[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ölauffüllung eines Speicherraums
eines hydro-pneumatischen Druckübersetzers, sowie von einem hydro-pneumatischen Druckübersetzer
bekannter Art zur Durchführung des Verfahrens, jeweils nach der Gattung des Anspruchs
1 bzw. des Anspruchs 5.
[0002] Bei den gattungsgemäßen hydro-pneumatischen Druckübersetzern (DE-PS 28 18 337 oder
DE-OS 28 10 894) werden hin und wieder in Arbeitspausen die Leckverluste des Hydrauliköls
durch Auffüllen des Speicherraums ausgeglichen. Das Hydrauliköl wird dabei über einen
Nippel von außerhalb des Druckübersetzers in den Speicherraum gefördert, wobei der
federbelastete Speicherkolben entsprechend entgegen der Federkraft verschoben wird.
Die Federkraft wird meist durch eine mechanische Schraubenfeder oder durch eine Luftfeder
erzeugt, die jeweils den Speicherkolben auf der dem Speicherraum abgewandten Stirnseite
beaufschlagen. Natürlich sind auch andere Mittel zur Erzeugung der Federkraft denkbar.
[0003] Ein Problem bei der Ölauffüllung des Speicherraums stellt die Entlüftung des Speicherraums
dar, die natürlich beim Erstauffüllen des Speicherraums mit Hydrauliköl erforderlich
ist, aber auch beim Nachfüllen von Hydrauliköl erforderlich sein kann, nämlich immer
dann, wenn Luft vom Federraum über die radialen Dichtungen des Speicherkolbens zum
Speicherraum gelangt ist. Derartige schädliche Luft kann auch vom Arbeitsraum in
den Speicherraum gelangt sein, wenn beispielsweise die radialen Dichtungen am Arbeitskolben
nicht ausreichend zu den am Arbeitskolben angreifenden pneumatischen Drücken hin abdichten.
[0004] Die Entlüftung des Speicherraums erfolgt üblicherweise durch eine Entlüftungsbohrung,
die durch eine Entlüftungsschraube verschlossen ist, welche beim Hydraulikölnachfüllen
und beabsichtigtem Entlüften entfernt werden muß. Häufig ist jedoch beim Ölnachfüllen
eine Entlüftung nicht erforderlich, so daß die Entlüftungsbohrung dabei nicht geöffnet
wird. Je nach konstruktiver Ausgestaltung der Speicherfeder und des Federraums kann
bei unvorsichtigem Nachfüllen von Hydrauliköl der Speicherkolben so weit in den Federraum
hineingeschoben werden, daß die radialen Außendichtungen Anschlußbohrungen des Federraums
überfahren und dadurch im Laufe der Zeit verletzt werden können. Im Unterschied zu
der nur einen geringen Durchmesser aufweisenden Entlüftungsbohrung sind diese Anschlußbohrungen
des Federraums verhältnismäßig groß. Diese Anschlußbohrungen dienen beispielsweise
für eine Luftfeder oder aber, wenn im Federraum eine Schraubenfeder angeordnet ist,
für die Hauptentlüftung des Federraums.
[0005] Wenn jedoch Luft im Speicherraum vorhanden ist, kann diese zu Schäumen des Hydrauliköls
und zu Funktionsstörungen führen bzw. zu mangelnden Druckübersetzungen.
[0006] Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Druckübersetzer besteht darin, daß bei unkontrolliertem
Ölnachfüllen, was ja stets unter gewissem Druck erfolgen muß, der Arbeitskolben aus
seiner Ausgangslage verschoben wird, da das in den Speicherraum eingefüllte Hydrauliköl
nach Beenden des Ausweichhubs des Speicherkolbens vom Speicherraum in den Arbeitsraum
dringt. Das nunmehr erforderliche Ablassen von Hydrauliköl ist zeitaufwendig. In
jedem Fall ist das Ölauffüllen bei den bekannten Druckübersetzern schlecht kontrollierbar.
Vorteile der Erfindung
[0007] Das erfindungsgemäße Verfahren zur Auffüllung eines Speicherraum eines hydro-pneumatischen
Druckübersetzers und der hydro-pneumatische Druckübersetzer zur Durchführung dieses
Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und des Anspruchs
5 hat demgegenüber den Vorteil, daß etwaige im Speicherraum vorhandene Luftmengen,
oder beim Auffüllen des Speicherraums mit Hydrauliköl hineingelangende Luftmengen
automatisch entlüftet werden. Da die Ölauffüllung stets mit einem gewissen, die Kraft
der Speicherfeder überwindenden Überdruck erfolgt, wird bei Ausnutzung der einzelnen
Drücke bzw. der die Drücke bewirkenden Kräfte, der Speicherkolben beim Auffüllen solange
verschoben, bis nach ausreichender Ölauffüllung, aber bevor der Arbeitskolben verschoben
wird, die Ölauffüllung beendet wird. Diese Beendung kann erfindungsgemäß durch Öffnen
des Stromventils, beispielsweise eines Druckhalteventils, erfolgen, so daß ein bestimmter
Druck im Speicherraum nicht überschritten wird. Natürlich kann diese Unterbrechung
auch dadurch erfolgen, daß bei Erreichen eines Auffülldrucks, der etwas höher als
der Speicherdruck aber niedriger als der am Arbeitskolben zu dessen Verschiebung
erforderliche Druck ist, die Ölauffüllung beendet wird. In jedem Fall wird erfindungsgemäß
der Maximaldruck im Speicherraum bei der Ölauffüllung nach oben begrenzt und dies
vorzugsweise in Verbindung mit einer automatischen Steuerung (Entlüftung).
[0008] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Druck durch ein Druckhalteventil
begrenzt, das bekanntlich bei Überschreiten eines bestimmten Druckes entweder öffnet,
um den Überdruck abzubauen, oder schließt, um einen Überdruck zu verhindern, so daß
ein solches Druckhalteventil entweder am Ölüberlauf oder am Ölzulauf angeordnet sein
kann. Als Stromventil mit gleichzeitiger Entlüftungswirkung kann auch ein Rückschlagventil
dienen, das bei entsprechendem Überschreiten des Speicherdruckes öffnet.
[0009] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Entlüftungsöffnung
durch den Speicherkolben erst in dessen Ausgangslage freigelegt. Dies ist für eine
Entlüftung allerdings nur dann sinnvoll, wenn in überlicher Weise der den Speicherkolben
aufnehmende Zylinder vertikal eingebaut ist, so daß sich oberhalb der Ölsäule und
unterhalb des Speicherkolbens die Luftmengen sammeln können, die dann nach entsprechender
Verschiebung des Speicherkolbens zuerst, und zwar automatisch, entweichen, bevor
dann Öl nachströmen kann. Als reine Sicherung gegen Ölüberdruck im Speicherraum spielt
die Einbaulage keine entscheidende Rolle. Das hierbei zu verwendende Stromventil muß
in jedem Fall ein Rückströmen von Luft von außerhalb über die Entlüftungsbohrung in
den Speicherraum verhindern.
[0010] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Entlüftungsbohrungen
vorhanden, von denen eine in Ausgangslage und die andere bei weiterem Verschieben
des Speicherkolbens in Richtung Speicherfeder erst in Extremlage des Speicherkolbens
aufgesteuert wird. Während der Speicherkolben bei normalem Betrieb immer in seine
Ausgangslage zurückläuft und dabei die erste Entlüftungsbohrung aufsteuert, durch
die dann auch kontinuierlich entlüftet werden kann, wird die zweite Entlüftungsbohrung
nur dann aufgesteuert, wenn ein Fehler beim Ölnachfüllen geschieht, beispielsweise
wenn zu viel Öl in das System eingepumpt wird und von der relativ kleinen ersten Entlüftungsbohrung
nicht ausreichend abgeführt werden kann. Sobald dann die Überfüllung beendet ist,
schiebt die Speicherfeder den Speicherkolben wieder ein wenig zurück, wobei diese
zweite Entlüftungsbohrung durch den Speicherkolben verschlossen wird. In der sich
dann ergebenden, vom Speicherdruck bestimmten, schwimmenden Ausgangslage des Speicherkolbens
ist die erste Entlüftungsbohrung noch aufgesteuert, um so eine kontinuierliche Entlüftung
zu gewährleisten. Vorteilhafterweise kann diese zweite Entlüftungsbohrung ebenfalls
von einem Stromventil steuerbar sein, wobei jedoch auch der Speicherkolben selbst
mit seinen Radialdichtungen in Verbindung mit der Mündung dieser zweiten Entlüftungsbohrung
als Stromventil arbeitet und somit ein extra Stromventil als zusätzliche Sicherung
gegen Leckluft dient.
[0011] Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Extremlage des Speicherkolbens
durch einen Anschlag bestimmt, so daß der Speicherkolben beim Auffüllen von Hydrauliköl
erst an diesen Anschlag geschoben wird, bevor die Entlüftung bzw. die Überfüllsicherung
öffnet, um die Luft bzw. zu viel geförderte Hydraulikmengen entweichen zu lassen.
Hierdurch wird insbesondere auch verhindert, daß der Speicherkolben so weit verschoben
wird, daß die Radialdichtung durch irgendwelche Anschlüsse, die von ihr überfahren
würden, beschädigt werden könnten.
[0012] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im Speicherkolben
Ringnuten (Labyrinthnuten) zur Zylinderwand und zum Tauchkolben hin mit Leckleitungen
vorhanden zur Ableitung von Leckluft und Lecköl. Hierdurch ist gewährleistet, daß
die besonders bei unterschiedlichen Drücken in Federraum und Speicherraum möglichen
Leckagen unschädlich abgeleitet werden. In den Speicherraum gelangende Luftmengen
können zu einer Verschäumung des Öls führen und auch in den Arbeitsraum gelangen,
was zu erheblichen Funktionsstörungen, insbesondere zu einer mangelnden Krafterzeugung,
führen kann.
[0013] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der als Speicherfeder
eine Druckluftfeder dient, weist der Federraum eine feststehende Trennwand auf, mit
einer zentralen mit der Führungsbohrung fluchtenden Bohrung, in der der Tauchkolben
radial dichtend gleitet, und wobei die Trennwand als Anschlag für den Speicherkolben
dient. Üblicherweise wird bei der Verwendung von Druckluft als Speicherfeder der
Federraum nahezu auf Null abgebaut - um damit Baulänge des Druckübersetzers zu sparen
- da die Kraft der Speicherfeder durch den Luftdruck bestimmt wird, der auch in den
Zuführleitungen zum Federraum herrscht und von der Luftversorgung her aufrechterhalten
werden kann.
[0014] Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Anschlag ein
in eine entsprechende Nut der Innenwand der den Speicherkolben aufnehmenden Zylinderbohrung
greifender Sicherungsring. Ein solcher Sicherungsring ist beim Zusammenbau des Druckübersetzers
problemlos in die entsprechend vorgesehene Nut der Zylinderbohrung einsetzbar. Um
eine möglichst langlebige, verschleißfeste Einrichtung zu erhalten, ist nach einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Speicherkolben und
dem Sicherungsring ein loser Anschlagring angeordnet, dessen Außendurchmesser dem
Innendurchmesser der Zylinderbohrung entspricht. Letztere Ausgestaltung ist besonders
vorteilhaft bei der Verwendung einer Schraubenfeder als Speicherfeder anwendbar, bei
der sich diese Schraubenfeder am Anschlagring abstützt. Natürlich kann diese Ausgestaltung
auch vorteilhaft bei einer Luftfeder als Speicherfeder eingesetzt werden.
[0015] So wie eine Schraubenfeder in einer Doppelfunktion als Speicherfeder und als Rückstellfeder
zwischen dem Speicherkolben und dem Antriebskolben des Tauchkolbens eingesetzt sein
kann, so kann in gleicher Funktion einerseits am Speicherkolben und andererseits am
Antriebskolben angreifende Druckluft als Speicherfeder dienen. In einem solchen Fall
muß der diesen Antriebskolben beaufschlagende Luftdruck für einen Antrieb des Tauchkolbens
entsprechend höher sein als der Speicherfederdruck.
[0016] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann als Stromventil
oder Druckhalteventil eine Einrichtung dienen mit einem elastischen Ventilglied,
das über eine Wippe von außen auf die Mündung der Entlüftungsbohrung gepresst wird,
wobei die Wippe auf einer Bundschraube mit radialem Spiel gelagert ist, und die Schließkraft
durch ein am anderen Hebelende der Wippe angreifendes federndes Element bestimmt
wird. Als federndes Element bzw. als bewegliches Ventilglied können gummiartige Elemente
dienen, wobei die Öffnungskraft dieses Ventils durch den Querschnitt der Mündung der
Entlüftungsbohrung und die elastischen Kräfte der Gummielemente bestimmt wird.
[0017] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
[0018] Drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen hydro-pneumatischen Druckübersetzer im Längsschnitt als erstes Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 und 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab im Längsschnitt
und im Querschnitt;
Fig. 4 einen Teil eines Druckübersetzers im Längsschnitt als zweites Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 4 in vergrößertem Maßstab, aber als Variante dieses
zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 6 einen Teil eines Druckübersetzers im Längsschnitt als drittes Ausführungsbeispiel
und
Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 6 in vergrößertem Maßstab und als Variante.
[0019] Der in Fig. 1 dargestellte Druckübersetzer weist zylinderförmige Außenabmessungen
auf, kann aber auch andere Außenformen haben, wie beispielsweise zwei nebeneinanderliegende
Zylinder oder eine quaderförmige Ausbildung. Bei dem dargestellten Beispiel ist in
einem mit Hydrauliköl gefüllten Arbeitsraum 1 ein Arbeitskolben 2 axial verschiebbar
angeordnet, der in einer Bohrung eines Gehäuses 3 des Druckübersetzers radial dichtend
geführt ist. An dem Arbeitskolben 2 ist zur Kraftübertragung eine Kolbenstange 4 angeordnet.
Außerdem weist der Arbeitskolben 2 einen als Bund an ihm angeordneten Hilfskolben
5 auf, der zu einem Mantelrohr 6 hin radial abgedichtet ist und dadurch zwei Räume
7 und 8 begrenzt, die für den Eilgang des Arbeitskolbens pneumatisch versorgt werden.
Sobald ausreichend Druckluft in den Raum 7 strömt, wird der Arbeitskolben 2 nach unten
geschoben, wenn hingegen in den Raum 8 Druckluft gefördert wird, gelangt der Arbeitskolben
2 wieder in die dargestellte Ausgangsstellung.
[0020] Oberhalb vom Arbeitsraum 1 und mit diesem hydraulisch verbunden ist ein Speicherraum
9 für Hydrauliköl vorhanden, dessen Speicherdruck durch einen Speicherkolben 11 und
eine Speicherfeder 12 erzeugt wird. Der Speicherkolben 11 ist in einem Mantelrohr
13 radial dichtend axial verschiebbar geführt. Ebenfalls radial dichtend und axial
verschiebbar ist in diesem Mantelrohr 13 ein Antriebskolben 14 eines Tauchkolbens
15 gelagert, der entgegen der Kraft der Speicherfeder 12 in Richtung Arbeitsraum 1
verschiebbar ist. Der Tauchkolben 15 durchringt radial abgedichtet den Speicherkolben
11 und taucht in den Speicherraum 9. Der Antriebskolben 14 mit Tauchkolben 15 wird
durch Druckluft angetrieben, die in einen Antriebsraum 16 oberhalb des Antriebskolbens
14 geleitet wird. Dies wird dann vorgenommen, wenn der Arbeitskolben 2 seinen Eilgang
beendet hat, d.h. das an der Kolbenstange 4 angebrachte Werkzeug in Arbeitslage gebracht
ist. Wenn der Antriebskolben 14 durch die Druckluft verschoben wird, taucht nach Zurücklegung
eines bestimmten Hubes der Tauchkolben 15 in eine vom Speicherraum 9 zum Arbeitsraum
1 führende Verbindungsbohrung 17, wonach diese Verbindung unter Mitwirkung einer Radialdichtung
18 unterbrochen ist. Bei weiterem Eintauchen des Tauchkolbens 15 in den Arbeitsraum
1 wird dort Hydraulikflüssigkeit verdrängt, wobei ein entsprechend hoher Arbeitsdruck
im Arbeitsraum 1 entsteht. Dieser Druck entspricht dem Übersetzungsverhältnis der
Arbeitsflächen von Arbeitskolben 14 zu Tauchkolben 15, ausgehend von dem den Antriebskolben
14 beaufschlagenden pneumatischen Druck. Dieser hohe hydraulische Druck wirkt unmittelbar
auf den Arbeitskolben 2 und bewirkt die gewünschte hohe Kraft an der Kolbenstange
4. Für den Rückhub wird der pneumatische Druck im Antriebsraum 16 abgebaut, so daß
die Speicherfeder 12 den Antriebskolben 14 in die gezeigte Ausgangslage zurückschiebt,
wonach aus dem Arbeitsraum 1 durch den Arbeitskolben 2 verdrängt Hydraulikflüssigkeit
in den Speicherraum 9 strömt, und wobei der Arbeitskolben 2 durch Druckluft im Raum
8, die am Hilfskolben 5 angreift, in die gezeigte Ausgangslage verschoben wird.
[0021] An einem solchen an sich bekannten hydro-pneumatischen Druckübersetzer ist erfindungsgemäß
eine Entlüftungseinrichtung mit Überfüllsicherung 19 und 42 vorgesehen, wie sie im
Einzelnen anhand von Fig. 2 beschrieben ist.
[0022] Während des Betriebes eines solchen hydro-pneumatischen Druckübersetzers entstehen
durch die verschiedenen Radialdichtungen Leckverluste des Hydrauliköls, welche wieder
ausgeglichen werden müssen. Außerdem gelangt in den Speicherraum 9 und in den Arbeitsraum
1 insbesondere aus dem unter Luftdruck stehenden Raum 7 und dem die Speicherfeder
aufnehmenden Federraum 21 an den Radialdichtungen vorbeileckende Luft, so daß der
Speicherraum 9 und damit der Arbeitsraum 1 von Zeit zu Zeit entlüftet werden muß.
Die Nachfüllung von Hydrauliköl erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel über eine
Füllschraube 22, die an der Kolbenstange 4 vorhanden ist und von der ein in der Kolbenstange
4 verlaufender Kanal 23 zum Arbeitsraum 1 führt.
[0023] Die Ausgangslage des Speicherkolbens 11, die in Fig. 1 dargestellt ist, wird durch
das Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft der Speicherfeder 12 und der aus dem Hydraulikdruck
mal Speicherkolbenfläche sich ergebenden Kraft bestimmt. Erst wenn der Druck im Speicherraum
9 unzulässig weiter ansteigt, wird der Speicherkolben 11 in eine Extremlage an einen
Sicherungsring 24 geschoben, der in eine entsprechende Nut in der Innenwand des Mantelrohres
13 greift. Sobald im Speicherraum 9 obengenannte Leckverluste entstehen, wird der
Speicherkolben 11 durch die Speicherfeder 12 entsprechend nach unten gehalten, so
daß der Speicherkolben 11 nicht mehr in seine dargestellte Ausgangslage unterhalb
des durch den Sicherungsring 24 gebildeten Anschlags gelangt. Erst wenn wieder Hydrauliköl
in den Arbeitsraum 1 bzw. den Speicherraum 9 nachgefüllt wird, wird der Speicherkolben
11 entsprechend nach oben in Richtung Anschlag 24 geschoben.
[0024] Obwohl die in den Speicherraum 9 bzw. den Arbeitraum 1 ungewünscht eindringende Luft
bezüglich der Ausgangslage des Speicherkolbens 11 einen umgekehrten Einfluß wie die
hydraulischen Leckverluste hat, da sie eine Volumenvergrößerung bewirkt, muß sie abgeführt
entlüftet werden, um eine Verschäumung des Öls zu unterbinden bzw. um dessen Inkompressibilität
zu gewährleisten.
[0025] Wie Fig. 2 entnehmbar, ist einerseits, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen, zwischen
Speicherkolben 11 und Sicherungsring 24 ein Stahlring 30 vorgesehen, an dem sich außerdem
die Speicherfeder 12 abstützt und es wird andererseits durch den Speicherkolben 11
in der dargestellten gewünschten Ausgangslage der Eingang einer ersten Entlüftungsbohrung
25 aufgesteuert. Sobald der Speicherkolben jedoch zur Kompensierung des bei der
Verschiebung des Arbeitskolbens 2 entstehenden Volumenverlustes weiter nach unten
geschoben wird, wird die Entlüftungsbohrung 25 durch eine Ringdichtung 26, die in
einer Ringnut 27 des Speicherkolbens angeordnet ist, vom Speicherraum 9 getrennt.
Wenn danach für die Einleitung des Hochdruckes der Tauchkolben 15 nach unten verschoben
wird und dabei im Speicherraum 9 eine gewisse Verdrängung bewirkt, wird der Speicherkolben
11 zwar wieder etwas unter einer gewissen Druckerhöhung gegen die Speicherfeder 12
zurückgeschoben, ohne daß dabei die Entlüftungsbohrung 25 wieder aufgesteuert wird,
d.h. ohne daß durch diese leichte Druckerhöhung Öl aus dem Speicher in die Entlüftungsbohrung
gelangen kann. Wenn nach Beendigung des Arbeitszyklus dann der Speicherkolben 11 wieder
die dargestellte Ausgangslage einnimmt, werden mögliche, ungewünscht in den Arbeitsraum
1 oder Speicherraum gelangte Luftmengen automatisch über die Entlüftungsbohrung 25
entlüftet.
[0026] Die Mündung der Entlüftungsbohrung 25 wird durch ein pilzförmiges bewegliches Ventilteil
28 gesteuert, das an einer als Wippe ausgebildeten Entlüftungsplatte 29 gelagert ist.
Die Entlüftungsplatte 29 ist mit einer Bundschraube 31 an dem Mantelrohr 13 verankert,
wobei zwischen dem Schaft der Bundschraube 31 und der den Bund der Bundschraube aufnehmenden
Bohrung 32 der Entlüftungsplatte ein bestimmtes Spiel vorgesehen ist, um ein Wippen
der Entlüftungsplatte 29 bei feststehender Bundschraube 31 zu ermöglichen. Die Schließkraft
des Ventilteils 28 und damit die Drucksteuerung des Speicherraumdrucks wird durch
einen zweiten Gummipilz 33 bestimmt, der an dem anderen Ende der Entlüftungsplatte
29 angreift.
[0027] Wenn zum Auffüllen des Hydrauliköls die Füllschraube 22 geöffnet und Hydrauliköl
unter bestimmtem Druck eingefüllt wird, strömt dieses über den Kanal 23 in den Arbeitsraum
1 und von dort in den Speicherraum 9, wobei der Speicherkolben 11 entgegen der Kraft
der Speicherfeder nach oben geschoben wird. Normalerweise wird beim Auffüllen sowie
bei der Erstebefüllung die Entlüftungsplatte entfernt, um so ein ungehindertes Ausströmen
von Luft zu ermöglichen und um leicht erkennen zu können, wann die Entlüftung beendet
ist und nur noch Hydrauliköl durch die Entlüftungsbohrung 25 abströmt. Wenn jedoch
vergessen wird, die Entlüftungsplatte 29 und damit das bewegliche Ventilteil 28 zu
entfernen, so wird aufgrund der sich damit ergebenden größeren Drosselwirkung beim
Abströmen von Luft und Hydrauliköl der Speicherkolben 11 weiter nach oben bis an den
Sicherungsring 24 geschoben. In der Ausgangslage und natürlich in dieser Extremlage,
in der die Entlüftungsbohrung 25 freigelegt ist, wirkt der Hydraulikdruck des Speicherraums
9 unmittelbar über die Entlüftungsbohrung 25 auf das bewegliche Ventilteil 28. Nachdem
entwaige im Speicher 9 vorhandene Luft entwichen ist, strömt über diese Entlüftungsbohrung
25 Hydrauliköl am Ventilteil vorbei, woran festgestellt werden kann, daß eine ausreichende
Ölauffüllung stattgefunden hat, so daß diese beendet werden kann.
[0028] In Fig. 3 ist ein Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel gemäß der Linie
III dargestellt, und zwar mit dem Sicherungsring 24, aber unter Weglassen der inneren
Teile wie Tauchkolben, Speicherkolben und Speicherfeder. Anhand dieser Figur ist außerdem
erkennbar, daß der Sicherungsring 24 an der Stelle, an der die Bundschraube 31 in
das Mantelrohr 13 geschraubt ist, unterbrochen ist.
[0029] Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Druckübersetzer
im Prinzip genauso wie beim ersten aufgebaut. Im Unterschied zu diesem dient als Speicherfeder
eine Luftfeder, die in Form von Luftdruck im Federraum 121 wirkt. Da hier die Anforderungen
an die Radialdichtungen besonders hoch sind, sind auch der Antriebskolben 114 und
der Speicherkolben 111 entsprechend gestaltet. Während beim ersten Ausführungsbeispiel
im Federraum 21 nahezu kein Luftüberdruck herrscht, ist im Federraum 121 dieses zweiten
Ausführungsbeispiels ein entsprechend ausreichend hoher Luftdruck vorhanden, um die
erforderliche Federkraft zu erzeugen. Dadurch ist auch die Gefahr eines Leckens von
Luft in den Speicherraum 9 vergrößert. Um den Antrieb des Antriebskolbens 114 gegen
die Luftfeder zu ermöglichen, muß jener im Antriebsraum 16 erforderliche Antriebsluftdruck
entsprechend größer sein als der Luftfederdruck. Durch eine einfache pneumatische
Steuerung kann jedoch bei Zuschaltung der Druckluft zum Antriebsraum 16 hin gleichzeitig
eine vollständige Druckentlastung des Federraums 121 erfolgen, da ab dem Moment, ab
dem der Tauchkolben 15 in die Verbindungsbohrung 17 taucht, der Druck im Speicherraum
9 und damit die Kraftfeder nicht mehr erforderlich sind.
[0030] In Fig. 5 weist der Speicherkolben 211 als Dichtung zusätzliche Leckringnuten 34
und 35 auf, die eine Verbindungsbohrung 36 haben, und von denen die Leckringnut 34
über eine im Mantelrohr 113 angeordnete Leckbohrung 37 entlüftet ist. Hierdurch wird
ein Durchlecken von Druckluft der Luftfeder aus dem Federraum 121 in den Speicherraum
9 unterbunden.
[0031] Bei dem in Fig. 6 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel, das ebenfalls wie das
zweite Ausführungsbeispiel mit einer Luftfeder arbeitet, greift diese einerseits
am Speicherkolben 111, andererseits aber an einer im Mantelrohr 213 angeordneten Zwischenwand
38 an, also nicht wie beim zweiten Ausführungsbeispiel am Antriebskolben 214. Der
Raum 39 oberhalb der Zwischenwand 38 hat somit keine Steuerfunktion und ist nur mit
Luft niederen Drucks füllbar, um den Arbeitskolben 114 rückzustellen. Natürlich kann
statt einer solchen pneumatischen Rückstellkraft auch eine Schraubenfeder dienen,
die dann zwischen Antriebskolben 214 und Zwischenwand 38 angeordnet ist. Das Mantelrohr
213 ist zur Aufnahme der Zwischenwand 38 unterbrochen und es ist an der Zwischenwand
38 radial ein entsprechender Bund 40 vorhanden.
[0032] Die Luft wird in den in der dargestellten Lage nahezu auf Null geschrumpften Luftfederraum
221 über eine nichtdargestellte Bohrung zugeführt.
[0033] Im Unterschied zu Fig. 6 ist bei der Variante in Fig. 7 des dritten Ausführungsbeispiels
die Bundschraube 31 an der Zwischenwand 38 bzw. dem Bund 40 befestigt. In jedem Fall
dient bei diesem dritten Ausführungsbeispiel die Zwischenwand 38 als Extremanschlag
für den Speicherkolben 311, wobei in dieser dargestellten Extremlage natürlich die
Entlüftungsbohrung 25 aufgesteuert ist. Im übrigen arbeitet auch dieses dritte Ausführungsbeispiel
wie die beiden vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele.
[0034] Bei einer fehlerhaften Auffüllung der Anlage und insbesondere bei Vergessen des Demontierens
der Entlüftungsplatte 29 beim Auffüllen, kann erfindungsgemaß in der Extremlage des
Speicherkolbens eine weitere Entlüftungsbohrung durch den Speicherkolben aufgesteuert
werden. Eine derartige Zusatzeinrichtung ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Speicherkolben
11 nimmt dort die Ausgangslage ein, in der eine zweite Entlüftungsbohrung 41 noch
durch die als Quadring ausgebildete Ringdichtung 26 geschlossen ist. Erst wenn der
Speicherkolben 11 weiter nach oben in seine Extremlage geschoben wird, in der der
Stahlring 30 auf den als Anschlag dienenden Sicherungsring 24 stößt, wird diese zweite
Entlüftungsbohrung 41 durch den Speicherkolben 11 aufgesteuert. Der Entlüftungsbohrung
41 ist ein Rückschlagventil 42 nachgeschaltet mit einem beweglichen Ventilglied 43,
das durch eine Schließfeder 44 belastet ist.
[0035] Grundsätzlich kann natürlich auch die erste Entlüftungsbohrung 25 über ein solches
Rückschlagventil gesteuert werden, bzw. es können beide Entlüftungsbohrungen 25 und
41 jeweils durch eine Entlüftungsplatte, wie sie beispielhaft in Fig. 2 dargestellt
ist, gesteuert werden.
[0036] In Fig. 3 ist unter der Ziffer 45 ein zusätzlicher Nippel 45 des Federraums 21 dargestellt,
wobei dieser Nippel der Entlüftung aber auch Belüftung, beispielsweise bei Verwendung
einer Luftfeder,dienen kann.
[0037] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
Bezugszahlenliste
[0038]
1 Arbeitsraum
2 Arbeitskolben
3 Gehäuse
4 Kolbenstange
5 Hilfskolben
6 Mantelrohr
7 Raum
8 Raum
9 Speicherraum
10
11, 111, 211, 311 Speicherkolben
12 Speicherfeder
13, 113, 213 Mantelrohr
14, 114, 214 Antriebskolben
15 Tauchkolben
16 Antriebsraum
17 Verbindungsbohrung
18 Radialdichtung
19 Entlüftungseinrichtung mit Überfüllsicherung
20
21, 121, 221 Federraum
22 Füllschraube
23 Kanal
24 Sicherungsring
25 erste Entlüftungsbohrung
26 Ringdichtung
27 Ringnut
28 Ventilteil
29 Entlüftungsplatte
30 Stahlring
31 Bundschraube
32 Bohrung
33 Gummipilz
34 Leckringnuten
35 Leckringnuten
36 Verbindungsbohrung
37 Leckbohrung
38 Zwischenwand
39 Raum
40 zweite Entlüftungsbohrung
41 Bund
42 Rückschlagventil
43 bewegliches Ventilglied
44 Schließfeder
45 Zusatzschraube
1. Verfahren zur Ölauffüllung und Entlüftung eines Speicherraums eines hydro-pneumatischen
Druckübersetzers,
mit einem mit dem Spreicherraum hydraulisch verbindbaren Arbeitsraum, in welchem
ein Arbeitskolben für seinen Arbeitshub aus seiner Ausgangslage gegen eine Rückstellkraft
verschiebbar beaufschlagt wird und wobei während eines Eilgangs des Arbeitshubs Hydrauliköl
unter Speicherdruck vom Speicherraum in den Arbeitsraum strömt (und beim Rückhub wieder
zurückströmt), mit einem für die Druckübersetzung gegen eine Rückstellkraft betätigten
und nach dem Eilgang des Arbeitskolbens in den Arbeitsraum tauchenden Tauchkolben
bei gleichzeitiger hydraulischer Trennung von Speicherraum und Arbeitsraum,
mit einer den Speicherdruck erzeugenden Kraft (pneumatisch oder mechanisch) einer
Speicherfeder, mit einer Entlüftung des Speicherraums zur Abführung der in den Speicherraum
gelangten Leckluftmengen und Überfüllmengen
und mit einer von Zeit zu Zeit in den Arbeitspausen stattfindenden Ölauffüllung des
Speicherraums oder Arbeitsraums zur Kompensation der entstandenen Leckölverluste,
gekennzeichnet durch eine Ölauffüllung des Speicherraums (9), bei der der Auffülldruck
größer ist als der durch die Speicherfeder (12) bewirkte, sich in Normalbetrieb einstellende
Speicherdruck, und wobei der Auffülldruck gerade so groß ist, daß die dadurch erzeugte
am Arbeitskolben (2) angreifende Kraft kleiner ist als die an diesem angreifende
und ihn in seine Ausgangslage schiebende Rückstellkraft, so daß der Arbeitskolben
(2) stets in seine Ausgangslage zurückgelangt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffülldruck durch mindestens
ein Druckhalteventil (25, 28 - 33, 41, 42) des Speicherraums (9) bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteventil auch
als Entlüftungsventil dient.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei druckabhängige
Druckhalteventile nacheinander einschaltbar sind.
5. Hydro-pneumatischer Druckübersetzer zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 4, mit einem den Speicherdruck erzeugenden federbelasteten, axial
verschiebbaren und radial dichtenden Speicherkolben, der den ölfgefüllten Speicherraum
von einem luftgefüllten, die Speicherfeder aufnehmenden Federraum trennt,
mit einer Querwand zwischen dem Arbeitsraum und dem Speicherraum, die eine zentrale
Steuerbohrung aufweist, welche der Tauchkolben (zur Einleitung der Hochdruckphase)
nach einem entsprechenden Vorhub (Eilhub) radial dichtend (eintauchend) durchdringt,
mit einem (pneumatisch beaufschlagbaren) Antrieb - (kolben) des Tauchkolbens,
mit einer Ölfülleinrichtung des Speicherraums und mit einer Entlüftungsbohrung einer
Entlüftungseinrichtung des Speicherraums,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (19) mit einem die Entlüftungsbohrung
(25) steuernden Stromventil (28 - 33) arbeitet, welches in Richtung zum Speicherraum
(9) hin sperrt und dessen Schließdruck höher ist als der Arbeitsdruck des Speichers
(9), so daß das Stromventil (28 - 33) erst öffnet, wenn dieser Schließdruck überschritten
wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließdruck dann überschritten
ist, wenn der Speicherkolben (11) in eine Extremlage verschoben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicherkolben
(11) eine zentrale, mit der Steuerbohrung (18) fluchtende Führungsbohrung vorhanden
ist, in der der Tauchkolben (15) radial dichtend und axial verschiebbar geführt ist,
und daß der Antriebskolben (14) pneumatisch beaufschlagbar ist.
8. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsbohrung
(25) durch den Speicherkolben (11, 111) erst in dessen Ausgangslage freigelegt ist.
9. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei
Entlüftungsbohrungen (25, 41) vorhanden sind, von denen die erste (25) in der Ausgangslage,
und die zweite (41) erst bei weiterem Verschieben des Speicherkolbens (11) in Richtung
Feder in der Extremlage des Speicherkolbens (11) aufgesteuert wird.
10. Druckübersetzer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entlüftungsbohrung
(41) ebenfalls von einem Stromventil (42) steuerbar ist.
11. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Extremlage des Speicherkolbens (11, 111) durch einen Anschlag (24, 38) bestimmt ist.
12. Druckübersetzer Anspruche 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Anschlag ein in
eine entsprechende Nut der Innenwand der den Speicherkolben (11, 111) aufnehmenden
Zylinderbohrung greifender Sicherungsring (24) dient.
13. Druckübersetzer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Speicherkolben
(11) und dem Anschlag (24) ein Anschlagring (28) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser
dem Innendurchmesser der den Speicherkolben (11) aufnehmenden Zylinderbohrung entspricht.
14. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-13, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speicherfeder Druckluft dient und daß der Federraum (121) durch eine feststehende
Zwischenwand (38) begrenzt ist, mit einer zentralen, mit der Führungsbohrung fluchtenden
Bohrung, in der der Tauchkolben (15) radial dichtend gleitet.
15. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-13, dadurch gekennzeichnet, daß als
Speicherfeder eine Schraubenfeder (12) dient, die sich einerseits am Speicherkolben
(11) und andererseits am Antriebskolben (14) abstützt.
16. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-15, dadurch gekennzeichnet, daß im
Speicherkolben (111) radiale Leckstopringnuten (34, 35) zur Zylinderwand und/oder
zum Tauchkolben (15) hin vorhanden sind zur Ableitung von leckluft und Lecköl.
17. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 5-16, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stromventil (19) ein die Entlüftungsöffnung (25) steuerndes bewegliches Ventilglied
(28) aufweist, das an einer Wippe (29) angeordnet ist, die mit Spiel auf einer Bundschraube
(31) gelagert ist, und wobei die Schließkraft über ein federndes, am anderen Ende
der Wippe (29) angreifendes Element (33) bestimmbar ist.