DE1703061A1

DE1703061A1 - Hydraulisch betriebener Linearmotor

Info

Publication number: DE1703061A1
Application number: DE19681703061
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Karl Dr-Ing Arndt
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1968-03-27
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1972-04-13
Also published as: US3552269A; FR2004864A1; DE1703061B2; DE1703061C3; GB1219546A; SE340431B

Description

■ "i'riedo Krupp Gesell schaft mit beschränkter Haftung

in Essen

Hydraulisch betriebener Linearmotor

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch betriebenen Linearmotor rcic in einem -Arbeitszylinder hin- und herbewegtem Kolben, dessen mit der Kolbenstange verbundene Ringfläche"ständig vom Arbeitsdruck und dessen Stirnfläche durch einen hydraulisch betätigten Steuerschieber abwechselnd mit dem. Arbeitsdruck unü dem Abgangs— druck beaufschlagt wird.

Die hydraulische Betätigung dess Steuerschiebers ist gegenüber der mechanischen -Betätigung über Nocken, Hebel öd·dgl. besonders bei höheren Frequenzen sowie beim Antrieb von Schlammassen, z.jB. bei Rammen, Stanzen und Pressen, vorzuziehen. Sie hat jedoch bei den bekannten Ausführungen, bei denen der hin- und hergehende Kolben selbst mit elitsprechenden St euer kanten und Ausnehmungen versehen ist, gewisse Nachteile. Zunächst muß der Arbeitszylinder wegen der erforderlichen axialen Länge des Kolbens mindestens doppelt so lang sein wie der Kolbenhub, was besonders bei einem größeren Arbeitshub unerwünscht ist. Außerdem ist eine Änderung des Arbeitshubes und damit der Arbeitsfrequenz bei konstant bleibendem Arbeitsdruck"nicht möglich.

Der -Erfindunrr liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zn. beseitigen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zum Betätigen des Steuerschiebers dienende veränderliche Steuerdruck in einem Leitungsstück gebildet wird, das mit zwei Ringnuten im Arbeit «zylinder, die vom- hin- und hergehenden Kolben abwechselnd tiberdeckt werden,' sowie mit der Abgangslei— tu/% über je eine hydraulisch§d)rossel verbunden ist.

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Bei der geschilderten Anordnung weist der Arbeitskolben

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selbst keinerlei Steuerkanten od.dgl. auf und kann daher so kurz sein, daß der Arbeitszylinder nur unwesentlich 'länger als der Kolbenhub sein muß.

» Um die Geschwindigkeit der Änderungen des Steuerdrucks und damit auch die Arbeitsfrequenz selbst ändern zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Querschnitte der Drosseln veränderbar sind.

Eine Änderung de^s Arbeitshubes - und damit ebenfalls der Arbeitsfrequenz - ist schließlich dadurch möglich, daß gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung der Ar-A beitszylinder in Nähe des abwechselnd mit der Druck- und mit der Abgangsleitung verbundenen Endes nicht nur eine Eingnut, sondern axial hintereinander mehrere Hingnuten aufweist, von denen jede wahlweise mit dem leitungsstück verbindbar ist»

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischen Längsschnitten dargestellt.

Der Arbeitszylinder 1 des Linearmotors weist zwei Arbeitsräume 2 und 3 auf, die durch den mit der Kolbenstange 4 verbundenen Kolben 5 getrennt sind. Dessen Stirnfläche 3?.j begrenzt den linken Arbeitsraum 2, der über den Zuleitungs- W kanal 6 und das Steuerventil 7 abwechselnd lait der Druckleidtitung 8 oder mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist, während die um den Querschnitt der Kolbenstange 4 kleinere Ringfläche S*2 den ständig mit der Druckleitung verbundenen rechten Arbeitsraum 3 begrenzt·

Wenn - wie in den Pig· 1 und 2 dargestellt — der linke Arbeitsraum 2 mit der Druckleitung 8 verbunden ist, bewegt sich der Kolben 5 nach rechts; wenn dagegen die Verbindung mit der Abgangsleitung 9 hergestellt ist, bewegt sich der Kolben nach links. Die zum Umsteuern erforderliche Bewegung des Steuerschiebers 10 im Steuerventil 7 wird hydraulisch, und zwar wie folgt bewirkt:

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über je eine hydraulische Drossel 11, 12 und" 13 ist ein Leitungsstück 14 mit zwei Singnuten 15 und 15 im Arbeitszylinder 1 sowie mit einem in die Abgangsleitung 9 ■ einmündenden Eanal 17 verbunden. Der sich in diesem Leitungsstück 14 ausbildende Steuerdruck ρ . wirkt ε±ε3ϊ auf die linke Stirnfläche Έτ, des Steuerschiebers 10, dessen rech- ^^e» gegenüber IS etwas kleiner bemessene Stirnfläche P4 ständig vom Arbeitsdruck p₀ in der Druckleitung, δ beaufschlagt wird. Der zylindrische Innenraun des Steuerventils 7 ist mit drei Hingnuten 18, 19 und. 20 verinaiffibesehen, die der Seihe nach mit der Abgangsleitung 91 dem Zulei-Tungskanal 6 baw. der Druckleitung ο verbunden sind. Der Steuerschieber 10 weist eine mittlere Ausnehnung 21 auf.

Jei eines, bestimmten Steuerdruck P₃-^₀, der kleiner als der . Arbeitsdruck p_o ist, heben sich die =11 den flächen ΐ-_x vcic. £^ angreifenden Kräfte auf. Jei ^rQfieren p_s- wire, der S'jeuerscliiebex^ 10 in die gezeichnete rechte Endstellun^ bewegt, in welcher der linke Arbeit sram- 2 des Arbeitszylindex-s über den Suleitungskanal tS, die Eingnut 19 > öle Ausnelüaun^- 21 und die Eingnut 20 mit der Druckleitung 3 verbunden ist· Bei kleinerem P₈-^ bewegt sich dagegen der Steuerschieber 10 in die linke Endstellung, in welcher der Arbeitsraum 2 über den Zuleitungskanal 6, die Singnut 19 j die Ausnehmung 21 und die Singnut 1δ mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist.

Die Änderung des Steuerdrucks P₃-^ wird dadurch bewirkt, daß der in Arbeitszylinder 1 hin- und hergehende Kolben die Hingnuten 15 und 16 verdeckt oder xhä wieder freigibt, und zwar in folgender Weise·

Wie schon erwähnt, ist in der gezeichneten Stellung der linke a Arbeitsraum 2 mit der Dr-ackleitung δ verbunden. Somit herrscht in beiden Arbeit sr äumeii 2 und 3 «f£ gleiche Druck P₀, und da F₁ größer als P₂ ^is^» "^oewegt sich der Kolben 5 nach rechts. Außerdem wird in Leitungsstück 14 der -■roßte riögliche Sireuerdruci: p_s-f; erse"o._w", da der volle

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Arbeitsdruck po auf die beiden Drosseln 1t und 12: wirkt.

Sobald bei der Kolbenbewegung nach, rechts die Ringnut 16 "vom Kolben 5 abgedeckt wird, wirkt der Druck p_o nur noch auf die Drossel 11. Daher sinkt P₃-^ ab* Wenn, es den Wert Pg-fco unterschreitet, bewegt sich der SteuerschiÄer in die linke Endlage, in welcher der Arbeitsraum 2 und damit auch die Drossel 11 mit der Abgangsleitung 9 ■verbunden ist, der Steuerdruck Pg-i; also noch stäarker abfällt. Der Kolben 5 bewegt sich unter der Wirkung des Drucks p_o auf die Ringfläche F 2 nach links und gibt dabei zunächst die Ringnut 16 wieder frei, wodurch p_s^ wieder ansteigt, aber noch unter dem Wert p₃to bleibt«

Sobald jedoch der Kolben 5 die Ringnut 15 abdeckt, steigt der Steuerdruck P₃-^ wieder an. Wenn er dabei den Wert Vq-^o überschreitet, bewegt sich der Steuerschieber 10 wieder in die rechte Eadstellung, und der nächste Kolbenhub nach rechts beginnt.

Die Umsteuerung könnte auch erst dann erfolgen, wenn der Kolben 5 bei seiner Bewegung nach links die Ringnut 15 vollständig überfahren hat und diese dadurch mit dem rechten Arbeitsraum 3 verbindet, in dem ständig der Arbeitsdruck p₀ herrscht. Das hängt im wesentlichen von der Wahl des Querschnittsverhältnisses IS: P^ sowie von der Auslegung der hydraulischen Drosseln 11, 12 und 13 ab_e Sind die Querschnitte dieser Drosseln veränderbar, so ist damit auch der Unterschied^P₃t zwischen höchstem und niedrigsten Steuerdruck im Leitungsstück 14 und damit die Umsteuerzeit des Steuerschiebers 10, also die Arbeitsfrequenz des Linearmotors zu beeinflussen.

Pig. 2 zeigt eine andere Möglichkeit zur Beeinflussung der Arbeitsfrequenz, nämlich durch Änderung des Kolbenhubes. Zu diesem Zweck ist die Ringnut 15 in der linken Hälfte des in Pig. 1 dargestellten Arbeitszylinders 1 durch fünf axial hintereinander angeordnete Ringnuten 15a, 15b, 15c, 15e ersetzt, von denen jede (in Pig. 2 die Rinrnut 15b) wahlweise

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durch öffnen des jeweils zugehörigen Absperrventils 22a, 22b, 22c, 22d bzw. 22e und Schließen der übrigen mit der hydraulischen Drossel 11 verbindbar ist. Der Übergang von einer dieser Eingnuten zu einer anderen, der auch als axiale Verschiebung der Hingnut 15 in Pig. 1 aufgefaßt werden kann, bedingt eine entsprechende Änderung des Eolbenhubes und damit der Arbeitsfrequenz«,

Im übrigen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 von demjenigen nach Pig· 1 noch dadurch, daß das Steuerventil 7 zwecks Verstärkung der Umsteueruhgsimpulse in bekannter Weise als Vorsteuerventil ausgebildet ist, das seinerseits erst das ebenso gestaltete, jedoch größere Abmessungen aufweisende Haupt steuerventil 7' mit dem Hauptsteuerschieber 10' betätigt.

Patentansprüche s

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Claims

β/Hydraulisch betriebener Linearmotor mit in einem Arbeitszylinder hin- und herbewegtem Kolben, dessen mit der Kolbenstange verbundene Higfläche ständig vom Arbeitsdruck und dessen Stirnfläche durch einen hydraulisch betätigten Steuerschieber abwechselnd mit dem Arbeitsdruck und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Betätigen des Steuerschiebers (10) dienende veränderliche Steuerdruck in einem Leitungsstück (14) gebildet wird, das mit zwei Singnuten (15 und 1δ) im Arbeitszylinder (1)» die vom hin- und hergehenden Kolben (5) abwechselnd überdeckt werden, sowie mit der Abgangsleitung (9) über je eine hydraulische Drossel (11 bzw. 12 bzw« 13) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Drosseln(11, 12 und ^veränderbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (1) in Nähe des abwechselnd mit der Druck- und mit der Abgangsleitung verbundenen Endes axial hintereinander mehrere Ringnuten (15a "bis 15e) aufweist, von denen jede wahlweise 3sk± mit dem Leitungsstück (14) verbindbar ist.

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