DE1239948A1 - - Google Patents

Description

DEUTSCHES WfWWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 60-30

Nummer: 1239 948

Aktenzeichen: St 166411 a/60

1 239 948 Anmeldetag: 29.Juni 1960

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen durch Druckraedium betätigten, doppeltwirkenden Druckzylinder mit Ein- und Auslaßöffnungen, die mit entgegengesetzten Enden des Zylinders in Verbindung stehen, und mit einem im Zylinder liegenden Kolben, der an einer durch den Zylinder an wenigstens einem Ende hindurchfassenden Kolbenstange angebracht ist, wobei zwei Überströmventile vorgesehen sind, die mit den Zylinderräumen auf beiden Seiten des Kolbens in Verbindung stehen und die auf den Kolben übertragene Belastung begrenzen.

Druckzylinder dieser Art sind bereits bekannt. Die Uberströmventile haben dabei den Zweck, eine Überlast dadurch zu verhindern, daß beim Druckanstieg gegen Ende des Hubes, der durch die kinetische Energie der bewegten Massen infolge der geschlossenen Ausströmleitung erhalten wird, bei einer vorbestimmten Druckdifferenz das hydraulische Medium von der einen Seite des Kolbens zur anderen übergeführt wird. Dadurch wird die auf den Kolben wirkende Kraft begrenzt. Bei den bekannten Einrichtungen ist die Anordnung so getroffen, daß die Überströmventile in die Ein- und Auslaßleitung des Zylinders verbindende Leitungen eingebaut sind, so daß das Überströmen durch die normalen, an den Zylinderenden vorgesehenen Ein- und Auslaßöffnungen erfolgt.

Für gewisse Anwendungen ist es zweckmäßig, die Bewegung des Kolbens bei Annäherung an das Hubende allmählich abzubremsen. Zu diesem Zweck ist es bekannt, an beiden Seiten des Kolbens Dämpfungskolben anzubringen, die durch allmähliches Absperren der Auslaßleitung des Zylinders gegen Hubende den Kolben abbremsen, wobei ebenfalls ein Druckanstieg erfolgt, der die nötige Bremskraft liefert. Um auch hierbei eine Überlastung des Kolbens zu verhindern, muß man den Dämpfungskolben so bemessen, daß die Bremskraft einen zulässigen Wert nicht übersteigen kann.

Werden die beiden bekannten Maßnahmen zum Begrenzen der maximal auf den Kolben wirkenden Kraft gleichzeitig bei einem Druckzylinder angewendet, so erhält man eine Hintereinanderschaltung von Dämpfung und Überströmwirkung, d. h., in den Zylinderräumen würde sich ein Druck aufbauen, der um die Druckdifferenz an den Drosselstellen der Dämpfungskolben über der zulässigen Druckdifferenz liegt, die durch die Überströmventile gegeben ist. Der Kolben wäre dann mit einer die zulässige Belastung um die Bremskraft übersteigenden Kraft beansprucht.

Ziel der Erfindung ist ein Druckzylinder, der die Durch Druckmedium betätigter, doppeltwirkender Druckzylinder

Anmelder:

Stothert & Pitt, Limited,

Bath, Somerset (Großbritannien)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs₅

Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Norman Edward Kerridge,

Salford, Near Bristol (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 30. Juni 1959 (22 485,
22486)

gleichzeitige Anwendung der Überströmventile zum Begrenzen der durch die kinetische Bewegungsenergie auf den Kolben übertragenen Kraft als auch die Anwendung der Dämpfungskolben ermöglicht, die den Kolben gegen Hubende abbremsen, ohne die zulässige Kolbenkraft zu überschreiten.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise auf jeder Seite des Kolbens ein Dämpfungskolben angebracht ist und daß die in der Kolbenstange oder in den Kolben liegenden Verbindungsleitungen zwischen den in oder an der Kolbenstange bzw. in den Dämpfungskolben angebrachten Überströmventilen und den Zylinderräumen beiderseits des Kolbens an den oder in der Nähe der Stirnflächen der Dämpfungskolben zu den Zylinderräumen beiderseits des Kolbens offen sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Verbindungsleitungen wird erreicht, daß diese Öffnungen der Verbindungsleitungen nicht der drosselnden Wirkung der Dämpfungskolben unterliegen und unabhängig davon oder parallel dazu wirksam werden. Eine Überlastung des Kolbens wird bei gleichzeitigem Abbremsen mit der zulässigen Bremskraft mit Sicherheit vermieden.

Die beiderseits des Kolbens vorgesehenen Dämpfungskolben können zum Erzielen der drosselnden

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Wirkung nach weiteren Merkmalen der Erfindung entweder je mit einer Anzahl von auf dem Umfang verlaufenden Nuten oder je mit einer in axialer Richtung verlaufenden Umfangsnut versehen sein, oder sie können kegelig ausgebildet werden. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können an den äußersten Enden des Druckzylinders zusätzliche Einlaßöffnungen vorgesehen werden, die mit Rückschlagventilen versehen sind.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

F i g. 1 ist ein Längsschnitt durch einen doppeltwirkenden Druckzylinder gemäß der Erfindung, sie ist in F i g. 1 (a) und 1 (b) unterteilt;

Fig.2 zeigt eine Endansicht in Richtung des PfeilesIII derFig.l;

Fig.3 ist in einem größeren Maßstab ein Teilschnitt durch die Überströmventile;

F i g. 4 ist ein Längsschnitt durch einen Teil eines abgeänderten Druckzylinders;

F i g. 5 ist in einem größeren Maßstab ein Teilschnitt durch abgeänderte Überströmventile.

Der doppeltwirkende hydraulische Druckzylinder 1 weist nach F i g. 1 einen Arbeitszylinder 2 auf, der schwenkbar mit an einem etwa in der Mitte des Zylinders 2 sitzenden Kragen 4 angebrachten Drehzapfen 3 gelagert sein kann.

Der Zylinder 2 enthält einen Druckkolben 7, welcher auf einer Kolbenstange 8 sitzt, die durch Dichtungen 9 hindurchfaßt, die in Abdeckteilen 9 a an beiden Enden des Zylinders vorgesehen sind. Das dem Anschlußende 10 der Kolbenstange 8 entgegengesetzte Ende, das im folgenden als das blinde Ende 14 bezeichnet werden soll, faßt durch das Zylinderende hindurch. Damit sind die wirksamen Flächen auf beiden Seiten des Kolbens gleich groß.

Auf einander gegenüberliegenden Seiten des Druckkolbens sind auf der Kolbenstange 8 Dämpfungskolben 15,16 angebracht, die mit Dichtringen 17 versehen sind, um ein Durchlecken von Öl von einem Ende des Zylinders zum anderen zu verhindern. Die Dämpfungskolben 15,16 werden auf der Kolbenstange zusammen mit dem Druckkolben auf der einen Seite durch einen kreisringförmigen Keil 18 und auf der anderen Seite durch einen entsprechenden Keil 19 gehalten, der mit Halteringen 20 zusammenwirkt.

Die Außendurchmesser der Dämpfungskolben 15, 16, die koaxial im Zylinder 2 liegen, sind etwas kleiner als die Bohrung des Zylinders, um einen kreisringförmigen Durchlaß zu schaffen, der unter gewissen Betriebsbedingungen ein Durchlecken von Öl hinter die Dämpfungskolben gestattet, wie weiter unten noch beschrieben wird. In den äußeren Umfangsflächen jedes Dämpfungskolbens 15,16 ist eine Anzahl von kreisringförmigen Nuten 21 vorgesehen, die es ermöglichen, daß Öl um die Kolben herumfließen kann, wenn diese exzentrisch sitzen sollten.

In jedem Zylinderraum sind zwei Öffnungen 22,23 und 24, 25 angebracht, von denen die Öffnungen 22 und 24 an den äußersten Enden der jeweiligen Arbeitskammer und die Öffnungen 23 und 25 in einem geringen, vorbestimmten Abstand von den äußersten Enden liegen, so daß sie von den entsprechenden Dämpfungskolben 15 und 16 gegen Ende des Hubes des Kolbens überdeckt werden. Zur Vereinfachung sollen die Öffnungen 22 und 24 als die

Sekundäröffnungen und die Öffnungen 23 und 25 als die Hauptöffnungen bezeichnet werden.

Die Sekundäröffnungen 22 und 24 stehen über Rückschlagventile 26,27, die ein Einströmen in die S Zylinderräume gestatten und ein Ausströmen verhindern, mit zwei geeigneten Öffnungen eines Umsteuerventils in Verbindung, mit dem jede der Öffnungen durch den Bedienungsmann mit einer Ölzuführleitung verbunden werden kann, der Öl

ίο unter Druck von einer dauernd angetriebenen Pumpe aus einem Ölvorratsbehälter zugeführt wird.

Die Hauptöffnungen 23 und 25 sind mit den gleichen Öffnungen des Umsteuerventils verbunden wie die zugehörigen Sekundäröffnungen 22 und 24, jedoch stehen sie mit diesen Öffnungen über ferngesteuerte Rückschlagventile 32, 33 in Verbindung, die federbelastete Ventilglieder 34, 35 aufweisen, welche von solenoidbetätigten Schaltventilen fernbetätigt werden, die über Steuerleitungen 36, 39 und Kolben 40, 41 zur Wirkung kommen. Dadurch kann die eine oder andere Hauptöffnung 23 bzw. 25 ebenfalls über das Umsteuerventil mit der Druckölversorgung verbunden werden, während die jeweils andere Hauptöffnung mit einer Rückleitung verbunden wird, die zum Vorratsbehälter führt. Die Hauptöffnungen 23, 25 dienen außerdem, gesteuert von den Schaltventilen, als Auslaßöffnungen für das Öl.

Wenn jetzt das Umsteuerventil betätigt wird, werden die Hauptöffnung 25 und die Sekundäröffnung 24 mit der Druckölquelle und weiterhin die Hauptöffnung 23, die nun als Auslaßöffnung dient, mit der Rücklaufleitung verbunden. Gleichzeitig wird über das Schaltventil das Rückschlagventilglied 34 geöffnet. Das unter Druck stehende Öl wird somit in den einen Zylinderraum durch die Öffnungen 24 und 25 eintreten, während das öl in dem anderen Zylinderraum durch die Hauptöffnung 23 ausgestoßen wird und sich der Druckkolben in der gewünschten Richtung bewegt. Wenn sich der Druckkolben so weit in der Richtung des Pfeiles X bewegt hat, daß der Dämpfungskolben 15 die Hauptöffnung 23 überdeckt, wird der Durchfluß durch diese Öffnung gedrosselt, und der kreisringförmige Zwischenraum zwischen dem Dämpfungskolben und dem Zylinder gestattet nur ein beschränktes Durchtreten des Öles durch die Hauptöffnung 23. Der dadurch auf der Auslaßseite des Kolbens erzeugte Rückdruck dient dazu, die Geschwindigkeit in jedem gewünschten Maße zu verzögern, wenn der Kolben bei offenem Umsteuerventil bis zum Ende seines Hubes weiterbewegt werden sollte. Der Dämpfungskolben 15 dient also dazu, die Bewegung des Kolbens 7 während des letzten Teils seines Hubes zu dämpfen, um einen weichen Betrieb zu erreichen und ein Rütteln auszuschalten.

Beim Rückwärtshub tritt das öl durch die Sekundäröffnung 22, die nicht vom Dämpfungskolben abgedeckt ist, und zum begrenzten Teil durch die vom Kolben abgedeckte Hauptöffnung 23 ein. Gleichzeitig tritt Öl aus dem Zylinderraum am rechten Ende des Zylinders durch die Hauptöffnung 25 aus. Wenn der Dämpfungskolben an der Hauptöffnung 23 im linken Zylinderraum vorbeigegangen ist und diese dadurch freigegeben wird, fließt durch diese Öffnung die normale Menge öl. Wie oben schon erwähnt, sind die Sekundäröffnungen 22, 24 nicht notwendig und können bei Bedarf weggelassen

Claims (1)

werden. Dann tritt das Öl nur durch die Hauptöffnungen 23 und 25 in den Zylinder ein. In diesem Fall sind die Geschwindigkeit des Kolbens und die Beschleunigung im ersten Teil des Hubes wegen der von den Dämpfungskolben verursachten Drosselung S geringer. Eine Einstellung der Verzögerungswirkung der Dämpfungskolben kann durch Änderung der axialen Länge, des Querschnitts und des Spieles der Dämpfungskolben im Zylinder erreicht werden. Im Winden Ende 14 der Kolbenstange 8 sind zwei axial liegende Kanäle 49 und 50 vorgesehen. Das innere Ende des Kanals 49 steht durch eine Kreisringnut 51, die am blinden Ende der Kolbenstange ausgebildet ist, mit einem der Zylinderräume in Verbindung. Das innere Ende des anderen Kanals 50 reicht jedoch bis über den Druckkolben hinaus und steht durch eine Kreisringnut 52 mit dem anderen Zylinderraum in Verbindung. Auf dem freien Ende des Endes 14 der Kolbenstange 8 ist eine Ventilgruppe 53 angebracht, die aus einem Gehäuse 54 besteht, in dem zwei Bohrungen 55, 56 vorgesehen sind, die mit den Kanälen 49 bzw. 50 in Verbindung stehen. Die Bohrungen 55,56 und somit auch die Kanäle 49, 50 können miteinander durch Öffnungen 57, 58 in Verbindung gebracht werden, die von federbelasteten Überströmventilen 59, 60 gesteuert werden, welche unter Vorspannung in Stellungen gehalten werden, in denen sie die Enden der Kanäle normalerweise verschließen, um eine gegenseitige Verbindung zu verhindern (F i g. 3). Das Ventil 59 ist so angeordnet, daß es automatisch öffnet und ein Durchströmen von Öl von einem Zylinderraum zum anderen über den Kanal 49, die Öffnung 57 und den Kanal 50 ermöglicht, wenn die Differenz der Drücke in dem ersten und zweiten Zylinderraum einen vorbestimmten Wert überschreitet. In entsprechender Weise ist das andere Ventil 60 so angeordnet, daß es automatisch öffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Zylinderraum diesen Wert überschreitet. Die Ventile 59, 60 legen damit eine maximale Druckdifferenz fest, die zwischen den beiden Arbeitskammern auftreten kann. Auf diese Weise wird unabhängig von der Art der Betätigung des Umsteuerventils die maximale Kraft festgelegt, die auf den Druckkolben aufgebracht werden kann, so daß durch Einstellung des auf die Ventile 59, 60 wirkenden Federdrucks die maximalen Beanspruchungen, die beim Beschleunigen oder Verzögern des Druckkolbens auf die über die Kolbenstange betriebene Vorrichtung übertragen werden, auf einen sicheren Wert begrenzt werden können. Die Überströmventile 59, 60 sind, wie zu erkennen, außen am Druckzylinder angebracht, so daß sie zur Einstellung leicht zugänglich sind. Andererseits können die beiden Kanäle 49, 50, die die beiden Arbeitskammem miteinander verbinden, auch dadurch hergestellt werden, daß eine höhle oder auf einem Teil ihrer Länge höhle Kolbenstange verwendet wird und daß in jedem Fall innerhalb ein koaxial liegendes Rohr angebracht wird, so daß der von dem Rohr gebildete Kanal mit dem Zylinderraum auf der einen Seite des Kolbens in Verbindung steht, während der von der Kolbenstange gebildete Kreisringkanal mit dem Zylinderraum auf der anderen Seite des Kolbens verbunden ist. Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig.4 sind federbelastete Überströmventile 61, 62 innerhalb des Druckzylinders untergebracht. Sie liegen in Öffnungen 63,64, die in den Dämpfungskolben 15,16 vorgesehen sind. Die Öffnungen 63, 64 stehen mit beiden Zylinderräumen durch Kanäle 65, 66 in Verbindung, die sich in axialer Richtung durch den Druckkolben 7 und die Dämpfungskolben 15,16 erstrecken und deren äußere Enden sich am blinden Ende 14 der Kolbenstange 8 in axial verlaufende Umfangsnuten 67, 68 öffnen, die in der Kolbenstange 8 vorgesehen sind und die Verbindung mit dem Zylinderraum auf dieser Seite des Druckkolbens herstellen. Die Überströmventile 61, 62 wirken in der gleichen Weise wie die Ventile59, 60, die bei den Fig. 1,2 und 3 beschrieben wurden. Sie bestimmen die maximalen Druckdifferenzen, die zwischen den beiden Zylinderräumen auftreten können. Weiterhin ist in F i g. 4 eine Änderung der Mittel zu erkennen, die auf den Dämpfungskolben 15,16 vorgesehen sind, um ein begrenztes, geregeltes Durchtreten von Öl am Ende jedes Hubes des Druckkolbens zu ermöglichen, das die Bewegung des Kolbens dämpft oder verzögert. Bei dieser Änderung sind die Dämpfungskolben 15, 16 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und sind mit axial gerichteten, sich verjüngenden Umfangsnuten 69,70 versehen, die im entsprechenden Zeitpunkt den begrenzten Durchtritt von Öl durch die Hauptöffnungen 23,25 ermöglichen. Andererseits können die Dämpfungskolben auch kegelig ausgebildet sein, so daß sich verjüngende Kreisringkanäle entstehen, die einen begrenzten, geregelten Durchfluß von Öl durch die Hauptöffnungen 23,25 im entsprechenden Zeitpunkt ermöglichen. Bei der in Fig.5 dargestellten abgeänderten Ausführungsform sind in der Kolbenstange 81 zwei Kanäle 82 und 83 vorgesehen, die den Kanälen 49, 50 der Fig. 1 entsprechen. Auf der Kolbenstange 81 ist eine Ventilgruppe 84 derart angebracht, daß das Ende der Kolbenstange mit einer zu betätigenden Vorrichtung verbunden werden kann. Die Ventilgruppe weist ein Gehäuse 85 auf, welches mit Bohrungen 86 und 87 versehen ist, die mit Querbohrungen 88 und 89 zusammenwirken, welche in der Kolbenstange 81 ausgebildet sind und eine Verbindung zwischen den beiden Kanälen 82 und 83 herstellen sollen. Die Verbindung zwischen dem Kanal 82 und 83 über die Bohrungen 86, 88 wird durch ein federbelastetes Überströmventil 90 gesteuert, das in einer Öffnung 91 liegt, die auf der einen Seite des Gehäuses 85 vorgesehen ist. In gleicher Weise wird die Verbindung zwischen den Kanälen 83 und 82 über die Bohrungen 87 und 89 durch ein federbelastetes Uberströmventil 92 gesteuert, das in einer Öffnung 93 liegt, welche auf der gegenüberliegenden Seite im Gehäuse 85 ausgebildet ist. Die Überdruckventile 90, 92 sind bei dieser Ausführungsform so angeordnet, daß sie in der gleichen Weise wie die Ventile 59, 60 wirken, die unter Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben wurden. Sie bestimmen die maximale Druckdifferenz, die zwischen den beiden Zylinderräumen auftreten kann. Patentansprüche:

1. Durch Druckmedium betätigter, doppeltwirkender Druckzylinder mit Ein- und Auslaß-