DE1031136B - Hydraulischer Antrieb - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei hydraulischen Antrieben mit doppelt wirkendem Arbeitszylinder muß bekanntlich dafür gesorgt werden, daß die Bewegung der Last auch dann einwandfrei gesteuert erfolgt, wenn die Lastrichtung sich umkehrt, Last und antreibende Kraft also in gleicher Richtung liegen. Man hat zu diesem Zweck dem Arbeitszylinder ein Regelventil vorgeschaltet, das nach Maßgabe des Druckes in der Arbeitskammer gesteuert wird und den Rücklauf aus der sich entleerenden Zylinderkammer bei sinkendem Druck in der Arbeitskammer drosselt. Dadurch soll verhindert werden, daß der Last bei Umkehr der Lastrichtung ein Widerstand im Arbeitszylinder entgegengesetzt wird.

Bei einem bekannten Antrieb dieser Art wird das Drosselorgan des Regelventils durch den absoluten Betrag des Druckes in der Druckleitung der Pumpe gegen eine mechanische Feder bewegt. Ein solches Regelventil wird den praktischen Anforderungen nicht gerecht. Denn die Feder hat im wesentlichen eine stets gleichbleibende Charakteristik, während die in der hydraulischen Anlage wirksamen physikalischen Größen erheblichen Änderungen unterliegen, wobei hier nur die mit der Temperatur veränderliche Viskosität des Druckmittels genannt sei. Ein mit durch den absoluten Pumpendruck gesteuertes, gegen eine Federkraft als Rückstellkraft arbeitendes Regelventil liefert daher nur unter.ganz bestimmten, praktisch so gut wie niemals gegebenen Bedingungen die richtige Regelcharakteristik.

Auch die Erfindung bedient sich eines durch den Druck in der Arbeitskammer gesteuerten, den Rücklauf drosselnden Regelventils. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung wird aber das Regelventil durch die Differenz zwischen den Drücken in den Zylinderkammern gesteuert. Damit wird diejenige Größe in den Regelvorgang eingegeben, die tatsächlich für die einwandfreie Bewegung der Last maßgebend ist.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, das Regelventil dafür nutzbar zu machen, die angetriebene Last augenblicklich stillzusetzen, wenn an irgendeiner Stelle der Anlage Rohrbruch eintritt. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß das Regelventil nicht, wie dies bei der bekannten Anlage der Fall ist, zwischen Pumpe und Steuerventil, sondern zwischen dem Steuerventil und dem Arbeitszylinder angeordnet wird. Abgesehen von einer erheblichen Vereinfachung der Leitungsführung liefert diese Maßnahme die Möglichkeit, das Regelventil unmittelbar am Arbeitszylinder anzubauen und damit zunächst alle Verbindungsleitungen zwischen dem Regelventil und dem Zylinder zu beseitigen. Die Anlage wäre damit zwar nach wie vor durch mögliche Brüche Hydraulischer Antrieb

Anmelder:
Toussaint & Hess

hydraulische Hebezeugfabrik G. m, b. H.,
Düsseldorf, Völklinger Str. 46/48

Carl Schorn, Düsseldorf,
ist als Erfinder genannt worden

in den Leitungen zwischen dem Steuerventil und dem Regelventil gefährdet. Diese Gefahr vermeidet die Erfindung durch besondere Ausbildung des Regelventils, nämlich im einzelnen dadurch, daß ein gegen eine mittlere Nullstellung beiderseits auslenkbarer Regelschieber vorgesehen wird, der unter der Wirkung der Differenz der Drücke in den Zylinderkammern steht und in der einen ausgelenkten Stellung den Rücklauf aus der einen Kammer, in der anderen ausgelenkten Stellung dagegen den Rücklauf aus der zweiten Kammer drosselt. Dabei werden zweckmäßig beide Drosselstellen durch je ein Rückschlagventil überbrückt, das in Rücklaufrichtung sperrend wirkt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand des gezeichneten Ausführungsbeispieles beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen hydraulischen Antrieb nach der Erfindung mit dem Regelventil in Nullstellung,

Fig. 2 das Regelventil in einseitig ausgelenkter Stellung,

Fig. 3 eine bauliche Einzelheit und

Fig. 4 ein Federdiagramm.

In Fig. 1 und 2 ist lediglich das Regelventil in seinen baulichen Einzelheiten wiedergegeben. Alle übrigen Elemente der hydraulischen Anlage sind unter Verwendung üblicher Symbole schematisch gezeichnet.

Die Anlage besteht aus einer in Richtung des gezeichneten Pfeiles fördernden Pumpe 10, die die Druckflüssigkeit durch eine Leitung 11 einem Behälter 12 entnimmt und durch eine Leitung 13 einem von Hand betätigten Steuerventil 14 zuführt. Vom Steuerventil führt eine Leitung 15 zum Behälter 12 zurück. In der gezeichneten Stellung des Schiebers 16 des Steuerventils 14 verbindet ein U-förmiger Kanal 17 die Leitungen 13 und 15 unmittelbar. Wird der Schieber 16 nach links verstellt, so wird durch parallele Kanäle 18 eine Verbindung von der Leitung 15

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zu einer Leitung 19 und ein solche von der Leitung 13 zu einer Leitung 20 hergestellt. Wird der Schieber 16 nach rechts gestellt, so verbinden gekreuzte Kanäle 21 die Leitung 13. mit der Leitung 19 und die Leitung 15 mit der Leitung 20. Die Leitungen 19 und 20 führen zu einem unten näher zu beschreibenden Regelventil 22. Von dort führen Leitungen 23 und 24 zu den Kammern 25 und 26 eines Arbeitszylinders 27 mit Kolben 28, dessen Kolbenstange 29 an der nicht ge-

kraft F nach links, und zwar zunächst in die in Fig. 2 gezeichnete linke Endstellung. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Leitung 20 und der Kammer 33 unterbrochen, dafür aber durch die Bohrungen 52 eine unmittelbare Verbindung zwischen der Zylinderkammer 26 und der Schieberkammer 33 hergestellt. Gleichzeitig wird die Zylinderkammer 25 über die Bohrungen 49 und 50 zur Leitung 19 hin geöffnet. Unter der Wirkung des Druckes in der Kammer 26

zeichneten, durch zwei Pfeile L₁ und L₂ angedeuteten io bewegt sich der Kolben 28 nach links, wobei die aus Last angreift. In der praktischen Ausführung sind der Kammer 25 austretende Flüssigkeit in den Bebesondere Rohrleitungen 23 und 24 vermieden. Das hälter 12 zurückgefördert wird. Dabei ist angenom-Regelventil 22 ist vielmehr gemäß Fig. 3 unmittelbar men, daß der Kolben gegen die im Sinne des Pfeiles L₁ auf den Zylinder 27 aufgesetzt. wirkende Last arbeitet. Der Schieber 31 bleibt dann

In einer Längsbohrung 30 des Gehäuses des Regel- 15 in seiner linken Endstellung, solange die Differenz ventils 22 ist ein Schieber 31 beweglich, der zwei der Drücke in den Zylinderkammern 25 und 26, die Kammern 32 und 33 enthält. In der in Fig. 1 ge- auch in den Schieberkammern 32 und 33 herrschen, zeichneten Nullstellung wird der Schieber durch eine ein bestimmtes Maß überschreitet. Richtkraft gehalten, die von Federn 34 und 35 er- Nimmt die Größe der Last L₁, gegen die der KoI-

zeugt wird. Diese Federn liegen in Kammern 36 und 20 ben 28 arbeitet, im Verlauf stark ab, so sinkt die 37 und wirken einander entgegengesetzt auf die Stirn- Differenz der Drücke in den Kammern 25 und 26, die flächen des Schiebers 31 unter Zwischenschaltung von für die Stellung des Schiebers 31 maßgebend ist. Dies Platten 38 und 39. Diese Platten stützen sich gegen hat zur Folge, daß der Schieber in eine mittlere Stel-Schultern 40 und 41 im Gehäuse, so daß bei Aus- lung zwischen der linken Endstellung und der Nulllenkung des Schiebers 31 jeweils nur eine der Federn 25 stellung übergeht. Dabei stellen sich die Kanäle 49 34, 35 wirksam ist. Infolgedessen ergibt sich bei ge- und 50 gegenüber den Ringräumen 42 und 43 in eine

eigneter Wahl der Vorspannung der Federn eine Federcharakteristik gemäß Fig. 4, wo die auf den Schieber 31 wirkende FederkraftF über dem Schieberweg s aufgetragen ist.

Die Bohrung 30 ist von vier Ringräumen 42., 43., 44 und 45 umgeben. An diese Ringräume sind in der angegebenen Reihenfolge unmittelbar die Leitungen 19, 23, 24 und 20 angeschlossen. Innerhalb des Gehäuses

Lage, in der sie den Rücklauf aus der Kammer 25 drosseln, so daß der Druck in der Zylinderkammer 25 steigt. Der Druck in der Kammer 26 arbeitet nun gegen den erhöhten Druck in der Kammer 25. Dadurch wird eine Beschleunigung der Bewegung, die wegen der kleiner werdenden Last sonst einträte, verhindert.

Tritt Lastwechsel ein, wirkt die Last also in Rich-

22 sind die Leitungen 19 und 23 einerseits und die 35 rung L₂, so findet eine weitere Verstellung des Schie-Leitungen 20 und 24 andererseits unmittelbar über bers 31 in Richtung auf die Nullstellung statt, bis die schematisch gezeichnete Rückschlagventile 46 und 47
verbunden. Diese Ventile schließen, wenn die Strö

mung die durch Pfeile angedeutete Richtung hat.

Drosselung des Rücklaufes den Druck in der Kammer 25 auf einen Wert hat ansteigen lassen, der genügt, die nunmehr in Richtung der Kolbenbewegung wirk-

Zur Herstellung von Verbindungen zwischen den 40 same Last aufzunehmen und wiederum eine Beschleu-Ringräumen 42, 43, 44 und 45 einerseits und den nigung unter der Wirkung der Last zu verhindern. Schieberkammern 32, 33 andererseits dienen Quer- Der Betrieb der Anlage ist hier nur für den Fall

bohrungen 48, 49, 50, die zur Kammer 32 führen, und beschrieben, daß der Steuerschieber 16 nach links ge-Bohrungen 51, 52, 53, die zur Kammer 33 führen. In schaltet ist. Da das Regelventil völlig symmetrisch der Nullstellung nach Fig. 1 verbinden die Bohrungen 45 aufgebaut ist, versteht sich die Wirkungsweise bei 48 über den Ringraum 42 die Leitung 19 mit der Umschaltung des Steuerschiebers 16 nach rechts von Kammer 32 und die Bohrungen 53 über den Ringraum selbst.

45 die Leitung 20 mit der Kammer 33. Die übrigen Das Regelventil 22 wirkt zugleich als Sicherung bei

Bohrungen im Schieber sind wirkungslos. Wird in einem Bruch der Rohrleitung oder beim Abreißen noch zu beschreibender Weise der Schieber 31 nach 50 einer Rohrverschraubung, die auf der Druckseite geder einen oder anderen Seite ausgelenkt, beispiels- legentlich auftreten kann. Tritt ein solcher Bruch beiweise gemäß Fig. 2 nach links, so stellen die Bohrun- spielsweise in der Leitung 20 ein, wenn der Regelgen 49 und 50 eine unmittelbare Verbindung zwischen schieber 31 sich in der Stellung nach Fig. 2 befindet den Leitungen 19 und 23 und der Kammer 32 her. und die Last in Richtung L₁ wirkt, so kehrt sich die Zugleich wird durch die Bohrungen 52 eine Verbin- 55 Strömungsrichtung am Rückschlagventil 47 um, so

dung zwischen den Leitungen 20 und 24 und der Kammer 33 geschaffen.

Die Stirnwandungen des Schiebers 31 weisen enge Bohrungen 54 und 55 auf, die einerseits die Kammer 32 mit der Federkammer 36 und andererseits die Kammer 33 mit der Federkammer 37 verbinden.

Die Anlage wird wie folgt betrieben: Es sei angenommen, daß der Steuerschieber 16 nach links ver-

daß dieses geschlossen wird. Der in Kammer 26 herrschende Druck ist auch in der Kammer 33, wirksam und hält den Schieber 31 in der ausgelenkten Stellung, in der die Kammer 33 gegen die Leitung 20 geschlossen ist. Der Kolben 28 kommt daher sofort zum Stillstand. Tritt Rohrbruch ein, wenn die Last in Richtung L₂ wirkt, so sinkt der Druck in der Kammer 33 augenblicklich so stark, daß der Schieber 31 in seine Nullstellung zurückgeht. In dieser Stellung

stellt ist und dadurch die Druckleitung 13 der Pumpe

mit der Leitung 20 und die Rückleitung 15. mit der 65 aber sind die Kammern 25, 26 gegen die Schieber-Leitung 19 verbindet. Dadurch tritt Druckflüssigkeit kammern 32, 33 gesperrt, so daß die Rückschlagüber das Rückschlagventil 47 und die Leitung 24 in ventile 46, 47 voll wirksam werden und jeden Austritt die Zylinderkammer 26 und durch die Bohrungen 53 von Druckmittel aus dem Arbeitszylinder verhindern, in die Schieberkammer 33. Der Drück in der Schieber- Der Kolben wird also wiederum augenblicklich festkammer 33 bewegt den Schieber gegen die Feder- 7° gestellt.

Die Öffnungen 54 und 55 sind so klein bemessen, daß sie auf den Durchtritt des Druckmittels aus den Kammern 32, 33 in die Kammern 36, 37 drosselnd wirken und damit die Bewegung des Schiebers 31 dämpfen. Die Schieberbewegung ist daher stets aperiodisch.

Die Federn 34, 35 sollen nur eine der für die Schieberstellung in erster Linie maßgebenden Druckdifferenz überlagerte Richtkraft erzeugen, die sich auf den Regelvorgang stabilisierend auswirkt.

Claims (6)

Patentansprüche·.

1. Hydraulischer Antrieb mit doppelt beaufschlagtem Arbeitszylinder und einem diesem vorgeschalteten, nach Maßgabe des Druckes in der Arbeitskammer gesteuerten und den Rücklauf aus der sich entleerenden Zylinderkammer bei sinkendem Druck in der Arbeitskammer drosselnden Regelventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil durch die Differenz zwischen den Drücken in den Zylinderkammern (25,, 26) gesteuert wird.

2. Antrieb nach Anspruch 1, mit Steuerventil, durch das wahlweise jede Zylinderkammer als Arbeitskammer geschaltet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (22) in den das Steuerventil (14) mit dem Arbeitszylinder

(27) verbindenden Leitungen (19, 20) angeordnet ist und aus einem gegen eine mittlere Nullstellung durch den Differenzdruck beiderseits auslenkbaren Schieber (31) besteht, der in der einen ausgelenkten Stellung den Rücklauf aus der einen Zylinderkammer (25, Fig. 2) und in der anderen ausgelenkten Stellung den Rücklauf aus der zweiten Zylinderkammer (26, Fig. 2) drosselt.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drosselstellen (49, 50 und 51, 52) im Regelventil (22) durch je ein Rückschlagventil (46 und 47) überbrückt sind, das in Rücklaufrichtung sperrt.

4. Antrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (31) beim Übergang in die Nullstellung (Fig. 1) die Drosselstellen (49, 50 und 51, 52) vollständig schließt und zugleich Kanäle (42, 45) öffnet, die ihn unter die Wirkung des Differenzdruckes zwischen den vom Steuerventil (14) kommenden Leitungen (19, 20) setzt.

5. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (22) unmittelbar am Arbeitszylinder (27) angebaut ist.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (31) unter der Wirkung einer mechanischen Richtkraft (36, 37) steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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