DE2921359A1

DE2921359A1 - Verfahren und vorrichtung zum versorgen eines verbrauchers mit druckfluid

Info

Publication number: DE2921359A1
Application number: DE19792921359
Authority: DE
Inventors: Richard F Van Allen; Albert W Vanderstappen
Original assignee: BROCK EQUIPMENT CO
Current assignee: BROCK EQUIPMENT CO
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1979-12-06
Also published as: IT1126813B; NL7903953A; GB2021683A; AU4709779A; FR2426815A1; ZA792240B; BE876566A; ES480941A0; IT7949158A0; ES8100434A1; JPS5529082A; BR7903248A

Description

2921359 Dr. HASSE ■ Dr. FRANKE - Dr. ULLRICH

PATENTANWÄLTE IN MDNCHEN UND HEIDELBERG

94/444 -^- 25. 5. 1979

Br. P/P Miinohen

SROCE XQUIFMENT COHPiHT Crystal Lake, Illinoie 6OOI4, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Verbrauchers mit Druckfluid

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf hydraulische Pumpen, und sie betrifft spezieller hydraulische Pumpen zum Erzeugen von auf hydraulischem Wege entwickelten Kräften für druckbetriebene Pressen, Gesenke oder Stanzen, mit deren Hilfe sich beispielsweise Preßfittings auf elektrische Leiter verschiedener Art aufbringen, Drähte oder Kabel abschneiden und andere Arbeiten ähnlicher Art ausführen lassen. Diese Pumpen können je nach den Anforderungen des jeweiligen Anwendungsfalles für Hand- oder Fußbetrieb eingerichtet sein.

Tragbare hydraulische Pressen sind an sich bekannt. Beispielsweise ist in der TJS-PS 2 815 646 ein hydraulisches Kompressionswerkzeug mit einer Hauptpumpe beschrieben, die durch Verschwenken zweier Handhebel aufeinander zu und voneinander weg betrieben wird, um Pluid unter hohem Druck zu einem Hauptzylinder zu pumpen, der eine bewegliche Preßbacke auf eine feststehende Preßbaoke zu verschiebt und so hohe Druckkräfte dazwischen erzeugt. Außerdem iet eine Hilfspumpe vorgesehen, um einen rascheren anfänglichen Vorsohub der beweglichen Preßbaoke in Richtung auf die feststehende Preßbaoke mit niedrigem Druck zu erleichtern. Pur den Betrieb dieser Niederdruckpumpe bedarf ee einer Verdrehung des einen der beiden Handhebel, um eine Vorwärts- oder eine Rückwärtsbewegung der beweglichen Preßbacke zu erhalten. Druokwerkseuge dieser Art sind schwer, und sie bringen vielfach einen Einsatz in Stellungen mit eich, in denen die Bedienungsperson das Werkzeug in einer unangenehmen oder unbequemen Lage halten muß, so daß Geräte, die ein Verdrehen eines Handhebels von Hand sowohl für das anfängliche ßohließen des Gesenke rund üb ein Werk-

•01840/0719

—a-'-

stück als auch für das Öffnen des Gesenks nach der Druckausübung ver- langen, ermüdend im Betrieb sind. Ein automatischer Übergang von einem schnellen Vorschub bei niedrigem Druck zu einem Hochdruckbetrieb ohne die Notwendigkeit, einen Handhebel zu verdrehen, ist gerade bei solchen und ähnlichen Anwendungsfällen sehr erwünscht. Weiter ist es auch wünschenswert, daß die Bedienungsperson nach Abschluß der Freßarbeit nicht von Hand einen Handhebel verdrehen muß, um die bewegliche Preßbacke zurückzufahren, damit das Werkstück herausgenommen werden kann. Vielmehr ist ein automatisches Zurückfahren des Gesenks ein für eine solche Einrichtung sehr wünschenswertes Betriebsmerkmal.

Bekannte Fluidpumpen weisen verschiedene Arten von Rückschlagventilen auf, deren Ventilsitz als ein integraler Bestandteil des Gehäuses der jeweiligen Einrichtung ausgebildet ist. Eeparaturarbeiten an einem solchen Ventilsitz verlangen dann ein Überarbeiten des gesamten Gehäuses, was die Wartung dieser Fluidpumpen naturgemäß stark verteuert und erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg für den Betrieb einer hydraulischen Pumpe aufzuzeigen, auf dem sich ein automatischer Wechsel in der Betriebsweise vollzieht, sobald ein vorbestimmter Druck erreicht ist. Dabei soll weiter eine Pumpengarnitur mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten geschaffen werden, die bei verringerten Gesamtabmessungen einen Niederdruckteil und einen Hochdruckteil in sich vereinigt, unter Verwendung in Serie liegender Leitungen mit einer geringeren Anzahl von außerdem dank modularer Ausbildung gesondert ausbaubaren und ersetzbaren Bückschlagventilen auskommt, insgesamt leicht zu montieren und zu warten ist, einen Betrieb mit Anlage von niedrigen und hohen Druckkräften an einer Anlagestelle und automatischem Übergang von einem Arbeiten mit niedrigem Druck zu einem Arbeiten mit hohem Druck zeigt, einen schnellen Werkzeugvorschub bis zum Auftreten von Bewegungswiderstand ermöglicht und einer Bedienungsperson eher ein Weiterarbeiten bis zu einem vorbestimmten maximalen hohen Druck abverlangt als eine vorzeitige manuelle Druckentlastung im System.

909849/0712

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Versorgen eines Verbrauchers mit Druckfluid, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist, sowie durch Pumpengarnituren für einen solchen Zweok, wie sie in den Patentansprüchen 5» 6 und 9 gekennzeichnet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen im Sinne der Erfindung ergeben sich für das Verfahren aus den Patentansprüchen 2 bis und für die Pumpengarnituren aus den Patentansprüchen 7 und 8 sowie 10 bis 12.

Gegenstand der Erfindung ist somit zum einen ein Verfahren zum Versorgen eines Verbrauchers mit Fluid von hohem Druck, das die Aufladung des Verbrauchers mit Fluid bei niedrigem Druck und hohem Durchsatz aus einer niederdruckpumpe und ein Komprimieren des Fluids bis zu einem hohen Druck mit einer Hochdruckpumpe einschließt. Des weiteren ist gemäß der Erfindung eine Pumpengarnitur mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten für die Abgabe von Fluid aus einem Reservoir an einen Verbraucher oder Nutzer vorgesehen, die eine iliederdruckeinheit, eine Hochdruckeinheit und eine Isiutzungseinheit enthält. Die Hiederdruckeinheit weist eine Niederdruckpumpe für die Abgabe von Fluid mit niedrigem Druck, und hohem Volumendurchsatz auf, wobei der Maximalwert für den niedrigen Druck durch ein automatisches Hiederdruckentlastungsventil begrenzt wird. Die Hochdruckeinheit enthält eine Hochdruckpumpe für einen Betrieb mit kleinem Volumen und hohem Druck. Zwischen dem Fluidreservoir und der Niederdruckeinheit sowie zwischen der liiederdruckeinheit und der Hochdruckeinheit sind Rückschlagventile angeordnet. Die llutzungseinheit enthält ein Rückschlagventil in einer zur Hochdruckeinheit führenden Leitung und ein automatisch betriebenes Hochdruckentlastungsventil. Die Rückschlagventile sind als austauschbare Moduln mit hohlzylindrischen Bauteilen mit Sitzen für federbelastete Ventilkugeln ausgebildet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Pumpengarnitur mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten vorgesehen, die eine Niederdruckpumpe für eine automatische Voraufladung eines Fluidkanals mit einem vorgegebenen Volumendurchsatz und eine Hochdruckpumpe für eine Drucksteigerung in dem Fluidkanal bis zu einem vorbestimmten hohen Druck aufweist, und nach noch einem Aspekt der Erfindung führt diese zu einer kombinierten, kompakten Garnitur von koaxialen, ineinandergreifenden Niederdruck- und Hochdruckkolben, von denen der Niederdruckkolben eine größere Arbeitsfläche hat.

109849/0712

Zusammenfassend läßt sich die Erfindung beschreiben zum einen als ein Verfahren zum Speisen einer Hutzungseinrichtung oder eines Arbeitsgeräte mit Fluid von hohem Druck, bei dem eine Leitung aus einer Hiederdruckfluidpumpe voraufgeladen und sodann das Fluid in der Leitung automatisch mit einer Hochdruckfluidpumpe auf einen hohen Druck gebrächt wird. Zu ' diesem Verfahren kann weiter die Begrenzung sowohl d*e niedrigen als auch des hohen Druckes durch ein automatisch arbeitendes Entlastungsventil gehören. Des weiteren ergibt die Erfindung eine verbesserte, von Hand betätigbare hydraulische Pumpe mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten für die Abgabe von Fluid aus einem Reservoir an eine Hutzungseinrichtung bzw. einen Verbraucher. Dabei lädt eine erste Niederdruckpumpe mit hohem Volumendurchsatz einen Fluidkianal bis zu einem vorbestimmten niedrigen Druck vor, und eine zweite Hochdruckpumpe bringt dann das I'luid auf einen vorbestimmten hohen Druck, bei dem ein automatisches Hochdruckentlastungsventil öffnet. Zwischen der Niederdruckpumpe, der Hochdruckpumpe und der Hutzungseinrichtung sind austauschbare, in Form von Moduln ausgebildete Rückschlagventile vorgesehen, die·im Inneren eines hohlzylindrischen Bauteils mit einem darin ausgebildeten Ventilsitz eine Ventilkugel und eine Belastungsfeder dafür enthalten. Automatische Druckentlastungsventile sorgen für eine Begrenzung des Fluiddruckes in der Pumpe. Ein manuelles Ablassen des hohen Druckes ist stark erschwert, wenn das automatische Hochdruckentlastungsventil noch nicht geöffnet hat.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 ein handbetriebenes Kompressionswerkzeug mit einer gemäß der Erfindung gestalteten Pumpengarnitur in einer teil- > weise geschnittenen Seitenansicht,

Fig. 2 die Pumpengarnitur von Fig. 1 in größerem Maßstab und mit mehr Einzelheiten ebenfalls in einer Seitenansicht,

Fig. 3 und 4 die Pumpengarnitur von Fig. 2 in Stirnansichten von einander entgegengesetzten Seiten,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Pumpengarnitur von Fig. 2 entlang einer in Fig. 8 gezeigten Schnittlinie 5-5,

«09849/0711

Fig. 6 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 5 entlang der Schnittlinie 6 - 6 in Fig. 5»

Fig. 7 einen teilweise ausexnandergezogenen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 5 entlang der Schnittlinie 7-7 in Fig. 5,

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Pumpengarnitur von Fig. 2 und

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Leitungsverlaufs für das Druckfluid zwischen den einzelnen Teilen der Pumpengarnitur von Fig. 1 bis 8.

In der Darstellung in Fig. 1 bildet eine Pumpengarnitur 10 mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten einen !Teil eines handbetriebenen Kompressionswerkzeugs 12 der Art, wie sie üblicherweise zum Bördeln, Einfassen, Spleißen usw. von mehradrigen Kabeln und dergleichen Verwendung findet_o Dieses Kompressionswerkzeug umfaßt mehrere Eauptteile. Am einen finde der Pumpengarnitur 10 ist mit einem Gewindeεtück 16 mit Innengewinde ein Handhebel 14 angeschraubt, der einen beispielsweise aus Fiberglas oder einem anderen für einen Einsatz in Verbindung mit Hochspannungsleitungen geeigneten Isoliermaterial bestehenden Handgriff 18 aufweist. Der Handgriff 18 enthält in seinem hohlen Inneren eine Kammer 20 für die Aufnahme einer flexiblen Blase 22 mit Hydraulikfluid für den Pumpenbetrieb. Die Blase 22 besteht beispielsweise aus Neoprengummi und weist an ihrem einen Ende einen Stopfen 24 auf, der sich in den Handgriff 18 einschrauben läßt und so als Halteelement für die Blase dient.

Wie Fig. 2 und 3 zeigen, ist an der Pumpengarnitur 10 mittels in darin vorgesehene Öffnungen eingeschraubter Schrauben 32 ein Hebelträger pO befestigt, der eine durchgehende Bohrung 34 enthält. Ein in Fig» 1 gezeigter beweglicher Handhebel 36 weist an seinem einen Ende ein Paar Ohren 36 auf, von denen in Fig. 1 nur eines sichtbar ist. Ein Stift 40 geht durch die Bohrung 34 im Hebelträger 30 und durch in den Ohren 38 vorgesehene Löcher hindurch, so daß sich der Handhebel 36 um die Achse der Bohrung 34 als Schwenkachse auf den Handhebel I4 zu und davon weg verschwenken läßt. Der Handhebel 36

809849/0711

ist in Form eines hohlen Rohres beispielsweise aus Fiberglas ausgebildet, und er enthält in seinem Inneren eine entlang seiner Achse verlaufende Stange 44» ^an deren einem Ende ein Drücker 42 angelenkt ist, der bei seiner Betätigung das freie Ende eines am Handhebel 56 schwenkbar befestigten Betätigers 46 über die Stange 44 entlang der Achsrichtung des Handhebels 56 bewegt. Auf diese Weise läßt sich das freie Ende des Betätigers 46 auf ein von Hand betätigbares Druckentlastungsventil 48 ausrichten, das in der in Fig. 1,2 und 8 gezeigten Weise auf der Pumpengarnitur 10 angeordnet ist. Wie Fig. 1 und 5 zeigen, geht durch Löcher in den Ohren JQ ein Stift 50 hindurch, der außerdem einen reehteckförmigen ΐΤ-Bügel 52 durchquert, der einen Schlitz 54 aufweist, entlang dem er in eine Hinterschneidung 56 an einer Kolbenanordnung 58 eingreift.

Xm Betriebe dient der Stift 40 als Schwenkachse für den beweglichen Handhebel ~j6, wenn dieser auf den Handhebel I4 zu oder davon weg verschwenkt wird. Dabei durchläuft der Stift 50 einen Kreisbogen um die Achse des Stiftes 40. Der Schlitz 54 im Bügel 52 greift lose in die Hinterschneidung 5b an der Kolbenanordnung 5Ö ein, so daü die kreisliogeniörnige Bewegung des Stiftes J>0 in eine geradlinige Bewegung für die Lolbenanordnunfi 58 umgesetzt wird. Da der Betatiger 4» einen viel größeren Abstand vom Stift 40 aufweist als der Ltift -JQ, ist die auf das Druckentlastungsventil 48 ausgeübte jlebelkraft erheblich geringer als die an der Eolbenanordnung 58 anliegende. Dies erschwert die Betätigung des Druckentlastungsventils au, solange in der Jrtuape hoher Druck herrscht. Es ist daher für die Bedienungsperson einfacher, mit der Pumpenbetätigung fortzufahren, um. den auf ein bestimmtes Werkstück auszuübenden Maximal druckp ege 1 zu erreichen, an den sich dann eine automatische Druckentlastung anschließt, als zu versuchen, den Pumpendruck von Hand abzusenken. Dies stellt sicher, daß in jedem Falle die volle geforderte Druckraft auf das Werkstück aufgebracht wird«

Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist an ein Ende der Pumpengarnitur 10 ein hydraulisches Antriebsglied 60 angesetzt. Dieses Antriebsglied 60 enthält einen in der Zeichnung nicht sichtbaren Kolben mit hydraulischem Vorschub und Federrückführung, der eine mechanische Kraft auf eine an

$09849/0712

■"it

das freie Ende des Kraft- und Antriebsgliedes 60 angesetzte Bördelpresse 62 ausübt. Die Bördelpresse 62 besitzt einen C-fönnigen Körper, der eine feststehende Preßbacke 64 und eine bewegliche Preßbacke 66 trägt, die sich durch das hydraulische Antriebsglied 60 auf die feststehende Preßbacke 64 zu und durch eine Feder von dieser weg bewegen läßt.

Fig. 2, 3> 4 und 8 zeigen weitere äußere Einzelheiten der Pumpengarnitur 10. Wie Fig. 2 und 8 erkennen lassen, weist die Pumpengarnitur 10 einen vorspringenden Abschnitt mit einem Außengewinde 70 auf, auf den der Handhebel I4 mit dem Innengewinde seines Gewindestücks 16 aufgeschraubt werden kann. Auf diesem Torspringenden Abschnitt der Pumpengarnitur ist weiter eine Nut 72 ausgebildet, in der das offene Ende der in das hohle Innere des Handhebels I4 eingesetzten flexiblen Blase 22 Aufnahme finden kann. Wie weiter Fig. 5 zeigt, ist über das in die Wut 72 eingelegte Ende der Blase 22 ein Druckring 75 aufgesetzt, der nach dein Aufschrauben des Gewindestücks 16 auf die Pumpengarnitur durch dessen Innenfläche zusammengedrückt wird und damit das Ende der Blase 22 sicher festhält. ¥ie Fig. 5 zeigt, sind auf der dem vorspringenden Abschnitt mit dem Außengewinde 70 abgewandten Stirnseite der Pumpengarnitur 10 Gewindebohrungen 74 vorgesehen, die verschiedenen Zwecken wie beispielsweise der Befestigung des in Fig. 1 gezeigten Antriebsgliedes 60 oder sonstiger Werkzeuge an der Pumpengarnitur 10 dienen können. Zahlreiche andere Geräte für die Ausnutzung hydraulischer Kräfte oder Einrichtungen für die Erzeugung von Antriebsleistung für die Pumpengarnitur 10 wie beispielsweise Pedale für eine Fußbetätigung der Kolben lassen sich gewünschtenfalls an der Pumpengarnitur 10 anbringen.

In Fig. 9 ist ein schematisches Diagramm für die hydraulischen Verbindungen zwischen den verschiedenen die Pumpengarnitur 10 bildenden Bauelementen dargestellt. Das Hydraulikfluid für das gesamte System kommt aus einem gemeinsamen Eeservoir 80, das Hydraulikfluid unter atmosphärischen Druck enthält, und es kehrt dorthin auch wieder zurück. Während des Ansaughubes einer niederdruckpumpe 82 wird Fluid aus dem lleservoir 80 über eine Fluidleitung 84 und ein !Rückschlagventil 86 in eine Wiederdruckfluidleitung 88 eingesaugt. Das Rückschlagventil 86

J ÖQ9849/0712

.44

läßt einen Fluidfluß nur in der in Fig. 9 durch einen Pfeil bezeichneten Richtung aus dem Reservoir BO heraus zu und unterbindet jeden Fluidfluß in der entgegengesetzten Richtung. Ein NiederdruckentlaBtungsventil 90 öffnet bei einem vorbestimmten Druck in der Niederdruckfluidleitung 88 und erlaubt dann einen Fluidfluß aus der Niederdruckfluidleitung 88 durch.eine Fluidleitung 92 hindurch zum Reservoir 80. Der Fluiddruck in der Niederdruckfluidleitung 88 übersteigt so niemals den vorbestimmten und durch das Niederdruckentlastungsventil 90 festgelegten Druckwert. Das von der Niederdruckpumpe 82 gepumpte Fluidvolumen ist relativ groß im Vergleich zu dem Fluidvolumen, daß eine unten im einzelnen beschriebene Hochdruckpumpe 100 pumpt.

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß der Volumendurchsatz im Fluidfluß einer Pumpe die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich der Vorschub einer hydraulisch betriebenen Einrichtung entgegen minimalen Widerstandskräften vollzieht. So ist es beispielsweise erwünscht, die Gesenkhälften einer PreBse unter Anwendung eines niedrigen hydraulischen Druckes so rasch wie möglich zusammenzuführen. Venn dann die Gesenkhälften zusammengeführt sind, wird ein hoher hydraulischer Druck aufgebracht, um eine große Kraft auf ein Werkstück in der Presse auszuüben oder die Gesenkhälften eng beieinander zu halten.

Die Niederdruckpumpe 82 dient zum Pumpen relativ großer Fluidvolumina mit nicht mehr als einem gewissen vorbestimmten Fluiddruck, wie er durch den öffnungsdruck für das Niederdruckentlastungsventil 90 festgelegt ist. Die Hochdruckpumpe 100 saugt bei ihrem Ansaughub über ein Rückschlagventil 102 Fluid in eine Hochdruckpumpenleitung 104. Wie bereits er-• wähnt weist die Niederdruckpumpe 82 einen größeren Volumendurchsatz auf als die Hochdruckpumpe 100. Wenn der Fluidkreis erstmals unter Druck gesetzt wird, bringt die Niederdruckpumpe 82 mit ihrem größeren Fluiddurchsatz Fluid aus der Niederdruckfluidleitung 88 über das Rückschlagventil 102 in die Hochdruckpumpenleitung 104 und sodann über ein weiteres Rückschlagventil 106 in eine Antriebsfluidleitung 108. läachdem ein hinreichendes Fluidvolumen bei niedrigem Druck in das System eingeführt ist, bringt die Hochdruckpumpe 100 das Fluid in den Leitungen und 108 auf einen Druck, der den in der Hiederdruckfluidleitung 88

«09849/0713!

maximal zulässigen -und durch die Einstellung des Liederdruckentlastungsventils 90 vorgegebenen Druck übersteigt.

An die Antriebsfluidleitung 108 ist in Fig. 9 ein Antriebsglied oder eine Imtsungseinheit 110 angeschlossen. Dabei kann es sich "beispielsweise um das hydraulische Antriebsglied 60 für den Betrieb der Bördelpresse von Pig. 1 handeln. Die Eiederdruckpumpe 82 lädt die Hochdruckpunrpenleitung 104 und die Antriebsfluidleitung 108 mit relativ hohem Fluiddurchsatz vor auf, bis der vorbestimmte Hiederdruckwert für das I.iederdruckentlastungsventil 90 in der ΪΪiederdruckfluidleitung erreicht ist. Dies gestattet die Zufuhr eines relativ großen KLuidvoluiaens bei relativ niedrigem Druck zur IJutzungseinheit 110, so daß beispielsweise die bewegliche Gesenkhälfte einer Bördelpresse rasch mit einem Werkstück in Berührung gebracht werden kann. Sobald die Gesenkhäliten dann am Werkstück anliegen, wird mittels der Hochdruckpumpe 100 Hochdruckfluid zugeführt.

Die Antriebsfluidleitung 108 steht mit einem Hochdruckentlastungsventil 112 in Verbindung, das bei Erreichen eines vorbestimmten Wertes für den !"luiähochdruck in der Antriebsfluidleitung 108 öffnet und dann einen FluidfluS in eine IPluidleitung 114 und durch diese hindurch zum Iteservoir gestattet bei atmosphärischem Druck. Dadurch wird der sich in der Antriebsfluidleitung 108 entwickelnde iiaximaldruck auf einen vorbestimmten liochdrucltwert begrenzt. Das Hochdruckentla-stungsventil 112 bleibt während einer Zeitds,uer offen, die ausreicht, damit der Fluiddruck in der Antriebsfluidleitung 108 sich erheblich vermindert bis zu einem Wert, der viel kleiner ist als der maximale Druck in dieser Leitung 108. Das Vorhandensein des automatischen Hochdruckentlastungsventils 112 stellt sicher, daß ein vorbestimrater liarimaldruck für die Hutsungseinheit 110 erzeugt wird, liachden das Hochdruckentlastungsventil 112 aktiviert ist, vermindert sich der Druck in der Leitung 108 auf einen hinreichend niedrigen Wert, so daß sich ein von Hand zu betätigendes Entlastungsventil 116 durch eine Bedienungsperson leicht betätigen läßt. Die Betätigung des Entlastungsventil 116 ermöglicht, ein Abfließen von Fluid aus der Antriebsfluidleitung 108 über eine Fluidleitung 118 zurück zum Reservoir 80. liachdem das manuelle

909849/0712

Entlastungsventil 116 geöffnet ist, vermindert sich der Druck im i'luidkreis auf einen lliniinalwert, der durch den für das Offnen der fcückschlagventile 102 und 106 erforderlichen Eestdruck bestimmt wird. i)adurch, daß sich das manuelle Entlastungsventil 11b nur mit erheblich geringerem mechanischem Vorteil betätigen läßt als die Hochdruckpumpe 100, wird es für die Bedienungsperson einfacher und leichter, die Hochdruckpumpe 100 bis zu dem Punkt in Betrieb zu halten, an dem sich das Hochdruckentlastungsventil 112 automatisch öffnet, als das Entlastungsventil 116 mit dem hohen Gegendruck darauf von Hand zu öffnen.

Der Leitungsplan von Fig. 9 zeigt die für den Betrieb der Pumpengarnitur 100 erforderlichen hydraulischen Verbindungen; die mechanischen Details für die Ausführung dieser Verbindungen sind in Fig. 5 dargestellt. Die Darstellung in Pig. 5 zeigt zunächst einen Pumpenblock 120, der beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung gegossen ist und die erforderlichen Bohrungen enthält. ¥eiter zeigt Fig. 5> wie sich mit Hilfe der flexiblen Blase 22 von Fig. 1 das Reservoir 80 für das Hydraulikfluid erhalten läßt. Dabei sind in Fig. 5 imd in Fig. 9 für die Bezeichnung der entsprechenden Bauteile jeweils die gleichen Bezugszahlen verwendet. Selbstverständlich stellt jedoch die bauliche Ausführung von Fig. 5 nicht die einzige Möglichkeit für eine konstruktive Realisierung des Leitungsplanes von I¹Ig. 9 dar.

In Fig. 5 steht das Reservoir 80 mit der in Form einer Bohrung im Pumpenblock 120 ausgebildeten Fluidleitung 84 in Verbindung. Das Rückschlagventil 86 ist in der aus Fig. 5 "οχιά. 7 ersichtlichen Weise in einer Bohrung 122 im Pumpenblock 120 angeordnet. Dabei ist das Rückschlagventil 86 als austauschbarer Modul ausgebildet und weist einen hohlzylindrischen Körper 124 auf, der eine Feder 126 und eine Ventilkugel 128 enthält, die ihren Sitz auf einem Ventilsitz 1J0 im Körper hat. Ein Fluiddurchlaß 1J2 sorgt für eine Fluidverbindung zwischen der Fluidleitung 84 und dem hohlen Inneren des Körpers 124. In einer Nut im Körper 124 sitzt ein 0-Sing I54» der den Modul des Rückschlagventils 86 in der Bohrung 122 abdichtet» Wenn der Ventilsitz I30 abgenutzt ist, wird anstelle einer kostspieligen Nachbearbeitung des Pumpenblockes einfach das Rückschlagventil 86 als ganzer Modul ausgetauscht.

SOiS4i/O71t

Uie bereits beschrieben fließt das Fluid auch in Fig. ο über das Rückschlagventil 86 zur LiederdruckiTuidleitung 88, die wiederun in i'ora einer Bohrung im I'uapenblock 1£ü ausgebildet ist. iie x.iedercruckfliiidleitung S3 ist mit der i.iederdruckptQipe 82 verbunden, die in Fxg. -j eine Punpenkammer 138 besitzt, die zwischen der l/andung einer isohrung im Pumpenblock 120 und einem unten noch näher beschriebenen Gehäuse ausgebildet ist. In der Bohrung I40 findet ein hohlzylinderförmiges Bauteil Aufnahme, das einen iiiederdrtickpumpenkolben 144 bildet und das Gehäuse I42 umgibt. Der Kolben 144 bewegt sich entlang der Achse der Bohrung I40 und bildet einen Seil der Kolbenanordnung 58, die sich wie bereits beschrieben unter der Einwirkung von mittels des Handhebels ;^:6 darauf ausgeübten Kräften in eine geradlinige Bewegung versetzen läßt. Ein Abstreifring I46 für den Kolben 144 ist i^m Pumpenblock 120 nahe dessen Außenseite angeordnet. In einer Eiut auf der Außenseite des Kolbens 144 sind ein O-Iiing I48 und ein Eingstützglied 150 angeordnet, die eine iiiederdruckdichtung für die Niederdruckpumpe 82 bilden. Im Betriebe wird, wenn der Kolben 144 aus der Pumpenkammer I58 herausgezogen wird, Fluid aus dem Reservoir 80 über die Fluidleitung 84 und das Rückschlagventil 86 in die lliederdruckfluidleitung 88 hineingesaugt. Auf seinem Einwärtshub übt der Kolben 144 Druck auf das Fluid in der Pumpenkammer 1J8 und in der Hiederdruckfluidleitung 88 aus und bringt damit die Yentilkugel 128 zum Aufsitzen auf dem Ventilsitz I50, was einen Fluidfluß durch die Fluidleitung 84 zurück zum E.eservoir 30 verhindert. Das Rückschlagventil 102 dagegen geht auf und läßt ein relativ großes Fluidvoluiaen in einer Weise in die Hochdruckpumpenleitung IO4 einströmen, die als Hochgeschwindigkeitsstrom gekennzeichnet werden kann. Aus der Hochdruckpumpenleitung IO4 strömt das Fluid durch das Rückschlagventil 106 hindurch zu der in Fig. 5 nicht gezeigten Nutzungseinheit 110. Auf diese Weise bauen sich im Mederdruckfluidkreis, der anfänglich die Leitungen 88 und I04 einschließt, sehr rasch Druck und Fluidvolumen auf. Durch das Rückschlagventil IO6 hindurch wird die Nutzungseinheit 110 von der Niederdruckpumpe 82 mit einem relativ großen Fluidvolumen gespeist. Das Niederdruckentlastungsventil 90 tritt automatisch in Tätigkeit, um den Druck in der Hiederdruckfluidleitung in der vorbestimmten Weise au vermindern. Dazu ist in einer Bohrung im Pumpenblock 120 eine Yentilkugel 154 angeordnet, die darin unter der

809849/0711

=.: einer Feder I56 steht, deren Yorspannkraft sich mit Hilfe vcn Lochschrauben 1^8 einstellen läßt, die in die Bohrung 1^2 eingeschraubt sind und in ihrer lütte ÜJTuiddurchlässe enthalten, die eine Irluidverbindung zur i'luidleitung 92 und zum Reservoir 80 gestatten.

ÖJie Hochdruckpumpe 100 weist eine Hochdruckfluidkaramer I60 auf, die mit der Hochdruckpumpenleitung I04 verbunden ist. Die Eochdruckfluidkammer 160 selbst wird durch eine zentrale Bohrung im G-ehäuse 142 gebildet. In dieser Bohrung ist ein Hochdruckpumpenkolben 162 angeordnet, der als massiver und sum Eiederdruckpumpenlcolben 144 koaxialer Zylinder ausgebildet ist. Der Kolben 162 weist an seiner Außenseite eine But auf, iii der ein O-Iiing 164 und ein Stützring 166 Aufnahme finden, die eine Hochdruckfluiddichtung für die Hochdruckpumpe 100 bilden. Weiter besitzt de<r Kolben 162 eine IÜngschulter 168, die mit einem Sicherungsring I70 zusammenwirkt, um den Hochdruckpumpenkolben 162 koaxial zum HiederdruckpuBipenkolben 144 festzuhalten, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Ein weiterer ü-Iiing Ί 69 bildet eine Druckdichtung. für die Anordnung,, Da der Iioclidruckpumpenkolben 162 und der Kiederdruckpumpenkolben 144 ^zu einer Baueinheit vereinigt sind, ist der Hub beider Kolben 162 und 144 eier φ.eiche, wobei jedoch die effektive KoIbenflache für den Hochdrücken anpeiiko Ib en 162 viel kleiner ist als die des Biederdruckpumpenkolbens 1,4. Die YolumenverdrLingung der Hochdruckpumpe 100 ist daher viel geir:'-i!£;er als die der Liederdruckpumpe 82. Das Verhältnis zwischen den Ynlusonverdriingungen der beiden Pumpen 100. und 82 läßt sich je nach ö.t 31 Anforderungen im ,jeweiligen Anwendungsfall variieren, indem beic;.ieli3v.^TcirQ de:·: liurchnecser des Hochdruckpumpenkolbens 162 und der ihn aiixnehuenden Bohrung in Gehäuse I42 geändert wird. Das Gehäuse 142 Tjoie'c einen Außengewindeabschnitt I7I auf, mit dem es in eine Bohrung iii Puiapenblock 120 eingeschraubt ist. Im Betriebe saugt nach der Zufuhr dta erforderlichen i'luidvolumens mit niedrigem Druck aus der iiiedercfru-ckfluidleitung 88 zur Imtsungseinheit 110 die Hochdruckpumpe 100 kleine /'luidmeiioen bedarfsgerecht aus der liederdruckfluidleitung 88 an tuid übt ochdruck auf des }?luid in der Hochdruckpumpenleitung 104 aus, die ü1:-er rlas liücktJchlRgventil 106 mit der Eiutzungseinheit 110 in Verbindunt: ,';·teilt. Hex Wechsel von einem Betrieb mit hohem Tolumendurchsatz und niedrigem Druck zu einem Betrieb mit hohem Druck und kleinem

«09849/07 ra

292Ί359

Volunendurchsatz vollzieht sich automatisch, sobald aas Liederdruckent- · lastungsventil $0 öffnet. Dabei braucht die Bedienungsperson beim Arbeiten beispielsweise mit dem Lompressionswerkzetig 12 von i'ig, 1 lediglich das Verschwenken des Handhebels J>b auf den Handhebel I4 su und davon weg fortzusetzen, während sich die Arbeitsweise der Pumpengarnitur 10 automatisch ändert, sobald der Werkzeugvorschub auf Widerstand stößt und der Fluiddruck im System über den am niederdrückentlastungsventil 90 eingestellten Wert hinaus ansteigt. Sobald dann der maximale Hochdruck im System erreicht ist, kommt es automatisch zum öffnen des Hochdruckentlastiingsventils 112, was den Systemdruck auf einen Pegel absinken läßt, bei dem sich das Entlastungsventil 116 für eine manuelle Druckabsenkung ohne weiteres betätigen läßt.

Das Rückschlagventil 102 ist ebenfalls in Form eines austauschbaren Moduls ausgebildet, und es weist in der aus Pig. 5 "und 7 ersichtlichen Weise eine Vorspannfeder 172, eine Ventilkugel 174 Onä. ein hohlzylinderförmiges Bauteil I76 auf. Die Ventilkugel 174 bildet zusammen mit einem an dem Bauteil I76 vorgesehenen Ventilsitz eine Dichtung, und im Verschleißfalle kann das Bauteil I76 ausgetauscht werden. Auf der Außenseite des Bauteils I76 ist ein Durchlaß I78 vorgesehen, der einen Fluidfluß zum liederdruckentlastungsventil 90 gestattet. Auch das Rückschlagventil 106 läßt sich austauschen, und es umfaßt eine Vorspannfeder 180 und eine Ventilkugel 182, die ihren Sitz an einem Ventilsitz in einem hohlzylinderförmigen Bauteil I84 hat, das in eine Bohrung 186 im Pumpenblock 120 eingesetzt ist. 0-Ringe 188 und I90 bilden Dichtungen für das Rückschlagventil 106. Dae Rückschlagventil 86 wird in der Bohrung 122 im Purapenblock 120 festgehalten durch eine Klemmschraube 192.

Wie Fig. 7 zeigt, steht die Antriebsfluidleitung 108 in Fluidverbindung mit einem Gewindeabschnitt in der Bohrung 122, in den gemäß der Darstellung in Fig. 5 clas Hochdruckentlastungsventil 112 eingeschraubt ist. Das Hochdruckentlastungsventil 112 selbst ist beispielsweise ein austauschbares, modulförmiges Spindelventil, das auf ein automatisches Öfflien bei einem Fluiddruck von beispielsweise 700 bar (i0 000 pds/sg..in.) eingestellt ist. Hach dem Ansprechen des Hochdruckentlastungsventils 112 fällt der Fluiddruck in der Antriebsfluidleitung

B09849/0712 GPtäixti. kspected

erheblich ab. Das von Hand betiitigbare lintiastunfsventil 116 läßt sich dann leicht betätigen und sorgt für eine i'luidverbindung zwischen den i'luidleitungen 108 tmd 118, wie dies aus I-ig. 5 und. 6 ersiehtlicli ist» Das üntiastungsventil 116 selbst enthält eine Ventilkugel 194» äie unter der Torspannung einer i'eder I96 steht und durch einen Stößel I98 von ihrem Sitz abgehoben werden kann, wenn dieser Stößel I9Ö in der oben in Verbindung mit der Darstellung des Druckentlastungsventils 48 in i-'ig. 1 beschriebenen ¥eise durch den Betätiger 46 nach unten gedrückt wird.

Lach der Befestigung der iiutzungseinheit 110 an der Pumpengarnitur wird dac beispielsweise durch die Blase 22 nit dem Stopfen 24 gebildete Reservoir 80 mit Hydraulikl'luid gefüllt. Luft, die in unerwünschter Weise kompressibel ist, muß aus dem System ausgetrieben werden. Dies geschieht durch eine Pumpenbetätigung bis zum Offnen des Eiederdruckentlastungsventils 90. Sodann wird unter weiterem Pumpenbetrieb das Entlastungsventil 11 ο offengehalten. Schließlich wird weitergearbeitet, bis das Hochdrückentlastungsventil 112 anspricht. Diese Prozedur treibt sehr rasch alle Luftblasen in das lieservoir 80, \;o die Luft leicht durch Hachfiillen von Hydraulikfluid verdrängt werden kann, so daß sich eine luftfreie i'luidfüllung ergibt. Die Serienschaltung der iiückschlagvezitile und eines der Hochdruckentlastungsventile erlaubt eine rasche und bequeme Entfernung aller Luft aus dem -System.

909849/0712

Leerseite

Claims

2921359 Dr. HASSE - Dr. FRANKE - Dr. ULLRICH

PATENTANWÄLTE IN MÖNCHEN UND HEIDELBERG

P 94/444 2'j. j. 1979

Dr.p/ü¹ Minchen

Patentansprüche

s s sa ss ss sssss as s

Γ 1·)Verfahren zum Versorgen eines Verbrauchers mit Druckfluid, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt eine mit dem Verbraucher verbundene Hochdruckfluidleitung aus einer ^iederdruckfluidpumpe mit relativ großem Abgabevolumen voraufgeladen wird und daß in einem zweiten Schritt i-'luid in der Hochdruckfluidleitung mit einer Hochdruckfluidpumpe auf hohen Druck gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Eiederdruckfluidpumpe erzeugte Fluiddruck auf einen vorbestimmten ¥ert begrenzt wird, bei dessen Erreichen automatisch auf Hochdruckbetrieb umgeschaltet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidhochdruck in der Hochdruckfluidleitung durch ein automatisch betriebenes Entlastungsventil auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der in der Hochdruckfluidleitung verbleibende Restfluiddruck durch ein manuell betriebenes Entlastungsventil abgelassen wird, dessen Öffnen unter Hochdruck in der Hochdruckfluidleitung einen größeren Arbeitsaufwand verlangt als die Fortsetzung des Pumpenbetriebs.

5. Pumpengarnitur für die Abgabe von Fluid aus einem Reservoir an einen Verbraucher mit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten, gekennzeichnet durch einen mit dem Verbraucher (11O) verbundenen Fluidkanal (1O4» 10^Q)» durch eine niederdruckpumpe (82) zum automatischen Voraufladen des i'luidkanals bis zu einem vorbestimmten Niederdruck mit einem vorbestimmten ersten Volumendurchsatz und durch eine Hochdruckpumpe (IOO) zum Aufladen des Fluidkanals bis zu einem vorbestimmten Hochdruck mit einem kleineren zweiten Volumendtirchsatz.

809849/0712

6. louapengarnitiir für die Abfalle von Js¹IuId aus einen liecervoir cn einen Verbraucher nit zvei Arbeitsgeschwindigkeiten, ^ekennrieiormct äuroh eins iiiederdruclueinheit nit siner iLiederarticlcfluidleittm^ (öö), einer ^ieäerdruckpuLoe (82) zum .,iiirorecsen von i'luid nit relativ niedrigem urucl: in großen Voluniendurchsata aus den ..eeervoir (80) in die Liederdruclifluidleitung, einen ersten jr-ückschla^ventil (86) mit einen iTuidfiun nur yoa Keservoir zur Liederdruckfluidleitung zulassender Iitirchlaßriclituns und einem automatischen liiederdruclcentlastungsventil (yo) für die Gestattun^ eines Pluidflusses aucs der liiederdruckfluidleituiiä· ziiii l.eservoir "bei einen vorbestimmten iiiederdruckwert übersteigendem iluiddruok in der x;iederdruckfluidleitung, durch eine üochdruckeinheit mit einer jiochdruckpumpenleitung (104)» einem zweiten E.ückschlagventil (102) mit einen j^luidfluß nur von der Kiederdruckfluidleitung zur Hochdruckpumpenleitung zulassender Durchlaßrichtung und einer Hochdruckpumpe (IOO) mit kleinem Volumendurchsatz zum insaugen von Fluid aus der Miederdruckfluidleitung und zum Aufladen dieses Fluids auf Hochdruck und durch einen Eochdrucknutzungsfluidkanal mit einer mit dem Verbraucher (HO) in i'luidverbindung stehenden Hochdruckfluidausgangsleitung (IO8), einem dritten Rückschlagventil (106) mit einen i'luidfluß nur von der Hochdruckpuiapenleitung zur Eochdruckfluidausgangsleitung zulassender Durchlaßrichtung, einem automatischen Hochdruckentlastungsventil (112) für die Gestattung eines Fluidflusses aus der Eochdruckfluidausgangsleitung (108) zum Iceservoir bei einen vorbestimmten Druckwert übersteigendem Fluiddruck in der Eochdruckfluidausgangsleitung und einem manuell betätigbaren Hochdruekentlastungsventil (lib) für die Gestattung eines Fluidflusses zwischen der Hochdruckfluidausgangsleitung und dem Reservoir.

7. Pumpengarnitur nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Pumpenblock (120), der die Eückschlagventile (86, 102, IO6) als austauschbare Moduln enthält.

8. Pumpengarnitur nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der liückschlagventilmoduln eine Peder (I96, 172, I8O), eine von dieser Feder unter Vorspannung gehaltene Ventilkugel (194» 174» 182) und ein hohlzylinderförmiges Bauteil (176, I84) für die Aufnahme der Feder und der Ventilkugel mit einem Ventilsitz für die Ventilkugel aufweist.

809849/0715 bad OfiiGiNAL

2921351

9. Puiapengarnitur in Kompaktbauart nit zwei Arbeitsgeschwindigkeiten, gekennzeichnet durch eine !niederdruckpumpe (82) mit einem hohizylinderfönaigen Kolben (144)» durch eine Hochdruckpumpe (lüü) mit einem innerhalt des !öiederdruckpumpenkolbens und koaxial dazu angeordneten Kolben (162) in jj'orm eines massiven Zylinders, durch eine iron der iiiederdruckpunroe unter Druck setzbare Biederdruckfluidieitung (88), durch eine lioch.dru.ckpuiapenleitung (104) und durch ein Rückschlagventil (102) mit einen i'luidfluß von der iiiederdruckfiuidleitung zur Hochdruckpuapenleitung gestattender Durchlaßrichtung, das eine anfängliche Voraufladung der liochdruckpuapenleitung mit I'luid Ton der i;iederdruckpiTiape mit niedrigem Druck und hohem Yolumendurchsatz und eine anschließende Druckausübung au£ dieses i'luid durch die Hochdruckpumpe bei- hohem Druck und kleinem Volumendurchsatz erlaubt.

10. pumpengamitur nach Anspruch 9> gekennzeichnet durch ein bei einem vorbestimmten Druckpegel für das I'luid in der liiederdruckfluidlei"bung (88) ansprechendes Hiederdruckentlastungsventil ($0).

11. Pumpengamitur nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeiclinet durch ein bei einem vorbestimmten Druckpegel für das I'Tuid in der Eochdruckpumpenleitung (IO4) ansprechendes Hochdruckentlastungsventil (112).

12. ??umpengamitur nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeiclinet, daß der hohlzylinderförmige Eiederdruckpumpenkolben (144) eine grofjere Arbeitsfläche aufweist als der massivzylindrische Hochdruckpumpenkolben (i62) und damit bei jedem Hub eine größere I'luidmenge fördert als dieser.

Ö09849/0715