DE3620736A1 - Stroemungsmitteldruckverstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsmitteldruckver­ stärker, und insbes. auf eine Vorrichtung zum Verstärken eines Gasdruckes.

Komprimierte Luft, die in einem Gasgefäß gespeichert ist, wird insbes. zu Energie- und Steuerzwecken in Systemen verwendet, die einen kurzen Energiestoß hohen Energiepegels benötigen, insbes., wenn das System gespeicherte Energie benötigt. Für hohe Auslösewerte ist ein Luftakkumulator um eine Größenordnung leichter als elektrische Batterien, und erheblich leichter als ein hydraulischer Akkumulator. Ferner kann das durch Luft betriebene System über einen wesentlich größeren Bereich von heißen und kalten Temperaturen arbeiten.

Komprimierte Luft kann somit auf vielfältige Weise für Flugzeuge angewendet werden, beispielsweise für die Betäti­ gung der Bremsen und des Fahrwerkes, insbes. aber auch zum Starten der Motoren oder Hilfstriebwerke, weil dieser Betrieb Speicherenergie, hohen Energiepegel und einen Kaltbetrieb erforderlich macht.

Druckaufgeladener Stickstoff wird häufig in einem Stickstoff­ inertiersystem (nitrogen inerting system) verwendet, um Flugzeugbrennstofftanks druckaufzuladen, und bei modernen Flugzeugen kann die Stickstoffquelle Stickstoff niederen Druckes aufweisen, der von einem Molekularsieb-Gastrennsystem geliefert und anschließend druckverstärkt wird.

In ähnlicher Weise wird mit Sauerstoff angereicherte Luft zum Einatmen durch die Flugzeugbesatzung nun häufig über ein Molekularsieb-Gastrennsystem eingespeist, das die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit niedrigem Druck abgibt, so daß eine Druckverstärkung notwendig werden kann.

Es besteht deshalb für Flugzeuge und andere Anwendungsfälle ein Bedarf an einem Kompressor oder Druckverstärker, der in der Lage ist, den Druck von Gasen einschließlich Luft zu verstärken.

Die meisten Luftkompressor oder Druckverstärker, die derzeit im Einsatz sind, sind in ihrer Konstruktion überholt und entsprechen nicht den Forderungen des modernen Flugbetriebes in bezug auf Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Gewicht. Es fehlen somit verbesserte Druckverstärker, die in der Lage sind, die Bedingungen für die vorerwähnten Anwendungsfälle zu erfüllen.

Aus der US-PS 45 16 913 ist ein mehrstufiger Trommelkompres­ sor mit einer Vielzahl von Kolben- und Zylinderstufen unterschiedlicher Volumina bekannt, die im Winkel an Stellen um eine Längsachse der Trommel versetzt angeordnet sind. Die erste Kolben- und Zylinderstufe hat das größte Volumen und daran anschließende Stufen haben abnehmendes Volumen, wobei die letzte Stufe das kleinste Volumen besitzt. Die Stufen sind miteinander durch Kanäle verbunden, die in der Trommel vorgesehen sind und die Gas, das nacheinander für jede der Stufen komprimiert wird, führen sollen. Die Kolben der Stufen werden durch eine wellengetriebene Taumelscheibe betätigt. Dieser Mechanismus stellt eine erhebliche Verschleißquelle dar, weil er in der Weise arbeitet, daß Kräfte von der rotierenden Welle an die Kolben und von einem Kolben auf einen anderen übertragen werden. Weil die Zylinderseitenwände rand geschmiert werden, sind Kolbenseitenbeanspruchungen auch besonders gefährlich und bewirken einen vorzeitigen Ver­ schleiß.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Strömungs­ mitteldruckverstärker zu schaffen, der in der Lage ist, den Druck eines Gases zu verstärken und der insbes. für den Einsatz in Flugzeugen geeignet ist.

Gemäß der Erfindung ist ein Strömungsmitteldruckverstärker mit mehreren Kolben- und Zylinder-Kompressionsstufen mit aufeinanderfolgend abnehmendem Volumen, Durchflußkanälen, durch die das im Druck zu verstärkende Strömungsmittel nacheinander diese Stufen durchströmt, und einer Vorrichtung, die diese Stufen in Folge nacheinander betätigt, um eine stufenweise Druckverstärkung des Strömungsmittels zu erzie­ len, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung für jede Kolben- und Zylinder-Kompressionsstufe einen individuellen, durch Strömungsmitteldruck beaufschlagten Mechanismus sowie eine Steuervorrichtung, die den Antriebsme­ chanismus in dieser Folge beaufschlagt, aufweist.

Jeder Antriebsmechanismus kann eine Antriebskolben- und -Zylinderanordnung aufweisen, die mit der zugeordneten Kompressionsstufe integriert ist. Um eine kompakte Bauweise zu erzielen, sind die Kolben- und Zylinderkompressionsstufen in Kreisform um eine Achse angeordnet, und die Steuervorrich­ tung ist eine Lochplatte, die um diese Achse drehbar ist und die die Druckmitteleinlaß- und -Auslaßverbindung zu den Antriebskolben- und -Zylinderanordnungen steuert. Die Achsen der Kolben- und Zylinderdruckstufen verlaufen vorzugsweise parallel zu der Achse, in der sie angeordnet sind, oder radial dazu.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die drehbare Lochplatte durch einen Druckmittelmotor mit positi­ ver Verdrängung drehbar, der von dem Druckmittel beaufschlagt wird, das die Kolben- und Zylinderanordnungen antreibt.

Der Motor mit positiver Verdrängung ist beispielsweise ein Gerotor-Motor, dessen äußeres Zahnrad durch die drehbare Lochplatte dargestellt ist.

Die Druckmitteleinlaß- und -Auslaßverbindungen zu den antreibenden Kolben- und Zylinderanordnungen sind vorzugswei­ se durch eine ortsfeste Lochplatte dargestellt. Die drehbare Lochplatte ist dabei so positioniert, daß sie zwischen einer Antriebsmitteleinspeisungs-Endkappe und der ortsfesten Lochplatte angeordnet ist.

Die Antriebszylinder und die Kompressionszylinder sind vorzugsweise in einem Zylinderkörper vorgesehen, und die Antriebszylinder sind gegen eine Stirnseite des Zylinderkör­ pers offen, die mit einer Stirnseite der ortsfesten Lochplat­ te ausgerichtet ist.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung hat jeder Antriebszylinder einen größeren Durchmesser als der zugeord­ nete Kompressionszylinder und stellt eine Verlängerung dieses Zylinders dar, wobei ein abgestufter Kolben in den Antriebs- und Kompressionsstufenzylindern hin- und herbeweglich ist, und die entsprechenden Antriebs- und Kompressionsstufenkolben darstellt.

Ein Strömungsmitteldruckverstärker nach der Erfindung kann mindestens zwei Gruppen von Kompressionsstufen aufweisen, wobei jede Stufe eine Vielzahl von Kolben- und Zylinderstufen mit aufeinanderfolgend abnehmendem Volumen besitzt.

Ein Druckverstärker nach der Erfindung ist insbes. geeignet zur Verwendung für die Kompression eines Gases, z.B. Luft, Stickstoff oder Säuerstoff mit Hilfe eines hydraulischen Antriebsmittels.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeich­ nung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Strömungsmitteldruckver­ stärkers nach einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 Schnittansichten durch den Verstärker nach Fig. 1 längs der Linien II-II, III-III und IV-IV, und

Fig. 5a und 5b Schnittansichten von Gruppen von Zylindern des Verstärkers nach Fig. 1 sowie der ortsfesten und der drehbaren Lochplatten.

Nach den Fig. 1, 2 und 3 weist ein Druckverstärker 10 fünf Hauptbestandteile einschließlich eines Zylinderkörpers 11 auf, der an den entsprechenden Enden durch eine Abgabeendkap­ pe 12 für druckverstärktes Strömungsmittel und eine Endkappe 13 für die Antriebsströmungsmittelzufuhr abgeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform stellt das druckverstärkte Strömungsmittel ein Gas dar, während das Antriebsströmungs­ mittel ein hydraulisches Strömungsmittel ist. Die Endkappe 13 ist im Abstand von dem Zylinderkörper 11 durch ein ringförmi­ ges Distanzstück 14 gehalten, das zwischen entsprechenden Flanschen der Endkappe 13 und dem Körper 11 angeordnet ist. Der auf diese Weise definierte Raum wird von einer ortsfesten Lochplatte 15 eingenommen, die gegen die hydraulische Stirnfläche des Zylinderkörpers 11 und eine Lochplatte 16 festgelegt ist, welche so positioniert ist, daß sie zwischen der ortsfesten Lochplatte 15 und der Endkappe 13 wirkt und um eine in Längsrichtung verlaufende zentrische Achse des Verstärkers 10 drehbar ist.

Der Zylinderkörper 11 ist mit zwei Gruppen A und B (Fig. 3) von drei Zylindern 17 versehen, wobei jeder Zylinder 17 einen integrierten Antriebszylinder und einen Kompressionsstufenzy­ linder aufweist. Die Zylinder 17 sind in gleichem Abstand um einen gemeinsamen Teilkreis angeordnet und ihre Achsen verlaufen parallel zur Drehachse der drehbaren Lochplatte 16. Jeder Zylinder 17 besitzt eine abgestufte Bohrung, die durch den Zylinderkörper 11 verläuft, größere Bohrungen 18 (Fig. 2), die Antriebszylinder aufweisen und die gleich dimensio­ niert sind, wobei ein Ende in der Nähe der ortsfesten Lochplatte 15 positioniert ist. Kleinere Bohrungen 19, 20, 21 (Fig. 3) der entsprechenden Zylinder 17 in jeder Gruppe haben aufeinanderfolgend kleinere Durchmesser und Volumina, und jede der Bohrungen hat ein Ende in der Nähe der Endkappe 12. Drei abgestufte Kolben 22, 23, 24 (Fig. 3) sind in jeder der beiden Gruppen A und B von Zylindern 17 hin und her ver­ schiebbar. Eine geneigte Strömungsmittelleitung 25 verbindet jeden Zylinder 17 an der Unterseite der größeren Bohrung 18 mit einer Nut in der Stirnseite der ortsfesten Lochplatte 15, während ein Leckpfad 26 Umgebungsluft mit dem Inneren der Zylinder 17 an einer Stelle zwischen der Arbeitsbewegung der oberen und unteren Abdichtringe der Kolben 22, 23, 24 verbindet. Die Außenseiten der Gehäuse der Zylinder 17 sind mit Kühlrippen 27 versehen.

Die kleineren Bohrungen 19, 20, 21 der beiden Gruppen A und B von Zylindern 17 bilden Kompressionsstufenzylinder, die durch die Endkappe 12 geschlossen sind. Die Endkappe 12 nimmt eine Ventilvorrichtung 28 (Fig. 1) auf, die ein Einlaß- und ein Auslaßventil 29 und 30 für jeden Kompressionsstufenzylinder oder für jede kleinere Bohrung 19, 20, 21 darstellen. Das Einlaßventil 29 a (Fig. 5a) des Kompressionszylinders der größten oder ersten Stufe in jeder Gruppe ist stromabwärts in bezug auf eine Gaszuführ-Einlaßverbindung 31 positioniert. Die Auslaßventile 30 der Kompressionszylinder 19, 20 der ersten und zweiten Stufe öffnen jeweils zum Einlaßventil 29 des Kompressionszylinders 20, 21 der nächsten Stufe über individuelle Übertragungsleitungen 32 (Fig. 5a). Das Auslaß­ ventil 30 des Kompressionszylinders 21 der dritten Stufe öffnet in eine Druckverstärker-Gassammelkammer (nicht dargestellt) und von dort in eine Auslaßverbindung 33 für das druckverstärkte Gas.

Hydraulische Strömungsmitteleinlaß- und -auslaßverbindungen in den Antriebskolben und die Zylinder sind durch die ortsfeste Lochplatte 15 dargestellt, die einen Satz von sechs Einlaßöffnungen 34 und einen Satz von sechs Auslaßöffnungen 35 aufweist, welche in gleichem Abstand auf einem äußeren und einem inneren Teilkreis versetzt angeordnet sind und in radialer Richtung paarweise zum Verbinden der Druckmittelzu­ führung und Druckmittelrückführung zu jeder der größeren Bohrungen 28 vorgesehen sind. Sechs kleinere Öffnungen 36 sind in radialer Richtung außerhalb der Einlaßöffnung 34 positioniert, um die Strömungsmittelleitungen 25 im Zylinder­ körper mit der Strömungsmittelzuführung und der Strömungsmit­ telrückführung zu verbinden.

Die drehbare Lochplatte 16 weist Verteilöffnungen für das hydraulische Strömungsmittel zur sequentiellen Betätigung der Kolben 22, 23, 24 in jeder Gruppe, und Ölpfade zur Schmierung der Lochplatte selbst auf. Sie hat ferner für ihre Drehung ein Innenprofil 37, das der Form des äußeren Zahnrades eines Gerotor-Mechanismus mit positiver Verdrängung, z.B. eines Nockenmotors mit Innenzahnrad angepaßt ist. Die Verteilöff­ nungen für das hydraulische Strömungsmittel weisen ein Paar von diametral angeordneten, gekrümmten Einlaßöffnungen 38 und ein Paar von diametral angeordneten gekrümmten Auslaßöffnun­ gen 39 auf, die auf Teilkreisdimensionen entsprechend denen der Öffnungen 34, 35 in der ortsfesten Lochplatte 15 positio­ niert sind (Fig. 1 und 4). Für eine Gruppe von Zylindern und Kolben 17, z.B. Gruppe A, ist die Lagebeziehung einer gekrümmten Einlaßöffnung 38 und der zugehörigen gekrümmten Auslaßöffnung 39 relativ zu radialen Paaren von Einlaß- und Auslaßöffnungen 34, 35 so gewählt, daß in Richtung der Drehung der Lochplatte 16, wie mit Pfeil X in Fig. 4 gezeigt, die gekrümmte Einlaßöffnung 38 der gekrümmten Auslaßöffnung 39 nacheilt und eine gekrümmte Länge besitzt, die der gekrümmten Dimension zwischen den nahen Kanten der beiden benachbarten Einlaßöffnungen 34 a, 34 b (Fig. 4) angepaßt ist, während die gekrümmte Auslaßöffnung 39 eine gekrümmte Länge besitzt, die der gekrümmten Dimension zwischen den nahen Kanten der beiden Auslaßöffnungen 35 a und 35 c angepaßt ist, wodurch die mittlere Auslaßöffnung 35 b an den Mittelpunkt der gekrümmten Länge gebracht wird. Eine derartige Proportionie­ rung der gekrümmten Einlaß- und Auslaßöffnungen 38, 39 sowie der Einlaß- und Auslaßöffnungen 34, 35 ergibt, daß die Periode für den Abfluß durch jede Auslaßöffnung 35 doppelt so groß ist wie die für den Zufluß durch jede Einlaßöffnung 34. Zwei diametral angeordnete seichte Nuten 40 sind in der Oberfläche der drehbaren Lochplatte 16 auf der gleichen Teilkreisdimension wie die gekrümmten Einlaßöffnungen angeordnet und (es wird weiter auf die Gruppe A bezug genommen) so positioniert, daß sie der gekrümmten Einlaßöff­ nung 38 in einem Abstand nacheilen, der etwas größer ist als der Durchmesser einer Einlaßöffnung 34. Jede Nut 40 erstreckt sich über einen Bogen von 30° und ist durch einen schrägen Bohrkanal 41 mit einer zugeordneten seichten, gekrümmten Nut 42 in der Unterseite der Lochplatte 16 auf einer Teilkreisdi­ mension verbunden, die so angeordnet ist, daß sie die der Öffnungen 36 in der ortsfesten Lochplatte 15 überlappt. Jede gekrümmte Nut 42 eilt einer gekrümmten Einlaßöffnung 38 um einen Abstand nach, der dem Durchmesser einer Öffnung 36 entspricht, und erstreckt sich über einen Bogen von 90°. Ein weiteres Paar von diametral angeordneten seichten, gekrümmten Nuten 43 ist auf der Unterseite der drehbaren Lochplatte 16 auf der gleichen Teilkreisdimension wie die Nuten 42 vorge­ sehen, und jede dieser Nuten hat eine Strömungsmittelverbin­ dung mit der Oberseite über ein Loch 44. Ferner eilt jede Nut 43 einer Nut 42 in einem Abstand entsprechend dem Durchmesser eines Loches 36 vor und erstreckt sich über einen gekrümmten Abstand, der dem zwischen den nahen Kanten der beiden benachbarten Löcher 36 entspricht. Die drehbare Lochplatte 16 hat eine gesamte diametrale Dimension, die einen Laufsitz innerhalb des Abstandsstückes 14 ergibt, und ist mit radialen Schmieröffnungen 45 (siehe Fig. 1) versehen, die Löcher 44 mit dem diametralen Umfang verbinden. Eine Reihe von anderen Öffnungen verbindet die entgegengesetzten Oberflächen der Lochplatte 16, damit eine abgeglichene Schmierung erzielt wird.

Die Endkappe 13 ist mit einem Zuführeinlaß 46 für hydrauli­ sches Strömungsmittel und einem Rückführauslaß 47 versehen, die mit einer äußeren und einer inneren Ringnut 48 bzw. 49 verbunden sind, welche über den gekrümmten Einlaß-und Auslaßöffnungen 38, 39 der drehbaren Lochplatte 16 liegen und eine Strömungsmittelverbindung mit diesen Öffnungen ergeben, und damit mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen 34, 35 der ortsfesten Lochplatte 15. Eine weitere Ringnut 50 ist konzentrisch zu den Nuten 48, 49 in einer Teilkreisdimension entsprechend mit Öffnungen 44 und Nuten 43 der drehbaren Lochplatte 16 versehen und mit dem Rückführauslaß 47 über eine Leitung 51 verbunden.

Ein Innenzahnrad 42, das den Gerotor vervollständigt, ist innerhalb des zusammengebauten Verstärkers über die durchge­ hende Welle frei angeordnet, die in zwei Lagerstellen abgestützt ist, z.B. Kunstharz-Schlitzbuchsenlagern, von denen eines in einem Lagergehäuse in der ortsfesten Lochplat­ te 15 und das andere in einem Lagergehäuse in der hydrauli­ schen Endkappe 13 vorgesehen ist. Eine Strömungsmittlabgabe­ leitung (nicht dargestellt) in der Endkappe 13 bewirkt, daß hydraulisches Strömungsmittel den Gerotor erreicht und antreibt, während eine Rückführung des Strömungsmittels von dort über eine Leitung 53 erfolgt, die das Wellengehäuse in der Endkappe mit dem Rückführauslaß 47 verbindet.

Die fünf wesentlichen Teile des Verstärkers sind miteinander in bekannter Weise befestigt und abgedichtet, z.B. durch einen peripheren Ring von in gleichem Abstand versetzten Stellschrauben und durch entsprechende Dichtungen, z.B. Stirndichtungen und/oder Toroiddichtungen.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Strömungsmitteldruck­ verstärkers 10 in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es sei angenommen, daß der Rückführauslaß 47 mit einem "Tank" verbunden ist, und daß die Quellen hydraulischen Strömungs­ mittels und Gases bei entsprechenden Drücken mit dem entspre­ chenden Zuführeinlaß 46 für hydraulisches Strömungsmittel und mit den beiden Gaszuführeinlässen 31 verbunden sind; weiter­ hin sei angenommen, daß die paarweisen Kompressionszylinder der beiden Gruppen von Zylindern und Kolben gerade mit einem Arbeitsspiel beginnen und der abgestufte Kolben 22 a, der das Gas in jeder kleineren Bohrung 19 der ersten Stufe (d.h. der größten und ersten in Folge jeder Gruppe) komprimiert, seine oberste Stellung einnimmt, wie auf der rechten Seite in Fig. 1 gezeigt, während die drehbare Lochplatte 16 eine Position relativ zu den Öffnungen in der ortsfesten Lochplatte 15, wie in Fig. 4 gezeigt, einnimmt, in der die ortsfesten Öffnungen 34 a und 35 a die ortsfesten Einlaß- und Auslaßöffnungen der größeren Bohrung 18 des Zylinders der ersten Stufe der Gruppe A sind.

Zu Beginn des Arbeitsspieles nimmt die drehbare Lochplatte 16 eine Position ein, bei der alle ortsfesten Einlaßöffnungen 34 a, 34 b, 34 c der Zylinder der Gruppe A geschlossen sind, während von den ortsfesten Auslaßöffnungen 35 nur die Öffnung 35 b aus der zweiten Stufe, die in der Mittelpunktposition der gekrümmten Auslaßöffnung 39 steht, nicht abgedeckt ist, und die Öffnung 36 a der ersten Stufe die Stellung einnimmt, in der sie mit der gekrümmten Nut 43 verbunden ist, während die Öffnung 36 b der zweiten Stufe mit der gekrümmten Nut 42 verbunden ist und die Öffnung 36 c der dritten Stufe gerade mit ihr verbunden wird.

Die Verbindung einer Öffnung 36 mit einer gekrümmten Nut 42 ermöglicht, daß druckaufgeladenes hydraulisches Strömungsmit­ tel aus dem Zuführeinlaß 46 der Unterseite der ringförmigen Schulter oder Stufe dieses Kolbens 22, der der jeweiligen Öffnung 36 zugeordnet ist, über eine Ringnut 48 in der Endkappe 13, eine gekrümmte Nut 40 und eine gekrümmte Nut 42, die durch einen geneigten Bohrkanal 41 in der drehbaren Lochplatte 16 eingeschaltet ist, die Öffnung 36 in der ortsfesten Lochplatte 15 und von dort durch eine geneigte Strömungsmittelleitung 25, aufgegeben wird, wobei der Kolben angehoben und in seiner obersten Stellung gehalten werden kann. Die Verbindung einer Öffnung 36 mit einer gekrümmten Nut 43 ermöglicht, daß hydraulisches Strömungsmittel zum "Tank" von unterhalb der ringförmigen Schulter oder Stufe eines Kolbens 22 über die geneigte Strömungsmittelleitung 25, die Öffnung 36, die gekrümmte Nut 43, die Öffnung 44, die Ringnut 50, die Leitung 51 und den Rückführauslaß 47 freige­ geben werden kann, so daß der Kolben aus seiner obersten Stellung abgeführt werden kann.

Die drehbare Lochplatte 16 ist durch das hydraulische Strömungsmittel druckabgeglichen und wird durch deren Einfluß in Drehung versetzt, wenn sie sich von dem Zuführeinlaß 46 zum Rückführauslaß 47 mit Hilfe des Gerotors bewegt, in welchem das Strömungsmittel auf die Arbeitsflächen der äußeren Zahnradform einwirkt, die durch das Innenprofil 37 der Lochplatte 16 und das des Innenzahnrades 52 vorgesehen ist.

Mit dem Beginn eines Arbeitszyklus (es werden nur die Zylinder und Kolben der Gruppe A betrachtet) gibt, wenn die Lochplatte 16 sich dreht, die gekrümmte Einlaßöffnung 38 die ortsfeste Einlaßöffnung 34 a der ersten Stufe frei und gleichzeitig wird die Öffnung 36 a mit der gekrümmten Nut 43 und dem "Tank" verbunden, so daß der Kolben 22 a aus seiner obersten Position freigegeben wird und nach unten angetrieben wird, damit eine Kompression des Gases erreicht wird, das die darunterliegende kleinere Bohrung 19 der ersten Stufe füllt. Das komprimierte Gas überwindet den Widerstand des Auslaßven­ tiles 30 a und strömt in die kleinere Bohrung 20 der zweiten Stufe über die Übertragungsleitung 32 a und das Einlaßventil 29 b; der Kolben 22 b der zweiten Stufe wird dabei bereits in seiner obersten Stellung gehalten, in der er bereit ist, eine Ladung aufzunehmen, dadurch bedingt, daß die ortsfeste Auslaßöffnung 35 b weiterhin durch die gekrümmte Auslaßöffnung 39 unbedeckt ist und die Öffnung 36 b weiterhin eine Verbin­ dung zu der gekrümmten Nut 42 und zum Speisedruck herstellt. Gleichzeitig wird die ortsfeste Auslaßöffnung 35 c der dritten Kompressionsstufe freigelegt und die Öffnung 36 c wird mit der gekrümmten Nut 42 verbunden, wodurch der Kolben 22 c nach oben getrieben wird und hydraulisches Strömungsmittel von der größeren Bohrung 18 zum "Tank" treibt, sowie in dieser obersten Stellung gehalten wird.

Eine Drehung der drehbaren Lochplatte 16 um 60° verschiebt die Folge um eine Stufe weiter, so daß die ortsfeste Einlaß­ öffnung 34 b der zweiten Stufe unbedeckt wird und die Öffnung 36 b mit der gekrümmten Nut 43 verbunden wird, wodurch der Kolben 22 b von seiner obersten Position freigegeben und nach abwärts angetrieben wird, um das in der kleineren Bohrung 20 der zweiten Stufe aus der kleineren Bohrung 19 der ersten Stufe aufgenommene Gas in eine zweite Kompressionsstufe zu komprimieren. Durch Komprimieren des Gases auf einen Druck einer zweiten Stufe überwindet das Gas den Widerstand des Auslaßventiles 30 b und strömt in die kleinere Bohrung 21 der dritten Stufe über die Übertragungsleitung 32 b und das Einlaßventil 29 c. Der Kolben 22 c wird bereits in seiner obersten Position gehalten, weil die Auslaßöffnung 35 c unbedeckt ist und die Öffnung 36 c mit der gekrümmten Nut 42 verbunden ist. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die ortsfeste Auslaßöffnung 35 a der ersten Stufe, sich von der gekrümmten Auslaßöffnung 39 b wegzubewegen, und die Öffnung 36 a beginnt, mit der gekrümmten Nut 42 b verbunden zu werden, so daß der Kolben 22 a in seine oberste Position angehoben wird, in der Gas in die kleinere Bohrung 19 der ersten Stufe für die Kompression der ersten Stufe eingeführt werden kann.

Wenn die gekrümmte Auslaßöffnung 39 b und die gekrümmte Nut 42 b sich aus der Stellung bewegt haben, in der sie vorher die Zylinder und Kolben der Gruppe B bedient hatten, und wenn die gekrümmte Auslaßöffnung 39 und die gekrümmte Nut 42 sich entsprechend von dem Sektor der Gruppe A in den Sektor der Gruppe B verschoben haben, verschiebt eine weitere Drehung der drehbaren Lochplatte 16 um 60° die Folge in ihre Endstu­ fe, sodaß die feste Einlaßöffnung 34 c unbedeckt und die Öffnung 36 c mit der gekrümmten Nut 43 verbunden wird; dadurch wird der Kolben 22 c freigegeben und nach abwärts getrieben, wodurch eine Endkompression des Gases erzielt wird, das die kleinste der kleinerenBohrungen 21 füllt. Das Gas überwindet beim Komprimieren den Widerstand des Auslaßventiles 30 c und strömt in die Gassammelkammer (nicht dargestellt) und von dort in die Gasaußlaßverbindung 33 (Fig. 1), wo sie der weiteren Verwendung zugeführt wird. Die feste Auslaßöffnung 35 der zweiten Stufe bewegt sich von der gekrümmten Auslaß­ öffnung 39 b weg und wird unbedeckt, und die Öffnung 36 b wird mit der gekrümmten Nut 42 b verbunden; dabei wird der Kolben 22 b in seine oberste Position angehoben, während die feste Auslaßöffnung 35 a offen bleibt und die Öffnung 36 a mit dem "Tank" über die gekrümmte Nut 42 b verbunden bleibt, so daß der Kolben 22 a weiterhin in der obersten Position gehalten wird und bereit ist, einen neuen Arbeitszyklus zu beginnen, sobald die andere gekrümmte Einlaßöffnung 38 angekommen ist.

Leckgas wird an den Kolben 22 vorbei in die umgebende Atmosphäre über die Leckpfade 26 abgeleitet. Die Folge wird anschließend wiederholt.

Im Rahmen vorliegender Erfindung sind verschiedene Alternati­ ven oder Änderungen des beschriebenen Ausführungsbeispieles möglich; z.B. ist die Ausführungsform eines Strömungsmittel­ motors nicht auf einen Gerotor beschränkt. Die Anzahl von Kompressionsstufen und die Anzahl von Gruppen von Zylindern und Kolben kann unterschiedlich von der im Ausführungsbei­ spiel beschriebenen sein.

Claims (10)

1. Strömungsmitteldruckverstärker mit mehreren Kolben- und Zylinder- Kompressionsstufen mit aufeinanderfolgend abnehmendem Volumen, Durchflußkanälen, durch die hindurch das druckzu verstärkende Strömungsmittel nacheinander diese Stufen durchströmt, und einer Vorrichtung, die diese Stufen in Folge betätigt, um eine stufenweise Druckverstärkung des Strömungsmittels zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung für jede Kolben (22, 23, 24) - und Zylinder (19, 20 21) - Kompressionsstufe einen individuellen, durch Strömungs­ mitteldruck beaufschlagten Mechanismus (18, 22/ 18, 23/ 18, 24) sowie eine Steuervorrichtung (15, 16), die die Antriebsmechanismen in dieser Folge beaufschlagt, aufweist.

2. Druckverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebsmechanismus eine mit der zugeordneten Kompressionsstufe integrierte antreibende Kolben (22, 23, 24) - und Zylinder (18) - Anordnung aufweist.

3. Druckverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressionsstufen in Kreisform um eine Ache angeordnet sind, und daß die Steuervorrichtung eine Lochplatte (16) aufweist, die um diese Achse drehbar ist und die die Druckmitteleinlaß- und -auslaßverbindungen (34, 35) zu der antreibenden Kolben- und Zylinderanord­ nung steuert.

4. Druckverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochplatte (16) mit Hilfe eines Druckmittelmotors (37, 52) mit positiver Verdrängung drehbar ist, der von dem Druckmittel betätigt wird, das die Kolben- und Zylinderanordnungen antreibt.

5. Druckverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit positiver Verdrängung ein Gerotor-Motor ist, dessen Außenzahnrad (37) durch die drehbare Loch­ platte (16) dargestellt ist.

6. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmitteleinlaß- und -auslaß­ verbindungen (34, 35) zu den antreibenden Kolben- und Zylinder-Anordnungen eine ortsfeste Lochplatte (15) aufweisen.

7. Druckverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Lochplatte (16) im Betrieb zwischen einer antreibenden Strömungsmittelzuführ-Endkappe (13) und der ortsfesten Lochplatte (15) angeordnet ist.

8. Druckverstärker nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die antreibenden Zylinder und die Kompres­ sionszylinder in einem Zylinderkörper (11) vorgesehen sind, und daß die antreibenden Zylinder (18) an einer Endfläche des Zylinderkörpers offen sind, die mit einer Endfläche der ortsfesten Lochplatte (15) ausgerichtet ist.

9. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 2-8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebszylinder (18) einen größeren Durchmesser als der zugeordnete Kompressionsstu­ fenzylinder (19, 20, 21) hat und eine Verlängerung des letzteren darstellt, und daß ein abgestufter Kolben (23, 24, 25), der in den Antriebs- und Kompressionsstufenzy­ lindern hin- und herbeweglich angeordnet ist, die entsprechenden Antriebs- und Kompressionsstufenkolben bildet.

10. Druckverstärker nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Gruppen (A, B) von Kompressionsstufen vorgesehen sind, und daß jede Gruppe eine Vielzahl von Kolben- und Zylinderstufen mit aufein­ anderfolgend abnehmendem Volumen besitzt.