DE1601732A1 - Hydraulische Anlage - Google Patents

Description

• "Hydraulische Anlagelt Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlageg mindestens bestehend aus einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders durch ein Druckmittel beweglichen Kolben, einer fest mit dem Kolben verbundenen, zwecks Uebertragung der Kolbenbewegungen in bezug auf den Zylinder aus dem Zylinder hinausragenden Kolbenstange einem an dem oder in der Nähe de a einen und einem an dem oder in der'Nähe des anderen Zylinderendes angeordneten Anachluse für Zufuhr bzw. Abfuhr des Druckmittele, wobei die Anschlüsse in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem einen bzw. dem anderen Anschluss einer wahlweise in der einen bzw. in-der anderen Richtung pressenden oder saugenden5 eventuell regelbareng hydraulischen Pumpe verbunden sind. Derartige Anlageng die nicht nur im positiveng sondern auch im negativen Sinne der Bewegungerichtung des Kolbens in beherrschter Weise Energie erzeugen kÖnnen, werden häufig für Hebe- und Vorschubzwecke, beispielsweise bei der hydraulischen Betätigung von Hebevorrichtungen wie bei Kranen un d BrÜckeng und ferner bei Werkzeugmaschinen angewandt.
• Bei der Anwendung eines hydraulischen Zylinders mit einem init einer Kolbenstange versehenen.Kolben in einem geschlossenen Kreislauf kommt jedoch das Problem vorg daso die bei einer bestimmten Kolbenbewegung an beiden Seiten des Kolbens innerhalb des Zylinders verlagerten Mengen Druckmittel einander gleich sein müssen, weil sonstlei jeder Bewegung des Kolbens ein-Zuviel und an der anderen Seite desselben ein Zuwenig an Druckmittel entstehen würde. Ein derartiges Zuviel bzw. Zuwenig an Druckmittel kann innerhalb eines geschlossenen Systems nicht verarbeitet werden. Im Zusammenhang hiermit wird bei bekannten Anwendungen eines hydraulischen Zylinders mit einem Kolben in einem geschlossenen Kreislauf eine sich an beiden Seite n des Kolbens erstreckende Kolbenstange benutztg die an beiden Seiten des Kolbens eine gleiche wirksame Kolbenoberfläche zur Beaufschla:gung derselben.mit Druckmittel freilässt und an ihren beiden äusseren Enden aus dem Zylinder hinausragt. Man spricht dann von einer durchgehenden Kolbenstange. Eine derartige Bauart impliziert somit, dass die Kolbenstange auch an ihrer nicht zum Uebertragen der leistung verwendeten Seite mit dem gleichen Durchmesser wie an ihrer aktiven Seite ausgebildet werden muse, was weiter ganz unnötig ist und ziemlich viel kostspieliges Kolbenstangenmaterial und die Anwendung einer gesonderten Führung und Abdicht ung für das nichtaktive Kolbenstangenende erfordert. Zudem ist es oft von Nachteil, dass das nichtaktive Kolbenstangenende bei einer bestimmten Stellung des Kolbens weit aus dem Zylinder hinausragtp wofür/bei der Anordnung einer derartigen hydraulischen Anlage zusätzlicher ]Raum freigehalten werden muss, so dass eine kompakte Bauart unmöglich wird.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestelltg diese Irachteile zu beseitigen und verschafft zu diesem Zweck eine Anlage der eingangs erwähnten-Artg. bei der die eine vom Druckmittel beaufschlagte Kolbenoberfläche grössex als die andere ist, während der an der Seite der grössten der zwei wirksamen Kolbenoberflächen angeordnete Anschluas fÜr Zufuhr oder Abfuhr des Druckmittelsg ausser in dem geschlossenen Kreislauf mit der genannten Pumpe, zudem in einem offenen Kreislauf mit dem einen Anschluss einer, mit ihrem anderen Anschluse mit einem Druckmittelb-ehälter zu-verbindenden, zweiten, eventuell ebenfalls regelbaren hydraulischen Pumpe verbunden istg die derart bemessen . und in solcher Richtung wirksam istg dass sie das an der betreffenden Seite des Kolbens innerhalb des Zylinders auftretende Zuwenig bzw. Zuviel an Druckmittel ergänzt bzw. abführt. Fallsp wie häufig möglich ist', das nichtaktive Kolbenstangenende nicht für andere Zwee.',Ceg beispielsweise die Uebertragung von Steuerbefehlen oder Schaltsignalen, angewandt zu. werden braucht und somit ga4z überflüssig ist, kann der Kolben sogar mit einer Kolbenstange versehen werden, die sich an lediglich einer Seite des Kolbens erstreckt. Ein wichtiger Vorteil dieser Tuiasenahmen ist, dass ein erheblicher Teil überflüssigen Kolbenstangenmaterials erspart werden kannt während weiter eine weniger Raum einnehmende Bauart erzielt werden kann.
• Die zweite hydraulische Pumpe, die ebenso wie die erste Pumpe von einer Kraftquelle angetrieben werden muss, muse stets eine der Leistung der ersten Pumpe proportionale Leistung besitzen, weil sie lediglich aus dem festen Unterschied zwischen den beiden Kolbenflächen sich ergebende Mengen Druckmittel zu-oder abführen soll. Es ist somit von Vorteil, wenn die erste und die zweite Pumpe von einer gleichen Kraftquelle, beispielsweise einem Blektromotor, angetrieben werden, während die beiden Pumpen und gegebenenfalls auch der Motor in diesem Fall oft zu einem Aggregat mit einer sogenannten Doppelpumpe kombiniert Werden können.
• Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt-.
• Fig. 1 eine schematischeg vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hydraulischen Anlage und Fig. 2 eine vollständigere Darstellung der Anlage nach Fig. 1.
• Im Schema ist ein fest abgestützter hydraulischer Zylinder 1 dargestellt9 innerhalb dessen ein Kolben 2 angeordnet ist, der mit einer Kolbenstange 3 verbunden oder einstückig ausgebildet ist, die sich lediglich an einer Seite des Kolbens 2 erstreckt und abdichtend durch die Kopfwandung la des Zylinders 1 geht.
• In der Nähe seiner beiden Enden ist der Zylinder 1 mit Anschlüssen 4 und 5 für Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckmittel versehen. Die Anschlüsse 4 und 5 sind in einem im Prinzip geschlossenen, mit Druckmittel gefüllten Kreislauf mit einer Pumpe 69 in diesem Fall einer Axialplungerpumpe-angeordnet, die über eine Kupplung 7 von einem Elektromotor 8 angetrieben wird und nach zwei Richtungen arbeiten kann. Bei einer Verstellung des Kolbens 2 innerhalb des Zylinders 1 mittels der Pumpe 6, ist das Druckmittel an der Seite der Kolbenstange nur'auf eine Kolbenoberfläche 2a wirksam, die um einen dem Durchmesser der Kolbenstarige 3 entsprechenden Teil kleiner ist als die von der Kolbenetange abgewandte wirksame Kolbenoberfläche 2b. Die Pumpe 6 ist fÜr eine Leistung bemessen, die zum Ausüben eines hydraulischen Druckes auf die kleinste wirksame Kolbenoberfläche 2a nötig ist. Dabei wird an der von der Kolbenstange 3 abgewandten Seite-des Kolbens ein Zuwenig oder ein Zuviel an Druckmittel entstehen, infolge der Tatäbhe, dass die Oberfläche 2a kleiner als 2b ist.
• -Erfindungsgemäss wird das genannte Zuwenig oder Zuviel an Druckmittel mittels einer zweiten Über die Kupplung 9 mit dem Elektromotor 8 gekuppelten Pumpe 10 ergänzt bzw. afgefUhrt, die Über ihren einen Anschluss mit einem Druckmittelbehälter 11 verbunden ist und die im geschlossenen Kreislauf Überflüssige Lenge Druckmittel zu dem Behälter 11 fördert oder ein Zuwenig an Druckmittel im geschlossenen Kreislauf aus dem Behälter 11 ansaugt und dem geschlossenen Kreislauf zusetzt.
• Der Ertrag der Pumpe 10, die ebenso wie die Pumpe 6 eine regelbaxe Pumpe, beispielsweise ebenfalls eine Axialplungerpumpe ist, verhält sich zu dem Ertrag der Pumpe 6 wie die Grösse des Durchmessers der Kolbenstange 3 zu der Grösse der wirksamen-Kolbenoberfläche 2a an der linken Seite des Kolbens 2. Zusammen bilden diese Erträge einen im Verhältnis der rechten Kolbenoberflache 2b entsprechenden Iffert. Da das Verhältnis der Erträge stets gleich dem genannten Verhältnis der Oberflächen bleiben muss, können die Pumpe 6 und 10 stets von einem gleichen BlektTomotor oder einem anderen Antriebemotor angetrieben werden. Bei der-hier beschriebenen Kombination eines geschlossenen unMines offenen Kreislaüfes nach der Erfindung bleiben die Vor-* teile eines geschlos'aanen Kreislaufes völlig beibehalten.
• In Fig. 2 ist die schematische Darstellung nach Fig. 1 mit einem an sich bekannten System zum Ersetzen einer bestimmten Menge erhitzten Druckmittels durch eine gleiche 1vIenge frischen Druckmittele.
• Diese s System weist eine an ihrer Saugseite mit einem frisches Druckmittel enthaltenden Behälter 12 verbundene 2umpe 13 auf, die an ihrer Preaeeite über ein mit einem,Druckunterschied arbeitendes Ventil 14 mit der einen und Über ein ähnliches, mit einem Druckunterschied arbeitendes Ventil 15 mit der anderen Seite der Pumpe 6 verbunden ist. Zudem ist die Pumpe 13 mit einem Regelschieber 16 verbunden, der von dem Druckmittel in gleicher Richtung geschaltet wird wie der Kolben 2 bewegt wird und in seiner Blittellage eine gleiche Lienge erhitzten Druckmittels wie die von der Pumpe 13 zugefUhrten Menge frischen Druckmittels Über ein un:ter Vorspaxinung stehendes Ventil 17 zu einem AbfÜhrungsbehälter 18 zurückführen kann. Infolge dessen wird der Druck des frischen Druckmittels stets von der Vorsparinung des als Ueberdruckventil arbeitenden Ventils 17 bestimmt werden. Der Antrieb der Pumpe 13 ist derart mit dem Antrieb der Pumpen 6 und 10 ge-kuppelt, dass die Pumpe 13*immer zugleich mit den beiden anderen Pumpen laufen wird. - Die auf einen Druckunterschied arbeitenden Ventile 14 und 15 stehen bei einer Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 ,an der Seite des geschlossenen Stromkreises wechselweise unter einem niedrigeren bzw. einem viel höheren Druckmitteldruck als arAer Seite der liumpe 13. Demzufolge wird die Pumpe 13 über das einen niedrigen Gegendruck leistende Ventil 14 oder 15 an einer der beiden Seiten des geschlossenen Stromkreis.es demselben eine Menge frischen Druckmittels zufÜhr-en. Da der Regelschieber 161 wie schon bemerkt, in gleicher Richtung wie der Kolben bewegt wird, wirdp falle von der Pumpe 13 eine Menge frischen Druckmittels der Niederdruckseite des geschlossenen Stromkreises zugefUhrt werden, in einer äussersten Lage des Schiebers 16 wird eine gleiche Menge durch Gebrauch-erhitzten Druckmittels Uber den Schieber 16 und das Ventil 17 zu dem Abführungebehälter 18 abfliessen. Auf diese Weise wird das Druckmittel an der Niederdruckseite des geschlossenen Kreises gewechseltg dase heisst durch eine" blenge kÜhlen Druckmittels ersetzt.
• Weitere nützliche oder notwendige Anordnungen, wie eine Schaltung zum Blockieren des Kolbens im Zylinder und zum Kurzschliessen der Leistung der beiden Pumpen, die alle bekannter Axt sind und nicht-zum Wezen der Erfindung gehÖren, sind nicht in der Figur 2 aufgenommen.

Claims (2)

1. Patentansprüche. 1. Hydraulische Anlaget mindestens bestehend aus einem Zylinder-, einem innerhalb des Zylinders durch ein Druckmittel beweglichen Kolbeng einer fest mit dem Kolben verbundeneng aus dem Zylinder hinausragenden Kolbenstange zur Uebertragung der Kolbenbewegungen in bezug auf den Zylinder, einem an dem oder in der Nähe des einen und einem an dem oder in der Nähe des anderen Zylinderendes angeordneten Anschluss fÜr Zufuhr bzw. Abfuhr des Druckmittelep wobei die AnschlÜsse in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem einen bzw. mit dem anderen Anschluse einer wahlweise in der einen bzw. in der anderen Richtung pressenden oder aaugendeng eventuell-regelbaxeng hydraulischen Pumpe ve#!bunden eindv dadurch Zekennzeichnet, dass die eine vom Druckmittel beaufschlagte Kolbenoberfläche (2b) grösser als die andere (2a) istt während der an der Seite der grÖseten der zwei wirksamen Kolbenoberflächen angeordnete Anschluss (5) für Zufuhr oder Abfuhr des Druckmittelsy ausser in dem geschlossenen Kreislauf mit der genannten Pumpe (6), zudem in einem offenen Kreislauf mit dem einen Anschluse einer mit ihrem anderen Anschluss mit einem Druckmittelbehälter zu verbindenden, zweiten, eventuell ebenfalls regelbaren hydraulischen Pumpe (16) verbunden ist, die derart bemessen und in solcher Richtung wirksam ist, daso sie das an der betreffenden Seite des Kolbens innerhalb des Zylinders auftretende Zuwenig bzw. Zuviel an Druckmittel ergänzt bzw. abfÜhrt.
2. 2. Hydraulische Anlage nach Anspruch l', dadurch gekennzeichnetp'dase die Kolbenstange (3) sich an lediglich einer Seite des Kolbens erstreckt. 3. Hydraulische Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnety dass die erste, (6) und die zweite Pumpe (10) von einer gleichen Kraftquelle, beispielsweise einem Blektromotor (8), angetrieben werden. 4. Hydraulische Anlage nach Anspruch 39 dadurch gekenn- zeichnet, dass die erste (6) un d die zweite (10) Pumpe zu einem Aggregatg einer sogenannten Doppelpumpeg kombiniert sind.