DE4325257C1

DE4325257C1 - Druckmedium betätigbarer Kraftverstärker

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Publication number: DE4325257C1
Application number: DE19934325257
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2013-07-29

Description

Aus der US-PS 4288987 ist ein Kraftverstärker nach der Gattung des Anspruchs 1 bekannt geworden. Dieser druckmittelbetätigbare Kraftverstärker dient zur variablen Krafthuberzeugung einer bestimmten Krafthublänge im Rahmen der zulässigen Knickbelastung. Dabei ist ein Arbeitskolben vorgesehen, der eine ringförmige ND-Druckfläche aufweist, die für einen schnellen, unbelasteten Vorhub dient. Eine große Vorschubkraft wird bei kleinem Vorschubweg über ein HD-Druckteil erzeugt, wobei ein separater Druckkolben in eine Hydraulikmedium-Druckkammer eindringt.

Grundsätzlich arbeiten die meisten Kraftübersetzer nach dem soge nannten Druckübersetzerprinzip, und zwar als pneumohydraulische Kraftübersetzer mit zwei Kraftstufen:

Zustellhub - langer Weg mit kleiner Kraft und großer Geschwin digkeit sowie
Krafthub - kurzer Weg mit großer Kraft und kleiner Geschwin digkeit.

Bei dem Zustellhub strömt das Öl durch eine zum Hineinfahren des Plungers vorgesehene Öffnung in einen geschlossenen Raum hinein. Der Krafthub wird meistens mittels extern angebauter Ventile zuge schaltet, sobald ein Widerstand auftritt.

Der Plunger taucht durch die, eine davor noch freie Öffnung, in den Druckraum ein, wodurch er auf die fortzubewegende Fläche ver stärkt, jedoch hubbegrenzt, wirkt.

Endet dieser Kurzhub, so ist Fortsetzen des Kraft- und Gesamthubes nicht mehr möglich. Zurückschalten des Plungers bewirkt sofortigen Druckabbau mit dem Rückstellhub und kleiner Kraft. Diese Geräte arbeiten zuverlässig, haben jedoch folgende Nachteile: Der kurze Krafthub schränkt die Anwendung erheblich ein. Hinzu kommt noch beachtliche Gewichtsmasse und großer Raumbedarf, verursacht durch unvermeidliches Hintereinanderschalten verschiedener Kolbenfunk tionen. Das blockweise Trennen und nebeneinander Legen der Funk tionen hat die negativen Indikatoren leider nicht beeinflußt.

Die bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß eine selbst steuernde Krafterzeugung mit einer im Rahmen der Kolbenstange des Arbeitskolbens beliebigen Krafthublänge nicht erzielbar sind. Dem zufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen druckmediumbetätigbaren selbststeuernden Kraftverstärker beliebiger Krafthublänge mit automatischer Lasthaltung, unter Berücksichtigung von geringer Gewichtsmasse, kleinem Raumbedarf sowie energiesparend, zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiter bildungen des im Anspruchs 1 beschriebenen Kraftverstärkers ange geben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der automatisch ansetzbare Krafthub auf gesamter Hublänge möglich ist, sowie der Rückhub auch unter Last mit gleichbleibender stufenlos einstellbarer Geschwindigkeit auch dann erfolgen kann, wenn das Niederdruckmedium komprimierbar ist. Ein weiterer relevanter Vorteil ist, die automatische "Klemmung" der Kolbenstange an beliebiger Stelle des Hubes, ohne zusätzlichen Konstruktionsaufwand.

Die Tatsache, daß der Arbeitskolben zur Selbstbewegung den Hochdruck eigenständig erzeugt, (vergleichsweise in übertragenem Sinne: Die Glühbirne erzeugt Licht) ermöglicht diese, durch Einsetzen nur einer Druckmediumkammer (I), mehrere Krafthubstellen, bestehend jeweils aus nur einem Arbeitskolben (Leistungsteil II) gleichzeitig zu betätigen.

Außerdem werden sämtliche Funktionen intern selbsttätig gesteuert.

Zum druckluftbetätigbaren Ansteuern genügt z. B. ein konventi oneller 4/3-Wege Druckluftschieber.

Das Gerät mit einem kaum denkbar kleinem Raumbedarf und relativ kleiner Gewichtsmasse weist eine robuste Bauart auf, und arbeitet vorbildlich energiesparend.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 das Gerät in Schnitt, anschlußfertig.

Das Gerät besteht aus einem Leistungsteil (II) und einer Druckmediumkammer (I), zusammengefaßt im Gehäusesystem 9 mit den, in diesem Fall, Druckluftanschlüssen A, B, C und D. Der Anschluß A druckbeaufschlagt, B, C und D entlüftet bewirkt,

- der Arbeitskolben 1 fährt aus.

Der Anschluß B, C und D druckbeaufschlagt, A entlüftet bewirkt,

- der Arbeitskolben 1 fährt ein.

Wenn die Verriegelung bzw. "Klemmung" des Arbeitskolbens 1 nicht erforderlich ist, so entfällt die Verbindung 10 zum Anschluß D, sowie die Druckfeder 7. Die Zuleitung 11 zum Anschluß C bewirkt eine im Bedarfsfall erhöhte Rückhubkraft. Andernfalls bleibt der Anschluß C aus energiesparenden Gründen frei.

Die Druckmediumräume b, l, n, p und q, verbunden mit der Zuleit ung 2 und 12, bilden einen geschlossenen Ölkreis. Alle übrigen Räume werden druckluftbeaufschlagt.

Anschluß A druckbeaufschlagt:
Der Arbeitskolben 1 und das Druckmedium-Trennelement 3 fahren auseinander. Die Zustellhubkraft wird durch die Kolbenfläche d bestimmt. Der auf die ringförmige ND/HD-Fläche a mittels Trennelements 3 übertragbare Druck wirkt kraftunterstützend. Das Öl wird aus dem Raum p verdrängt. Der anstehende Druck wirkt auf die Flächen j und k des ND/HD-Trennelements 6, wodurch eine zum Schließen selbsttätig wirkende Funktion erreicht wird. Gleichzeitig öffnet das Federelement 8 bei minimaler Druckdiffe renz und damit für freie Druckübertragung in die ND/HD-Räume l und b sorgt. Eine abfallende Druckdifferenz zwingt das Federelement 8 wieder zu schließen.

Beim Zustellhub bleibt das Federelement 5 mit voreingestellter Kraft, sowie die Hauptverbindung g, undurchlässig. Sobald der Arbeitskolben auf einen Widerstand auftritt, steigt der Druck im ND-Raum 13 an. Das Federelement 5 öffnet, wodurch der nun eingedrungene Druck auf die Fläche s des Einspritzkolbens 4 wirkt und diesen in Bewegung versetzt. Unverzögert wird die Hauptverbindung g frei, wodurch die Fläche s vollständig druck beaufschlagt wird. Das Federelement 5 schließt und bleibt bis zum folgenden Zyklus undurchlässig.

Der in Bewegung versetzte Einspritzkolben 4 taucht kolben stangenseitig in den ND/HD-Raum b weiter ein, erhöht den Druck und von diesem Zeitpunkt an wird der ND-Raum b, l, n und 2 zum HD-Raum verwandelt. Das weitere Eintauchen des Einspritzkolbens 4 verdrängt das Öl in den ringförmigen HD-Raum l.

Der Arbeitskolben 1 setzt seinen Krafthub an. Absenken des Arbeitskolbens 1 bei Energieausfall wird durch die dafür einge setzte Feder 7 verhindert.

Endet der Vorhub des Einspritzkolbens 4, so wird zum Weiter fahren der Anschluß B zusätzlich druckbeaufschlagt. Hierzu nimmt man am besten einen 4/3 Wegeventil, in der 0-Stellung Anschluß A und B druckbeaufschlagt.

Eine geringe Druckdifferenz am Anschluß A bringt den Einspritz kolben 4 in die Ausgangslage zurück. Gleichzeitig strömt das Öl nach, da der ND-Raum 13 stets unter einem ausreichend bemessenen Druck steht. Ein wiederholtes Entlüften am Anschluß B bringt den Arbeitskolben 1 um einen Schritt weiter.

Auf diese Weise, durch das Einspritzen des Druckmediums in den ringförmigen HD-Raum l, können beliebige Krafthubwege im Rahmen der zulässigen Knickbelastung durchgeführt werden.

Bei der Hebefunktion unter Last wird die Druckmediumkammer (I) kolbenstangenseitig angebracht.

Anschluß B druckbeaufschlagt:
Bei der Umkehrfunktion, vorausgesetzt am Anschluß A wird entlüf tet, fahren die beiden Kolben 1 und 4 gemeinsam zurück. Zu diesem Zweck ist die im Arbeitskolben 1 Verbindung h vorgesehen. Das Öl strömt ungehindert in die Ölkammer p zurück, wenn die verriege lungswirkende Feder 7 nicht eingesetzt ist.

Anderenfalls wird der Anschluß D gleichzeitig druckbeaufschlagt.

Claims

Druckmediumbetätigbarer Kraftverstärker zur variablen Krafthuberzeugung im Rahmen der zulässigen Knickbelastung, mit einem Arbeitskolben (1), der eine ringförmige, am Außenrand des Kolbens liegende Druckfläche (a) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Fläche als Niederdruck (ND)/Hochdruck (HD)-Fläche (a) ausgebildet ist, die beim Vorhub mit Druckmedium lastabhängig mittels über die außenliegende Zuleitung (2) eines Druckmedium-Trennelements (3) und/oder mittels eines mitfahrenden Einspritzkolbens (4) aus dem HD-Innenraum (b) des Kolbens druckbeaufschlagt wird, daß der Arbeitskolben (1) mindestens zwei weitere miteinander verbundene ND-Kolbenflächen (c, d, e) aufweist, daß der Kolben (1) zur Selbstbewegung im Krafthubbereich den Hochdruck eigenständig erzeugt, daß der Arbeitskolben (1) innenliegend einen HD-Raum (b) mit einer Verbindungsleitung (f) zur HD-Fläche (a) aufweist, daß der Einspritzkolben (4) im Inneren des Arbeitskolbens (1) vollständig eingeschlossen gelagert und axial verschiebbar angeordnet ist und daß der Einspritzkolben (4) stangenseitig den im Arbeitskolben eingelassenen HD-Raum (b) nicht verläßt.
2. Kraftverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ND-Hauptzuleitung (g) vorgesehen ist, die mittels eines im Arbeitskolben (1) eingelassenen Federelements (5) mit voreingestelltem Öffnungspunkt frei wird, wobei der Einspritzkolben (4) stirnseitig druckbeaufschlagbar ist und daß im Arbeitskolben (1) eine ND-Zuleitung (h) vorgesehen ist, die die ND-Räume des Arbeitskolbens (1) und Einspritzkolbens (4), jeweils stangenseitig, direkt verbindet.
3. Kraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium-Trennelement (3) bei dem ND-Vorhub mittels des Druckmediums zugleich auf die ND/HD-Ringfläche (a) des Arbeitskolbens (1) kraftunterstützend wirkt.
4. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Halten des Hochdrucks das ND/HD-Trennelement (6), mit oder ohne einer federnden Unterstützung (7), mindestens eine mit dem Niederdruck zwangsläufig beaufschlagte Fläche (j, k) bestimmter Größe aufweist, daß das Einsetzen von mindestens einer Feder (7) einen Verriegelungseffekt des Arbeitskolbens (1) an beliebiger Stelle des Hubes, auch bei Energieausfall, ermöglicht und der Rückhub erst nach dem Beaufschlagen der Fläche (m) erfolgen kann.
5. Kraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmediumkammer (I) kolbenstangenseitig, oder vom Leistungsteil (II) getrennt angebracht ist und daß von einer Druckmediumkammer (I) mehrere parallel geschalteten Leistungsteile (II) gleichzeitig treibbar sind.