Hyctraühscher Stellantrieb,mit. einem Differentialkolbenstellmotor
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Steilantrieb mit einem Differentialkolbenstellmotor,
einem Steuerventil, einer Ölpumpe und einem Ölbehälter, wobei in der Eilgangsstellung
des Steuerventils die beiden Zylinderräume des Steilzylinders miteinander verbunden
sind und das Druckmittel von der Pumpe dem kolbenseitigen Zylinderraum zugeführt
wird, mit einer Dämpfungseinrichtung, bei der mit dem großen Kolben an der Kolbenstangenseite
ein Kolben geringeren Durchmessers verbunden ist, der bei Hubende in einen an der
Stirnseite des Zylinders angeordneten entsprechenden kleinen Zylinderraum eindringt.Hyctraühscher actuator, with. a differential piston actuator
The invention relates to a hydraulic steep drive with a differential piston servomotor,
a control valve, an oil pump and an oil reservoir, being in the rapid traverse position
of the control valve, the two cylinder chambers of the steep cylinder are connected to one another
and the pressure medium is fed from the pump to the piston-side cylinder space
is, with a damping device, with the large piston on the piston rod side
a piston of smaller diameter is connected, which at the end of the stroke in one of the
Front side of the cylinder arranged corresponding small cylinder space penetrates.
Es ist bekannt, bei hydraulischen Steilantrieben mit Differentialkolbenstellmotoren,
bei denen ein Arbeits- und ein Leerhub gegeben ist, zur Beschikkung des Leerhubraumes
die im Arbeitshubraum verdrängte Flüssigkeit über den Steuerschieber in den Leerhubraum
zu leiten, so daß die Pumpe lediglich die dem Kolbenstangenvolumen entsprechende
Flüssigkeitsmenge zu fördern hat. Es sind ferner bei hydraulischen Stellmotoren
Einrichtungen zur Endlagendämpfung bekannt, bei denen ein den Arbeitsraum vergrößernder
Dämpfungsraum vorgesehen ist, in den ein Hilfskolben eindringt, wobei über dessen
Undichtigkeiten zur entsprechenden Zylinderfläche die Flüssigkeit in den sich verkleinernden,
mit dem Rücklauf verbundenen Raum zurückfließt. Dabei ist die Passung zwischen Kolben
und Zylinder maßgebend für den Dämpfungseffekt. Da jedoch die Kolbenfläche des für
die Dämpfung vorgesehenen Hilfskolbens nur einen Bruchteil der Fläche der zum Leerhub
beaufschlagten freien Kolbenfläche aufweist, muß naturgemäß im Dämpfungsraum auch
ein Vielfaches des Leerhubraumdruckes herrschen. Es ist daher nicht ungewöhnlich,
daß in dem Dämpfungsraum Drücke bis zu 1000 atü und mehr herrschen. Dies bedingt
wiederum entsprechende Dichtungsmaßnahmen und Wandungsdimensionierungen des Dämpfungsraumes.
Die für derartige Dämpfungseinrichtungen erforderlichen Passungen übersteigen gegebenenfalls
die Fertigungsmöglichkeiten; es sei denn, daß zusätzlich Drosseln angebracht werden,
die aber erfahrungsgemäß störanfällig sind.It is known that in hydraulic steep drives with differential piston servomotors,
in which there is a working stroke and an idle stroke, for loading the idle stroke space
the fluid displaced in the working displacement via the control slide into the idle displacement
to direct, so that the pump only the corresponding piston rod volume
Has to promote the amount of liquid. There are also hydraulic servomotors
Devices for end position damping are known in which a workspace enlarges
Damping space is provided into which an auxiliary piston penetrates, with over its
Leaks to the corresponding cylinder surface the liquid in the shrinking,
the space connected to the return flows back. This is the fit between pistons
and cylinder are decisive for the damping effect. However, since the piston area of the for
the damping provided auxiliary piston only a fraction of the area of the idle stroke
has acted upon free piston surface, must of course also in the damping chamber
a multiple of the idle displacement pressure prevail. It is therefore not uncommon
that pressures of up to 1000 atmospheres and more prevail in the damping chamber. This requires
in turn, appropriate sealing measures and wall dimensions of the damping space.
The fits required for such damping devices may exceed
the manufacturing capabilities; unless chokes are also attached,
but experience has shown that they are prone to failure.
Es ist Aufgabe der Erfindung, solche bekannte Eilgangsschaltungen
mit einer bekannten Dämpfungseinrichtung zu verbinden, wobei zur Erreichung der
vollen Dämpfungswirkung die unzulässig hohen Drücke im Dämpfungsraum vermieden werden
sollen, ohne daß störanfällige Drosselstellen zur Verwendung kommen.It is the object of the invention to provide such known rapid traverse circuits
to be connected to a known damping device, in order to achieve the
full damping effect, the impermissibly high pressures in the damping chamber can be avoided
should be used without throttle points that are prone to failure.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verbindungsleitung
zwischen dem Leerhubraum und dem Arbeitshubraum am Ende des kleinen Zylinderraumes
angeordnet ist, derart, daß der kleine Kolben nach Eindringen in den kleinen Raum
in an sich bekannter Weise die Flüssigkeit in diesem. Raum widerstandslos verdrängt,
während in an sich bekannter Weise der Arbeitshubraum im Endhub als Dämpfungsraum
dient, wobei eine an sich bekannte, vom Arbeitshubraum ausgehende Abflußleitung
durch ein Überdruckventil abgesperrt ist, dessen Ansprechwert den Arbeitsdruck,
dieses Raumes übersteigt und so am Ende des Arbeitshubraumes angeordnet ist, daß
nach Sperrung des Abflusses über die Verbindungsleitung der als Pufferraum dienende
Arbeitshubraum lediglich bei Ansprechen des Überdruckventils Flüssigkeit abfließen
läßt, wobei das Überdruckventil, wie an sich bekannt, einstellbar ist.This is achieved according to the invention in that the connecting line
between the idle displacement and the working displacement at the end of the small cylinder space
is arranged such that the small piston after entering the small space
in a manner known per se, the liquid in this. Space displaced without resistance,
while in a known manner the working displacement in the final stroke as a damping space
serves, a known per se, proceeding from the working displacement drain line
is shut off by a pressure relief valve, the response value of which is the working pressure,
this space exceeds and is arranged at the end of the working displacement that
after blocking the outflow via the connecting pipe, the one that serves as a buffer space
The working displacement can only flow off when the pressure relief valve responds
can, wherein the pressure relief valve, as known per se, is adjustable.
Die erfindungsgemäße Ausführung erzielt den Drosseleffekt einerseits
dadurch, daß der große Leerhubraum nur noch Druckmittel von der Pumpe erhält und
die damit geringere, dem Leerhubraum zufließende Druckmittelmenge den Endhub schlagartig
verlangsamt, und andererseits dadurch, daß der Abfluß des Öls aus dem Arbeitsraum
nur nach Überwindung des vorzugsweise einstellbaren überdruckventils beginnt, so
daß die Bremswirkung dem eingestellten Druck des Überdruckventils mal Kolbenfläche
des Arbeitsraumes entspricht.The embodiment according to the invention achieves the throttling effect on the one hand
in that the large empty displacement only receives pressure medium from the pump and
the lower volume of pressure medium flowing into the idle displacement, the final stroke abruptly
slowed down, and on the other hand, in that the drainage of the oil from the working space
only after overcoming the preferably adjustable pressure relief valve begins so
that the braking effect corresponds to the set pressure of the pressure relief valve times the piston area
of the work area.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung kann die Erfindung, beispielsweise
bei Lademaschinen unter Tage finden, bei denen die Hydraulik die Funktionen, beispielsweise
einer Zughacke oder einer anderen Ladeschaufel des Fahrwerks der Hubeinrichtungen,
z. B. für den schwenkbaren Förderer und des Wagenabstoßers usw. betätigen muß.The invention can be used in a particularly advantageous manner, for example
find underground loading machines in which the hydraulic functions, for example
a hoe or other loading shovel on the chassis of the lifting equipment,
z. B. for the pivoting conveyor and the carriage repeller, etc. must operate.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung.
Der
Arbeitsraum 2 und der Leerhubraum 3 sind über eine über einen Steuerschieber 24
verlaufende Leitung 14 miteinander verbunden. Die in dem Arbeitshubraum 2
während des Leerhubs verdrängte Flüssigkeit trägt zur Füllung des Raumes 3 bei,
so daß über die Pumpe 5 nur diejenige Flüssigkeitsmenge in den Raum 3 gepumpt zu
werden braucht, um die der Raum 3. am Ende des Kolbenweges größer ist als der Raum
2 am Ende seines entgegengerichteten Hubes. Die volle Flüssigkeitsmenge zur Beaufschlagung
des Kolbens, d. h. zur Füllung des entsprechenden Zylinderraumes ist also nur während
des Arbeitshubes von der Pumpe zu fördern. Für den Arbeitshub sind jedoch bei- weitem
nicht die Hubgeschwindigkeiten wie für den Leerhub erforderlich. Die insgesamt für
den Arbeitshub und den Leerhub von der Pumpe zu fördernde Flüssigkeitsmenge entspricht
daher dem Volumen des Arbeitsraumes plus dem Verdrängungsvolumen der Kolbenstange
innerhalb des Arbeitsraumes beim Ende des Arbeitshubes.The figure shows a schematic representation of the invention. The working space 2 and the empty displacement space 3 are connected to one another via a line 14 running over a control slide 24. The displaced in the working stroke space 2 during the idle stroke contributes to the filling of the space 3, so that only that amount of liquid needs to be pumped into the space 3 via the pump 5 by which the space 3 is larger than the end of the piston path Room 2 at the end of its opposite stroke. The full amount of liquid to act on the piston, ie to fill the corresponding cylinder space, is therefore only to be conveyed by the pump during the working stroke. For the working stroke, however, the stroke speeds are by no means required as for the idle stroke. The total amount of liquid to be delivered by the pump for the working stroke and the idle stroke therefore corresponds to the volume of the working space plus the displacement volume of the piston rod within the working space at the end of the working stroke.
Die Figur zeigt weiterhin die Anordnung eines an sich bekannten Dämpfungsraumes
15 in Form eines Dämpfungszylinders 16, der sich stirnseitig von dem Arbeitshubraum
2 nach außen erstreckt. In diesen Dämpfungsraum 15 taucht der Dämpfungskolben 17
ein und schließt den Raum 15 gegenüber dem Raum 2 ab. Dieser Raum
15, der einen Fortsatz des Arbeitsraumes 2 bildet, ist über die Leitung 14
mit dem Steuerschieber 24 und von diesem über die Leitung 14 mit dem Raum 3 verbunden.
Während des Leerhubes ermöglicht die Stellung des Steuerschiebers also einen Fluß
des hydraulischen Mittels aus den Räumen 2 und 15 in den Raum 3. Erst
wenn der Dämpfungskolben 17 in den Zylinder 16 eintaucht, kann aus dem Raum 2 keine
Flüssigkeit mehr in den Raum 3 abfließen. Nunmehr wird nur noch die geringe im Raum
15 vorhandene Ölmenge in den Raum 3 gedrückt. Im Raum 15 entstehen also keine den
Höchstarbeitsdruck im Raum 2 übersteigenden Drücke. Infolgedessen kann die Konstruktion
des Zylinders 16 sowie der entsprechenden Dichtungen und Lager dem Höchstarbeitsdruck
des Raumes 2 angepaßt sein. Von dem Moment an, in dem der Dämpfungskolben
17 den Raum 2 gegenüber dem Raum 15 abschließt, kann die in dem Raum 2 befindliche
Flüssigkeitsmenge nur noch über die vorgesehene Leitung 25 zum Tank 11 abfließen.
Diese Leitung 25 darf jedoch während des normalen Arbeitshubes keine Flüssigkeit
durchlassen. Sie ist daher durch ein einstellbares Überdruckventil 21 gesperrt.
Will die Flüssigkeit aus dem Raum 2 austreten, so muß ihr Druck so groß sein, daß
das überdruckventil anspricht. Da jedoch der Normaldruck im Raum 2 während des Leerhubes
ein Maß nicht überschreitet, welches sich aus Kolbenfläche 18
minus Kolbenringfläche
22 mal dem Druck im Leerhubraum 3 errechnet, würde hier beim Leerhub die Kolbenbewegung
ein Ende finden, wenn nicht durch die Trägheitskräfte, die von der bewegten Masse
i über die Kolbentange 13 übertragen werden, ein den am überdruckventil21 eingestellten
öffnungsdruck übersteigender Druck im Raum 2 erzeugt würde.The figure also shows the arrangement of a damping space 15 known per se in the form of a damping cylinder 16, which extends outwardly from the working displacement space 2 on the front side. The damping piston 17 plunges into this damping space 15 and closes off the space 15 from the space 2 . This space 15, which forms an extension of the working space 2, is connected via the line 14 to the control slide 24 and from there via the line 14 to the space 3. During the idle stroke, the position of the control slide enables the hydraulic medium to flow from spaces 2 and 15 into space 3. Now only the small amount of oil present in space 15 is pressed into space 3. In room 15 there are therefore no pressures that exceed the maximum working pressure in room 2. As a result, the construction of the cylinder 16 and the corresponding seals and bearings can be adapted to the maximum working pressure of the space 2. From the moment at which the damping piston 17 closes off the space 2 with respect to the space 15, the amount of liquid in the space 2 can only flow off to the tank 11 via the line 25 provided. However, this line 25 must not allow any liquid to pass through during the normal working stroke. It is therefore blocked by an adjustable pressure relief valve 21. If the liquid wants to escape from space 2, its pressure must be so great that the pressure relief valve responds. However, since the normal pressure in space 2 during the idle stroke does not exceed a level which is calculated from piston area 18 minus piston ring area 22 times the pressure in idle stroke space 3, the piston movement would come to an end here during idle stroke, if not by the inertial forces exerted by the moving mass i are transmitted via the piston rod 13, a pressure exceeding the opening pressure set at the overpressure valve 21 would be generated in space 2.
Beim Leerhub tritt also in dem Augenblick, in dem der Dämpfungskolben
17 den Raum 15 gegenüber dem Raum 2. abschließt, eine, schlagartige
Verlängsamung der Kolbenbewegung des Kolbens 1$ dadurch auf, daß nur noch das im
Raum 15 verbleibende Flüssigkeitsvolumen in den Raum 3 gedrückt wird; die weitere
Kolbenbewegung daher praktisch allein von der geringeren Zuflußrnenge abhängt, die
von der Pumpe 5 über die Leitung 14 dem Raum 3 zugeführt wird.
über diesen dämpfend wirkenden Effekt hinaus tritt eine Abbremsung des Kolbenhubes
durch die Flüssigkeitspolster im Raum 2 auf. Die Flüssigkeit kann, wie schon
erwähnt, nur über das überdruckventil 21 und die Leitung 25 in den Tank oder aber
über die zwischen der Umfangsfläche des Kolbens 17 und der Zylinderwandung des Zylinders
16 vorhandenen Undichtigkeiten in den Raum 15 und von diesem über die Leitung
14 wieder in den Raum 3 gedrosselt abfließen.During the idle stroke, at the moment when the damping piston 17 closes off space 15 from space 2, a sudden slowing down of the piston movement of piston 1 occurs in that only the liquid volume remaining in space 15 is pressed into space 3 will; the further piston movement therefore depends practically solely on the smaller inflow amount which is supplied to the space 3 by the pump 5 via the line 14. In addition to this damping effect, the piston stroke is decelerated by the liquid cushion in space 2 . As already mentioned, the liquid can only enter the tank via the pressure relief valve 21 and the line 25 or via the leaks between the circumferential surface of the piston 17 and the cylinder wall of the cylinder 16 into the space 15 and from there again via the line 14 flow into space 3 in a throttled manner.