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Pneumatisch-hydraulische Druckvorrichtung Wegen der großen Vorteile
des hydraulischen Antriebes wird diese Kraftübertragungsart mehr und mehr in Verbindung
mit den verschiedensten Maschinenkonstruktionen angewendet.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine pneumatischhydraulische Druckvorrichtung,
bestehend aus zwei beweglichen, in eine Flüssigkeit eintauchenden Kammern mit einem
Ventilschieber, durch den die Kammern abwechselnd mit einer Druckluftleitung verbunden
werden und bei der die Kammern mit Ein- und Auslaßventilen für die Flüssigkeit versehen
und so angeordnet sind, daß sie unter Luftdruck abwechselnd Flüssigkeit in den Auslaß
liefern. Zweck der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen kontinuierlichen
und gleichmäßigen Flüssigkeitsabfluß aus dem Auslaß bei konstantem Druck liefert.
Die Vorrichtung soll zum Beispiel bei hydraulisch angetriebenen Maschinenwerkzeugen
Verwendung finden. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber mechanisch
derart ausgebildet ist, daß beim Wechsel des Anschlusses der Druckluftleitung von
einer Kammer zur anderen für einen Augenblick beide Kammern in Verbindung mit der
Druckluftleitung stehen und die Flüssigkeitsauslaßventile beider Kammern gleichzeitig
offen sind.
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Es sind Pumpvorrichtungen mit zwei Kammern bekannt, bei denen einen
Augenblick während des
Arbeitsganges die beiden Kammern miteinander
verbunden werden. Dabei sind aber die Kammern in diesem Augenblick gleichzeitig
von der Luftzufuhr der Druckluft abgeschnitten. Infolge des dadurch eintretenden
Druckausgleiches in den Kammern sinkt der Druck darin ebenso wie der Druck der gelieferten
Flüssigkeit momentan ab, so daß bei Wiedereinsetzen der Druckluftzufuhr in eine
der Kammern ein Flüssigkeitsstoß entsteht. Diese Vorrichtung liefert also nicht
den mit der Erfindung erreichten gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom auch beim Wechsel
der Druckluftzufuhr zu den Kammern.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnung näher erläutert.
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In der Zeichnung zeigt Fig. i einen schematischen Querschnitt durch
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer Endlage, Fig. 2 einen Querschnitt
. nach Linie 11-II der Fig. i, Fig. 3 und 4 verschiedene Stellungen des Schieberventils
zur Verteilung des Luftdruckes auf die Kammern.
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In einem Behälter i mit einer Flüssigkeit 2 sitzt ein Traggehäuse
3. Von diesem wird ein Ventilgehäuse 4 getragen, welches mit zwei Kammern 5 und
6 verbunden ist. Die Kammern besitzen je ein Klappenventil 7 und 8, durch die Flüssigkeit
aus dem Behälter i in die Kammern eintreten kann. Die Flüssigkeitsauslässe der Kammern
werden durch Rückschlagventile gesteuert, die zum Beispiel wie dargestellt in Form
von Kugelventilen 9 und io ausgebildet sein können. Über diese kann die Flüssigkeit
die Kammern über ein Kanalsystem verlassen, wie es nachfolgend beschrieben wird,
und in die Flüssigkeitsabflußleitung i i gelangen, von der aus die Druckflüssigkeit
in die angetriebene Maschine abgeleitet wird.
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Die Druckluft gelangt über eine Druckluftleitung 12 in das Traggehäuse
3, von hier aus durch eine weitere Leitung 13 in das Ventilgehäuse 4 zu einem Ventilschieber
14. Von diesem wird die Druckluft auf die Kammern 5 und 6 verteilt. Diejenige der
Kammern 5 oder 6, die zur Zeit nicht in Verbindung mit der Druckluftleitung 13 über
den Ventilschieber 14 steht, befindet sich über eineLuftauslaßleitung 15 oder 16
in Verbindung mit der Atmosphäre und ist ferner an ein Kanalsystem, wie später beschrieben,
angeschlossen.
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Das Traggehäuse 3 besitzt einen Ansatz, der einen Nocken
30 trägt. Dieser ist durch eine Feder 38 belastet und wirkt zusammen mit
einer Rolle 42 an dem Ventilgehäuse 4. Sie hält das Ventilgehäuse in der dargestellten
Stellung, bei - der- ein Anschlag 17 des Ventilgehäuses an einem Anschlag 18 des
Traggehäuses anliegt. Auf diese Weise wird eine gewisse Schwenkbewegung notwendig,
um die Vorrichtung von der in der Fig. i dargestellten Endlage in die andere Endlage
zu verschwenken, bei der ein Anschlag i9 des Ventilgehäuses an einen Anschlag 2o
des Traggehäuses anstößt. Es sei angenommen, es ströme Luft eines bestimmten Druckes
zu der Vorrichtung in der Stellung gemäß Fig. i über die Druckluftleitungen 12 und
13. Die Druckluft gelangt über den Ventilraum 21 sowie die Leitung 22 in die Kammer
5. Hier übt sie auf die freie Oberfläche der Flüssigkeit in der Kammer einen Druck
aus. Die Flüssigkeit 24 in der Kammer 5 wird durch den Flüssigkeitsauslaßkanal a5
über das Kugelventil 9 und weiterhin durch die Kanäle 26, 27, 28 und 29 in die Flüssigkeitsabflußleitungen
i i gedrückt. .
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Bei zunehmendem Auspressen der Flüssigkeit aus der Kammer 5 durch
die Druckluft wird diese Kammer in zunehmendem Maße schwimmfähig. Sie sucht sich
in der Flüssigkeit :2 zu heben und übt hierbei ein Drehmoment auf das Ventilgehäuse
4 aus. In der dargestellten Stellung neigt das Ventilgehäuse zu einem Drehmoment
in entgegengesetztem Uhrzeigersinn. Es erreicht schließlich eine solche Gewalt,
daB es das Moment in entgegengesetzter Richtung, das durch den Nocken 3o ausgeübt
wird, überwindet.
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Während der Entleerungsperiode der Kammer 5 ist die Kammer 6 über
die Leitung 32, den Ventilraum 33 und die Luftauslaßleitung 16 in Verbindung mit
der Atmosphäre. Dabei fließt die Flüssigkeit des Behälters i durch das Klappenventil
8 in die Kammer 6 und füllt diese Kammer vollständig aus. Infolge der Schwimmfähigkeit
der Kammer 5 schwenkt die gesamte Vorrichtung um das Lager 39 in die andere Endlage.
Hierbei stößt der Anschlag i9 an denAnschlag 2o an. DerVentilschieber 14 liegt so,
daß er durch die Anschläge 18 und 2o betätigt und in eine andere Lage relativ zu
den Luftauslaßleitungen 15, 16, den Leitungen 22, 23 und der Druckluftleitung 13
(s. Fig. 3) gebracht wird.
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Bei der neuen Stellung des Ventilschiebers befindet sich die Kammer
6 in Verbindung mit den Druckluftleitungen 13 und 12- der Leitung 32 und dem Ventilraum
33. Weiterhin ist die Kammer 5 mit der Atmosphäre über die Leitung 22, den Ventilraum
21 und die Luftauslaßleitung 15 in Verbindung. Der Luftdruck wirkt nunmehr auf die
freie Oberfläche in der Kammer 6 und drückt die in dieser Kammer enthaltene Flüssigkeit
34 durch den Flüssigkeitsauslaßkanal 35 über das Kugelventil io und durch die Kanäle
26, 27, 28 und 29 in die Flüssigkeitsabflußleitung ii.
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Während dieser Zeit wird die Kammer 5 über das Klappenventil 7 mit
Flüssigkeit gefüllt. Sobald die Kammer 6 sich genügend entleert hat und eine größere
Schwimmfähigkeit besitzt, um das durch den Nocken 30 in entgegengesetzter
Richtung ausgeübte Drehmoment zu überwinden, schwenkt die Vorrichtung im Uhrzeigersinn
in ihre erste Stellung zurück. Der Ventilschieber 14 wird hierbei in umgekehrter
Richtung verstellt, und der Anschlag-17 legt sich wiederum gegen den Anschlag 18,
so daB sich die Bewegung wiederholt.
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Die Bewegungsperioden hängen davon ab, mit welcher Geschwindigkeit
die Kammern 5 und 6 entleert werden, mit anderen Worten von dem Vo-
Lumen
an Flüssigkeit, welches durch die Flüssigkeitsabflußleitung ii in der Zeiteinheit
entnommen wird.
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Die Leitungen 22, 32 und die Druckluftleitung 13 sind zueinander derart
angeordnet und das Schieberventil derart ausgeführt, daß die Kammern 5 und 6 niemals
zugleich vollständig von der Druckluftleitung 13 abgeschnitten sind. Wie aus den
Fig. 3 und 4 erkennbar, ist die Mündung der Druckluftleitung 13 etwas aufgeweitet,
so daß sie etwas größer ist als die Breite des mittleren Teiles des Ventilschiebers
14. Die Druckluftleitung 13 ist auf diese Weise niemals vollständig geschlossen.
Wenn also während der Schwenkbewegung der Vorrichtung die mittlere Stellung erreicht
ist, sind auf diese Weise beide Ventilräume 21 und M des Schieberventils sowie beide
Kammern 5 und 6 in Verbindung mit der Druckluftleitung 13 (s. Fig. 4). Hierdurch
werden momentane Druckabfälle in der Flüssigkeitsabflußleitung i i während der Schwenkbewegung
vermieden.
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In der letzten Hälfte der Schwenkbewegung erzeugt der Luftabfluß durch
die Luftauslaßleitungen 15 und 16 aus den Kammern 5 und 6 infolge der Luftgeschwindigkeit
eine Rückstoßkraft, durch die ein Drehmoment erzeugt wird, welches sich zusätzlich
zu dem durch die Schwimmfähigkeit der Kammern ausgeübten Drehmoment auswirkt. Der
Druck des Nockens 3o an der Rolle 42 wirkt ebenfalls im letzten Teil im Sinne der
Schwenkbewegung.
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Mit einer Vorrichtung, wie sie beschrieben wurde, ist es möglich,
irgendeine gewünschte Flüssigkeitsmenge in der Zeiteinheit unter konstantem Druck
durch die Flüssigkeitsabflußleitung i i abzuführen. Das Volumen an Druckluft ist
stets gleich dem Volumen der von der Vorrichtung geförderten Flüssigkeitsmenge;
sofern die Vorrichtung mit einem Zählwerk od. dgl. verbunden wird, kann sie auch
als Flüssigkeitsmeßvorrichtung verwendet werden.
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Durch eine Stellschraube 37 kann die Spannung der Feder 38 eingestellt
werden, um den Zeitpunkt des Schwenkens des Ventilgehäuses ,4 zu verändern. Je größer
die Spannung der Feder 38, desto größer muß die Schwimmfähigkeit der Kammern sein,
ehe sie den Widerstand des Nockens 30 überwinden.
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Die Druckluftleitung kann mit einem Reduzierventil versehen sein,
so daß der eintretende Luftdruck geregelt werden kann. Auf diese Weise kann der
Flüssigkeitsdruck selbsttätig geändert werden.