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Vorrichtung zur Erzeugung von mehreren, in einer Richtung sich wegabhängig stufenweise erhöhenden Bewegungsgeschwindigkeiten und verringernden Hubkräften an der Kolbenstange eines
Servomotors mit geradlinigem oder gekrümmtem Arbeitsweg, vornehmlich zum Betätigen von Wasserbaukonstruktionen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, vornehmlich zur Bedienung von Wasserbauverschlüs- sen mit gestuften Geschwindigkeiten und Hubkräften, wobei zu Beginn eine langsame Bewegung und 1m folgenden eine oder mehrere rasche Bewegungsphasen erreicht werden sollen.
Bei verschiedenen Vorrichtungen Ist es erforderlich, dass die durch hydraulische Druckzylinder bewegj ten Teile mit geringen Anfangsgeschwindigkeiten und raschen Folgebewegungen betätigt werden, wobei die Bewegungen wegabhängig gestuft sind. Häufig werden auch unabhängig von der Geschwindigkeit immer geringer werdende, wegabhängige Zug- oder Druckkräfte in einer Bewegungsrichtung erforderlich.
Zur Erfüllung dieser Forderungen war es bisher üblich, eine Pumpe mit regelbarer Fördermenge oder mehrere Pumpen mit direkt zeit-oder wegabhangiger Schaltung zu verwenden. Es sind weiters Ausführungen bekannt, bei welchen zur Erreichung des gewünschten Effektes Akkumulatoren oder Mengenregler verwendet werden. Bei diesen Lösungen ist ebenfalls die Verwendung von weg-oder zeitabhängigen Steu- erelementen erforderlich. Vorrichtungen, welche den entgegengesetzten Zweck teilweise erfüllen, sind bekannt. So wurde z. B. bereits ein Differentialzylinder mit relativ rascher Einleitungsbewegung, gefolgt von einer langsamen, kräftigerenArbeitsbewegung beschrieben.
Bei dieser bekannten Konstruktion können i jedoch nicht mehr als zwei Geschwindigkeitsstufen und keine konstanten Kolbenstangenkräfte durch Druck- regler erzielt werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung von mehreren, in einer Richtung sich wegabhängig stufenweise erhöhenden Bewegungsgeschwindigkeiten und verringernden Hubkräften an der Kolbenstange eines Servomotors mit geradlinigem oder gekrümmtem Arbeitsweg, vornehmlich zum Betätigen von Was- serbaukonstruktionen, unter Verwendung von Pumpen konstanter Förderrnenge, wobei auf der Kolbenstange ein Kolben kleinen Durchmessers fest und mindestens ein weiterer Kolben grösseren Durchmessers ver- schiebbar angeordnet und der Zylinderdurchmesser entsprechend abgestuft ist, zeichnet sich im wesent- lichen dadurch aus, dass die grösseren, auf der Kolbenstange frei beweglichen Kolben ihre Bewegung durch
Distanzstücke auf den nächstfolgenden, kleineren Kolben übertragen und Umlaufkanäle oder Ventile vor- gesehen sind,
die nach Erreichen vorbestimmter Stellungen der frei beweglichen Kolben den Durchtritt des Druckmittels in den Raum hinter dem bisher angetriebenen Kolben freigeben.
Die Bewegungsvorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich von bekannten Ausführungen also dadurch, dass bei Verwendung von nur einer Pumpe mit starrem Fördervolumen durch Anordnung mehrerer vom Grossen ins Kleine gestufter Druckkolben, welche auf eine gemeinsame Kolbenstange wirken, die Last- geschwindigkeiten und Lastgrössen oder nur die Lastgeschwindigkeiten von der langsamen zur raschen Be- wegung stufenweise geändert werden. Das Umschalten auf die nächste Stufe erfolgt automatisch durch
Freigabe eines entsprechend ausgebildeten Umlaufkanales durch den Kolben. Die konstanten oder dossier- ten Kräfte werden hiebei erfindungsgemäss durch in Umlaufleitungen eingebaute Druckregler erzielt.
Der Gegenstand der Erfindung wird an einigen willkürlich gewählten Ausführungsbeispielen in den schematisch gehaltenen Zeichnungen näher erläutert.
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Die Fig. 1 und 2 zeigen hiebei einen in Hubrichtung zweistufig wirkenden Servomotor mit den End- stellungen der Kolben. In Fig. 1 nehmen die Kolben 4 und 5 die Stellung vor Beginn des Arbeitshubes ein.
Der Kolben 4 ist mit der Kolbenstange 6 verbunden. Durch den grösseren Kolben 5 hingegen wird die Kol- benstange frei beweglich durchgeführt. An der Durchführung ist eine geeignete Dichtung vorgesehen. Über ! ein entsprechend gestaltetes Distanzstück 7 ist es möglich, die auf den Kolben 5 wirkende Kraft auf die
Kolbenstange zu übertragen. Durch den Kanal 8 wird das Druckmittel in den Zylinder 2 eingeleitet und der Kolben 5, der grossen Fläche entsprechend, langsam gehoben. Hiebei ist die Hubkraft entsprechend der wirksamen Kolbenfläche gross. Das Volumen zwischen dem distanzierten Kolbenpaar 4, 5 verkleinert sich durch den Übergang in Zylinder 1. Um das Voreilen des Kolbens 4 mit der angekuppelten Kolben- ) stange 6 zu vermeiden, wird das überschüssige Druckmittel durch die Leitung 9 abgezweigt.
Zweckmä- ssig wird in die Ableitung 9 ein Rückschlagventil eingebaut und der Ablauf an die Leitung 28 angeschlos- sen. Um das Einströmen des Druckmittels bei Pumpenförderung in der strichlierten Pfeilrichtung zu ver- hindern, muss das Ruckschlagventil 10 die Leitung 9 beim Ausschieben der Kolbenstange verschliessen.
Erreicht nun der Kolben 5 beim Einziehen der Kolbenstange seine obere Endstellung, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so wird durch die Kolbenkante der Umlaufkanal 11 freigegeben und das Druckmittel kann aber das Rückschlagventil 12 in den Zylinder 1 mit kleinerem Durchmesser einströmen. Die Ableitung 9 wird durch den Kolben 5 und die Dichtungskante 14 verdeckt und das Abströmen dadurch verhindert. Um den grossen Kolben in seiner oberen Endstellung zu halten, ist eine Dichtungskante 14 vorgesehen, gegen die der Kolben 5 durch die Druckkraftdifferenz gepresst wird.
Da die Pumpe mit konstanter Fördermenge weiterarbeitet, wird der Kolben 4, entsprechend dem kleineren Volumen Im Zylinder l, rascher bewegt und dadurch die Kolbenstange rascher eingezogen. Die
Kolbenkraft ist natürlich der kleineren Fläche entsprechend geringer.
Das Ausschieben der Kolbenstange erfolgt durch Umsteuerung. Das Druckmittel wird durch Leitung 28 in den Zylinder 1 oberhalb des Kolbens 4 eingepresst. Das unterhalb des kleinen Kolbens befindliche ent- spannte Medium schiebt den Kolben 5 langsam in seine untere Endlage. Der Umlaufkanal 11 ist durch das
Rückschlagventil 12 verschlossen. Hat der Kolben 5 seine Endlage erreicht, so strömt durch das im Kol- ben angeordnete Ventil 13 und die Leitung 8 das Druckmittel ab.
Fig. 3 zeigt eine Lösung, bei der. die Kolbenstange 6 beispielsweise mit drei Geschwindigkeiten be- wegt wird. Durch die Anordnung eines dritten Zylinders 3 und eines weiteren schwimmenden Kolbens 15 wird die zusätzliche Stufung erzielt. Die wahlweise Anordnung einer Ableitung 9 ist auch bei Zylinder 3 dargestellt.
Fig. 4 zeigt die Möglichkeit einer verkürzten Zylinderausführung durch Verringerung des Kolbenab- standes. Diese Anordnung Ist jedoch nur möglich, wenn die Kolbenstange 6 durch eine ständig wirkende
Kraft gezogen wird. Durch die konische Ausbildung des Zylinderstückes 16 kann die Entlastungsleitung 9 entfallen, da beim Einziehen der Kolbenstange 6 das über dem Kolben 5 befindliche Druckmittel unge- hindert in den Zylinder 1 strömen kann.
Wenn erforderlich, kann die Kolbenstange 6 mit geringer Kraft und höherer Geschwindigkeit ausge- schoben werden. Diese Möglichkeit ist in Fig. 5 dargestellt. Auf den kleinen Kolben 4 wird ein Rohr 17 aufgesetzt und so das Volumen oberhalb der Kolbenstange verringert. In dieser Variante ist der Kanal 18 direkt mit dem Behälter verbunden. Dadurch kann das Rückschlagventil im Kolben 19 entfallen. Beim
Ausschieben der Kolbenstange 6 wird der Kolben 19 vorerst so weit gesenkt, dass das entspannte Druck- mittel durch den Kanal 18 entweichen kann. Erst durch Anschlag des Distanzstückes 20 wird der Kolben 19 durch den kleinen Kolben 4 in die untere Endstellung gebracht, wobei durch die Leitung 18 das zum Vo- lumenausgleich fehlende Mittel angesaugt wird.
In Fig. 6 ist dargestellt, wie man beimAusschieben der Kolbenstange 22 die Stufung von Geschwindig- keit und Kolbenkraft erzielen kann. Hiebei muss der grosse Kolben 23 nicht durchbrochen werden. Durch das Distanzstück 24 wird der Kolben so weit gedrückt, bis der Steuerkanal 11 durch den Kolben 23 freigegeben und der Kanal 9 in bekannter Weise verschlossen wird.
Fig. 6 zeigt beispielsweise die Hubvorrichtung für einen Segmentverschluss. Auf der Kolbenstange 22 sitzt eine Rolle 21, mit deren Hilfe das Huborgan 27, in diesem Fall ein Seil oder eine Kette, bewegt wird. Durch das Eigengewicht des Segmentes wird die Kolbenstange eingezogen.
Häufig Ist es erwünscht, dass nur die Kolbenstangengeschwindigkeit gestuft ist, nicht jedoch die Hubkraft. Dies kann auf einfache Weise durch ein federbelastetes Rückschlagventil 10 erreicht werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Regulierung der Hubkraft in den ersten Bewegungsphasen ist in Fig. l mit strichlierten Linien dargestellt. Im Hubbereich des grossen Kolbens 5 wird der Zylinder 2 mit dem entlasteten Raum im Zylinder 1 durch eine Leitung 26 verbunden. Ein Sicherheitsventil 25, welches entsprechend der geforderten Hubkraft eingestellt wird, begrenzt die Kraft der Kolbenstange 6.