DE2020512A1

DE2020512A1 - Geschwindigkeitsregelventil fuer Hydraulikmotore

Info

Publication number: DE2020512A1
Application number: DE19702020512
Authority: DE
Inventors: Phillips John F
Original assignee: Cessna Aircraft Co
Current assignee: Cessna Aircraft Co
Priority date: 1969-04-28
Filing date: 1970-04-27
Publication date: 1970-11-26
Also published as: US3613503A; GB1311206A; SE353887B; FR2042032A5

Description

Beschreibung
zu der Patentanmeldung der Firma

The Cessna Aircraft Company, 5800 East Pawnee Road, Wichita

Kansas 67200, U.S.A.

betreffend

Geschwindigkeitsregelventil für Hydraulikmotor©

Die Erfindung betrifft ein druckbetätigtes Regelventil, insbesondere für Hydraulikmotore mit Einfach- oder Tandemzylinder, zum Steuern der KolbengeBchwindigkeit, wobei die Geschwindigkeitsregelung von dem Einlaßdruck abhängig ist«, Die Erfindung betrifft ferner mehrere Weiterbildungen, bei denen das Ventil durch den Auslaßdruck gesteuert wird zum Vorbeileiten von
Strömungsmittel zwischen dem Einlaß und Auslaß zur Unterstützung der Geschwindigkeitsregelung zur Erzielung einer Federkissenwirkung ο

Für einen wirtschaftlichen und wirksamen Betrieb von hydraulisch 'betätigten Anlagen, wie Ladebäumen, Baggern und dergleichen, ist es erforderlich, daß die Arbeitsfunktionen mit

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maximaler Geschwindigkeit ablaufen. Eine übermäßig hohe Geschwindigkeit des Kolbens oder Schaufelblattes bei rotierenden hydraulischen Motoren kann jedoch einen Verlust an Arbeitsdruck eowie Kavitation in der Expansion3kammer hervorrufen» Bei schneller Betriebsweise muß der Kolben oder das Schaufelblatt aueserdem am Ende des Hubes kontrolliert angehalten werden. Die Trägheitskräfte führen eine zusätzliche kinetische Energie in das System ein» welche so absorbiert werden muß, daß Stoßbelastungen und plötzliche Druckanstiege den Zylinder und das hydraulische System nicht beschädigen können,,

Es sind beweits verschiedene Arten zum Steuern der Kolbengeschwindigkeit bekannt. Es ist z.B. rjebräuchlich, ein unter Vorspannung stehendes frei bewegliches, spindelartiges Geschwindigkeitsbegrenzungsglied in dem Zylindereinlaß- Auslaßdurchtritt anzuordnen. Das frei bewegliche Ventilglied ändert den zulässigen Volumendurchfluß des Strömuii{»smittels nach außen durch den Einlaß-Auslaßdurehtritt ie Abhängigkeit von dem Druckunterschied, der durch die Strömungsgeschwindigkeit in dem komprimierenden Zylinder entsteht, oder in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Druckanstieg in dem cir uckablas senden Zylinderraum.

Ein Nachteil des einfach druckgesteuerten Strömungsbegrenzers ist darin zu sehen, daß dieser die Geschwindigkeit des Kolbens selbst dann begrenzt, wenn kein Druckabfall in dem Expansionszylinderraum auftrittc Obwohl also die Fluidpumpe des Systems die Belastung aushSlt und den Fluiddurehsatz für den Zylinder durchaus liefern könnte, erfolgt eine Begrenzung der Kolbenbewegung durch die Regeleinrichtung. Wie bereits oben erwähnt, ist es jedoch wünschenswert» eine maximale Kolbengeechwindigkeit zu erzielen, die lediglich durch die Fähigkeit des Systems begrenzt ist, genügend Druckflüssigkeit an den Zylinder zu liefern=

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein druckbetätigtes Regelventil für Hydraulikmotoren zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Regelventile vermeidet und insbesondere dia Kolbengeschwindigkeit als Funktion des Einlaßdruckes am Hydraulikriotor steuert- Ferner soll erreicht werden, daß am Ende eines Kolbenhubes eine Federkissenwirkung auftritt, die die Kolbenbewogung abbremst.

Die Hx^findung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausfilhrungsbeispiel ergänzend beschrieben.

Fig. 1 ist ein Teilquerschnitt eines linearen

Hydraulikmotors mit einer Regeleinrichtung für die Kolbengeschwindigkeit und mit der .zugeordneten hydraulischen Regel~ schaltung;

Fig. 2 zeigt einen doppelt wirkenden hydraulischen Zylinder mit dem Regelsystem nach der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Hydraulikmotor mit Tandem-Zylindern, wobei jeder Zylinder mit einem

Regelventil nach der Erfindung versehen ist und außerdem noch ein Nebenschlußventil aufweist, das die Geschwindigkeitsregelung unterstützt und eine Federkissenwirkung hervorruft j

Figc f ist ein Längsschnitt des wesentlichen Teiles einer abgeänderten Ausführungsforin eines Regelventils» und

Fig« 5 ist eine Teildarstellung, die die Regelspindel nach Fig_t 3 zeigt.

Das Regelventil nach der Erfindung umfaßt ein frei bewegliches strömungsbegrensendes Ventilglied, welches in einen den Zylindereinlaß und -Auslaßdurchtritt schneidenden und quer dazu

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verlaufenden Bohrung angeordnet ist, welches bei Betätigung die Auslaßströmung durch den Einla3*Auslaßdurchtritt drosselt« Das eine Ende des frei schwebenden Ventilschiebers ist dem Druck in dem komprimierenden Zylinderraum ausgesetzt. Der Ventilechieber ist in eine voll geöffnete Stellung vorgespannt, und zwar durch das in den Expansionsraura sugefiihrte Druckfluid, Wenn der Einlaßdruck unter einen vorgegebenen Wert fällt und der Druck in der Expansionskammer auf einen vorbestimmten Wert ansteigt, spricht der Ventilschieber auf den Differtmzdruck an Eeinen Stirnseiten an und bewegt sich in den Einlaß~Auslaß^ durchtritt und begrenzt dabei die Auslaßströmung aus dem Zylinder, so daß ein Druckanstieg in dem Kompressionszylinder erfolgt, welcher die Bewegung des Kolbens verzögerte Das Regel ventil nach der Erfindung läßt sich insbesondere für Tandemzylindersysterae verwenden,

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft ein Strumungsbe» grenzungsteil» welches sich mit dem Kolben in einem linearen Zylinder bewegt und die Strömungsstärke aus dem Zylinder nach und nach- begrenzt, wenn der Kolben sich dem Ende seines Hubes nähert j, so daß die Kolbenbewegung vor der Hubumkehr allmählich wie durch ein Federkissen abgebremst wird. Es kann auch ein Nebenschlußventil vorgesehen sein-, welches bei Betätigung durch den Auslaßdruck die Einlaß- und Auelaßöffnungen in Verbindung miteinander bringt und dadurch die Geschwindigkeitssteuerung unterstützt und eine Federkissenwirkung hervorruft»

Fig« i zeigt ein hydreöliscihes System 10 »it einem linearen Hydraulikmotor 11* der- einen Kolben 12 auf einer Kolbenstange 13 ufafaßt j die mit einer nicht dargestellten äußeren Last verbunden sein kannο

Ti&y Zylinder ti wird durch den Ifelben 12 in zwei IU und 15 imte^tGilta Bisse Ftaape 10 liefert über» Leitungen i? und IS Iiydwaliseiles AntsdeSssf leid an den Zylinder_β Das,

Ventil 19 steuert die Bewegungsrichtung des Kolbens 12, indem das Fluid entweder über die Leitung 17 oder über die Leitung 18 in den Zylinder geleitet wird,, Wenn beispielsweise das Ven~ til .19 nach rechts bewegt ist, strömt Fluid aus der Pumpe 16 über die Leitung 17 in den Zylinderraum It und bewirkt, daß der Kolben 12 sich einwärts bewegt und die Kolbenstange 13 zurückzieht Das im Zylinderraum 15 vorhandene Fluid wird über die Lei= tung 18 in den Vorratsbehälter 20 ausgedrückt. Ein Überdruckventil 21 schützt das System vor Oberdruck, indem dieser wenn nötig durch eine Nebenschlußleitung in den Vorratsbehälter 20 abgeleitet wird.

Das Regelventil nach der Erfindung sitzt in der Stirnwand 25 des Zylinders 11. In dieser ist ein quer liegender Durchtritt 26 vorgesehen, welcher einen zweiten Durchtritt 27 quer verlaufend schneidet» Dieser zweite Durchtritt 27 verbindet die Fluidleitung 18 mit dem Zylinderraum 15 und besteht aus dem oberen Kanal 28 und dem unteren Kanal 29, die über den Teil 30 des quer liegenden Durchtrittes 26 miteinander verbunden sind* Dieser Teil 30 wirkt als Drosselöffnung, um die Strömung durch den Durchtritt zu begrenzen, so daß ein entsprechender Druckabfall an diesem Durchtritt entsteht. Die Fluidleitung 17 steht in Verbindung mit dem Zylinderraum IH, und zwar über den Kanal 32 und den Durchtritt 33, der in der Stirnwand 25 untergebracht ist und mit dem linken Ende des quer liegenden Durchtrittes 28 in Verbindung steht«,

Ein weiterer kurzer Kanal 34 schneidet den Durchtritt 26 und bringt das rechte Ende desselben in Verbindung mit dem Zylinderraum 15_Λ Die Kanäle 29 und 34 stehen in Strömungsverbindung durch den Nebenschluß 35 und Über das Rückschlagventil 36, welches eine Strömung vom Kanal 29 in den Kanal 34 ermöglicht, jedoch nicht umgekehrt«

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In axialer Fluchtung rait dem Kanal 28 liegt ein konischer Zapfen 38, der an der dem Zylinderraum 15 zugewandten Seite des Kolbens 12 angebracht ist= Sobald der Kolben 12 sich dem Ende seines Abwärtshubes nähert, dringt der konische Zapfen 38 in den Kanal 28 in der Stirnwand 25 ein, Aufgrund der konischen Ausbildung des Zapfens 38 wird die Strömung durch den Durchtritt nach und nach abgesperrt, bis das gerade Ende 39 des Zapfens in den Kanal 28 eindringt und die Strömung vollständig unter bindet,

Fig. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform mit einer progres siv schließenden Öffnung_s die weiter unten im einzelnen beschrieben ist.

Der quer verlaufende Durchtritt 2B ist an beiden Enden durch Stopfen 40 und 41 verschlossen, die in den Zylinderkopf 25 eingeschraubt sind. Der Ventilschieber 44 ist gleitfähig an dem Durchtritt 26 untergebracht und umfaßt.eine Ventilspindel 42₉ die in der normalen, geöffneten Stellung an ihrem rechten Ende mit dem Druck im Kanal 34 beaufschlagt ist und am linken Ende dem Druck hinter der Drosselöffnung 30 ausgesetzt istc Die Lage der Ventilspindel 42 wird durch einen Druckkolben 46 gesteuert, der über den Zapfen 43 wirkt= Der Druckkolben 45 liegt am linken Ende des Zapfens 43 an und ist mit einer zylindrischen Ausnehmung 47 am gegenüberliegenden Ende versehen, in die eine Feder 48 eingreift, welche ande2*erseits gegen den Stopfen 40 ab« gestützt ist. Die Kraft der Feder 48 reicht allein nicht aus, um den Druckkolben 46, den Zapfen 43 und die Ventilspindel 42 in die äußere rechte Stellung gegen den auf die Ventilspindel wirkenden Druck zu drücken» Der im Durchtritt 33 gegen die Ausneh. mung 47 des Druckkolbens vrirkende Druck unterstützt jedoch die Wirkung der Feder 48, und lediglich» wenn dieser Druck unter einen vorgegebenen Wert sinkt, bewegt sich die Ventilspindel nach links und begrenzt die Strömung aus dem Zylinder„ Der Druckkolben 46, der Zapfen 43 und die Ventilspindel 42 können miteinander verbunden sein und ein einziges Teil 44 bilden, oder

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aber der Druckkolben 16 liegt einfach an dem Zapfen 13 an₀ In beiden Fällen ist die Wirkungsweise des Ventilschiebers Mu im wo sentlichen die gleiche«

Die linke Seite der Ventilspindel M2 ist mit einer schlitzförmigen axialen Öffnung ^5 versehen^ In dieser öffnung erstrecken sich seitliche Bohrungen, die dazu dienen, die Funktion der Ven tilspindel 42 zu stabilisieren, wenn diese sich nach links be~ wegt und die Strömung durch die Drosselöffnung 30 in dem Kanal 29 begrenzte

Wirkungsweise

Wenn das Richtungssteuerventil 19 nach rechts bewegt wird (gerade durchgehende Position), strömt Druckfluid von der Pumpe Über die Leitung 17 und die Durchtritte 33 und 32 in den Zylinderraum IH und drückt den Kolben 12 zurück, wobei die äußere Last bewegt wird.

Der an den Druchtritt 33 gelangende Fluiddruck von der Pumpe hält zusammen mit der Kraft der Feder «*8 das Regelventil in der rechten, geöffneten Stellung, Wenn sich der Kolben 12 nach innen bewegt, strömt Fluid aus dem Durchtritt 27 und der Rücklaufleitung A 8" in den Vorratsbehälter 20. Das durch die Drosselstelle 30 in den Durchtritt 27 ausströmende Fluid bewirkt einen Druckabfall und eine Druckdifferenz zwischen dem Zylinderraum 15 und den Kanal 29. Diese Druckdifferenz herrscht auch an der Ventilspindel *t2, da der Durchtritt 3H denselben Druck hat wie der Zylinderrauia* Obwohl das rechte Ende der Ventilspindel m Über den Durchtritt 3*» dem Druck in dem Zylinderraum IS ausgesetzt ist» wird die Ventilspindel normalerweise durch die Feder **8 und den Einlaßdruck in dem Durchtritt 33 in der rechten Stellung gehalten» so daß die Strömung durch den Durchtritt 27

nicht begrenzt wird.

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Wenn aufgrund der Höhe der äußeren Last der Kolben 12 beschleunigt wird, nimmt auch die Fluidströmungsgeschvxindigkeit durch den Durchtritt 27 zu, so daß auch der Druck im Zylinderraum und der Druckabfall an der Ventilspindel 42 zunehmen« Wenn die KoI-bengeschv/indigkeit zu hoch wird, d_oh. wenn das Volumen des Zylinderraumes IM- schneller zunimmt als der Kapazität der Pumpe 16 entspricht, tritt ein Druckverlust im Zylinderraum 1·*, dem Kanal 32, dem Durchtritt 33 und der Leitung 17 auf, Dieser Druckverlust ermöglicht, daß der Druckkolben 46, der Zapfen 43 und die Ventilspindel 42 nach links bewegt werden, da die Feder 48 selbst zu schwach ist, um die Ventilspindel 42 zum rechten Ende hin zu drücken. Die Drosselung der Strömung durch die Drosselstelle 30 setzt ein, sobald das linke Ende der Ventilspindel 42 in die Drosselstelle des quer liegenden Durchtrittes 26 eintritt C

Da die ausfließende Strömung durch die Ventilspindel 42 begrenzt wird, nimmt der Druck in dem. Kanal 28, dem Zylinderraum 15 und dem Kanal 34 zu, wodurch die Bewegung dee Steuerventils nach linke angehalten wird und der Einwärtsbewegung des Kolbens 12 ein Widerstand entgegengesetzt wird, so daß der Kolben verzögert wird, Dadurch wird erreicht, daß das Volumen der Pumpe 16 wieder an den Volumenbedarf des Systems angepaßt wird und daß der Druck in dem Zylinderraum 14 und demnach in dem Durchtritt 33 wieder zunehmen Diese Druckzunahme wirkt sich auf die linke Seite (Sitzfläche 47) des Druckkolbens 46 aus, so daß der Druckkolben 46 sich wieder nach rechts verschiebt, so daß auch die Ventilspindel 42 durch Vermittlung des Zapfens 43 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Stellung geschoben wird, in der die Strömung durch den Auslaßdurchtritt 27 nicht gedrosselt ist,,

Wenn der Kolben sich dem Stirnende 2B nähert, dringt der konische Zapfen 38 in das obere Ende des Durchtrittes 27 ein· und verringert progressiv die Größe der Auslaßöffnung, Diese Verringerung bewirkt, daß der Druck in dem Zylinderraum 15 ansteigt, wodurch die Kolbengeßchwindigkeit schnell abgebremst wird«

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WcÄin der zylindrische Bereich 39 des Zapfens in den Durchtritt 27 eindringt, wird die Strömung durch diesen blockiert.

Es sei hervorgehoben, daß die Regelung der Kolbengeschwindigkeit und der Federkissenwirkung unabhängig voneinander eind und nicht gemeinsam verwendet werden müssen. Die Wirkungsweise der Geschwindigkeitsregelung hängt nicht von der progressiven Verringerung der Auslaßöffnuv.g am Ende des Kolbenhubes ab*

Um die Umkehrbewegung des Kolbens einauleiten, wird das Richtungssteuerventil 19 nach rechts gestellt. Durch die Wirkung der an der Kolbenstange 13 angreifenden Last wird der Kolben nach oben bewegt» Das Fluid aus dem Zylinderraum IH wird über die Durchtritte 32 und 33 und über die Leitung 17 in den Vorratsbehälter 21 ausgelassen.. Um eine Kavitation in dem fluidgefüllten Zylinderraum 15 zu vermeiden, ist eine Nebenschluß* leitung 22 mit einem Rückschlagventil 23 vorgesehen, durch das zusätzliches Fluid über den Durchtritt 27 in den Zylinderraum 15 geführt werden kann, Während der anfänglichen Bewegung des Kolbens 12 fort von dem Zylinderkopf 25 wird die Strömung in dem Zylinderraum 15 von dem Kanal 29 über das Ventil 36 nebengeschlossen, Y/enn der Durchtritt 27 nicht mehr durch den zylindrischen Abschnitt 39 des konischen Zapfens 38 verschlossen wird, gelangt zusätzliches Fluid durch diesen Durchtritt direkt in den Zylinderraum 15 c.

Fig» 2 zeigt eine der Figur 1 ähnliche Regelvorrichtung, jedoch mit einer Geschwindigkeitsregelung für einen doppelt wir*- kenden Zylinder« Die mit Fig. 1 übereinstimmenden Bauteile sind durch gleiche Bezugszeichen, jedoch mit,dem angehängten Buchstaben a versehene Bei dem Hydraulikmotor nach Fig. 2 kön» nen die beiden Zylinderräume 14a und 15a mit Druckfluid- ge= speist werden, während der in Fig. 1 dargestellte Hydraulikmotor lediglich in einer Richtung Kraft abgeben kann» Das Ventil für die Geschwindigkeitsregelung am Zylinderkopf 25a des Zylin~ ders 11a und am gegenüberliegenden Ende 25a entspricht dem Ventil von Fig» Ι« Das obere Ende des Durchtr&fctes 33a steht in

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Strömungsverbindung mit dem Kanal 29b des Durchtrittes 27b, und zwar über die Leitung 51c Der Zylinderraum 15a steht über die Leitung 50 in Strömungsverbindung mit dem Durchtritt 33b* Dieser schneidet den quer verlaufenden Durchtritt 26b, ist jedoch am inneren Ende geschlossen und steht nicht in Strömungsverbindung mit dem Zylinderraum

Im Zylinderraum 14a befindet sich ebenfalls ein konischer Zapfen 38b, der in Fluchtung mit deiu Durchtritt 27b steht, so daß die Strömung durch diesen progressiv gedrosselt und der Kolben daher sanft und federkissenartig am Ende seines Hubes gebremst wird. Wegen der zentralen axialen Lage der Kolbenstange 13a, die sich durch den Zylinderkopf 25b erstreckt, müssen sowohl der quer lie gende Durchtritt 26b und das Regelventil 44b in dem Zylinderkopf 25b als auch der konische Zapfen 38b und die Durchtritte 33b, 27b und 3Hb außermittig angeordnet sein, damit sie nicht mit der Kolbenstange kollidieren»

Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der vom Differenzdruck gesteuerten Regelventile 41a und HUb ist identisch zu den Ventilen von Fig., 1. Die Regelventile begrenzen die Kolbengeschwindigkeit in beiden Bewegungsrichtungen, wenn der Fluidbedarf des expandierenden Zylinders größer sein sollte als die Leistungsfähigkeit der Pumpe, was durch einen Abfall des Pumpenspeisedruckes angezeigt wird»

Wenn das Richtungssteuerventil 19a nach rechts gestellt wird, gelangt Druckfluid über die Leitung 17a, den Durchtritt 33a, die Leitung 51 und den Durchtritt 27b in den Zylinderraum 14a.· Das Fluid in dem Zylinderraum 15a strömt über den Durchtritt 27a im Zylinderkopf 25a und die Leitung 18a in den Vorratsbehälter 20a, Wenn die Geschwindigkeit des Kolbens 12a zu hoch wird, so

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daß der Druck des Speisefluid abfällt, entsteht auch ein Druckab* fall air Durchtritt 33a Aufgrund dessen reicht der Druck auf das rechte Hnde der Ventilspindel 42a aus, um die Kraft der Feder 48a zn überwinden und die Ventilspindel 42a in eine Drosselstellung zu verschieben, in der die Drosselstelle 30a verengt wird. Die Drosselung der Auslaßströmung bewirkt einen Druckaufbau in dem Zylindevraum 15a, eo daß der Kolben 12a verzögert wird, Hierdurch entsteht ein Druckanstieg in den Zylinderraum IMa und demgemäß in den Durchtritt 33a, so daß die Ventilspindel 42 wieder nach rechts in ihre geöffnete Stellung gelangt

VHv eine Bewegung des Kolbens in der entgegengesetzteh Richtung wird das Richtungsventil 19 nach links bewegt (gekreuzte Lage der Pfeile), so daß Druckfluid über die Leitung 18a und den Durchtritt ?7n In den Zylinderraum 15a gelangt. Zu Anfang ist die Kolben stange 13a voll zurückgezogen, und Druckfluid fließt im Nebenfluß durch den Kanal 35a und das Ventil 36a, bis der konische Zapfen 33a sich aus dem Durchtritt 27a herausbewegt und Fluid an dieser Stelle durchströmen kann« Der Pumpenauelaßdruck in den Durchtritt 27«i wird Über die Leitung 50 in dem Durchtritt 33b gemessen. Das aus dum Zylinderraum IUa ausströmende Fluid fließt dui^eh den Durchtritt 27b, die Drosselstelle 30b, die Leitung 51, den Durchtritt 33a und die Leitung 17a in den Vorratsbehälter 20a. Wenn die Geschwindigkeit des Kolbens 12a übermäßig hoch ist und «in Druckabfall in dem Zylinderraura 15a auftritt, bewegt sich der Druck" kolben 46b als Folge des entsprechenden Druckabfalls in dem Durchtritt 33b nach links.

Diese Bewegung bewirkt, daß eine Druckdifferenz an der Ventilspindel 42b angreift, welche diese so verschiebt, daß die Strömung an der Drosaelstelle 33b gedrosselt wird, so daß der Drück in dem Zylinderraum 14a ansteigt und der Kolbenbewegung entgegen*· wirkt- Wenn der Druck in dem Zylinderraum 15a wieder hergestellt ist, gelangt der Druckkolben 46b wieder nach rechts, so daß durch Vermittlung des Zapfens 43b auch die Ventilspindel 42b wieder

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nach rechts gelangt und eine ungehinderte Strömung durch die Drosselstelle 30b ermöglicht,

Wenn der Kolben 12a sich gegen den Zylinderkopf 25b bewegt, dringt der konische Zapfen 38b in den Durchtritt 27b ein und drosselt die aus dem Zylinderraum IUa austretende Fluidströmung progressiv, wodurch eine Federwirkung und Verzögerung des Kolbens erreicht wird.

Fig. 3 zeigt die Regelung der Kolbengeschwindigkeit für einen Tandem-Zylinderantrieb» Jeder Zylinder weist außer dem Gesehwin~ digkeiteregelventil noch ein weiteres Ventil auf, welches unterstützend wirkt bei der Abbremsung des Kolbens durch die variable Drosselöffnung am Ende des Hubes und außerdem eine Strömungsver" teilung und einen Nebenschluß bewirkt» wenn ein merklicher Druck in dem Auslaßraum des Zylinders herrscht. Identische Bauteile der beiden Zylinder dieser Figur weisen in Bezug auf die Bauteile der Vorrichtung nach den anderen Figuren die gleichen Bezugsziffern auf, jedoch mit den nachgestellten Buchstaben c und d„

In Fig 3 sind zwei identische Zylinder lic und lld in Tandemart miteinander verbunden und werden durch Druckfluid aus der Pumpe 16c über das Richtungssteuerventil 19c gespeist, Die Zylinder arbeiten synchron und gegenphasig. Die Tandembauart eignet sich besonders für die seitliche Bewegung eines Auslegers eines Kranes oder Baggers oder dgl, um einen Schwenkpunkt, Die richtige Regelung der Schwenkgeschwindigkeit ist dabei äußerst wichtig, um große Trägheitskräfte zu vermeiden, welche die Maschine zerstören könnten 4

Außer den Regelventilen 44c und lld, die vorhergehend bereits im einzelnen beschrieben worden sind, sind die Zylinder lic und Hd mit weiteren Ventilen 75c und 75d ausgestattet. In Fig. 5 ist das zweite Ventil des rechten Zylinders lic im einzelnen dargestellt, wobei die Beschreibung auch auf den Zylinder Hd paßt. Der untere Fortsatz der Durchtritte 33c, 29o und 3Uc ist von einer

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Ventilbohrung 76 durchquert» Das linke Ende der Bohrung ist durch einen Gewindestopfen 66 verschlossen und das rechte Ende durch einen Gewinde stopfen QS₀ Der Gewindestopfer: 65 erstreckt sich bis in die Mitte zwischen den Durchtritten 31c und 29c in die Ventilbohrung 76 und ist mit einer Querbohrung 71 versehen, die in Ver~ bindung mit dem Durchtritt 34c steht=

In Fluchtung mit dem Gewindestopfen 65 befindet sich ein gleitbeweglicher Zapfen 67, der sich in seiner normalen Lage mit seinem einen Ende bis in die Querbohrung 71 erstreckt und mit seinem ande« ren Ende bis an das linke Ende des Gewindestopfens. Die Ventilspindel 70, die in der nicht betätigten Stellung gezeigt ist, wird teilweise durch die tarierte Feder 55 gegen das linke Ende des Ge~ windestopfens 65 gedrückte Das linke Ende der Ventilspindel 70 ist mit einer Topfbohrung 79 versehen» in die die Feder 55 eingreift, die mit ihrem anderen Ende an dem Gewindestopfen 66 anliegt- Die Ventilspindel 70 weist eine Ringnut 78 auf, welche axial durch die.Vorsprünge 73 und 7H begrenzt isto Die Topf bob." rung 79 der Ventilspindel 70 ist dem Druck in dem Durchtritt 29c über die Bohrung 80 ausgesetzt, welche in der Mut 78 mündet. In der normalen, geöffneten Stellung ermöglicht die Hut 78 einen ungehinderten Durchfluß durch den Durchtritt 29c, da die Ventilspindel 70 die Drosselstelle 33c nicht einengt. Wenn die Ventilspindel 70 nach links bewegt wird, so daß der Vorsprung 73 mindestens vor den Durchtritt 33c tritt, gelangt dieser über die Ringnut 78 in Verbindung mit dem Durchtritt 29c, ohne daß die Strömung durch die Drosselstelle 33c gedrosselt wird.

Wenn das Richtungssteuerventil 19c nach rechts geschoben wird, gelangt Druckfluid von der Pumpe 16c über die Leitung 63 und den Durchtritt 27d in den Zylinderraum 15d des Zylinders Hd und bewegt den Kolben 12d nach oben, wobei die Kolbenstange 12d heraus-. geschoben wird. Aus dem Zylinderraum 15d fließt Fluid über den Durchtritt 3«td und die Leitung 61 in den Durchtritt 33c und über die Leitung 32c in den Zylindarraum 14c des Zylinders lic,

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wodurch die Einwärtsbewegung des Kolbens 12c herbeigeführt wird: Das aus diesem Zylinderraum ausströmende Fluid gelangt über den Durchtritt 27c und die Leitung 64 in den Vorratsbehälter 20c,

Wenn unter gewissen Bedingungen ein Druckabfall in dem Zylinder-raum 14c auftritt und die Kolben 12c und 12d anfangen, schneller zu laufen, bewirkt das Regelventil UHc in den» Zylinder lic eine Drosselung der Strömung an der Drosselstelle 30c, so daß ein Gegendruck in dem Zylinderraum 15c auftritt, der den Kolben 12c verzögerte Dieser Gegendruck wird durch die Leitungskreise bei dem Zylinderraum IW des Zylinders lld gemessen =

Das Ventil 75 in dem einwärts arbeitenden Zylinder bewirkt ein

Pt

federndes Anhalten des Kolbens am Ende der Einwärtsbewegung, wo™ bei die Kolbengeschwindigkeit während des Hubes mit verzögert wird, Wenn z,B_a während des Betriebes die Trägheit der Last den Kolben 12c bis auf eine die Kapazität der Pumpe 16c übersteigende Geschwindigkeit beschleunigt, tritt ein Druckabfall in dem Zylinderraum 14c und demnach in dem Durchtritt 33c auf₃ Das rechte Ende des Zapfens 67 steht unter dem hohen Druck des Zylinderrauraes 15c, und der durch Vermittlung des Zapfens 67 wirkende Differenzdruck bewirkt eine Bewegung der Ventilspindel 70 nach links, bis der Vorsprung 73 sich vor den Durchtritt 33c bewegt und der Vorsprung 74 vor den Durchtritt 29c, wobei die Durchtritte 33c und 29c über die Nut 78 miteinander in Verbindung gelangen- Die aus dem Zylinderraum 15c über den Durchtritt 29c ausfließende Strömung und die Pumpenströmung durch den Durchtritt 33c folgen dem Weg des geringsten Widerstandes. Wenn ein verringerter Druck oder ein Teilvakuum in dem Zylinderraum 14c herrscht, gelangt die Strömung aus dem Zylinderraum 15c über die Nut 78 in den Durchtritt 33c und die Leitung 32c in den Zylinderraum 14c sowie über die Leitung 61 in den Zylinderraum 15c. Sobald sich ein Druck in dem Zylinderraum 14c und dem Durchtritt 33c aufbaut, gelangt Druckfluid von dem Durchtritt 33c durch die Nut 78 in die Leitung 74,und der Druck in dem Zylinderraum 14c nimmt ab, wodurch die Antriebskraft und die Geschwindigkeit dee Kolbens 12c herabgesetzt

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werden. Dadurch verringert sich auch der Druck in dem Zylinderraum 15d, so daß auch die Geschwindigkeit des Kolbens 12d reduziert wird.

Sobald die Kolbengeschwindigkeit nachläßt, sinkt der auf den Zapfen 67 ausgeübte Druck so weit ab, daß die Kraft der Feder 55 wieder überwiegt, so daß die Ventilspindel 70 nach rechts bewegt wird und die Durchtritte 33c und 29c trennte Der Druckanstieg in dem Durchtritt 33c bewegt das Regelventil U4c in die rechte Stellung, so daß das Fluid ungehindert durchströmen kann. Auf diese Weise wird die Kolbengeschwindigkeit auf ein vorgebbares Maximum begrenzt. Während des eigentlichen Regelvorganges wird durch das Ventil 75c eine Kavitation mit verhindert und Druck aus den miteinander verbundenen Zylinderräumen 14c und 15d abgelassen. Das Ventil 75c spricht nicht auf den Speisedruck an, sondern nur auf den Druck in dem jeweils in der Auslaßphase befindlichen Zylinder und bewirkt gegebenenfalls einen Nebenschluß.

Wenn dar Kolben 12c sich dem Ende seines Hubes nähert, dringt der konische Zapfen 38c in das obere Ende des Durchtrittes 29c ein und beginnt, die Fluidströmung aus dem Zylinderraum 15c zu drosseln. Ein Druckanstieg in dem Zylinderraum 15c und dem Durchtritt 3Uc tritt sodann auf, der den Zapfen 67 und dadurch die Ventilspindel 70 nach links bewegt, wodurch die Durchtritte 33c und 2Dc über die Nut 78 in Verbindung miteinander gelangen= Die Druckfluidströmung von der Pumpe 16c in den Zylinderraum mc wird durch die Nut 78 in den Durchtritt 29c und über die Leitung BH in den Vorratsbehälter 20 umgelenkt, Der Druckabfall in dem Zylinderraum 14-c ermöglicht, daß der Gegendruck in dem Zylinderraum 15c die Kolbenbewegung besser verzögert und gegenfedert und ermöglicht eine Bewegung des Ventils 14c in die Drosselstellung für eine weitere Gegenfederung.

Der Kolben 12c kommt in der voll zurückgezogenen Stellung zum Stillstand,und das System kommt dabei zur Ruhe, wobei der Druck in den Durchtritten 27c und 3Uc und den Zylinderraum 15 gegen

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Null geht. Dies ermöglicht eine Rückkehr der Ventilspindel 70 in die rechte, offene Stellung.

Durch Bewegen des Richtungseteuerventils 19c nach linke wird der Durchtritt 27c zum Einlaß für den Zylinderraum 15c, und die Kolben 12c und 12d kehren ihre Bewegungsrichtung um„ Da der Kolben 12c vollständig gegen den Zylinderkopf 25c zurückgezogen ist, gelangt die einfließende Strömung durch den Durchtritt 29c über den Neben«' schluß 35c und das Rückschlagventil in den Zylinderraum 15c, Die in den Zylinder lld einfließende Strömung gelangt von dem Durch™· tritt 3«4c, der Leitung 62, dem Durchtritt 33d und dem Kanal 32d in den Zylinderraum

Die aus dem Zylinderraum IUc austretende Strömung fließt durch die Durchtritte 32c, 33c, die Leitung 61 und den Durchtritt 34d in den Zylinderraura 15d des Zylinders lld. Die aus dem Zylinderraum 15d austretende Strömung fließt durch den Durchtritt 27d des Zylinders lld und durch die Leitung 63 in den Vorratsbehälter 20c, Das Ventil 7 5d in dem im rückwärtsbewegenden Zustand befindlichen Zylinder lld arbeitet in der gleichen Weise wie das vorher beschriebene Ventil 75c, Das Ventil fUd arbeitet wie im Zusammenhang mit dem Zylinder lic beschrieben und bewirkt eine Begrenzung der Kolbengeschwindigkeit durch selektives Drosseln der Auslaßströmung aus dem Zylinderraum 15c.

Fig. H zeigt eine abgeänderte Ausführungsform zum Drosseln der aus dem Zylinder austretenden Strömung am Ende des Hubes und zürn Abfedern der Kolbenbewegung. Die Ausführungsform nach Figur 4 erfordert keinen konischen Zapfen 38, Nebenschluß 35 und kein Rückschlagventil 36.

Statt des konischen Zapfens sind der Kolben und die Kolbenstange mit einer axialen Bohrung 101 versehen, die in Fluchtung mit dem oberen Kanal 28 des Einlaß-Auslaßdurchtrittes 27 in dem Zylinderkopf 25 liegt. Innerhalb der Bohrung 101 igt ein zylindri·* scher StöSel 85 gleitbeweglich angeordnet, der einen zentralen

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axialen Strömungsdurchtritt 96 aufweist mit Einlaßbohrungen 88 nahe dem inneren Ende. Zwischen dem Ende des Stößels 85 und dem Grund der axialen Bohrung erstreckt sich eine Druckfeder 89, die den Stößel austreibt, sobald der Kolben eich abwärts bewegt. Es ist ferner eine Federführung 93 vorgesehen, die sich vom Grund der Bohrung 101 innerhalb der Feder erstreckt« Diese Federführung 93 ist hohl , weist offene Enden auf und ist mit seitlichen Bohrungen versehen, so daß das Fluid mit möglichst wenig Behinderung durch den Durchtritt 96 hindurchgelangen kann. Am äußersten inneren Ende des Stößels 85 befindet sich eine Schulter 86, die den Stößel innerhalb der Bohrung führt und gegen einen passenden Anschlag 98 in der Seitenwand der Bohrung kommen kann, welcher die Auswärtsbewegung des Stößels begrenzt. In der hinter» schnittenen Stirnfläche 91 des Stößels ist eine uffnung 92 vorgesehen, welche eine Strömungsverbindung zwischen dem Durchtritt 96 und dem Einlaß-Auslaßdurchtritt 28 des Zylinders ermöglicht» Der Kolben 95 stößt gegen den Anschlag 9«» zur Begrenzung der Innenbewegung des Kolbens, so daß der Stößel 85 nicht voll zurückgezogen ist, wenn der Kolben sich in der voll zurückgezogenen Stellung befindet. In der Wand des Stößels befindet sich eine längsgerichtete, verjüngte Nut 99, die mit der Bohrung 101 an der Stelle 100 zusammenwirkt, um eine progressive Drosselung des ausströmenden Fluid zu bewirken.

Diese Regelvorrichtung hat folgende Wirkungsweise. Wenn der Kolben 95 vollständig zurückgezogen ist, gelangt Fluid in den Einlaßdurchtritt 28« Das Druckfluid drückt gegen die Stirnfläche 91 des Stößels 85 und drückt diesen nach innen, wobei die Feder 39 zusammengedrückt wird_o Dadurch kann Fluid an das Zylinderkopfende des Zylinderraumes gelangen und den Kolben bewegen ο Bei der Auswärtsbewegung des Kolbens bewirkt die Feder 89, daß der Stößel 85 sich auswärts bewegt, bis die Schulter 86 * gegen den Anschlag 98 trifft ο Wenn bei umgekehrter Kolbenbewegung der Kolben sich dem Zylinderkopf 25 annähert, trifft das Ende des Stößels 85 gegen den Zylinderkopf 25 und schaltet die

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direkte Strömung von dem Zylinderraum in den Aus.laß 28 ab. Die ausfließende Strömung muß nunmehr längs der sich verjüngenden Nut 99, durch die Öffnungen 83, dan Durchtritt 36 und die Öffnung 92 in den Auslaßdurchtritt 28 Gtrömen. Dei der Einwärtsbewegung des Kolbens wird der Stößel 35 zurückgedrückt und drosselt die Auslaßströmnng progressiv, da die in dam Durchtritt abfließende Strömung durch die Öffnung der Nut 99 in Verbindung mit der Wand 100 begrenzt ist. Wenn der Kolben 95 den Hub beendet hat, ist die Strömung gänzlich blockiert; Es ist ersichtlich, daß bei der beschriebenen Bauart, bei der die Droeselöffnung in dem Stößel vorgesehen ist, kein getrennter Nebenschlußweg erforderlich ist„ Dieser Mechanismus kann als Ersatz für den konischen Zapfen oder dgl, dienen, die zum Dämpfen und Anhalten der Kolbenbev/egung dienen=

BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche

I₁J Regelventil zum Begrenzen der Maximalgeschwindigkeit des )ewegbaren Teiles von Hydrauliknotoren, welche zwei durch das bewegbare Teil voneinander getrennte Zylinderräume aufweisen, zu denen jeweils eine Einlaß-Aualaßleitung führt) dadurch gekennzeichnet , daß das Kegelventil (UU) ein Drosselventil bildet» welches in den zweiten Einlaß-Auslaß-Durchtritt (27, 2fl, 30, 29,18) eingeschaltet ist, der zu dem ä beim Arbeitstakt Fluid auslassenden zweiten Zylinderraum (15) führt, daß das Regelventil einen Ventilschieber (U2,U3,U6) aufweist, der von beiden Seiten mit Druck beaufschlagbar ist und eine erste Stellung einnehmen kann, in der das Regelventil geöffnet ist, sowie eine zweite Stellung, in der das Regelventil gedrosselt ist, daß die eine Seite des Ventilschiebers der Druckdifferenz an der Drosselstelle (30) des Regelventils ausgesetzt ist und daß die andere Seite des Ventilschiebers nit den ersten Einlaß-Auslaßdurchtritt (33) des ersten Zylinderraumes (IU) in Verbindung steht, und daß der Ventilschieber so bemessen ist, daß er unter normalen Betriebsbedingungen in die geöffnete Ventilstellung vorgespannt ist, · I

2, Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Einlaß-Auslaßdurchtritt (33) zugewandte Seite (U7) des Ventilschiebers mit einer Vorspanneinrichtung (UO,U8) in Berührung steht, die den Ventilschieber in die geöffnete Stellung zu drücken bestrebt ist.

3. Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilschieber einen mittleren Bereich (U3) mit verringertem Durchmesser aufweist.

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ii„ Regelventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilschieber eine Ventilspindel («42) umfaßt, welche mit ihrer äußeren Stirnfläche mit dem zweiten Zylinderraum (15) in Verbindung steht und mit ihrer inneren Stirnfläche mit der von dem Zylinderraum (IS) abgewandten Seite der Drosseletelle (30),

5. Regelventil nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die innenliegende Stirnfläche der Ventil« spindel (42) mindestens eine Ausnehmung (15) aufweist» die bei gedrosselter Ventilstellung den Grad der Drosselung bestimmt»

6. Regelventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet t daß die mit dem ersten Einlaß-Auslaßdurchtritt (33) in Verbindung stehende Seite des Ventilschiebers als Druckkolben (46) ausgebildet ist,

7. Regelventil nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ~ zeichnet , daß die Ventilspindel (12) und der Druckkolben (46) Über einen Stößel (43) miteinander in Verbindung stehen.

8. Regelventil nach Anspruch 1 bis 7., dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Zylinderraum (15) und die dem Zylinderraum (15) abgewandte Seite der Drosselstelle (30) durch ein Rückschlagventil (35,36) verbunden sind, welches in Richtung des Zylinderraumes öffnet.

9. Regelventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß das bewegbare Teil des Hydraulikmotors mit einem konischen Zapfen (38) versehen ist, dor im Bereich des Totpunktes in den zweiten Einlaß-Auslaß-Durchtritt (27) hineinragt -.

10. Regelventil nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeich~ net durch ein die beiden Einlaß-Auslaß-Durchtritte verbindendes Zusatzventil, dessen Ventilechieber (75c, 75d) durch

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eine Feder (55) in eine Schließstellung vorgespannt und dem Druck in dem zweiten Zylinderraum (15c, 15d) ausgesetzt und so bemessen ist, daß bei Oberschreiten eines vorgebbaren Druckes in demselben das Zusatzventil in eine geöffnete Stellung mit vorgebbarem Drosselwiderstand gebracht wird,

11, Regelventil nach Anspruch 1 bis 10 für synchron und gegenphasig betriebene Tandemzylinder, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Zylinderraum (15c) und der erste Zylinderraum (IHc) des ersten Zylinders (lic) jeweils über eine Leitung (62 bzw. 61) mit dem ersten Zylinderraum (14d) bzwο dem zweiten Zylinderraum (15d) des zweiten Zylin- \ ders (lld) in Verbindung sind und daß die von den Zylinderräumen abgewandten Seiten (29c, 29d) der Drosselstellen mit dem Druckfluidkreislauf verbunden sind (Fig. 3).

12. Regelventil nach Anspruch 1 bis 10, für doppelt wirkende Zylinder, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Zylinderraum (11a, 15a) ein Regelventil zugeordnet ist, daß der erste Durchtritt (33a) des zweiten Zylinderraumes (15a) über die Drosselstelle (30b) des zweiten Regelventils mit dem ersten Zylinderraum (IUa) verbunden ist, und daß der erste Durchtritt (33b) des zweiten Regelventils mit dem zweiten Zylinderraum (15a) in Verbindung steht, _Λ

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