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Hydraulische Zweistufenhandkolbenpumpe Hydraulische Pressen und Hebeböcke
werden teilweise mit manuell mittels eines Pumphebels zu betätigenden Kolbenpumpen
ausgestattet. Die von einer solchen Pumpe geleistete Arbeit hängt von ihrem Kolbenhub
und ferner unter Einbeziehung der Hebelwirkung des Pumphebels von der von Hand auszuübenden
Kraft ab. Diese Kraft ist wiederum abhängig vom Gegendruck pro Flächeneinheit, der
unter dem Pumpkolben von der Presse oder vom Hebebock her wirksam wird. Da die Handkraft
als eine konstante Größe zu betrachten ist, lassen sich mit einer Pumpe nur dann
mehrere Enddrücke erreichen, wenn die Fläche des Pumpkolbens und damit das pro Hub
geförderte Druckflüssigkeitsvolumen verändert werden kann.
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Damit der für die Kolbenpumpe erreichbare Maximaldruck schnell und
ohne übermäßige Kraftanstrengung erreicht werden kann, müssen Maßnahmen getroffen
werden, die eine Verkleinerung der Kolbenfläche zulassen. Soll demgemäß bei Pressen
der Maximaldruck schnell erreicht werden, so muß bei Beginn des Pumpvorganges ein
im Durchmesser größerer Kolben die Pumpflüssigkeit bis zu einem Zwischendruck fördern,
der von Hand nur noch schwer überwunden werden kann. In einer zweiten Druckstufe
fördert darauf ein im Durchmesser kleinerer Kolben die Druckflüssigkeit bis zu dem
angestrebten Maximaldruck. Bei Hebeböcken richtet sich die einzuschaltende Druckstufe
nach dem Gewicht der zu hebenden Last.
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Es ist eine Zweistufenhandkolbenpumpe bekannt, bei der in der ersten
Druckstufe der Kolben mit dem größeren Durchmesser in eine entsprechende Nut des
Kolbens mit dem kleineren Durchmesser eingreifen kann und so bei der Hubbewegung
mitgenommen wird, die von Hand direkt über den Pumphebel auf den Kolben mit dem
kleineren Durchmesser übertragen wird. Beim Umschalten auf die zweite Druckstufe
wird der Kolben mit dem größeren Durchmesser durch Drehung um 90° aus der Nut des
anderen Kolbens herausgedreht, wobei gleichzeitig der verbreiterte Kopf des Kolbens
mit dem größeren Durchmesser in zwei gegenüberliegende Schlitzführungen des Pumpzylinders
eingeschoben wird. Bei der jetzt folgenden Pumpbewegung kann nur noch der im Durchmesser
kleinere Kolben auf und ab bewegt werden.
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Der Nachteil einer derartigen Zweistufenhandkolbenpumpe liegt darin,
daß der im Durchmesser größere Kolben beim Umschalten in die nächste Druckstufe
aus einer Nut des im Durchmesser kleineren Druckkolbens herausgedreht werden muß.
Dies geschieht bei einer bekannten Ausführung dadurch, daß eine mit dem Außenkolben
fest verbundene Arretierscheibe aus der Nut des im Durchmesser kleineren Druckkolbens
herausgedreht wird. Ist der Druck nämlich in dem Drucksystem beim Pumpen in der
ersten Druckstufe angestiegen; so sind die beiden Kolben durch ihr Zusammengreifen
mittels der Arretierscheibe ineinander verklemmt. Außerdem sind die Dichtungen unter
dem Druck stark vorgespannt, so daß ein erhöhter Kraftaufwand notwendig ist, um
die Kolben in die zweite Druckstufe umzuschalten. Ist ein bestimmter Druck in dem
System überschritten, so sind die Kolben derart ineinander verklemmt, daß ein Umschalten
gar nicht mehr möglich ist.
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Es ist eine weitere Zweistufenhandkolbenpumpe bekannt, bei der die
Umschaltung von der ersten auf die zweite Druckstufe bei einem bestimmten Druck
automatisch erfolgt. Dies ist aber oft nicht erwünscht, weil in vielen Fällen die
individuelle Handkraft nicht voll ausgenutzt wird. Da die Fördermenge pro Hub bei
der zweiten Stufe sehr gering ist, sind damit große Zeitverluste verbunden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zweistufenhandkolbenpumpe zu
schaffen, bei der jeweils ein Umschalten von der ersten auf die zweite Druckstufe
unbeeinflußt von der Größe des Gegendruckes und davon ungehindert möglich ist, wenn
sich die Hubkolben voll eingeschoben im Zylinder befinden. Diese Stellung ist nachfolgend
jeweils als unterer Totpunkt bezeichnet.
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Dabei geht die Erfindung von einer hydraulischen Zweistufenhandkolbenpumpe
aus, in deren Zylinder ein hohlzylindrischer Außenkolben und ein davon umfaßter
Innenkolben angeordnet sind, von denen der Innenkolben allein oder gemeinsam mit
dem Außenkolben, der zu letzterem mit dem Innenkolben durch eine drehbare Arretierscheibe
verbindbar ist, mittels eines am Kopf des Innenkolbens angreifenden,
in
einem auf dem Zylindergehäuse angeordneten Lagerbock schwenkbar gelagerten Pumphebels
in beiden Richtungen axial verschiebbar ist.
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Die Erfindung besteht darin, daß der Außenkolben in an sich bekannter
Weise druckseitig auf einer Druckfeder abgestützt ist und sein unter den Kopf des
Innenkolbens lose greifendes Ende von einer radial ausladenden, sich auf einer Abstufung
am Außenkolben abstützenden, um den Außenkölben drehbaren Arretierscheibe umfaßt
ist, deren Dicke kleiner als die Höhe der Abstufung und deren Außenkontur derart
gewählt ist, daß die Arretierscheibe in einer Drehstellung unter mindestens einen
auf dem Zylinderkörper angeordneten Arretierbügel greift und in einer anderen Drehstellung
mit dem Außenkolben axial am Arretierbügel vorbeibewegbar ist.
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Bei einer derartigen Ausführungsform der Umschaltvorrichtung, die
im wesentlichen aus einer sich lose am Außenkolben abstützenden, um diesen drehbaren
Arretierscheibe besteht, ist es in dem unteren Totpunkt der Kolben auch bei sehr
starkem Pumpgegendruck immer möglich, von der ersten in die zweite und von der zweiten
in die erste Druckstufe umzuschalten, da eine feste Kupplung zwischen Außen- und
Innenkolben nicht besteht. Nunmehr veranlaßt die Druckfeder die Saugbewegung des
Außenkolbens, während die Arretierscheibe lediglich die Aufgabe hat, für die Einstellung
und Beibehaltung der zweiten Druckstufe den Außenkolben an dem Druckzylinder zu°
arretieren.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine hydraulische Zweistufenhandkolbenpumpe,
bei der die erste Druckstufe eingeschaltet ist, F i g. 2 einen Schnitt durch die
Pumpe nach der Linie H-II der F i g. 1,.
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F i g. 3 einen Schnitt durch die Pumpe gemäß F i g. 1 nach Umschaltung
in die zweite Druckstufe und-F i g. 4 einen Querschnitt durch die Pumpe nach der
Linie IV-IV der F i g. 3.
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In F i g.1 ist das Pumpgehäuse 1 mit teilweise angehobenem Pumphebel
2 und mit den beiden Kolben, nämlich dem Außenkolben 3 und dem Innenkolben
4,
in Saugstellung dargestellt. Der Pumphebel2 ist an einem Lagerbock 5 des
Pumpgehäuses 1 mit einem Bolzen 6 aasgelenkt. über den Druckbolzen 7 ist der Kopf
8 des Innenkolbens 4 mit dem Pumphebel 2 gelenkig verbunden. Dazu durchgreift der
Druckbolzen 7 das Langloch 9 im Kopf B.
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Der Außenkolben 3 ist von der Druckfeder 10 umfaßt, die sich
einerseiis an der Schulter 11 des Pumpgehäuses 1 und andererseits an der Schulter
12 des Außenkolbens 3 abstützt. Dadurch ist der Außenkolben 3 mit seiner äußeren
Stirnfläche an der Stützschulter 13 des Kopfes 8 des Innenkolbens
4 zur Anlage gebracht. Der Außenkolben 3 weist an seinem oberen Ende die
Abstufung 14 auf, auf der die Arretierscheibe 15 den Außenkolben 3 umgreift.
Auf dem Pumpgehäuse 1 befinden sich zwei Arretierbügel 17,18.
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Die Außenkontur der Arretierscheibe 15 ist durch zwei gegenüberliegende
Kreisbögen und zwei dazwischen befindliche, parallel zueinander liegende Geraden
gebildet. An der Arretierscheibe 15 greift der aus den F i g. 2 und 4 ersichtliche
Handhebel 19 an. Nach F i g. 2 ist der Handhebel 19 an einer Schräge 20 des Lagerbockes
5 angelegt und derart geschwenkt, daß die parallel zueinander liegenden Geraden
der Arretierscheibe 15 an den Arretierbügel 17, 18 bei den Hubbewegungen vorbeibewegt
werden können.
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Wird der Pumphebel 2 um den Bolzen 6 z. B. zu einer Saugbewegung der
beiden Kolben 3, 4 geschwenkt, so wird der Innenkolben 4 durch den Druckkolben 7
mit dem Pumphebel 2 aufwärts gezogen, wobei die Anlage der äußeren Stirnfläche des
Außenkolbens 3 durch die Druckfeder 10 an der Stützschulter 13 des Kopfes 8 des
Innenkolbens 4 erhalten bleibt. Während dieses Hubes öffnet sich das Saugventil
21, und die Pumpflüssigkeit, z. B. Öl, strömt in den Raum unterhalb der beiden Kolben
3, 4, wie es aus der F i g. 1 zu ersehen ist.
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Bei der Druckbewegung des Pumphebels 2 werden die beiden Kolben 3,
4 durch den an dem Pumphebel 2 aasgelenkten Kopf 8 des Innenkolbens
4 nach unten gedrückt, wobei der Pumpdruck auf den Außenkolben 3 über die
Stützschulter 13 des Kopfes 8 auf die äußere Stirnfläche des Außenkolbens 3 übertragen
wird. Dabei ist das Saugventil 21 geschlossen, das Druckventil 22 dagegen geöffnet,
und die Druckflüssigkeit wird z. B. in ein Hubgerät gedrückt.
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Ist der Pumpdruck in der Druckleitung des Druckventils 22 infolge
mehrmaligen Pumpens mittels des Pumphebels 2 derart angestiegen, daß die Handkraft
für einen nochmaligen Hub den herrschenden Druck in der Pumpleitung des Pumpventils
22 nicht mehr überwinden kann, so wird in die zweite Druckstufe umgeschaltet. Ein
Umschalten erfolgt, wie bereits erwähnt, in der unteren Totpunktlage der beiden
Kolben. Diese Stellung ist in F i g. 3 dargestellt. Das Umschalten geschieht dadurch,
daß der Handhebel 19
und damit die auf der Stirnfläche 16 des Kolbengehäuses
1 aufliegende Arretierscheibe 15 um 90° geschwenkt werden, wodurch die beiden Kreisbögen
der Arretierscheibe 15 unter die beiden Arretierbügel 17, 18 zu liegen kommen, wie
es aus der F i g. 4 ersichtlich ist. Die Kante 23 des Pumphebels 2 liegt auf dem
Arretierbügel17 auf. Mit einer leichten Handbewegung kann der Handhebel 19 und damit
die Arretierscheibe 15 unter die Arretierbügel 17, 18 geschwenkt werden. Da die
Schwenkbewegung des Handhebels 19 unbeeinflußt von dem herrschenden Druck in der
Druckleitung des Druckventils 22 erfolgt, ist in der unteren Totpunktlage stets
ein Umschalten von der ersten in die zweite Druckstufe und umgekehrt möglich, da
ein Verklemmen der Kolben 3 und 4 nicht auftreten kann.
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In der verschwenkten Lage der Arretierscheibe 15 nach F i g. 4 ist
der Außenkolben 3 gegen eine Aufwärtsbewegung unter der Kraft der Druckfeder 10
gesichert. Bei den folgenden Pumpbewegungen des Pumphebels 2 wird über den Kopf
8 des Innenkolbens 4 nur noch der mit dem Kopf 8 fest verbundene Innenkolben 4 auf
und ab bewegt werden. Die jetzt zum Pumpen noch notwendige Handkraft hat sich entsprechend
dem Flächenverhältnis der beiden Kolbenflächen, der Kolben 3 und 4, verringert.
Der Druck in der Druckleitung des Druckventils 22 kann nunmehr weiter durch die
Pumpbewegung des Pumphebels 2 mit einer geringeren Flüssigkeitsmenge pro Kolbenhub
bis zu einem möglichen Enddruck erhöht werden.