DE1703061C3

DE1703061C3 - Hydraulisch betriebener Schubkolbenmotor

Info

Publication number: DE1703061C3
Application number: DE1703061A
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Karl Dr.-Ing. 4300 Essen Arndt
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1968-03-27
Filing date: 1968-03-27
Publication date: 1974-02-14
Also published as: DE1703061B2; FR2004864A1; SE340431B; GB1219546A; DE1703061A1; US3552269A

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulisch betriebenen Schubkolbenmotor mit 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 und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird.

Die hydraulische Betätigung des Steuerschiebers ist gegenüber der mechanischen Betätigung über Nokken, Hebel od. dgl. besonders bei höheren Frequenzen sowie beim Antrieb von Schlagmassen, z. B. bei Rammen, Stanzen und Pressen, vorzuziehen. Sie hat jedoch bei den bekannten Ausführungen, bei denen der hin- und hergehende Kolben selbst mit entsprechenden Steuerkanten 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 Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu 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 Arbeitszylinder, die vom hin- und hergehenden Kolben abwechselnd überdeckt werden, sowie mit der Abgangsleitung über je eine hydraulische Drossel verbunden ist.

Bei der geschilderten Anordnung weist der Arbeitsl-.olben selbst keinerlei Steuerkanten od. dgl. auf

und kann daher so kurz sein, daß der Arbeitszylinder

nur unwesentlich länger als der Kolbenhub sein muH.

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 des Arbeitshubes - und damii ebenfalls der Arbeitsfrequenz-ist schließlich dadurch

ίο möglich, daß gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung der Arbeitszylinder in Nähe des abwechselnd mit der Druck- und mit der Abgangsleitung verbundenen Endes nicht nur eine Ringnut, sondern axial hintereinander mehrere Ringnuten aufweist, von de nen jede wahlweise mit dem Leitungsstück verbindbar ist.

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

Der Arbeitszylinder I des Schubkolbenmotors weist zwei Arbeitsräume 2 und 3 auf, die durch den mit der Kolbenstange 4 verbundenen Kolben 5 getrenntsind. Dessen Stirnfläche F₁ begrenzt den linken Arbeitsraum 2, der über den Zuleitungskanal 6 und

a5 das Steuerventil 7 abwechselnd mit der Druckleitung 8 oder mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist. während die um den Querschnitt der Kolbenstange 4 kleinere Ringtläche F₁ den ständig mit der Druckleitung verbundenen rechten Arbeitsraum 3 begrenzt.

Wenn - wie in den Fig. 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 !inks. Die

•15 zum Umsteuern erforderliche Bewegung des Steuerschiebers 10 im Steuerventil 7 wird hydraulisch, und zwar wie folgt bewirkt:

Über je eine hydraulische Drossel 11, 12 und 13 ist ein Leitungsstück 14 mit zwei Ringnuten 15 und 16 im Arbeitszylinder 1 sowie mit einem in die Abgangsleitung 9 einmündenden Kanal 17 verbunden. Der sich in diesem Leitungsstück 14 ausbildende Steuerdruck p_sl wirkt auf die linke Stirnfläche F₃ des Steuerschiebers 10, dessen rechte,gegenüber F₃ etwas kleiner bemessene Stirnfläche F₄ ständig vom Arbeitsdruck p₀ in der Druckleitung 8 beaufschlagt wird. Der zylindrische Innenraum des Steuerventils 7 ist mit drei Ringnuten 18,19 und 20 versehen, die der Reihe .lach mit der Abgangsleitung 9, dem Zuleitungskanal 6 bzw. der Druckleitung 8 verbunden sind. Der Steuerschieher 10 weist eine mittlere Ausnehmung 21 auf.

Bei einem bestimmten Steuerdruck p_sl0, der kleiner als der Arbeitsdruck p₀ ist, heben sich die an den Flächen Fj und F₄ angreifenden Kiäfte auf. Bei größerem P₁₁ wird der Steuerschieber 10 in die gezeichnete rechte Endstellung bewegt, in welcher der linke Arbeitsraum 2 des Arbeitszylinders über den Zuleitungskanal 6, die Ringnut 19. die Ausnehmung 21 und die Ringnut 20 mit der Druckleitung 8 verbunden ist. Bei kleinerem p_sl bewegt sich dagegen der Steuerschieber 10 in die linke Endstellung, in welcher der Arbeitsraum 2 über den Zuleitungskanal 6, in Ringnut 19, die Ausnehmung 21 und die Ringnut 18 mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist.

Die Änderung des Steuerdrucks p_tl wird dadurch bewirkt, daß der im Arbeitszylinder 1 hin- und hergehende Kolben 5 die Ringnuten 15 und 16 verdeckt

oder wieder freigibt, und zwar in folgender Weise.

Wie schon erwähnt, ist in der gezeichneten Stellung der linke Arbeitsraum 2 mit der Druckleitung 8 verbunden. Somit herrscht in beiden Arbeitsräumen 2 und 3 der gleiche Druck />„, und da F, größer als F ist, bewegt sich der Kolben 5 nach rechts. Außerdem wird im Leitungsstück 14 der größte mögliche Steuerdruck P₁₁ erzeugt, da der volle Arbeitsdruck p_{l auf die beiden Drosseln 11 und 12 wirkt.

Sobald bei der Kolbenbewegung nach rechts die Ringnut 16 vom Kolben 5 abgedeckt wird, wirkt der Druck P₁₁ nur noch auf die Drossel 11. Daher sinkt P₁₁ ab. Wenn es den Wert p_aü unterschreitet, bewegt sich der Steuerschieber 10 in die linke Endlage, in welcher der Arbeitsraum 2 und damit auch die Drossel 11 mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist, dei Steuerdruck p„ also noch stärker abfällt. Der Kolben S bewegt sich unter der Wirkung des Drucks p„ auf die Ringfläche F₁ nach links und gibt dabei zunächst die Ringnut 16 wieder frei, wodurch p_sl wieder ansteigt, aber noch unter dem Wert />,.„ bleibt.

Sobald jedoch der Kolben 5 die Ringnut 15 abdeckt, steigt der Steuerdruck p_a wieder an. Wenn er dabei den Wert p_uü überschreitet, bewegt sich der Steuerschieber 10 wieder in die rechte Endstellung, 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 hai und diese dadurch mit dem rechten Arbeitsraum 3 verbindet, in dem ständig der Arbeitsdruck p_ü herrscht. Das hängt im wesentlichen von der Wahl des Quersehnittsvcrhältnisses F,: F₄ sowie von der Auslegung der hydraulischen Drosseln 11, 12 und 13 ab. Sind die Querschnitte dieser Drosseln veränderbar, so ist damit auch der Unterschied Δ p„ zwischen höchstem und niedrigstem Steuerdruck im Leitungsstück 14 und damit die Umsteuerzeit des Steuerschiebers 10, also die Arbeitsfrequenz des Schubkolbenmotors zu beeinflussen.

ία F i g. 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 F i g. 1 dargestellten Arbeitszylinders 1 durch fünf axial hintereinander angeordnete Ringnuten 15ö, 15b, 15c, 15dbzw. 15e ersetzt, von denen jede (in Fig. 2 die Ringnut ISb) wahlweise durch Öffnen des jeweils zugehörigen Absperrventils 22ü, 22b. 22c, 22 J bzw. 22«; und Schließen der übrigen mit der hydraulischen Drossel 11 verbindbar ist. Der Übergang von einer dieser Ringnuten zu einer anderen, der auch als axiale Verschiebung der Ringnut 15 in Fig. 1 aufgefaßt werden kann, bedingt eine entsprechende Änderung des Kolbenhubes und damit der Arbeitsfrequenz.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betriebener Schuhkolbenmotor mit 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 und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird, dad u rchge kennzeichnet, daß der zum Betätigen des Steuerschiebers (10) dienende veränderliche Steuerdruck in einem Leitungsstück (14) gebildet wird, das mit zwei Ringnuten (15 und 16) im Arbeitszylinder (I), die vom hin- und hergehenden Kolben (5) abwechselnd iiherdeckt werden, sowie mit der Abgangsleituiig (9) über je eine hydraulische Drossel (11 bzw. 12 bzw. 13) verbunden ist.

2. Schubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Drosseln (11, 12 und 13) veränderbar sind.

3. Schubkolbenmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (I) 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 mit dem Leitungsstück ;14) verbindbar ist.