch einer Differentialdruck-Reglereinrichtung zugeführt, welche Differentialdruck-Reglerventile 122 und 124 enthält. Diese Differentialdruck-Steuerventile sind zum Ableiten eines Teils der Flussenergie im hydraulischen Fluid vom Hauptstrom vorgesehen, um die Kolben während des Rückkehr- oder Ansaughubs und während eines Rekompressionshubs zu unterstützen. Die abgeleitete Energie wird zur Verstärkung der Umkehrgeschwindigkeit des Kolbens in Bezug auf die Kolbengeschwindigkeit während des Kompressionshubs verwendet. Durch diese Anordnung kehrt einer der Kolben in eine Rekompresionsstellung nahe dem Ende des Zylinders zurück, bevor der Kompressionshab durch den anderen Kolben beendet ist. Der zurückgekehrte Kolben beginnt sodann einen kurzen Rekompressionshub und die gespeicherte Energie . wird für eine Rekompression benützt, während der andere Kolben seinen Kompressiomhub beendet. Sobald der andere Kolben seinen Kompressionshub beendet hat, ist der zurückgekehrte Kolben, der das Prozessfluid vorkomprimiert hat, bereit, einen Kompressionshub zu beginnen. Dieses Vorkompressionsverfahren verringert die Zeitverzögerung des zum Erhalt des gewünschten Drucks, die infolge der Kompressibilitätscharakteristik des Prozessfluids auftreten kann.

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Die Differentialdruckventile 122 und 124 arbeiten derart, dass ein Zwischendruckpegel P₂ gebildet wird, der niedriger ist als der Hauptabgabedruckpegel P^. Ein anderer Druckpegel P, wird durch ein Regelventil 238 erzeugt. Das unter dem Druckpegel P-, stehende hydraulische Fluid wird zur .Erhöhung der Rückkehrgeschwindigkeit des Kolbens während des Ansaughubs benützt. Das unter dem Druckpegel P„ stehende hydraulische Fluid wird zur Rekompression des Pr-ozessfluids benützt. Während des Kompressionshubs der Einheit 1J3 und eines Ansaughubs der Einheit 80 wird beispielsweise die hydraulische Flüssigkeit, die innerhalb des breiten BohrungsSegmentes 22 des Zylinders 20 angeordnet ist, durch die unter niedrigerem Druck stehende Stirnfläche 58 betätigt, wenn sich der Kolben vorbewegt und wird durch den Einlass 54 vom Zylinder weg und über Kanäle 235 und 237 durch den Einlass 102 in die Zylinderkammern mit der weiten Bohrung 84 gepresst. Zusätzlich wird ein Teil des hydraulischen Fluids durch die Differentialventileinrichtungen 122 und 124 abgeleitet und über Kanäle 232 und 234 durch den Einlass 102 dem Zylinder 84 zugeführt. Eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise der Differentialdruckregelventileinrichtungen 122 und 124 ist in den US-Patentschriften 3 234 882 und 3 234 und in den darin angeführten Patentschriften gegeben. Die Stirnfläche 104 des Kolbens 82 wird deshalb durch einen Druck P, betätigt, der die verschiedenen Druckabfälle im System in Betracht zieht, und der Kolben 82 wird deshalb an ein Ende der Ansaughubstellung zur Betätigung einer Rekompression zurückgeführt. Eine mit dem Druck P₂ gespeicherte Flüssigkeitsmenge, d.h. die in den Kanälen 226, 228, 229, 230 und in der Verengungsstelle 231 angehäufte Menge wird dann der Stirnfläche des Kolbens 82 zur Einleitung einer Rekompression der Prozessflüssigkeit zugeführt, während der Kolben 12 seinen Kompressionshub beendet.

Die Arbeitsweise der Kolben unter dem Einfluss des hydraulischen Fluids mit mehreren Druckpegeln P₁, P₂, P-* und P^ wird aus der folgenden, detaillierten Beschreibung verständlicher. Bei den

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in Fig. 1 gezeigten Flusswegschaltbedingungen ist ein hydraulischer Fluid-Flussweg unter einem Druck P^ zwischen dem Flussventil 120 und dem Einlass 52 der Kolbeneinrichtung IhO über einen Flusskanal 200,einen schaltbaren Flusskanal P-A der hydraulischen Schalteinrichtung 74, einen Flusskanal 202 und eine Leitung 204 vorgesehen. Das hydraulische Fluid, das aus dem Zylinder 84 durch die Stirnfläche 100 des Kolbens weggedrückt wird, wenn der Kolben 82 während des Ansaughubs zurückgezogen wird, fliesst von dem Auslass 98 und über eine Leitung 206, einen Flusskanal 208 , einen schaltbareji Flusskanal B-T der hydraulischen Schalteinrichtung 74, einen Flusskanal 210, einen schaltbaren Flusskanal B-T, der sich durch die hydraulische Schalteinrichtung 126 hindurch erstreckt, durch einen Flusskanal 212, einen Flusskanai 214 und die Leitung 116.

Ein Teil des Hauptstroms des hydraulischen Fluids wird von der Leitung 114 über die Leitung 216 und einen Flusskanal 218 zu einem ersten Einlass des Differentialdruckregelventils 122 und durch einen Kanal 219, der innerhalb des Ventils gebildet wird, vom Kanal 218 an einen zweiten Einlass abgeleitet. Das unter einem Druckpegel P^ stehende hydraulische Fluid, das einen Bezugsdruck für die Differentialdruckregelventile 122 und 124 bildet, wird ebenfalls den-Ventilen 122 und 124 über Flusskanäle 220, 222 und 224 zugeführt. Ein unter dem Druckpegel Pp stehendes hydraulisches Fluid erscheint in Kanal 226 am Auslass des Differentialregelventils 122 als Arbeitsergebnis dieses Ventils und wird über einen Flusskanal 228, ein einstellbares Flussdrosselventil 230 mit einem Einstellhebel 230a und einen Flusskanal 231 einem schaltbaren Durchflussweg P-A. der Flusswegschalteinrichtung 126 zugeführt. Es wird festgestellt, dass die Kontinuität im Flussweg vom Auslass des Kanals P-A dieser Schalteinrichtung unterbrochen wird. Sobald der Druck in diesem Laufweg den Druckpegel P₂ annimmt, wird wegen dieser Unterbrechung der Fluss vom Kanal 226 durch das Ventil 124 abgeleitet. Dieses abgeleitete Fluid fliesst durch Kanäle 232 und 234 und wechselweise durch Kanäle 235 oder 237 zum Zylinder der Kolben-

einrichtung, die einem Ansaughub unterworfen ist. Der Fluss von hydraulischem Fluid über diesen Weg und bei diesem Druck verstärkt beispielsweise den Fluss vom Einlass 54 und wirkt auf die Stirnfläche 104 des Kolbens 82 ein, um den Ansaughub zu verursachen. Diese Anordnung der Flussableitung ergibt eine Rückkehr des Kolbens 82 zu einem Ende des Ansaughubs mit einer relativ hohen Geschwindigkeit.

Bei Beendigung des Ansaughubs wird der Schalter 106 automatisch betätigt und veranlasst die Energiezufuhr und das Schalten der hydraulischen Schalteinrichtung 126. In diesem Zeitpunkt wird ■ das unter dem Druckpegel P_? gehaltene hydraulische Fluid, das in den Kanälen 228, 230 und 231 angehäuft wurde, über den Flussweg durch den Kanal T-B der Schalteinrichtung 126, den Kanal 210, den Kanal P-B der Schalteinrichtung 74, den Kanal 204 und den Kanal 206 dem Einlass 98 des Zylinders 84 zugeführt. Diese Druckzuführung an die Stirnfläche 100 des Kolbens 82 ergibt ein anfängliches Vorbewegen und eine Rekompression des Prozessfluids, das in den relativ engen Bohrungsabschnitt' des Zylinders 84 eingedrungen ist. Wenn dieses angehäufte Fluid in den Zylinder eindringt, so fällt der Druckpegel P₂ augenblick— lieh ab und baut sich dann allmählich auf den Pp-Druckpegel auf. Zu diesem Zeitpunkt beendigt der Kolben 82 seine Rekompressionsbewegung und ist dann in Ruhestellung, bis der Kolben 12 seinen Entladungshub beendigt hat. Während dieses Ruheintervalls kann öl an den P-,-Pegel abgeleitet und, da zu diesem Augenblick keiner der Kolben in der Stellung für einen Ansaughub ist, über einen Kanal 236, ein Druckregulierventil 238, einen Kanal 240, den Kanal 214 und die Leitung 116 zur Versorgungsquelle entladen werden.

Wenn der Kolben 12 seinen Kompressionshub beendigt, wird der Schaltarm 68 betätigt und verursacht dabei eine Energiezufuhr zur elektromagnetisch betätigten, hydraulischen Schalteinrichtung 74, während die Schalteinrichtung 126 von der Energiezufuhr getrennt wird. Der Abflussweg wird dann über die Öffnung

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(Einlass) 52 des Zylinders 20, die Leitung 204, den Flussweg A-T der Schalteinrichtung 74, den Kanal 210, den Flussweg B-T der Schalteinrichtung 126, den Kanal 214 und die Leitung 116 zum Behälter (Versorgungsquelle) 50 gebildet. Zur gleichen Zeit wird das unter dem Druck P^ stehende hydraulische Fluid durch den Kanal 200, den Flussweg P-B der hydraulischen Schalteinrichtung 74, den Kanal 208 und die Leitung 206 zum Einlass S¹S übertragen, wirkt auf die Stirnfläche 100 ein und verursacht, dass sich der Kolben 82 durch den Kompressionshub vorwärtsbewegt. Die beschriebene verstärkte Anordnung ist soweit bekannt und es wird auf die vorher erwähnten US-Patentschriften verwiesen, deren Ausführungen für eine detailliertere Beschreibung der Arbeitsweise des Systems hier durch diesen Querverweis eingefügt werden sollen.

Die verschiedenen Druckregler ·-, Drucksteuer- und hydraulischen Schalteinrichtungen, die bei dem beschriebenen Verstärkersystem verwendet werden, haben ein relativ kompliziertes Leitungsnetz mit Wegen, die Druckabfälle innerhalb des Systems erheblich anwachsen lassen, zur Folge, verringern die Zuverlässigkeit des Systems. Ausserdem ist die Herstellung infolge der grossen Anzahl der Paßstücke sehr kostspielig und bei der Anordnung muss grosse Sorgfalt aufgewendet werden. In Übereinstimmung mit den Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile erheblich verringert, oder ganz vermieden, und zwar durch Vorsehen eines Bauteils mit mehreren, in einem Stück in diesem Bauteil geformten Kanälen, die mit den Komponenten der Verstärkeranordnung in Verbindung stehen. In Übereinstimmung mit anderen Eigenschaften der Erfindung werden verschiedene Komponenten dieses Systems an diesem Bauteil befestigt und gelagert.

Eine perspektivische Darstellung der Zusammenstellung von Komponenten der . in Fig. 1 gezeigten Anordnung eines hydraulischen Verstärkers ist in Fig. 2 dargestellt. Diese Komponenten, die den vorher in Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Komponenten entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen. Das Bauteil 300, das in

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Fig. 3 grosser dargestellt ist, ist aus festem Material, wie
z.B. aus den Metallen rostfreier Stahl oder Aluminium oder aus Plastikmaterial gebildet, das so geformt ist, dass es die verschiedenen, in Fig. 1 innerhalb des gestrichelten Rechtecks
dargestellten Flusskanäle enthält. Die Systemkomponenten einschliesslich der Druckregulierventile 122 und 124, der hydraulischen Schalteinrichtungen 74 und 126 und des Drucksteuerventiles 238, die wegen einer bequemeren Darstellung in Fig. 1
innerhalb des äusseren gestrichelten Rechtecks, das den Block 300 darstellt5 gezeigt sind, sollen ausserhalb des Blockes 300 angeordnet sein. Der Block 300 enthält mehrere Öffnungen (Einlasse), die um die Oberflächen des Blocks gebildet sind und die dazu da sind, um mit den verschiedenen Komponenten des Systems in Wechselbeziehung zu treten. Die Arbeitspunkte innerhalb des hydraulischen Systems, an denen diese Öffnungen (Einlasse) angeordnet sind, werden in Fig." 1 mit den Bezugszeichen 301 bis
324 dargestellt. Die verschiedenen, innerhalb des Blocks 300 gebildeten Kanäle, die den im hydraulischen System von Fig. 1 gezeigten Kanälen entsprechen, und mit den verschiedenen Korn-.· ponenten in Verbindung stehen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die verschiedenen Kanäle werden im Bauteil 300 durch Bohren oder Fräsen gebildet. In bestimmten Kanälen, wie in den Kanälen 220 und 228 und Teilen der Kanäle 202, 208 und 212, werden »tote Wege" gebildet, um sonst unzugängliche Kanäle zu bilden. Diese "toten Wege" werden durch Bohren einer Bohrung im Bauteil 300 von einer Fläche des Bauteils her gebildet. Die Bohrung erstreckt sich in andere Bohrungen im Bauteil und steht mit diesen in Verbindung. Ein totes Wegsegment wird dann durch geeignete Stöpsel abgedichtet, die vorzugsweise entfernbar sind, um die Reinigung und die Wartung des Bauteiles zu erleichtern. Die verschiedenen, im Blocke nahe den Oberflächen gebildeten Bohrungen sind, wenn auch in den Zeichnungen nicht detailliert gezeigt, für die Aufnahme geeigneter, mit Gewinde versehener Kupplungen, die für die Montage der Komponenten an dem Block verwendet wer-

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den, wie in den Zeichnungen dargestellt, oder zur Aufnahme einer Leitung, die die Verbindung mit einer entfernt stehenden Komponente des Systems herstellen soll, mit einem Gewinde versehen. Das Bauteil 300 sieht deshalb vorteilhaft eine Befestigung für die Komponenten vor, die relativ enge Abstände zu den Verbindungskanälen aufweist.

Die Herstellung der die Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten in einem hydraulischen Verstärkersystem in einem einheitlichen Bauteil herstellenden Kanäle, wie hier dargestellt und beschrieben, ist deshalb besonders vorteilhaft,-weil die Länge der Kanalwege durch Reduzierung der Druckabfälle innerhalb des Systems beträchtlich verringert wird. Verschiedene und zahlreiche Verbindungsstücke, einschliesslich Krümmer, T-Stücke und Winkelstücke werden überflüssig und verringern dadurch die erheblichen Kosten-einer manuellen Montage ebenso wie die Kosten für die in der Vorrichtung verwendeten Teile. Ausserdem tragen diese Faktoren zusammen dazu bei, die Zuverlässigkeit des Verstärkers zu erhöhen und seine Ausfallzeit erheblich zu verringern.

In der Beschreibung wurden lediglich spezielle Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die durch Fachleute um weitere Ausführungsformen erweitert werden können, ohne die allgemeine Erfindungsidee und den beanspruchten Schutz zu überschreiten.

Kurz zusammengefasst bezieht sich die Erfindung auf eine Verbesserung einer Verstärkeranordnung, die einen relativ konstanten Fluss eines Prozessfluids bei relativ hohem Druck gestattet. Die Verstärkeranordnung enthält eine Versorgungsquelle mit hydraulischem Druck bei vorherbestimmtem Druck und eine Kolbeneinrichtung, die innerhalb eines Zylinders angeordnet ist und Stirnflächen mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweist. Ausserdem sind Einrichtungen zum Transport des hydraulischen Fluids bei erhöhtem Druck in Bezug auf den Versorgungsdruck zum Zylinder und zum Einführen des Fluids in den Zylinder in der Weise vorgesehen, dass es auf den Kolben

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einwirkt und eine -hin- und hergehende Verschiebung des Kolbens verursacht und das Fluid zum Behälter zurückbringt. Die Trans-

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porteinrichtung für das Fluid enthält ein Bauteil, das mehrere Durchflüsse, die aus einem Stück geformt sind, zur Verbindung zwischen der Versorgungsquell-e des hydraulischen Fluids, dem Zylinder und mit hydraulischem Fluid betriebenen Steuerkomponenten des Systems aufweist.

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Claims

Patentansprüche

Verstärkeranordnung zum Erzeugen eines relativ konstanten Flusses eines Prozessfluids bei relativ hohem Druck mit einer Kolbeneinrichtung, die innerhalb eines Zylinders angeordnet ist, und Stirnflächen mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweist,wobei sich die Stirnfläche mit dem niedrigen Druck über einen erheblich grösseren Flächenbereich als die Stirnfläche mit dem hohen Druck erstreckt, eine, unter einem vorherbestimmten Druck stehende Versorgungsquelle mit hydraulischem Fluid, eine Einrichtung zum Transportieren des hydraulischen Fluids bei erhöhtem Druck in Bezug auf den Druck der Versorgungsquelle zum Zylinder und zum Einführen des Fluids in den Zylinder, damit es auf den Kolben einwirkt und eine hin- und hergehende Verschiebung des Kolbens und das Zurückkehren des Fluids zum Versorgungsbehälter verursacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidtransporteinrichtung eine Flußsteuereinrichtung für das hydraulische Fluid zur Einführung des Fluids in den Zylinder enthält, damit ein Fluss des Prozessfluids bei im wesentlichen ununterbrochen hohem Druck ermöglicht wird, und dass die Fluidtransporteinrichtung weiterhin ein Bauteil enthält, das mehrere, in einem Stück gebildete Flussdurchlässe für hydraulisches Fluid aufweist, die mit der Transporteinrichtung für das hydraulische Fluid in Verbindung stehen.
2. Verstärkeranordnung zum Erzeugen eines relativ konstanten Flusses eines Prozessfluids bei relativ hohem Druck mit ersten und zweiten Kolben, die in entsprechenden ersten und zweiten Zylindern angeordnet sind und jeweils eine.Stirnfläche mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweisen, wobei die Stirnflächen mit dem niedrigen Druck einen Flächenbereich umfassen, der wesentlich grosser ist als derjenige

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der Stirnflächen mit dem hohen Druck, einer unter einem vorbestimmten Druck stehenden Versorgungsquelle mit hydraulischem Fluid, einer Einrichtung zum Transportieren des hydraulischen Fluids bei erhöhtem Druck in Bezug auf den Druck der Versorgungsquelle zu den Zylindern und zum Einführen des Fluids in jeden dieser Zylinder, damit es auf die Kolben einwirkt und eine hin- und hergehende Verschiebung der Kolben und eine Rückkehr des Fluids zum Versorgungsbehälter verursacht, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung für das hydraulische Fluid eine Steuereinrichtung für den Differentialidruck und eine Schalteinrichtung zum Ändern des Fluidflussweges des hydraulischen Fluids enthält, und dass die Transporteinrichtung für das hydraulische Fluid weiter- . hin ein Bauteil enthält, das mehrere, aus einem Stück gebildete Durchlässe für das hydraulische Fluid aufweist, die mit der Steuereinrichtung für den Differentialdruck und mit der Schalteinrichtung in Verbindung stehen.
3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch . eine Steuereinrichtung für den Druck des hydraulischen Fluids, wobei das Bauteil einen, in einem Stück gebildeten Durchlass aufweist, der mit der Steuereinrichtung für den Druck des hydraulischen Fluids in Verbindung steht.
4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flußsteuereinrichtung für das hydraulische Fluid am Bauteil befestigt ist.
5. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung für den Differentialdruck und die Schalteinrichtung für den 'Fluidflussweg am Bauteil befestigt sind.
6. Verstärkeranordnung zum Erzeugen eines relativ konstanten Flusses eines Prozessfluids bei im wesentlichen ununterbrochenem, relativ hohem Druck mit einem ersten Kolben, der

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innerhalb eines ersten Zylinders angeordnet ist und Stirnflächen mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweist, wobei die Stirnfläche mit dem niedrigen Druck einen Flächenbereich, der beträchtlich grosser ist als derjenige der Stirnfläche mit dem hohen Druck, einem zweiten Kolben, der innerhalb eines zweiten Zylinders angeordnet ist und Stirnflächen mit relativ hohem und relativ niedrigem Druck aufweist, wobei die Stirnfläche mit dem niedrigen 'Druck einen Plächenbereich umfasst, der beträchtlich grosser ist als derjenige der Stirnfläche mit dem hohen Druck, einer Versorgungsquelle mit dem hydraulischen Fluid bei einem vorherbestimmten Druck, einer Einrichtung zum Transportieren des hydraulischen Fluids von der Versorgungsquelle bei erhöhtem Druck in Bezug auf den Druck der Versorgungsquelle zu den Zylindern und zum Steuern des Flusses des hydraulischen Fluids zwischen der Versorgungsquelle und den Zylindern, um eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben innerhalb der Zylinder zu verursachen, dadurch gekennzeichnet, dass die Transport- und Steuereinrichtung für das hydraulische Fluid erste und zweite Steuerventile für den Differentialdruck enthält, von denen jedes einen Einlass, einen Auslass, einen Einlass für den Bezugsdruck und einen Einlass für den Steuerdruck aufweist, dass erste und zweite, elektromechanisch gesteuerte, hydraulische Schalteinrichtungen vorgesehen sind, von denen jede erste und zweite Einlasse und erste und zweite Auslässe aufweist, dass ein Drucksteuerventil mit einem Einlass und einem Auslass vorgesehen ist, dass ein Flußsteuerventil mit Einlassen und Auslässen vorgesehen ist,

dass ein Bauteil, welches mehrere, in einem Stück gebildete Durchlässe für das hydraulische Fluid zur Herstellung der Verbindung zwischen Komponenten der Verstärkeranordnung aufweist

dass das Bauteil einen Durchlass für die Herstellung der Verbindung zwischen einem Einlass des Flußsteuerventils und einem ersten Einlass des Differentialdruck-Steuerventils ent-

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dass ein Durchfluss zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Auslass des Flußsteuerventils und dem Einlass des ersten Differenzsteuerventils für den Bezugsdruck vorgesehen ist, wobei der Steuerdruckeinlass des z\veiten Differential Steuerventils und ein erster Einlass der ersten Schalteinrichtung für den Flussweg miteinander verbunden werden, dass'ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Auslass des ersten Differentialsteuerventils und dem Einlass des zweiten Differentialsteuerventils vorgesehen ist,wobei der Einlaß für den Bezugsdruck des zweiten Differentialsteuer-

/ventils und

(ein erster Einlass der zweiten Schalteinrichtung für den Flussweg miteinander verbunden, werden, dass ein Durchlass zur Herstellung e£ner Verbindung zwischen dem ersten Auslass des zweiten Differentialsteuerventils und dem Einlass des zweiten Drucksteuerventils vorgesehen ist, dass ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Auslass der ersten Schalteinrichtung für den Flussweg und dem ersten Zylinder vorgesehen ist, dass ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Einlass der zweiten Schalteinrichtung des Flusswegs und einem Auslass der ersten Schalteinrichtung des Flusswegs vorgesehen ist,

dass ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem zweiten Einlass der ersten Flußsteuereinrichtung und dem zweiten Zylinder vorgesehen ist,

dass ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Auslass des zweiten Differentialdrucksteuerventils, einem Einlass des Drucksteuerventils und Auslassen der ersten und zweiten Zylinder vorgesehen sind, und dass ein Durchlass zur Herstellung einer Verbindung zwischen der Versorgungsquelle und dem hydraulischen Fluid, dem ersten Auslass der zweiten Schalteinrichtung für den Flussweg und dem Auslass des Drucksteuerventils vorgesehen ist.

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