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Hydrostatische Bremseinrichtung Wenn ein sich bewegender Körper mit
einer verhältnismäßig großen Masse, beispielsweise eine von einem Kran bewegte Last,
auf kurzem Weg zum Stillstand gebracht werden soll, wendet man z. B. pneumatische
oder hydrostatische Bremseinrichtungen an. Eine pneumatische Abbremsung ist häufig
nicht anwendbar, da infolge der hohen Kompressibilität der verwendeten Luft ein
großes Hubvolumen zur Erzielung der erforderlichen Bremsarbeit benötigt wird, so
daß sich unerwünscht große Abmessungen für die Bremseinrichtung ergeben. Bei einer
hydrostatischen Abbremsung ergeben sich dadurch Schwierigkeiten, daß beim Beginn
der zu verzögernden Bewegung infolge des hierbei auftretenden Stoßes beträchtliche
Ölmengen verdrängt werden und, bedingt durch die Trägheit der Ventile, hohe Druckspitzen
auftreten.
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Mit der Erfindung wird bezweckt, eine besonders wirksame hydrostatische
Abbremsung unter Vermeidung der genannten Nachteile zu erzielen. Die Erfindung geht
aus von einer hydrostatischen Bremseinrichtung, deren Bremskolben in einem hohlzylindrischen
Drosselkolben geführt ist, dessen Mantel Drosselöffnungen in solcher Anordnung aufweist,
daß sie mit fortschreitender Bremsbewegung des Bremskolbens einen zunehmend kleineren
Querschnitt für den Durchtritt der von dem Bremskolben verdrängten Flüssigkeit in
einen Ringraum bietet, der sich zwischen dem Mantel eines Zylinders, in welchem
der Drosselkolben verschiebbar ist, und dem Mantel des Drosselkolbens befindet.
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Bei einer bekannten Bremseinrichtung dieser Art beruht die Bremswirkung
ausschließlich auf einer Drosselung der Flüssigkeit, und zwar in der Weise, daß
mit fortschreitender Bremsbewegung des Bremskolbens die entsprechend angeordneten
Drosselöffnungen einen zunehmend kleineren Querschnitt für den Durchtritt der von
dem Bremskolben verdrängten Flüssigkeit in den Raum außerhalb des die Drosselöffnungen
aufweisenden Zylinders bieten.
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Diese rein auf Drosselwirkung beruhende Bremsung ist nachteilig, weil
die Viskosität des verwendeten Öles stark abhängig von der Temperatur ist. Es ist
daher gar nicht zu vermeiden, daß, je nachdem, ob eine hohe oder eine niedrige Außentemperatur
herrscht, die Charakteristik stark verändert wird, indem der Endwert der Bremskaft
nach einem längeren bzw. kürzeren Bremsweg erreicht wird. Ein weiterer Nachteil
der bekannten Bremseinrichtung besteht darin, daß gleich zu Beginn des Bremsweges
eine ziemlich hohe Bremskraft auftritt, der abzubremsende Körper also auf den reit
dem Bremskolben verbundenen Puffer mit einem erheblichen Bremsstoß auftrifft.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß in erster Linie dadurch behoben,
daß an den Ringraum ein auf einen niedrigen Druck eingestelltes überdruckventil
angeschlossen ist und der Drosslekolben. mit einem eine Durchtrittsöffnung enthaltenden
Boden in einen von dem Ringraum durch einen dichten Abschluß getrennten Zylinderraum
eintaucht, an den wenigstens ein weiteres Überdruckventil angeschlossen ist, das
auf einen höheren Ansprechdruck eingestellt ist als das andere Überdruckventil.
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Die Erfindung bringt gegenüber der bekannten Bremseinrichtung vor
allem den Fortschritt, daß die Bremseinrichtung im wesentlichen unabhängig von großen
Temperaturschwankungen und damit für Freiluftanlagen geeignet ist. Es wird also
in jedem Fall eine Bremscharakteristik erzielt, die nach dem Zurücklegen eines gleichbleibenden
Bremsweges die größte Bremskraft ergibt und die insbesondere bei Beginn der Abbremsung
keine unerwünschten Stöße aufweist. Dabei ist die Bremseinrichtung nach der: Erfindung
einfach im Aufbau und damit zuverlässig im Betrieb, wozu insbesondere die gute Zugänglich=
keit der für die Bremscharakteristik maßgebenden Teile beiträgt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine hydrostatische
Bremseinrichtung und F i g. 2 bis 7 schematisch Hauptteile der Einrichtung in je
einem Axialschnitt bei sechs verschiedenen Stellungen.
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In einem Zylinder 1 ist ein Drosselkolben 2 in Form eines Hohlzylinders
geführt. Dieser Kolben liegt bei der in F i g. 1 dargestellten Lage mit einer Stirnwand
3 an einer Ringfläche 4 an, die gegenüber dem einen Boden
5 des Zylinders 1 nach innen hin vor=
steht. Zwischen
dem Mantel 6 des Drosselkolbens 2 und dem Mantel 7 des Zylinders 1 befindet sich
im Bereich fast der ganzen Länge des Drosselkolbens 2
ein Ringraum 8, der
mit dem Zwischenraum zwischen der Stirnwand 3 des Drosselkolbens und dem Boden 5
des Zylinders in Verbindung steht.
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Das Innere des Zylinders 1 geht von dem Ringraum 8 mit einer
Abstufung der Wandstärke des Zylindermantels 7 in einen Zylinderraum 9 über, dessen
Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Drosselkolbens 2 ist. Dieser taucht
bei der Stellung nach F i g. 1 gerade noch mit seiner dem Zylinderboden
5 gegenüberliegenden Stirnwand 10 in den Zylinderraum 9 ein.
Die Stirnwand 10 hat eine enge Öffnung 11.
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In dem zylindrischen Hohlraum des Drosselkolbens 2 ist ein Kolben
12 geführt, von dessen einer Seite aus eine Kolbenstange 13 durch Bohrungen in der
Stirnwand 3 und in dem Zylinderboden 5 nach außen geführt ist. In dem Mantel 6 des
Drosselkolbens 2 befinden sich Schlitze 14, die nahezu von der Abschlußwand 3 ausgehen
und mit einem Abstand von der Abschlußwand 10 enden.
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An den Zylinderboden 15, der den Zylinderraum 9 abschließt, ist die
Druckleitung 16 einer Umwälzpumpe 17 unter Vermittlung eines Rückschlagventils
18 angeschlossen, das Flüssigkeit nur in Richtung nach dem Zylinder 1 hindurchtreten
läßt. Von der Leitung 16 ist eine Leitung 19 abgezweigt, die zu einem Überdruckventil
20 führt.
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An den Mantel 7 des Zylinders 1 ist im Bereich des Ringraumes
8 ein Überdruckventil 21 angesetzt, das auf einen verhältnismäßig
kleinen Überdruck eingestellt ist. Das von ihm ablaufende Öl fließt in einen Behälter
22, welcher derselbe sein kann, aus dem die Pumpe 17 Öl ansaugt.
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In dem Bereich des Zylinderraumes 9 sind an den Zylinder 3 Überdruckventile
23, 24, 25 derart angesetzt, daß ihre Anschlußkanäle 26, 27, 28 verschiedene
Abstände von dem Boden 15 haben. Die Ablaufleitung 29 der Ventile 23, 24, 25 mündet
in den Ringraum B. Diese Ventile sind auf höhere Ansprechdrücke eingestellt als
das Überdruckventil 21, und zwar ist der Ansprechdruck um so höher, je näher das
betreffende Überdruckventil 23, 24, 25 dem Boden 15 liegt.
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Bei der Einstellung nach F i g. 1 und 2 fördert die Pmpe 17 Öl in
den Zylinderraum 9 und von diesem durch die Öffnung 11 und die Schlitze 14
des Drosselkolbens 2 in den Ringraum 8, von dem es über das Überdruckventil 21 abströmt.
Es wird daher im Innern des Zylinders 1 ein an dem Ventil 21 eingestellter geringer
Überdruck aufrechterhalten, unter dessen Wirkung der Differentialkolben 12,13 und
der Drosselkolben 2 in der dargestellten Endlage gehalten werden.
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Wenn der abzubremsende Körper auf die Kolbenstange 13 trifft, wird
der Differentialkolben 12,13 schlagartig entsprechend F i g. 3 verschoben. Hierbei
wird eine Ölmenge, die gleich dem Produkt aus dem Querschnitt der Kolbenstange 13
und dem Kolbenhub ist, über das trägheitslos arbeitende Überdruckventil 21 aus dem
Zylinder 1 herausgedrückt. Gleichzeitig erfolgt eine Bremsung dadurch, daß das
Öl
unter Überwindung seiner Trägheit durch die Drosselschlitze 14 hindurchgepreßt
wird. In dem Maße, in dem bei der Bewegung des Kolbens 12 für das Herausdrücken
des zwischen diesem und der Stirnwand 10 befindlichen öles eine immer geringere
Schitzlänge zur Verfügung steht, baut sich ein Überdruck auf, wodurch die Bremswirkung
gesteigert wird. Wenn in dem Zylinderraum 9 und in dem anschließenden Raum des Drosselkolbens
2 ein bestimmter Überdruck erreicht ist, bleibt das Rückschlagventil 18 geschlossen
und wälzt die Pumpe 17 Öl über das Überdruckventil 20 um.
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Wenn der Kolben 12 gemäß F i g. 4 an das Ende der Schlitze
14 gelangt ist, hat sich in dem zwischen ihm und der Stirnwand 10 befindlichen Raum
und damit auch in dem Zylinderraum 9 ein Druck eingestellt, der gleich dem Ansprechdruck
des Überdruckventils 23 ist. Dabei ist der Drosselkolben 2 schon ein Stück mitgenommen
worden, so daß er etwas tiefer in den Zylinderraum 9 eintaucht. Bei der weiteren
Bewegung des Kolbens 12 in die Stellung nach F i g. 5, in der der Kolben an der
Stirnwand 10
anliegt, wird alles Öl aus dem Raum zwischen dem Kolben 12 und
der Wand 10 durch die Öffnung 11 in den Raum 9 und von diesem durch das Überdruckventil
23 in den Ringraum 8 gedrückt. Für die hierbei wirksame Bremsung ist
die größere Fläche des Kolbens 12 maßgebend.
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Bei der Weiterbewegung des Kolbens 12 nimmt dieser zwangläufig den
Drosselkolben 2 mit, wodurch weiteres Öl mit steigendem Überdruck entsprechend den
Ansprechdrücken der Ventile 23, 24, 25 aus dem Raum 9 in den Ringraum 8 befördert
wird. Hierbei ist der Durchmesser des Drosselkolbens 2 maßgebend für die Bremswirkung,
die sich mit zunehmendem Überdruck beim weiteren Einfahren der Kolbenstange 13 erhöht.
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Wenn der Abbremsvorgang beendet und die Kolbenstange 13 entlastet
ist, fördert die Pumpe 17 wieder über das Rückschlagventil 18 Öl in den Zylinder
1, so daß sich in diesem der an dem Überdruckventil 21 eingestellte Druck einstellt.
Dieser bewirkt, daß der Differentialkolben 12,13 mit dem Drosselkolben 2
sich in die in F i g. 1 und 2 dargestellte Endstellung zurückbewegt.
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Statt des dargestellten Differentialkolbens 12,13
kann unter
Umständen auch ein Kolben mit durchgehender Kolbenstange verwendet werden.