DE2153749B1

DE2153749B1 - Absperreinrichtung fuer hydraulische speicher bei hydraulischen pruefmaschinen

Info

Publication number: DE2153749B1
Application number: DE19712153749
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 4600 Holzen Kreiskorte
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1971-10-28
Filing date: 1971-10-28
Publication date: 1973-04-05
Also published as: US3731592A; DE2153749C2; DE2153749A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Absperreinrichtung für hydraulische Speicher bei hydraulischen Prüfmaschinen mit einem Hydraulikzylinder zur Erzeugung einer dynamischen Wechsellast, vorzugsweise in der Resonanz, und einem zweiten Zylinder zur Erzeugung einer Vorlast bei dynamischer Wechselbelastung und einer Prüflast bei vorgegebenem Lastverlauf (Langsamantrieb).

Derartige hydraulische Prüfmaschinen sind umschaltbar zwischen sogenanntem Resonanzbetrieb und sogenanntem Langsamantrieb. Zwei Hydraulikzylinder sind mit der Aufnahme für die mechanisch zu beanspruchende Probe verbunden. Der eine Zylinder erzeugt die dynamische Wechselbelastung beim Resonanzbetrieb. Der zweite Zylinder dient beim Resonanzbetrieb dazu, der vom Resonanzzylinder erzeugten Schwingbelastung eine Vorlast zu überlagern, um beispielsweise aus einer reinen Schwingbeanspruchung eine Schwellbeanspruchung zu machen. Da auch der doppelseitig beaufschlagte Kolben des zweiten Hydraulikzylinders die vom ersten Zylinder erzeugte Schwingbewegung mitmacht, muß das Druckmittel auf beiden Seiten des zweiten Zylinderkolbens jeweils mit einem Speicherraum verbunden sein, der das kurzzeitig verdrängte Volumen an Druckmittel aufnimmt.

Eine weitere Funktion hat der erwähnte zweite Hydraulikzylinder beim Langsamantrieb, wenn beispielsweise eine Prüflast mit vorgegebenem Lastverlauf, jedoch ohne überlagerte Schwingung, auf die Probe aufgebracht werden soll. Bei diesem Betrieb würden die mit den Zylinderräumen beiderseits des zweiten Zylinderkolbens verbundenen Speicher stören; sie müssen deshalb abgeschaltet werden.

Dazu könnten in den Verbindungsleitungen zu den Speichern Absperrventile od. ä., von Hand oder durch Fernsteuerung zu betätigende Absperreinrichtungen vorgesehen sein. Solche Ventile od. dgl. haben die Nachteile, daß ein zusätzlicher Bauaufwand erforderlich ist und für eine Betätigung der Ventile beim Umschalten auf die andere Betriebsart ein zusätzlicher Betätigungsvorgang notwendig ist. Außerdem stellen derartige Ventile od. dgl. eine Drosselstelle zwischen Zylinderraum und Speicher beim Resonanzbetrieb dar, so daß die Druckmittelströmung an dieser Drosselstelle gedämpft wird, was eine große Resonanzüberhöhung verhindern oder zumindest erschweren würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Absperreinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in ihrer Herstellung und ihrem Aufbau einfach ist, keine gesonderte Betätigungseinrichtung erfordert und eine weitgehend ungedrosselte Leitungsverbindung zwischen den Zylinderräumen und den Speichern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem zweiten Zylinder auf der Kolbenstange verschiebbar gelagerte Ringkolben vorgesehen sind, und der Zylinder an seinen Enden und etwa am Ende der Hubbewegung seines Kolbens je ein Paar Zu- bzw. Abflußöffnungen und ein Paar Öffnungen für den Anschluß der hydraulischen Speicher besitzt und bei Einschalten der äußeren Öffnungen die Ringkolben an dem Zylinderkolben anliegen und die Speicheranschlußöffnungen verschließen und bei Einschalten der inneren Öffnungen die Ringkolben an den Zylinderenden anliegen und die Speicheranschlußöffnungen freigeben.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung eines schematischen Ausführungsbeispiels, ohne daß die Erfindung auf diesen Anwendungsfall beschränkt wäre. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine hydraulische Prüfmaschine mit stark vereinfachter Darstellung der hydraulischen und elektrischen Schaltung zur Erzeugung einer dynamischen Wechselbelastung mit einer Vorlast als Prüflast, wobei die Anordnung in der Stellung für Resonanzbetrieb dargestellt ist, und

F i g. 2 die in F i g. 1 gezeigte Prüfmaschine, wobei die Anordnung in der Stellung für statische Belastungen bzw. für eine Prüflast mit gegebenem langsam veränderlichem Lastverlauf dargestellt ist.

Ein Prüfkörper in Form eines Zugstabes 1 ist unter Zwischenschaltung einer Kraftmeßdose 2 an dem nur andeutungsweise dargestellten Rahmen 3 der hydraulischen Prüfmaschine befestigt. Am anderen Ende der Probe 1 ist eine Masse 4 angebracht, die mit der Kolbenstange 5 des doppelseitig beaufschlagten Kolbens 6 im sogenannten Mittelkraftzylinder 7 verbunden ist. Über ein Zwischenglieds steht die Kolbenstange 5 mit der Kolbenstange 9 des Kolbens 10 im Zylinder 11 in Verbindung. An der Kolbenstange 9 ist ein Weggeber 12 angebracht.

Von einer nicht dargestellten Hydraulikanlage wird der Zylinder 11 über Hydraulikleitungen 13 unter Zwischenschaltung eines hydraulischen Servoventils 14 und eines hydraulischen Schaltventils 15 der-

artig mit Druckmittel versorgt, daß der Kolben 10 abwechselnd auf seiner Oberseite und seiner Unterseite mit Druckmittel beaufschlagt wird, so daf3 eine sinusförmige Schwingbelastung der Probe 1 erzeugt wird.

Zur wechselnden Beaufschlagung des Kolbens 10 wird das Servoventil 14 von einer zentralen Steuerungseinrichtung 16 über einen Verstärker 17 derart eingestellt, daß jede der beiden Hydraulikleitungen 13 abwechselnd mit der Druckmittelzufuhr verbunden wird.

Um der um den Nullwert schwingenden dynamischen Belastung durch den Zylinder 11 eine Vorlast oder Mittelkraft zu überlagern, kann der Kolben 6 auf einer seiner beiden Seiten mit Hydraulikflüssigkeit von vorgegebenem konstantem oder sich verhältnismäßig langsam änderndem Druck beaufschlagt werden. Dazu sind im Zylinder 7 etwa am Ende der Hubbewegung des Kolbens 6 Zu- bzw. Abflußöffnungen 18 für die Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. In der in F i g. 1 gezeigten Stellung eines Schaltventils 19 werden diese Öffnungen 18 über Hydraulikleitungen 20 und 21 und jeweils über ein Servoventil 22, 23 mit der nicht dargestellten Druckmittelversorgungsanlage verbunden. Die Servoventile 22 und 23 werden über Verstärker 24 ebenfalls von der zentralen Steuerungseinrichtung 16 so gesteuert, daß eine der beiden Seiten des Kolbens 6 mit dem gewünschten Druck beaufschlagt wird.

Da der Kolben 6 unter der Wirkung des Resonanz-Zylinders 11 eine rasche Schwingbewegung ausführt, ändert sich auch das Zylindervolumen beiderseits des Kolbens 6 bei jedem Schwingungsvorgang sehr rasch. Ein so rasches Zu- und Abschließen der Hydraulikflüssigkeit durch die Leitungen 20 ist nicht möglich. Deshalb sind etwa am Ende der Schwinghubbewegung des Kolbens 6 Anschlußöffnungen 25 für jeweils einen hydraulischen Speicher 26 vorgesehen. Die Speicher 26 nehmen das durch die Schwingbewegung des Kolbens 6 kurzzeitig verdrängte Druckmittelvolumen auf.

In F i g. 2 ist die Schaltung für den sogenannten Langsambetrieb dargestellt. Dabei soll die Probe 1 statischen Belastungen oder einem langsamen Lastwechsel ausgesetzt werden. Durch Betätigung des Schaltventils 15 wurde der hydraulische Antrieb des Resonanzzylinders 11 abgeschaltet. Das Schaltventil 19 wurde so betätigt, daß jetzt Zu- bzw. Abflußöffnungen 27 an den Enden des Zylinders 7 über Leitungen 28 mit der Druckmittelversorgungseinrichtung verbunden sind.

Beiderseits des Kolbens 6 im Mittelkraftzylinder 7 ist auf der Kolbenstange 5 jeweils ein Ringkolben 29 verschiebbar gelagert, der über der inneren Wand des Zylinders 7 abdichtet. Bei der in F i g. 1 gezeigten Stellung (Resonanzbetrieb) befinden sich die Ringkolben 29 an den Enden des Zylinders 7, da sie auf ihren dem Kolben 7 zugekehrten Seiten mit Druckmittel beaufschlagt werden. Wenn gemäß der in F i g. 2 gezeigten Stellung (Langsamantrieb) die Öffnungen 27 den Zylinder 7 mit Druckmittel versorgen, werden dadurch die Ringkolben 29 zur Anlage an den Kolben 6 gedrückt. Dabei verschließen die Ringkolben 29 die Zu- bzw. Abflußöffnungen 18 und die Anschlußöffnungen 25 der Speicher 26.

Das Absperren der Speicher 26 ist beim Langsamantrieb erforderlich, um eine Wirkung der Speicher 26 als toter Raum zu vermeiden.

Aus der Beschreibung ergibt sich, daß zum Wechsel der in den F i g. 1 und 2 dargestellten beiden Betriebsarten (Resonanzbetrieb bzw. Langsamantrieb) nur ein Umschalten der beiden Schaltventile 15 und 19 erforderlich ist. Das Absperren der jeweiligen Druckmittelöffnungen im Zylinder 7, insbesondere der Anschlüsse für die Speicher 26, erfolgt selbsttätig durch die Verschiebung der Ringkolben 29 unter der Wirkung des Druckmittels. Im Vergleich zu anderen Einrichtungen zum Absperren der jeweiligen Druckmittelöffnungen, beispielsweise durch Ventile od. dgl., haben die Ringkolben 29 den Vorteil, daß sie verhältnismäßig einfach gefertigt werden können. Um sie in ihren Endlagen zu halten, sind keine besonderen Einrichtungen erforderlich. Wenn die Ringkolben 29 von den Anschlußöffnungen 25 der Speicher 26 wegbewegt sind, ist die Verbindung der Speicher 26 zum Innenraum des Zylinders 27 ungehindert und ohne nachteilige Drosselung. Daher ist der Druckabfall zwischen Speicher und Zylinder gering, was eine große Resonanzüberhöhung bei Resonanzbetrieb ermöglicht.

Da sich die Zu- bzw. Abflußöffnungen 27 beim Langsambetrieb für den Zylinder 7 an seinen Enden befinden und da die Ringkolben 29 — wie sich bereits aus der vereinfachten Darstellung ergibt — in axialer Richtung verhältnismäßig hoch sein können, sind beim Langsambetrieb große Hubhöhen möglich, ohne daß die Öffnungen 18 und 25 freigegeben werden. Zu diesem Zweck sind Dichtungsringe 30 nahe den äußeren Enden der Ringkolben 29, d.h. nahe den den Enden des Zylinders 7 zugekehrten Kolbenkanten angeordnet. Durch diese Lage der Kolbendichtungen erreicht man auch, daß die Ringkolben 29 bei Druckmittelzufuhr durch die Öffnungen 18 auch dann vom Kolben 6 wegbewegt werden, wenn sich die Öffnungen 18 — wie in F i g. 2 gezeigt — nicht in Höhe der Berührungslinie zwischen den Ringkolben 29 und dem Kolben 6 befinden, sondern neben den Ringkolben 29.

Für die Anordnung der Öffnungen 18 und 25 etwa am Ende der Hubbewegung des Kolbens 6 ist nur der bei Resonanzbetrieb ausgeführte Schwinghub entscheidend, wobei sich die Ringkolben 29 an den Enden des Zylinders 7 befinden. Der Hub, den der Kolben 6 zusammen mit den Ringkolben 29 bei Langsambetrieb ausführen kann und der beträchtlich größer als der erstgenannte Hub sein kann, hat keinen Einfluß auf die Anordnung der Öffnungen 18 und 25.

Die Druckspeicher 26 können von üblicher Bauart sein, beispielsweise können sie ein komprimierbares Gas enthalten, das durch eine Membran von der Druckflüssigkeit getrennt ist.

Zur Steuerung der Maschine können die Signale der Kraftmeßdose 2 und des Weggebers 12 der Steuereinrichtung 16 zugeführt werden. Die Steuereinrichtung 16 kann außerdem noch weitere Steuersignale erhalten, beispielsweise Nachfahrsignale, denen der Kraftverlauf am Hydraulikzylinder 7 folgt, oder Signale aus einem Programm zur Steuerung der Prüfmaschine.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

2 135 Patentansprüche:

1. Absperreinrichtung für hydraulische Speicher bei hydraulischen Prüfmaschinen mit einem Hydraulikzylinder zur Erzeugung einer dynamischen Wechselbelastung, insbesondere in der Resonanz, und einem zweiten Zylinder zur Erzeugung einer Vorlast bei der dynamischen Wechselbelastung und einer Prüflast bei vorgegebenem Lastverlauf (Langsamantrieb), dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Zylinder (7) auf der Kolbenstange (5) verschiebbar gelagerte Ringkolben (29) vorgesehen sind und der Zylinder (7) an seinen Enden und etwa am Ende der Hubbewegung seines Kolbens (6) je ein Paar Zu- bzw. Abflußöffnungen (18; 27) und ein Paar Öffnungen (25) für den Anschluß der hydraulischen Speicher (26) besitzt und bei Einschalten der äußeren Öffnungen (27) die Ringkolben (29) an dem Zylinderkolben (6) anliegen und die Speicheranschlußöffnungen (25) verschließen und bei Einschalten der inneren Öffnungen (18) die Ringkolben (29) an den Zylinderenden anliegen und die Speicheranschlußöffnungen (25) freigeben.

2. Absperreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkolben (29) nahe ihren den Enden des Zylinders (7) zugewandten Kanten Dichtungsringe (30) aufweisen.