Verfahren und Vorrichtung zum Umsteuern des Treibmittelkreislaufs einer hydraulisch betriebenen, doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsteuern des Treibmittelkreislaufs einer hydraulisch betriebenen, doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit, bei welchem der Kreislauf des Treibmittels von einem Hauptschieber in Zusammenarbeit mit einem im Arbeitstakt des Kolbens und mit diesem in Wirkverbindung stehenden Vorsteuerschieber, dessen Weg proportional dem Kolbenhub ist, von der einen auf die andere Seite des Kolbens umgesteuert wird und damit die Lage der Totpunkte des Kolbens bestimmt wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welcher der Kreislauf des Treibmittels von einem Hauptschieber in Zusammenarbeit mit einem im Arbeitstakt des Kolbens und mit diesem in Wirkverbindung stehenden Vorsteuerschieber, dessen Weg proportional dem Kolbenhub ist, von der einen auf die andere Seite des Kolbens umsteuerbar ist und damit die Lage der Totpunkte des Kolbens bestimmbar ist.
Bei den Umsteuerungsorganen für doppeltwirkende, hydraulische Arbeitszylinder, namentlich bei solchen mit kleiner Hubzahl je Zeiteinheit, ist es hierbei von besonderer Bedeutung, dass die genaue Lage der Hubumkehrpunkte definiert ist. Ein bekanntes Verfahren, die Schieber im vorgenannten Sinne mechanisch zu verstellen, ist das Anbringen von Anschlägen am bewegten Arbeitskolben, die bei Erreichung der Hubumkehrpunkte zwangsläufig den Hauptschieber der Umsteuereinrichtung in die vorausbestimmten Endlagen verschieben und somit das Treibmittel entsprechend der Arbeitskolbenbewegungen in den Arbeitszylinder zuführen bzw. abströmen lassen.
Der Nachteil dieser Einrichtung besteht darin, dass beim Umsteuern funktionsstörende Massenkräfte zur Auswirkung kommen. Bekannt sind ferner mechanisch arbeitende Umsteuereinrichtungen mit einem im Takte der Maschine bewegten Vorsteuerschieber, mit einem dem Arbeitskolbenhub proportionalen Schieberweg und einem Hauptschieber, der bei der Erreichung der Umkehrpunkte durch mechanisch betätigte Einrichtungen, die z. B. mit Spannfedern zur Erzielung der Verstellkraft arbeiten, in die bestimmten Endstellungen gebracht wird, wobei bei entsprechender Anordnung und Dimensionierung der Federn die funktionsstörenden Rückbewegungen des Hauptschiebers ausgeschlossen werden. Der Nachteil dieser Einrichtung ist die Kompliziertheit der Anordnung und die Störanfälligkeit bei Verschleiss der den Hauptschieber bewegenden Teile.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der die Bewegung des Hauptschiebers in den definierten Umkehrpunkten nicht mechanisch, sondern rein hydraulisch durch die Kraftwirkung des Treibmittels selbst erzielt wird, wobei ebenfalls die Hubendlagen des Arbeitskolbens durch die Stellungen des Hauptschiebers genau definiert sind und sich dabei keine Rückbewegungen in der Periode der Hauptschieberverstellung einstellen können.
Dies wird nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch erreicht, dass der Hauptschieber vom Treibmittel beaufschlagt und damit in eine Bewegung gebracht wird, welche in Abhängigkeit von der Bewegung des Vorsteuerschiebers den Treibmittelkreislauf umsteuert.
Die Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschieber vom Treibmittel beaufschlagbar und damit in eine Bewegung bringbar ist, durch welche, in Abhängigkeit von der Bewegung des Vorsteuerschiebers, der Treibmittelkreislauf umsteuerbar ist.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindungsgegenstände anhand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Lage der Umsteuerelemente kurz vor dem oberen Totpunkt des Arbeitskolbens)
Fig. 2 die Lage der Umsteuerelemente kurz nach Bewegungsumkehr des Arbeitskolbens im oberen Totpunkt;
Fig. 3 die Lage der Umsteuerelemente vor dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens.
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen im Prinzip dieselbe Lage der Umsteuerelemente in Bezug auf die Stellung des Arbeitskolbens für eine Umsteuereinrichtung, deren Steuerelemente jedoch gegenüber der in den Fig. 1-3 gezeigten Anordnung bei gleicher Funktionsweise anders ausgebildet sind.
Bei der in den Fig. 1-3 dargestellten Anordnung der Umsteuervorrichtung für den hydraulischen Antrieb eines im Arbeitszylinder 2 laufenden Arbeitskolbens 1 wird in einem Schiebergehäuse 12 mit den Treibmittelanschlussbohrungen 7, 8, 9, 10 und 11 in der als Führung dienenden zylindrischen Bohrung 13, die in den Austrittszonen der Treibmittelanschlussbohrungen 7, 8, 9, 10 und 11 ringnutförmige Ausdrehungen 14 erhält, der Hauptschieber 15 so eingesetzt, dass er sowohl in der Bohrung 13 des Schiebergehäuses 12, als auch auf dem in der zentralen Bohrung 16 des Hauptschiebers 15 geführten Vorsteuerschieber 17 innerhalb eines, durch die am Schiebergehäuse 12 beidseitig angebrachten Anschlagteile 18 und 18a bestimmten Weges x, frei in der Längsrichtung bewegt werden kann, wobei die Dichtheit in den Berührungszonen der Laufflächen gewährleistet sein muss.
Der Hauptschieber 15 erhält am äusseren Umfang 3 ringnutförmige Aussparungen 19, 19a und 20, wobei die Breite der Ringnuten an den Aussparungen 19 und 19a gleich bemessen ist. Der Hauptschieber 15 erhält auf beiden Seiten gleich bemessene, zylindrische Absätze 21 und 21a, die innerhalb der Bohrung 13 ringförmige Kammern 22 und 22a bilden. Von den Ringnuten 19, 19a und 20 und den die Kammern 22 und 22a bildenden Absätzen 21 und 21a verlaufen die Bohrungen 23, 23a, 24, 24a und 25 in die zentrale Bohrung 16 des Hauptschiebers 15.
Durch den Anschlag der an den Absätzen 21 und 21 a gegebenen Stirnflächen 26 und 26a an den beidsietig der Bohrung 13 angebrachten Anschlagteilen 18 und 18a wird die Längsbewegung des Hauptschiebers 15 auf die Strecke x begrenzt. Der innerhalb des Hauptschiebers 15 bewegliche Vorsteuerschieber 17 erhält am äusseren Umfange ringnutförmige Aussparungen 27, 27a, 28, 28a und 29, wobei die Breite der Ringnuten 27 und 27a gleich bemessen ist; dasselbe trifft auch für die Ringnuten 28 und 28a zu. Innerhalb des Vorsteuerschiebers 17 befindet sich eine durch einen Stopfen 31 nach aussen hin dicht verschlossene Bohrung 30, die mit den ringnutförmigen Aussparungen 27, 27a und 29 des Vorsteuerschiebers 17 übter die Bohrungen 32, 32a und 33 in Verbindung steht.
Der Vorsteuerschieber 17 erhält seine Längsbewegungen im Takte der Arbeitskolbenbewegung mit einem dem Hub des Arbeitskolbens 1 fest verbundenen Hubeinrichtung 34, z. B. in Form eines Hubkeiles, wobei die Kraft einer ausserhalb des Schiebergehäuses 12 angebrachten Spannfeder 35 die entsprechende Bewegung des Vorsteuerschiebers 17 nach links beim Abwärtsgang des Arbeitskolbens 1 bewirkt. Zur Verhinderung des Treibmittelaustrittes bei der Längsbewegung des Vorsteuerschiebers 17 werden in dem am Schiebergehäuse 12 beidseitig angebrachten Abschlussdeckel 41 Dichtelemente 37 bekannter Ausführungsform eingesetzt.
Der von der Umsteuereinrichtung gesteuerte Treibmittelfluss zu den Zylinderräumen 3 und 4 erfolgt in den Verbindungen 49, die an den Eintrittsöffnungen 9 und 10 des Schiebergehäuses 12 angeschlossen sind.
Bei der in den Fig. 4-6 dargestellten Anordnung der Umsteuereinrichtung für den hydraulischen Antrieb eines im Arbeitszylinders 2 laufenden Arbeitskolbens 1 wird in einem Schiebergehäuse 42 mit den Treibmittelanschlussbohrungen 43, 44, 45, 46, 47 in der als Führung dienenden Bohrung 48, der Hauptschieber 50 so eingesetzt, dass er sowohl in der Bohrung 48, als auch auf den in der zentralen Bohrung 51 des Schiebergehäuses 42 geführten Vorsteuerschieber 64 innerhalb eines, durch die am Schiebergehäuse 42 beidseitig angebrachten Anschlagteile 18 und 18a bestimmten Weges x, frei in der Längsrichtung bewegt werden kann, wobei die Dichtheit in den Berührungszonen der Laufflächen gewährleistet sein muss.
Der Hauptschieber 50 erhält am äusseren Umfang 3 ringnutförmige Aussparungen 52, 52a und 53, wobei die Breite der Ringnuten an den Aussparungen 52 und 52a gleich bemessen ist. Innerhalb der Laufbohrung 51 des Hauptschiebers 50 werden 2 Ringnuten 54 und 54a gleicher Breite angebracht, in die die um die Bohrung 51 herum angebrachten Bohrungen 55 und 55a einmünden, sodass eine Verbindung von der Bohrung 51 zu den aus den Durchmessern von den Bohrungen 48 und 51 gebildeten, ringförmigen Räumen 56 und 56a hergestellt ist. Von den Ringnuten 52, 52a und 53 verlaufen die Bohrungen 58, 58a und 59 in die zentrale Bohrung 51 des Hauptschiebers 50. Durch den Anschlag der beidseitigen Stirnflächen 57 und 57a des Hauptschiebers 50 an den beidseitig der Bohrung 48 angebrachten Anschlagteilen 18 und 18a wird die Längsbewegung des Hauptschiebers 50 auf die Strecke x begrenzt.
Der innerhalb des Hauptschiebers 50 bewegliche Vorsteuerschieber 64 erhält am äusseren Umfange 3 ringnutförmige Eindrehungen 59, 59a und 60, wobei die Breite der Eindrehungen 59 und 59a gleich bemessen ist.
Der Vorsteuerschieber 64 erhält ebenfalls seine Längsbewegungen im Takte der Maschine mit einem dem Hub des Arbeitskolbens 1 proportionalen Weg durch die mit dem Arbeitskolben 1 fest verbundene IJubeinrichtung 34, z. B. in Form eines Hubkeiles, wobei die Kraft einer ausserhalb des Schiebergehäuses 42 angebrachten Spannfeder 35 die entsprechende Bewegung des Vorsteuerschiebers 64 bei Abwärtsgang des Arbeitskolbens 1 nach links bewirkt. Zur Verhinderung des Treibmittelaustrittes bei der Längsbewegung des Vorsteuerschiebers 64 werden in dem am Schiebergehäuse 42 beidseitig angebrachten Abschlussdeckeln 41 Dichtelemente bekannter Ausführungsform 37 eingesetzt.
Der von der Umsteuereinrichtung gesteuerte Treibmittelfluss zu den Zylinderräumen 3 und 4 erfolgt in den Verbindungen 49, die an den Eintrittsöffnungen 44 und 46 des Schiebergehäuses 42 angeschlossen sind.
Bei der nach Fig. 1 dargestellten Anordnung, die die Lage der Umsteuerelemente kurz vor dem oberen Totpunkt des Arbeitskolbens 1 zeigt, wird vom Treib mittelb eh älter 5 des Treibmittels von der volumetrischen Pumpe 6 über den am Schiebergehäuse 12 ange brachten Anschluss 8 zu der im Hauptschieber 15 angebrachten, ringnutförmigen Aussparung 19a, die bei der gezeichneten rechten Endlage des Hauptschiebers 15 die Verbindung zum Anschluss 9 herstellt, zugeführt, wodurch das Treibmittel in den Zylinderraum 3 des Arbeitszylinders 2 unter Arbeitsabgabe auf die Unterseite des Arbeitskolbens 1 zuströmt und dadurch diesen nach oben bewegt.
Das im Zylinderraum 4 oberhalb des Arbeitskolbens 1 sich befindliche Treibmittel wird hierbei über den Anschluss 10 in die ringnutförmige Aussparung 20, die bei der gezeichneten rechten Endlage des Hauptschiebers 15 die Verbindung zum Auslass 11 herstellt, zugeführt, wodurch das im Zylinderraum 4 verdrängte Treibmittel in den Treibmittelbehälter 5 abströmen kann.
Bei der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 1 wird mit Hilfe der fest angebrachten Hubeinrichtung 34, die wie gezeichnet als Hubkeil ausgebildet sein kann, der im Hauptsteuerschieber 15 axial beweglich eingesetzte Vorsteuerschieber 17 proportional der Bewegung des Arbeitskolbens 1 nach rechts bewegt. Der Hauptschieber 15, welcher am rechten Anschlag 18 abgestützt ist, steht hierbei still, da auf beiden Stirnseiten der gleiche Druck des Treibmittels, wie in der ringnutförmigen Aussparung 20, einwirkt.
Das unter Druck stehende Treibmittel wird ebenfalls über den Anschluss 7 des Schiebergehäuses 12 in und dadurch die Verbindung von der ringnutförmigen Aussparung 19 und von dort über die Bohrung 24 in die am Vorsteuerschieber 15 angebrachte ringnutförmige Aussparung 28 zugeführt.
Sobald bei der Bewegung des Vorsteuerschiebers 17 nach rechts die Steuerkante 36 über die Kante der im Hauptschieber 15 angebrachten Bohrung 23 gleitet und dadurch die Verbindung von der ringnutförmigen Aussparung 28 zur rechten Kammer 22 herstellt, baut sich der Druck des Treibmittels in der rechten Kammer 22 voll auf, wodurch die Bewegung des Hauptschiebers 15 nach links eingeleitet wird.
Die Bewegung des Hauptschiebers 15 zu der des Vorsteuerschiebers 17 erfolgt gegenläufig, wodurch sich der Durchflussquerschnitt für den Treibmittelzufluss, bestimmt durch die Steuerkante 36 und dem Querschnitt der Bohrung 23, bei einmal eingeSeiteter Bewegung des Hauptschiebers 15 sich laufend vergrössert und dabei der Hauptschieber 15 bis zum linken Anschlag 18a bewegt wird, wobei während der Verschiebezeit keine unkontrollierbaren Rückbewegungen eintreten können. Dieses erlaubt auch bei sehr langsamen Bewegungen des Arbeitskolbens 1 und somit des Vorsteuerschiebers 17 eine exakte Umsteuerung des Hauptschiebers 15 zu gewährleisten.
Der Hauptschieber 15 kann sich unter der Einwirkung des Treibmitteldruckes auf die rechte wirksame Stirnfläche, die sich aus den Durchmessern der Bohrung 13 und 16 ergibt, nur dann nach links bewegen, wenn in der linken Kammer 22a und somit auf die linke wirksame, aus den Durchmessern 13 und 16 sich ergebenden Fläche ein niedrigerer Druck herrscht, als in der rechten Kammer 22.
Die linke Kammer 22a steht, wie Fig. 1 zeigt, über die Bohrungen 23a, 32a, 33 und 25 und ringförmiger Aussparung 20 mit dem Abflussanschluss 11 des Schiebergehäuses 12 in Verbindung, wodurch die Höhe des sich einstellenden Druckes in der linken Kammer 22a bei der Bewegung des Hauptschiebers 15 nach links durch die Widerstände der Abflussöffnungen bestimmt wird. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Bohrungen 32, 32a, 33 und 25, oder einer von diesen, kann die in der linken Kammer 22a sich einstellende Druckhöhe beeinflusst werden.
So lange der Arbeitskolben 1 allein bewegt wird, ist der von der volumetrischen Pumpe 6 aufzubrin gende Druck für die Förderung des Treibmittels abhängig von der aufzubringenden Kraft am Arbeitskolben 1, wobei durch das Produkt aus Geschwindigkeit und wirksamer Fläche des Arbeitskolbens 1 die von der volumetrischen Pumpe 6 aufzubringende Fördermenge des Treibmittels bei gegebener Drehzahl bestimmt ist.
Während der Umsteuerungsperiode des Hauptschiebers 15, d. h. in dem Augenblick, wenn seine Bewegung nach links eingeleitet wird, nach Darstellung in Fig. 2, ist der Bewegungswiderstand des Hauptschiebers 15 kleiner als der des Arbeitskolbens 1, sodass der von der volumetrischen Pumpe 6 erzeugte Druck absinkt. Der Arbeitskolben 1 bleibt stehen oder geht sogar etwas zurück, solange bis sich der Kräfteausgleich einstellt, der sich bestimmt aus dem Produkt des reduzierten Pumpendruckes während der Umsteuerzeit und der wirksamen Fläche des Arbeitskolbens 1 und der auf den Arbeitskolben 1 einwirkenden äusseren Kraft.
Die Menge des von der volumetrischen Pumpe 6 geförderten Treibmittels dient dadurch während der Umsteuerzeit dazu, den Hauptschieber 15 zu bewegen mit einer Geschwindigkeit, die sich aus Fördermenge und der aus den Durchmessern der Bohrungen 13 und 16 bestimmten, wirksamen Stirnflächen des Hauptschiebers ergibt. Zu dieser Fördermenge addiert sich noch die Fördermenge, welche vom Arbeitskolben 1 beim Rückwärtsgang aus dem Zylinderraum 3 über den Anschluss 9, der ringförmigen Aussparung 19a, Anschluss 8, Anschluss 7, und der ringnutförmigen Aussparung 28 der rechten Kammer 22 solange zugeführt wird, bis in der ringnutförmigen Aussparung 19a des Hauptschiebers 15 die Verbindung zwischen dem Anschluss 8 und 9 durch die Steuerkante 38 des Hauptschiebers 15 unterbrochen wird.
Bei einer gegebenen Fördermenge des Treibmittels kann man die Stillstandszeit dadurch beeinflussen, dass man die aus den Durchmessern der Bohrungen 13 und 16 bestimmten wirksamen Stirnflächen und den Hub des Hauptschiebers 15 miteinander so abstimmt, dass die gewünschten Bedingungen erreicht werden.
Nach der beschriebenen Bewegungsumkehr des Hauptschiebers 15 nach links erfolgt die Zuführung des Treibmittels in den Zylinderraum 4 und ändert dadurch die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 1.
Bei der nach Fig. 2 dargestellten Anordnung, die die Lage der Umsteuerelemente kurz nach der Bewe gungsumkehr des Arbeitskolbens 1 im oberen Totpunkt zeigt, wird das vom Treibmittelbehälter 5 von der volumetrischen Pumpe 6 angesaugte Treibmittel über den am Schiebergehäuse 12 angebrachten Anschluss 7 zu der im Hauptschieber 15 angebrachten, ringnutförmigen Aussparung 19, die bei der gezeichneten Lage des sich nach links bewegenden Hauptschiebers 15 die Verbindung zum Auslass 10 hergestellt, zugeführt, wodurch das Treibmittel in den Zylinderraum 4 des Arbeitszylinders 2 unter Arbeitsabgabe auf der Oberseite des Arbeitskolbens 1 zuströmt und diesen nach unten bewegt.
Das im Zylinderraum 3 unterhalb des Arbeitskolbens 1 sich befindliche Treibmittel wird hierbei über den Anschluss 9 in die ringnutförmige Aussparung 20, die bei der gezeichneten Lage des Hauptschiebers 15 während seiner Bewegung nach links die Verbindung zum Ausiass 11 herstellt, zugeführt, wodurch das im Zylinderraum 3 verdrängte Treibmittel in den Treibmittelbehälter 5 abströmen kann.
Bevor jedoch beim Hauptschieber 15 der Bewegungsvorgang nach links durch Anschlag der linken Stirnseite 26a an der linken Anschlagfläche 18a beendet wird, erfolgt zur Abdämpfung des Stosses eine hydraulische Abbremsung. Dies wird dadurch erzielt, dass die linke Kammer 22a durch die Steuerkante der Bohrung 23a im Hauptschieber 15 und die Steuerkante 39 der ringnutförmigen Aussparung 27a des Vorsteuerschiebers 17 abgesperrt wird.
Bewegt sich der Arbeitskolben 1 und damit der Hubkeil 34 nach Fig.2 unter der Einwirkung des im Zylinderraum 4 zuströmenden Treibmittels nach unten, bewegt sich auch der Vorsteuerschieber 17 unter der Wirkung der in der Feder 35 gespeicherten Kraft nach links. Die Steuerkante 39 öffnet hierbei ein wenig die Bohrung 23a, wodurch der in der Kammer 22a wirkende Treibmitteldruck etwas abgesenkt wird. Da aber auf der Gegenseite des Hauptschiebers 15 in der Kammer 22 der volle Treibmitteldruck herrscht, wird der Hauptschieber 15 nach links bis zum Anschlag 18a verschoben. Dabei ergibt sich ein Gleichlauf des Hauptschiebers 15 mit dem Vorsteuerschieber 17 und zwar so lange, bis sich die linke Stirnfläche 26a des Hauptschiebers 15 am linken Anschlag 18a des Schiebergehäuses 12 abstützt.
Nach dem Anschlagen bewegt sich der Vorsteuerschieber 17 allein nach links weiter.
Kurz nach dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens 1 unterbricht der mit dem Arbeïtskolben 1 synchron laufende Vorsteuerschieber 17 mit der Steuerkante 36 die Verbindung der rechten Kammer 22 zur ringnutförmigen Aussparung 28 des Vorsteuerschiebers 17, wodurch der Zufluss des unter Druck stehenden Treibmittels abgeschnitten wird. Kurz darauf wird der in der Kammer 22 noch herrschende Treibmitteldruck über die Bohrungen 32, 30, 33 und 25, die die Verbindung zum Ablauf 11 herstellen, entlastet.
Im unteren Totpunkt des Arbeitskolbens 1 wird, wie in der Fig. 3 dargestellt, durch die Steuerkante 40 über die Bohrung 23a die Verbindung zur linken Kammer 22a hergestellt, wodurch das unter Druck stehende Treibmittel vom Anschluss 8 her in die linke Kammer 22a einströmen kann. Hierdurch wird die linke, aus den Durchmessern der Bohrungen 13 und 16 bestimmten wirksamen, linken Stirnfläche des Hauptschiebers 15 vom Treibmitteldruck beaufschlagt, wodurch die Bewegung des Hauptschiebers 15 nach rechts eingeleitet wird, womit der Umsteuerzyklus und damit die Hubumkehr des Arbeitskolbens 1 in vorbeschriebener Art von neuem beginnt.
Bei den Darstellungen in den Fig. 4-6 arbeitet die Umsteuerungseinrichtung bei anderer Bauart und Anordnung der Umsteuerelemente nach dem gleichen Prinzip wie in den Fig. 1-3 dargestellt.
Bei der nach Fig. 4 dargestellten Anordnung wird das von der volumetrischen Pumpe 6 geförderte Treib Anschluss 45, der die Verbindung zum Anschluss 44 mittel über den am Schiebergehäuse 42 angebrachten herstellenden ringnutförmigen Aussparung 53 des Hauptschiebers 50 zugeführt, wodurch das Treibmittel über die Verbindung 49 in den Zylinderraum 3 unter Arbeitsabgabe auf die Unterseite des Arbeitskolbens 1 zuströmt und dadurch diesen nach oben bewegt.
Das im Zylinderraum 4 oberhalb des Arbeitskolbens 1 sich befindliche Treibmittel wird hierbei über den Anschluss 46 in die ringnutförmige Aussparung 52a, die bei der gezeichneten rechten Endlage des Hauptschiebers 50 die Verbindung zum Auslass 47 herstellt, zugeführt, wodurch das im Zylinderraum 4 verdrängte Treibmittel in den Treibmittelbehälter 5 abströmen kann.
Bei der Aufwärtsbewegung des Arbeitskolbens 1 wird mit Hilfe der Hubeinrichtung 34 der im Hauptschieber 50 axial beweglich eingesetzte Vorsteuerschieber 51 nach rechts bewegt. Der Hauptschieber 50, welcher am rechten Anschlag 18 abgestützt ist, steht hierbei still, da auf beiden Stirnseiten der gleiche Druck des Treibmittels, wie in der ringnutförmigen Aussparung 52a, einwirkt.
Von der ringnutförmigen Aussparung 53 des Hauptschiebers 50 wird das unter Druck stehende Treibmittel über die Bohrung 59 in die ringnutförmige Aussparung 60 des Vorsteuerschiebers 64 zugeführt.
Sobald bei der Bewegung des Vorsteuerschiebers 64 nach rechts die Steuerkante 61 die ringnutförmige Ausdrehung 54 des Hauptschiebers 50 frei steuert, kann sich durch Zuströmen des unter Druck stehenden Treibmittels über die Bohrungen 55 der volle Treibmitteldruck in der rechten Kammer 56 aufbauen, wodurch die Bewegung des Hauptschiebers 50 nach links eingeleitet wird. Auch in diesem Falle ist das wesentliche Merkmal der Erfindung durch die Gegenläufigkeit des Hauptschiebers 50 zum Vorsteuerschieber 64 gegeben, bei der sich nach eingeleiteter Bewegung des Hauptschiebers 50 der Durchflussquerschnitt in der Zuströmzone der Ringnute 54 ständig vergrössert und damit eine Bewegung zum linken Anschlag 18a hin ohne unkontrollierbare Rückbewegungen gewährleistet ist.
Der Hauptschieber 50 kann sich hierbei unter der Einwirkung des Treibmitteldruckes auf die rechte Stirnfläche 57 nach links bewegen, wenn in der linken Kammer 56a ein niedrigerer Druck als in der rechten Kammer 56 einwirkt. Die linke Kammer 56a steht, wie in Fig. 4 gezeigt, über die Bohrungen 55a, der ringnutförmigen Aussparung 59a des Vorsteuerschiebers 64 und der Bohrung 58a mit dem Abflussanschluss .47 in Verbindung, wodurch die Höhe des sich einstellenden Druckes in der linken Kammer 56a bei der Bewegung des Hauptsteuerischiebers 50 nach links durch die Widerstände der Abflussöffnung bestimmt ist. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Bohrungen lässt sich die sich einstellende Druckhöhe beeinflussen.
Während der Umsteuerungsperiode des Hauptschiebers 50, d. h. in dem Augenblick, wenn seine Bewegung nach links eingeleitet wird, nach Darstellung in Fig. 4, senkt sich wegen des gegenüber dem Arbeitskolben 1 kleineren Bewegungswiderstandes des Hauptschiebers 50 der von der volumetrischen Pumpe 6 erzeugte Treibmitteldruck, wodurch der Arbeitskolben 1 zum Stillstand kommt oder sogar etwas zurückgeht.
Die Menge des geförderten Treibmittels dient dadurch während der Umsteuerzeit dazu, den Hauptschieber 50 zu bewegen mit einer Geschwindigkeit, die sich aus den wirksamen Stirnflächen des Hauptschiebers 50 bestimmt, wobei für die Geschwindigkeitsbestimmung noch die Treibmittelmenge zu berücksichtigen ist, die bei der Rückbewegung des Arbeitskolbens 1 noch zusätzlich in die Kammer 56 nachströmt.
Nach der beschriebenen Bewegungsumkehr des Hauptschiebers 50 nach links erfolgt die Zuführung des Treibmittels in den Zylinderraum 4 und ändert dadurch die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 1.
Bei der nach Fig.S dargestellten Anordnung, die die Lage der Umsteuerelemente kurz nach der Bewegungsumkehr des Arbeitskolbens 1 im oberen Totpunkt zeigt, wird das vom Treibmittelbehälter 5 von der volumetrischen Pumpe 6 angesaugte Treibmittel über den am Schiebergehäuse 42 angebrachten Anschluss 45 zu der im Hauptschieber 50 angebrachten ringnutförmigen Aussparung 53, die bei der gezeichne- ten Lage des sich nach links bewegenden Hauptschiebers 50 die Verbindung zum Anschluss 46 herstellt, zugeführt, wodurch das Treibmittel in den Zylinderraum 4 des Arbeitszylinders 2 auf der Oberseite des Arbeitskolbens 1 zuströmt und diesen nach unten bewegt.
Das im Zylinderraum 3 unterhalb des Arbeitskolbens 1 sich befindliche Treibmittel wird hierbei über den Anschluss 44 in die ringnutförmige Aussparung 52, die bei der gezeichneten Lage des Hauptschiebers 50 während der Bewegung nach links die Verbindung zum Auslass 43 herstellt, zugeführt, wodurch das im Zylinderraum 3 verdrängte Treibmittel in den Treibmittelbehälter 5 abströmen kann.
Bevor jedoch beim Hauptschieber 50 der Bewegungsvorgang nach links durch Anschlag der linken Stirnseite 57a an der linken Anschlagfläche 18a beendet wird, erfolgt zur Abdämpfung des Stosses eine hydraulische Abbremsung dadurch, dass aus der linken Kammer 56a durch die Steuerkante der Ringnute 59a im Vorsteuerschieber 64 das Abströmen des Treibmittels durch die ringnutförmige Aussparung 59a des Vorsteuerschiebers 64 unterbrochen wird. Bewegt sich der Arbeitskolben 1 und damit der Hubkeil 34 nach Fig. 5 unter der Einwirkung des im Zylinderraumes 4 zuströmenden Treibmittels nach unten, bewegt sich auch der Vorsteuerschieber 64 unter der Wirkung der in der Feder 35 gespeicherten Kraft nach links.
Die Steuerkante 62 öffnet hierbei ein wenig den Abflussquerschnitt der Bohrung 58a, wodurch der in der linken Kammer 56a wirkende Treibmitteldruck etwas abgesenkt wird, wodurch der in der rechten Kammer 56 wirkende Druck den Hauptschieber 50 bis zum linken Anschlag 18a verschiebt. Nach dem Anschlagen bewegt sich der Vorsteuerschieber 64 allein nach links weiter. Kurz nach dem unteren Totpunkt des Arbeitskolbens 1 unterbricht der mit dem Arbeitskolben 1 synchron laufende Vorsteuerschieber 64 mit der Steuerkante 61 die Verbindung der rechten Kammer 56 zur ringnutförmigen Aussparung 60 des Vorsteuerschiebers 64, wodurch der Zufluss des unter Druck stehenden Treibmittels über die Bohrungen 55 abgeschnitten wird.
Kurz darauf wird der in der Kammer 56 herrschende Treibmitteldruck über die Bohrungen 55, den über die Steuerkante 61a frei gesteuerten Verbindungsquerschnitt der Ringnute 54, der ringnutförmigen Aussparung 59 des Vorsteuerschiebers 64, der Bohrung 58 und Abflussbohrung 43 entlastet.
Im unteren Totpunkt des Arbeitskolbens 1 wird, wie in Fig. 6 dargestellt, durch die Steuerkante 63 über die Ringnute 54a die Verbindung zur linken Kammer 56a hergestellt, wodurch das unter Druck stehende Treibmittel vom Anschluss 45 her in die linke Kammer 56a über die Bohrungen 55a einströmen kann.
Hierbei wird die linke wirksame Stirnfläche 57a des Hauptschiebers 50 vom Treibmitteldruck beaufschlagt, wodurch die Bewegungsumkehr des Hauptschiebers 50 und damit die des Arbeitskolbens 1 gemäss der Beschreibung für die Fig. 1-3 eingeleitet wird.
Die in den Fig. 1-3 gezeigte Anordnung der Umsteuerungseinrichtung zeigt längsbewegliche Steuerungsschieber. Es ändert sich jedoch am Wesen der Erfindung nichts, wenn bei Anwendung des gleichen Funktionsprinzips der Umsteuerung, wie beschrieben, die Umsteuerelemente als Drehschieber ausgebildet werden (nicht dargestellt!).
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zum Umsteuern des Treibmittelkreislaufs einer hydraulisch betriebenen, doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit, bei welchem der Kreislauf des Treibmittels von einem Hauptschieber in Zusammenarbeit mit einem im Arbeitstakt des Kolbens und mit diesem in Wirkverbindung stehenden Vorsteuerschieber, dessen Weg proportional dem Kolbenhub ist, von der einen auf die andere Seite des Kolbens umgesteuert wird und damit die Lage der Totpunkte des Kolbens bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschieber (15, 50) vom Treibmittel beaufschlagt und damit in eine Bewegung gebracht wird, welche in Abhängigkeit von der Bewegung des Vorsteuerschiebers (17, 64) den Treibmittelkreislauf umsteuert.
PATENTANSPRUCH II
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei welcher der Kreislauf des Treibmittels von einem Hauptschieber in Zusammenarbeit mit einem im Arbeitstakt des Kolbens und mit diesem in Wirkverbindung stehenden Vorsteuerschieber, dessen Weg proportional dem Kolbenhub ist, von der einen auf die andere Seite des Kolbens umsteuerbar ist und damit die Lage der Totpunkte des Kolbens bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschieber (15, 50) vom Treibmittel beaufschlagbar und damit in eine Bewegung bringbar ist, durch welche, in Abhängigkeit von der Bewegung des Vorsteuerschiebers (17, 64), der Treibmittelkreislauf umsteuerbar ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass in der oberen Totpunktlage des Kolbens (1) der Weg des Treibmittels über die Leitung (7 bzw. 45), die Ringnut (19 bzw. 53), die Verbindungsbohrungen (24 bzw. 59), die Ringnut (28) oder die Ringnuten (60 und 54) und die Verbindungsbohrungen (23 bzw. 55) in die rechte Druckkammer (22 bzw. 56) freigegeben wird und der Hauptschieber (15 bzw. 50) auf seiner rechten Stirnseite (26 bzw. 57) vom Treibmittel beaufschlagt und nach links verschoben wird, und dadurch der Weg des Treibmittels über die Ringnut (19 bzw. 53) und die Leitung (10 bzw. 46) auf die im oberen Hubraum (4) befindliche Seite des Kolbens freigegeben wird und der Kolben vom Treib
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