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Hydraulischer Differentialkolben-Arbeitszylinder Die Erfindung betrifft
einen hydraulischen Differentialkolben-Arbeitszylinder mit einer Umschalteinrichtung
für einen aus einer kontinuierlichen Aus- und Einfahrbewegung der Kolbenstange bestehenden
Arbeitszyklus bei Zuschalten der Druckmittelquelle.
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Eine kontinuierliche Aus- und Einfahrbewegung der Kolbenstange des
Arbeitszylinders ist beispielsweise für Kippvorgänge von Behältnissen zu deren Entleerung
erforderlich. Hierbei ist im Ruhezustand des Arbeitszylinders die Kolbenstange eingezogen.
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Bei Zuschalten der Druckmittelquelle, z. B. der Hydraulikpumpe fährt
die Kolbenstange aus und nach Erreichen ihrer Endstellung durch Umschalten des Druckmittelstromes
unmittelbar oder verzögert wi-eder in ihre Ausgangsstellung zurück und verweilt
dort durch Trennen der Druckmittelquelle vom Steuerkreis des Arbeitszylinders bis
zum nächsten Arbeitszyklus.
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In bekannter Weise erfolgt die Umschaltung des Druckmittelstromes
mitteleines Wegeventils mit zwei Durchflußstellungen, wobei die Betätigung des Wegeventils
von der Ausgangsstellung in die Schaltstellung durch einen über einen mit der Kolbenstange
zusammenwirkenden Endschalter betätigten Elektromagneten erfolgt oder durch ein
mit der Kolbenstange zusammenwirkendes Schaltgestänge.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Differential ,kolben
-Arbeitszylinder zur Erzielung eines aus einer Aus- und Einfahrbewegung
der
Kolbenstange bestehenden Arbeitszyklus zu schaffen, dessen Umschalteinrichtung ausschließlich
mit der zur Verfügung stehenden hydraulischen Energie betätigbar ist.
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Nach der Erfindung-wird dies durch die Kombination der folgenden an
sich bekannten Merkmale erzielt: a) der kolbenstangenseitige Arbeitszylinderraum
ist unmittelbar mit der Druckmittelquelie verbunden und zwischen kolbenseitigem
Zylinderraum und Druckmittelquelle ist ein hydraulischbetätigbares Wegeventil mit
zwei Durchflußstellungen angeordnet, wobei in dessen Ausgangsstellung der kolbenseitige
Arbeitszylinderraum mit der Druckmittelquelle und in dessen hydraulischer Schaltstellung
der kolbenseitige Arbeits-Zylinderraum mit dem Tank in Verbindung steht; b) der
zweite Arbeitsleitungsanschluß des zwischen Druckmittelquelle und kolbenseitigem
Arbeitszylinderraum angeordneten Wegeventils ist mit dem hydraulisch beaufschlagbaren
Betätigungsraum des Wegeventils unter Zwischenschaltung eines in Richtung dieses
Raumeæ öffnenden Rückschlagventils verbunden; c) der hydraulisch beaufschlagte Betätigurgaraum
des zwischen Arbeitszylinder und Druckmittelquelle angeordneten Wegeventils ist
über ein vom Kolben bzw. Kolbenstange in dessen-bzw.-inderen Ausfahrstellung mechanisch
in Öffnungssinne betätigbares Absperrorgan mit der Druckmittelquelle werbindbar.
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Vorteilhafterweise ist das Abschlußorgan zwischen dem hydraulischen
Betätigungsraum des Wegeventils und der Druckmittelquelle von einem in Richtung
des kolbenstangenseitigen Arbeitszylinderraumes mechanisch aufsteuerbaren Rückschlagventil
gebildet. Zweckmäßigerweise ist das mechanisch aufsteuerbare Rückschlagventil im
kolbens.tangenseitig?en Zylinderdeckel angeordnet, derart, daß die Betätigungs -
richtung des Ventilkörpers quer zur Bewegungsrichtung der Kolbenstange verläuft
und ein mit einer schrägen Gleitfläche versehenes Verläng-erungsteil des Ventilkörpers
mit einem von einer Anschlagfläche des Kolbens bzw. der Kolbenstange des Arbeitszylinders
betätigbaren Keil als Betätigungsvorrichtung zusammenwirkt.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung sind das Wegeventil gemeinsam
mit dem~ mit dem/einen Arbeitsleitungsanschluß in Verbindung stehenden Rückschlagventil
sowie weitere die Funktion des Arbeitszylinders betreffende Steuerelemente in einem
gemeinsamen gleichzeitig den kolbenstangenseitigen Zylinderdeckel biidenden Gehäuse
angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Differentialkolbenarbeitszylindersmit
Umschalteinrichtung.
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Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt des Differentialkolbenarbeitszylinde"rs
im Bereich des kolbenstangenseitigen Zylinderdekkels.
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In den Figuren ist mit 1 der Zylinder und mit 2 die Kolbenstange mit
Kolben 3 bezeichnet. Von der Druckmittelquelle 6, die über einen Filter 7 und den
Leitungen 8a, 8b das Druckmittel vom Tank T ansaugt, führt eine Leitung 9', ,9a
zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum 5. In der Leitung 9 ist eine Drossel 10 und
ein aufs teuerbares in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 5 selbsttätig
öffnendes Rückschlagventil 11 eingebaut. Von der Leitung 9 zweigt eine Leitung 12
ab, die zum Druckmittelanschluß P eines hydraulisch betätigbaren 4-Wegeventils 14
mit zwei Schalt-, stellungen a, b führt. Vom Anschluß A des Wegeventils führt eine
Leitung 15 zum kolbenseitigen Zylinderraum 4. An der Leitung 15 ist die Steuerleitung
16 für das aufsteuerbare Rückschlagventil 11 angeschlossen. Der hydraulische Betätigungsraum
17 des 4-Wegeventils ist -über die Steuerleitungen 20 und 18 mit dem Anschluß B
des Wegeventils verbunden. In der Steuerleitung 18 ist ein in Richtung des hydraulischen
Betätigungsraumes öffnendes Rückschlagventil 19 angeordnet. Die Steuerleitung 20
führt zum Anschluß 21 eines mechanisch aufsteuerbaren Rückschlagventils 22. Zur
Sicherung der Druckmitt,el führenden Leitungen sitzt zwischen der Druckmittelleitung
12 und der Tankleitung 13 ein Druckbegrenzungsventil 23.
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Das mechanisch aufsteuerbare flückschlagventil 22 besteht gemäß Figur
2 aus einem mit einem Ventilsitz 30 zusammenwirkenden Ventilkegel 31. Der Ventilkegel
weist eine in einer Bohrung 32 im Zylinderdeckel 33 geführte zylindrische Verlängerung
34 auf. In dieser Verlängerung 34 ist ein Schlitz 35 mit ciner schrägen Führungsfläche
36 eingelassez urc]l den Schlitz 35 ict eine in Ausnehmungen
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und 38 im Zylinderdeckel 33 geführte Platte 39 hindurchgeführt. Die schräge Fläche
40 der Platte 39 wirkt mit der schrägen Führungsfläche 36 des Schlitzes 35 zusammen.
An der dem Ventilkegel 31 zugewandten-Fläche 111 der Platte 39 stützt sich eine
Druckfeder 42 ab, die den Ventilkegel in Schließrichtung belastet.
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Die Platte 39 wird durch eine auf deren unteren Fläche 43 wirkende
Druckfeder 44 in der gezeigten oberen Endlage gehalten. Die obere Fläche 45 stützt
sich an der Stirnfläche 46 des Zylinderrohres 47 ab. Der Ventilkegelraum 48 steht
über Bohrungen 49 mit dr Botrung 50 der zylindrischen Verlängerung 34 in Verbindung
und diese durch den Ringspalt 51 zwischen der Bohrung 52 des Zylinderdeckels 33
und der Kolbenstange 2 mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 5.
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Das mit einer Bruchlinie begrenzte mechanisch entsperrbare RUckschlagventil
gemäß Fig. 2 liegt in einer anderen Schnittebene als die dargestellte Schnittebene,
die durch das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 11 gemäß Fig. 1 gelegt ist.
Auf weiteren nicht gezeigten Schnittebenen ist das Wegeventil 14, das RUckschlagventil
19 sowie das Druckbegrenzungsventil 23 im Zylinderdeckel 33 angeordnet. Die Verbindungsleitungen
zwischen den einzelnen Geräten sind als Bohrungen im Zylinderdeckel ausgeführt.
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Die Wirkungsweise des Arbeitszylinders ißt foßgende: Bei Inbetriebnahme
der Pumpe 6 durch Einschalten des Antriebsmotors M strömt das Druckmittel von der
Druckleitung 9 in die Leitung 12 und von dort durch das Wegeventil 14 und der Leitung
15
in den kolbenseitigen Zylinderraum 4. Über die mit der Leitung
15 in Verbindung stehende Steuerleitung 16 wird das Rückschlagventil 11 aufgesteuert,
so daß sich der Kolben infolge seiner größeren vom Druck beaufschlagten Fläche 24
in Richtung des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 5 bewegt. Das im kolbenstangenseitigen
Zylinderraum 5 verdrängte DrÜckmittel strömt durch die Leitung9a,das aufgesteuerte
Rückschlagventil 11 sowie durch die Dros in,die Druckmittelleitung 9.
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sel 1o zurück Hierbei begrenzt der freie Querschnitt der Drossel 1o
die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 2.
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Sobald die Kolbenstange 2 soweit ausgefahren ist, daß die Anschlagfläche
53 des Kolbens 3 die Platte 39 über deren Verlängerung 54 nach unten drückt, wird
über den miteinander in korrespondierender Verbindung stehenden schrägen Flächen
36, ho von zylindrischer Verlängerung 34 des Ventilkegels 31 und der Platte 39 der
Ventilkegel 31 von seinem Ventilsitz 30 abgehoben und damit der Anschluß 21 mit
dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 5 verbunden. Da der kolbenstangenseitige
Zylinderraum 5 durch das aufgesteuerte RUckschlagventil 11 unter Pumpendruck steht,
herrscht am Anschluß 21 bei aufgesteuertem Rückschlagventil 22 ebenfalls Pumpendruck.
Durch die Verbindung der Steuerleitung 20 des hydraulisch betätigbaren Wegeventils
14 mit dem Anschluß 21, steht auch der hydraulische Betätigungaraum 17 des Wegeventils
unter Pumpendruck. Der Ventil-.
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kolben des Wegeventils wird dadurch bei Überwindung der die Ausgangsstellung
a des Wegeventils bewirkenden.Feder 26 in-die Schaltstellung b verschoben. In dieser
Schaltstellung b des Wegeventils
14 ist die zum kolbenseitigen Zylinderraum
4 führende Leitung 15 mit dem Tank T und die mit der Steuerleitung 2oin Verbindung
stehende Leitung 18 mit Rückschlagventil 19-mit der unter Pumpendruck stehenden
Leitung 12 verbunden. Damit strömt das Druckmittel von der Leitung 9 über die in
diesem Fall die RUckzugsgeschwihdigkeit der Kolbenstange bestimmenden Drossel 1o
und dem Rückschlagventil 11 in den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 5 und verschiebt
den Kolben 3 mit Kolbenstange 2 in Richtung des kolbenseitigen Zylinderraumes 4.
Sobald der Kolben seine eingezogene Endstellung erreicht, wird die Pumpe beispielsweise
durch Abschalten der Antriebsmaschine stillgesetzt. Durch den damit.verbundenen
Druckabfall im System und im hydraulischen Betätigungsraum 17 wird der Ventilkolben
des Wegeventils infolge der auf den Ventilkolben wirkenden Kraft der Feder 26 in
seine Ausgangsstellung a zurück verschoben, so daß bei erneutem Anschalten der Pumpe
der Arbeitszyklus des Arbeitszylinders von neuem beginnen kann.