DE1426581C - Steuereinrichtung fur eine hydrauli sehe Anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine hydraulische Anlage mit einem hydraulischen Verstärker, dessen Kammer mit zwei an eine Druckquelle angeschlossenen Druckleitungen und einer Druckrückleitung verbunden ist, und mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenkammer an gegenüberliegenden Stirnseiten mit je einer der Druckleitungen der Verstärkerkammer verbunden ist, sowie mit zwei mit entgegengesetzten Seiten eines Lastkolbens verbünde- , nen, über den Steuerkolben mit einer Druckquelle einzeln verbindbaren Lastdruckleitungen.

Durch eine schnelle Bewegung des Lastkolbens bei Auftreten eines Signales in der Verstärkerkammer kann bei diesen bekannten Steuereinrichtungen eine Übersteuerung des Lastkolbens hervorgerufen werden. __ '°

Zur Vermeidung einer solchen Übersteuerung ist es durch die USA.-Patentschrift 3,101,650 bekannt, einen Rückkopplungskolben mit dem Steuerglied der Verstärkerkammer mechanisch zu kuppeln, dessen Bewegung in einer Richtung von der Bewegung des 5 Lastkolbens und in der anderen Richtung von dem eine Längsbohrung des Rückkopplungskolbens durchsetzenden Strömungsfluß in der betreffenden Lastdruckleitung abhängig ist und der das Steuerglied in der Verstärkerkammer in seine Ruhelage mechanisch zurückstellt. Dadurch erhält die hydraulische Steuereinrichtung ein monostabiles Verhalten.

Bei bekannten hydraulischen Steuereinrichtungen, welche ohne einen zusätzlichen Rückkopplungskolben auskommen, läßt sich die Druckverstärkung nur wenig oder überhaupt nicht verändern.

Es liegt die Aufgabe vor, in einfacher Weise eine selbsttätige Anpassung der Druckverstärkung an die jeweilige Belastung — d.h. größere Verstärkung mit zunehmender Belastung — der hydraulischen Anlage zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine hydraulische Anlage der eingangs umrissenen Art dadurch gelöst, daß jede der Lastdruckleitungen wechselweise über je eine im Steuerkolben vorgesehene. Ausnehmung mit der an die Verstärkerkammer angeschlossenen . Druckrückleitung derart verbindbar ist, daß jeweils diejenige Lastdruckleitung mit der Verstärkerkammer in Strömungsverbindung tritt, welche über den Steuerkolben mit der Druckrückleitung verbunden ist.

Bei der Steuereinrichtung nach der Erfindung kann das Stellglied nicht abwandern, so daß eine ständige Korrektur durch Regelorgane und andere Mittel entfällt. Bei einer Verschiebung des Steuerkolbens unter dem Einfluß einer gewollten Verstellung des Stellgliedes paßt sich der auf den Lastkolben zu seiner Verschiebung ausgeübte Strömungsdruck selbsttätig an die an den Lastkolben angreifende Belastung an. Die Steuereinrichtung nach der Erfindung besitzt eine~1ineare Arbeitsweise. " ^-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Steuereinrichtung für eine hydraulische Anlage im Schnitt und

F i g. 2 eine Kurvenschar zur Wiedergabe der Beziehung zwischen Eingangssignal und Druckunterschied am Steuerkolben für verschiedene Belastungsfälle.

In einem Körper 10 ist eine Verstärkerkammer 78 vorgesehen, in welche Düsen 11 und 12 zweier Steuerleitungen 26 und 27 ragen. Durch eine Steuerklappe 24, welche durch eine nicht dargestellte Signalempfangseinrichtung bewegt werden kann, kann jeweils eine der Düsen- 11, 12 mehr oder weniger verschlossen werden. Die Steuerleitungen 26, 27 sind über Drosseln 76, 77 und eine Leitung 13 mit einer Strömungsflüssigkeit führenden Hauptdruckleitung 81 verbunden.

Die Steuerleitungen 26 und 27 führen zu den einander gegenüberliegenden Stirnseiten einer Kolbenkammer 30, in welcher ein Steuerkolben 31a, 31b, 31c liegt, der unter der Einwirkung zweier auf seine Stirnflächen drückenden Federn steht. Der Steuerkolben weist zwischen seinen Endteilen 316 bzw. 31c und dem Mittelteil 31a zwei Einbuchtungen auf. Jede der Einbuchtungen kann bei einer axialen Verschiebung des Steuerkolbens wahlweise mit der Hauptdruckleitung 81 oder einer von zwei Druckrückleitungen 50, 51 in Verbindung treten. Solange der Druck PVl in der Steuerleitung 26 gleich dem Druck PVl in der Steuerleitung 27 ist, liegt der Steuerkolben in der Mitte der Steuerkammer 30, und die Hauptdruckleitung 81 sowie beide Druckrückleitungen 50 und 51 sind verschlossen.

In die Kolbenkammer 30 münden zwei Lastdruckleitungen 36 und 37, die zu verschiedenen Seiten eines Lastkolbens 60 führen. Sobald der Steuerkolben unter dem Einfluß einer Differenz zwischen den Steuerdrücken PVZ und PFl nach links gleitet, wird eine Verbindung von der Hauptdruckleitung 81 zu der' Last druckleitung 37 hergestellt, und die Lastdruckleitung 36 wird mit der Druckrückleitung 50 verbunden. Die Querschnitte dieser Verbindungen sind proportional der Bewegung, die der Steuerkolben 31a, 3 Ib, 31c aus seiner Mittelstellung heraus durchführt.

Der Lastkolben 60 wird infolgedessen nach links verschoben.

Gleitet der Steuerkolben 31a, 31b, 31c von seiner Mittelstellung nach rechts, weil der Steuerdruck PFl größer als der Steuerdruck PVl ist, dann wird eine Verbindung von der Hauptdruckleitung 81 zu der Last druckleitung 36 hergestellt, und die Druckrückleitung 51 wird mit der Lastdruckleitung 37 verbunden.

Die Verstärkerkammer 78 ist über eine Leitung 74 mit der Druckrückleitung 50 verbunden. In diese Verbindung ist eine Drossel 80 eingeschaltet.

Gemäß Fig. 1 ist dann der Kolbenendteil 3Ιέ mit einer Umfangsnut 70 als Ausnehmung und der Kolbenendteil 31c mit' einer Umfangsnut 71 als ebensolche Ausnehmung versehen. Eine Leitung 72 führt von der Lastdruckleitung 36 in den Bewegungsbereich der Umfangsnut 70; sie kann über die Umfangsnut 70 mit der Leitung 74 verbunden werden, welche an die Verstärkerkammer 78 angeschlossen ist und über die Drossel 80 mit der Druckrückleitung 50 in Verbindung steht. In entsprechender Weise führt eine Leitung 73 von der Lastdruckleitung 37 in den Bewegungsbereich der Umfangsnut 71. Die Leitung 73 kann über diese Nut mit einer Leitung 75 verbunden werden, die mit der Verstärkerkammer 78 in Verbindung steht. Diese Verbindungen zwischen der Verstärkerkammer und den jeweiligen Lastdruckleitungen bestehen nicht, solange sich der Steuerkolben 31a, 31ö, 31c in seiner Mittelstellung befindet. Die eine oder andere Verbindung- kommt jedoch zustande, sobald der Steuerkolben in der aufgezeigten Weise nach links oder nach rechts unter dem Einfluß der Differenz der Steuerbrücke PVl und PVl verschoben wird. Angenommen, daß kein Eingangssignal die Steuerklappe 24 bewegt, so versucht im Falle einer positiven Belastung des Lastkolbens diese den Lastkolben 60 nach rechts zu ziehen. Der Lastkolben kann sich jedoch nicht bewegen, weil die in der Lastdruckleitung 37 befindliche Strömungsflüssigkeit nicht verdrängt werden kann. Die Belastung erhöht jedoch den Druck in der Lastdruckleitung 37, während der Druck in der Lastdruckleitung 36 entsprechend abnimmt.

Nimmt man an, daß die äußere Belastung groß genug ist, um einen Druckunterschied zwischen dem Druck in der Lastdruckleitung 37 und demjenigen in der Lastdruckleitung 36 in Höhe von 160 kg je qcm zu erzeugen, dann wird der Druck in der Lastdruckleitung 37 ungefähr 200 kg je qcm betragen und der in der Lastdruckleitung 36 ungefähr 40. Soll nun unter dem Einfluß eines die Steuerklappe 24 auslenkenden Eingangssignales der Lastkolben 60 nach links bewegt werden, dann wird der Steuerkolben 31a, 316, 31c nach links bewegt und hierbei die Verstärkerkammer 78 über die Leitung 74, die Umfangsnut 70 und die Leitung 72 mit der Lastdruckleitung 36 verbunden, welche voraussetzungsgemäß einen Druck von 40 kg je qcm ■ aufweist. Der Druck in der Verstärkerkammer fällt von bisher 200 kg je qcm auf 40 kg je qcm ab. Die Differenz zwischen dem Steuerdruck PVl (max. 240 kg je qcm) und dem Steuerdruck PVl (40 kg je qcm) ist größer, und der Steuerkolben wird daher in einem größeren Ausmaße nach links bewegt, so daß der Querschnitt der Verbindung zwischen der Druckhauptleitung 81 und der Lastdruckleitung 37 vergrößert wird und der Druck in der Last druckleitung 37 ansteigt, um die positive äuße're Belastung zu überwinden.

Wirkt andererseits eine negative äußere Belastung gleicher Größe auf den Lastkolben 60, die bestrebt

ίο ist, den Lastkolben nach links zu drücken, dann steigt der Druck in der Lastdruckleitung 36 auf 200 kg je qcm an, während der Druck in der Lastdmckleitung 37 auf 40 kg je qcm abfällt. Wird nunmehr der Steuerkolben 31a, 316, 31c wieder nach

υ links bewegt, dann wird die Verstärkerkammer 78 über die Leitungen 74 und 72 mit der Lastdruckleitung 36 verbunden, die einen Druck von 200 kg je qcm aufweist, so daß die Differenz der Steuerdrücke PVl und PFl wesentlich geringer ist. Das Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens ist daher kleiner, weil die äußere negative Belastung die gewünschte Bewegung des Lastkolbens 60 unterstützt.

Die in Fig. 2 dargestellten Kurven geben die Beziehung zwischen der Größe des Eingangssignales und

der Größe der Differenz der Steuerdrücke*'für verschiedene Fälle wieder: Kurve A gilt für den Fall einer maximalen negativen äußeren Belastung, Kurve C für den Fall einer maximalen positiven äußeren Belastung und Kurve B für keine Belastung.

Angenommen, es wirkt keine äußere Belastung auf den Lastkolben 60 im Ruhezustand, d.h. solange kein Signal die Steuerklappe 24 verstellt, so herrschen in den Druckleitungen 36 und 37 gleiche Drücke von etwa je 120 kg je qcm. Bei einer Ver-Schiebung des Steuerkolbens 31a, 31b, 31c unter der Einwirkung eines Signales wird die Verstärkerkammer 78 mit einer der Lastdruckleitungen verbunden, so daß der Druck in der Verstärkerkammer auf 120 kg je qcm absinkt. Die größte Differenz zwischen den Steuerdrücken PVl und PVl kann daher bei maximaler Größe des Eingangssignales nur 120 kg je qcm betragen.

Wirkt eine äußere negative Belastung von etwa 160 kg je qcm, dann steigt der Druck in der Lastdruckleitung 36 auf 200 kg je qcm, und der Druck in der Lastdruckleitung 37 fällt auf 40 kg je qcm. Bei

einer Bewegung des Steuerkolbens unter dem Einfluß . des Eingangssignals hält die Verstärkerkammer den Druck von 200 kg je qcm, und die Differenz der Steuerdrücke PFl und PVl kann daher höchstens 40 kg je qcm betragen (Kurve A).

Ist eine" gleich große Belastung positiv nach rechts gerichtet und sinkt dementsprechend der Druck in der Lastdruckleitung 36 auf 40 kg je qcm, dann er-5 hält die Verstärkerkammer 78 bei einer Bewegung des Steuerkolbens diesen Druck, und die Differenz der Steuerdrücke PVl und PVl wächst auf 200 kg je qcm an (Kurve C). Entsprechend den Differenzen der Steuerdrücke PFl und PF2 verändert sich auch das Ausmaß der Bewegung des Steuerkolbens 31a, 31b, 31c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für eine hydraulische Anlage mit einem hydraulischen Verstärker,, dessen Kammer mit zwei an eine Druckquelle angeschlossenen Druckleitungen und einer Druckrückleitung verbunden ist, und mit einem Steuerkolben, dessen Kolbenkammer an gegenüberliegenden Stirnseiten mit je einer der Druckleitungen der Verstärkerkammer verbunden ist, sowie mit zwei mit entgegengesetzten Seiten eines Lastkolbens verbundenen, über den Steuerkolben mit einer Druckquelle einzeln verbindbaren Lastdruckleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Lastdruckleitungen (36 bzw. 37) wechselweise über je eine am Steuerkolben (31a, 3 Ib, 31c) vorgesehene Ausnehmung (70 bzw. 71) mit einer an die Verstärkerkammer (78) angeschlossenen Leitung (74 bzw. 75) derart verbindbar ist, daß jeweils diejenige Lastdruckleitung (36 bzw. 37) mit der Verstärkerkammer (78) in Strömungsverbindung tritt, welche über den Steuerkolben (31a, 31Z), 31c) mit der Druckrückleitung (50 bzw. 51) verbunden ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (70 bzw. 71) am Steuerkolben (31a, 3 Ib, 31c) am Umfang seiner Endkolbenabschnitte (3 Ib, 31c) als Nut ausgebildet ist. ' ,

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