DE4325257C1

DE4325257C1 - Power amplifier which can be actuated by pressure medium

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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

Abstract

The unit is distinguished by a space-saving and yet robust construction. It consists of only one working piston which produces the high pressure (HP) during the travel itself for self-movement. In this way, powerful forces of any stroke length but within the limits of the permissible buckling load can be realised. All functions are automatically controlled internally. The unit also works in an exemplary energy-producing manner even during fluctuating low pressure (LP).

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.From US-PS 4288987 is a power amplifier of the type of claim 1 became known. This pressure fluid operated Power amplifier is used for variable power stroke generation certain force stroke length within the permissible buckling load. A working piston is provided, which has an annular ND pressure area has for a quick, unloaded forward stroke serves. A large feed force is over with a small feed path creates an HP pressure part, with a separate pressure piston in a Hydraulic medium pressure chamber penetrates.

Grundsätzlich arbeiten die meisten Kraftübersetzer nach dem soge nannten Druckübersetzerprinzip, und zwar als pneumohydraulische Kraftübersetzer mit zwei Kraftstufen:Basically, most force translators work according to the so-called called pressure intensifier principle, namely as a pneumohydraulic Power converter with two power levels:

Zustellhub - langer Weg mit kleiner Kraft und großer Geschwin digkeit sowie
Krafthub - kurzer Weg mit großer Kraft und kleiner Geschwin digkeit.Infeed stroke - long way with small force and high speed as well
Power stroke - short distance with great power and low speed.

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.During the delivery stroke, the oil flows through a for moving the Plunger's intended opening into a closed room. The power stroke is mostly done by means of externally attached valves switches as soon as resistance occurs.

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. The plunger plunges in through an opening that is still free the pressure chamber, whereby it ver on the area to be moved strengthens, but limited stroke, works.

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.If this short stroke ends, the power and total stroke continues not possible anymore. Switching back the plunger causes immediate Pressure reduction with the return stroke and small force. These devices work reliably, but have the following disadvantages: the short one Power stroke limits the application considerably. Additionally considerable weight and space requirements, caused by unavoidable series connection of different piston radio ions. The block-wise separation and laying the radio side by side tion has unfortunately not affected the negative indicators.

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.The known devices have the disadvantage that one itself controlling power generation with a within the piston rod of the Working piston any power stroke length are not achievable. The According to the present invention, the object is a pressure medium operated self-controlling power amplifier any power stroke length with automatic load control, under Consideration of low weight, small space requirement as well as energy-saving.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of claim 1.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiter bildungen des im Anspruchs 1 beschriebenen Kraftverstärkers ange geben. Advantageous and expedient further are in the dependent claims Formations of the power amplifier described in claim 1 give.

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.The advantages achieved with the invention are in particular in that the automatically applicable power stroke on the whole Stroke length is possible, as well as the return stroke even under load constant infinitely adjustable speed too can take place when the low pressure medium is compressible is. Another relevant advantage is automatic "Clamping" of the piston rod at any point on the stroke, without additional design effort.

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.The fact that the working piston for self movement High pressure generated independently (comparatively in transferred Senses: The light bulb generates light) enables this, by inserting only one pressure medium chamber (I), several Power lifts, each consisting of only one working piston (Power section II) to operate simultaneously.

Außerdem werden sämtliche Funktionen intern selbsttätig gesteuert.In addition, all functions become automatic internally controlled.

Zum druckluftbetätigbaren Ansteuern genügt z. B. ein konventi oneller 4/3-Wege Druckluftschieber.For compressed air actuation, z. B. a convention oneller 4/3-way compressed air valve.

Das Gerät mit einem kaum denkbar kleinem Raumbedarf und relativ kleiner Gewichtsmasse weist eine robuste Bauart auf, und arbeitet vorbildlich energiesparend.The device with a very small space requirement and relatively small small weight has a robust design, and works exemplary energy-saving.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 das Gerät in Schnitt, anschlußfertig. Fig. 1 shows the device in section, ready for connection.

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,The device consists of a power unit (II) and a pressure medium chamber (I), combined in the housing system 9 with, in this case, compressed air connections A, B, C and D. Connection A pressurizes, B, C and D causes ventilation,

- The working piston 1 extends.

Der Anschluß B, C und D druckbeaufschlagt, A entlüftet bewirkt,Port B, C and D are pressurized, A is vented,

- The working piston 1 retracts.

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.If the locking or "clamping" of the working piston 1 is not required, the connection 10 to the connection D and the compression spring 7 are omitted. The feed line 11 to the connection C causes an increased return stroke force if necessary. Otherwise, port C remains free for energy-saving reasons.

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. The pressure medium spaces b, l, n, p and q, connected to the supply line 2 and 12 , form a closed oil circuit. All other rooms are pressurized with compressed air.

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.Port A pressurized:
The working piston 1 and the pressure medium separating element 3 move apart. The delivery stroke force is determined by the piston surface d. The pressure that can be transferred to the annular ND / HD surface a by means of separating element 3 acts to support the force. The oil is displaced from room p. The pressure applied acts on the surfaces j and k of the ND / HD separating element 6 , as a result of which an automatically acting closing function is achieved. At the same time, the spring element 8 opens at a minimum pressure difference and thus ensures free pressure transmission into the ND / HD spaces l and b. A falling pressure difference forces the spring element 8 to close again.

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.During the delivery stroke, the spring element 5 remains impermeable with the preset force, as well as the main connection g. As soon as the working piston encounters resistance, the pressure in the low-pressure chamber 13 increases . The spring element 5 opens, as a result of which the pressure which has now penetrated acts on the surface s of the injection piston 4 and sets it in motion. The main connection g is released without delay, as a result of which the surface s is pressurized completely. The spring element 5 closes and remains impermeable until the following cycle.

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.The injection piston 4 , which is set in motion, further immerses the piston on the rod side in the low-pressure / high-pressure chamber b, increases the pressure, and from this point in time the low-pressure chamber b, 1, n and 2 is converted to the high-pressure chamber. The further immersion of the injection piston 4 displaces the oil in the annular HD space 1.

Der Arbeitskolben 1 setzt seinen Krafthub an. Absenken des Arbeitskolbens 1 bei Energieausfall wird durch die dafür einge setzte Feder 7 verhindert.The working piston 1 applies its power stroke. Lowering of the working piston 1 in the event of a power failure is prevented by the spring 7 inserted for it.

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.When the preliminary stroke of the injection piston 4 ends, the port B is additionally pressurized to continue driving. The best way to do this is to use a 4/3 way valve, pressurized ports A and B in the 0 position.

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.A small pressure difference at port A brings the injection piston 4 back to the starting position. At the same time, the oil flows in since the low-pressure chamber 13 is always under a sufficiently dimensioned pressure. Repeated venting at port B takes working piston 1 one step further.

Auf diese Weise, durch das Einspritzen des Druckmediums in den ringförmigen HD-Raum l, können beliebige Krafthubwege im Rahmen der zulässigen Knickbelastung durchgeführt werden.In this way, by injecting the pressure medium into the ring-shaped HD space l, any power stroke in the frame the permissible buckling load.

Bei der Hebefunktion unter Last wird die Druckmediumkammer (I) kolbenstangenseitig angebracht.With the lifting function under load, the pressure medium chamber (I) attached to the piston rod.

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.Port B pressurized:
With the reversing function, provided that port A is vented, the two pistons 1 and 4 move back together. For this purpose, the connection h is provided in the working piston 1 . The oil flows freely back into the oil chamber p when the locking spring 7 is not inserted.

Anderenfalls wird der Anschluß D gleichzeitig druckbeaufschlagt.Otherwise, port D is pressurized at the same time.

Claims

Power amplifier that can be actuated by pressure medium for variable force stroke generation within the permissible buckling load, with a working piston ( 1 ) which has an annular pressure surface (a) located on the outer edge of the piston, characterized in that the annular surface as low pressure (LP) / high pressure (HP) -Floor (a) is formed, which pressurizes the pressure medium during the preliminary stroke by means of the external supply line ( 2 ) of a pressure medium separating element ( 3 ) and / or by means of a traveling injection piston ( 4 ) from the HP interior (b) of the piston is, that the working piston (1) at least two interconnected ND-piston surfaces (c, d, e), in that the piston (1) generates the high-pressure, self-movement in the power stroke independently, that the working piston (1) on the inside a HD- Room (b) with a connecting line (f) to the HP surface (a) that the injection piston ( 4 ) inside the working piston ( 1 ) is mounted completely enclosed and axially displaceable and that the injection piston ( 4 ) on the rod side does not leave the HD space (b) embedded in the working piston.

2. Power amplifier according to claim 1, characterized in that an LP main feed line (g) is provided which is released by means of a spring element ( 5 ) let into the working piston ( 1 ) with a preset opening point, the injection piston ( 4 ) being pressurizable on the end face and ND that a feed line (h) is provided in the working piston (1) which connects the ND areas of the working piston (1) and injection plunger (4), each rod side directly.

3. Power amplifier according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure medium separating element ( 3 ) during the LP pre-stroke by means of the pressure medium at the same time acts on the ND / HD ring surface (a) of the working piston ( 1 ).

4. Power amplifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that for holding the high pressure, the LP / HD separating element ( 6 ), with or without a resilient support ( 7 ), at least one surface inevitably acted upon by the low pressure (j, k) of a certain size that the insertion of at least one spring ( 7 ) enables the working piston ( 1 ) to be locked at any point on the stroke, even in the event of a power failure, and the return stroke can only take place after the surface (m) has been applied.

5. Power amplifier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure medium chamber (I) on the piston rod side or separated from the power section (II) is attached and that from a pressure medium chamber (I) several power units connected in parallel (II) are drivable at the same time.