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HYDRAULKVERTEILER Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydraulische
Einrichtungen genauer auf Hydraulikverteiler.
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Diese Erfindung kann in verschiedenen Industriezweigen angewendet
werden, wo beispielsweise Schmiede- und Pressenausrüstungen sowie andere technologische
Mittel mit hydraulischem Antrieb Verwendung finden, in denen ein unter Druck stehender
Flüssigkeitsstrom auf dem Weg von seiner Quelle zum hydraulischen System des Verbrauchers
gesteuert werden muß.
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Der Verbraucher ist eine oder mehrere Ausrüstungseinheiten in Abhängigkeit
vom Typ des hydraulischen Antriebs dieser Ausrustungen.
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Am wirksamsten kann diese Erfindung in hydraulischen Antrieben mit
Längsschieber besitzenden Verteilern verwendet werden, die zur Richtungsänderung
eines Flüssigkeitsstroms auf seinem Weg von der Quelle zu den Hydrauliksystemen
von Werkzeugmaschinen,
Pressen und anderen Maschinen zur Steuerung
der Verschiebung der Stellorgane dieser Maschinen, beispielsweise von Hydraulikzylinderkolben,
bestimmt sind.
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Allgemein bekannt sind Hydraulikverteiler, die ein Gehause mit einer
zur Unterbringung eines Längsschiebers bestimmen zylindrischen Bohrung besitzen,
an deren Oberfläche in einem bestimmten Abstand voneinander Ringnuten ausgeführt
sind, von denen die einen mit Kanälen zur Zuführung der Flüssigkeit zum Schieber,
die anderen aber mit Kanälen zur Ableitung derselben in Verbindung stehen.
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In den Verteilern werden meist solche Flüssigkeiten wie Mineralöle,
Emulsionen und verschiedene synthetische Flüssigkeiten eingesetzt. Der Verteilers
der im hydraulischen System einer Maschine angeordnet ist, stellt einen lokalen
Widerstand auf dem Wege des Flüssigkeitsstroms dar, weshalb ein Teil der Antriebsleistung
der Maschine fiir die Überwindung dieses Widerstandes aufgewendet wird0 In Abhängigkeit
von der Anzahl der Kanäle, die im Gehäuse des Verteilers ausgeführt sind, stellen
sie Zwei-, Drei- u.s.w.-wegeverteiler dar In einem beispielsweise Dreiwege-Verteiler
dient ein Kanal zur Zuführung der Flüssigkeit zum Schieber, während zwei andere
sie den zwei Stellorganen zuführen. In einem Vierwege-Verteiler dient ein Kanal
zur Zuführung der Flüssigkeit zum Schieber, zwei Kanäle dienen zur Ableitung der
Flüssigkeit an die Stellorgane, der vierte Kanal dient zum Abfluß der Flüssigkeit
aus dem Stellorgan.
In einem Funfwege-Verteiler sind im Unterschied
zum Vierwege-Verteiler zwei Abflußkanäle vorhanden, Am meisten verbreitet sind Vier-
und Fünfwege-Verteiler. Die Anzahl der Ringnuten im Gehäuse des Schiebers entspricht
der Gesamtzahl der Zu- und Abführungskanäleo In den bekannten Verteilern ist jede
Nut konzentrisch zur Bohrung zur Unterbringung des Schiebers ausgeführt. Der Schieber
stellt einen Stab dar, an tlesserOberflãche Ringvorsprünge, sogenannte Stege, ausgeführt
sind, deren Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung im Gehäuse
zur freien Verstellung des Schiebers längs derselben ist.
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Die Schieberabschnitte zwischen den Stegen werden Schäfte genannt.
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Die Anzahl der Stege und der Abstand zwischen ihnen werden in Abhängigkeit
vom Schema des hydraulischen Systems gewählt, in das der Verteiler eingeschaltet
ist, weil verschiedene Kombinationen gegenseitiger Lagen von Schieberstegen und
Ringnuten das Arbeitsregime der Stellorgane bestimmen, für deren Steuerung die Verteiler
bestimmt sind. In Abhängigkeit von der Zahl der Lagen, die der Schieber in der Gehäuseöffnung
einnimmt, kann der Verteiler Zweilagen-Verteiler, Dreilagen--Verteiler usw. sein.
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Beispielsweise besitzt der Schieber in einem Dreilagen--Verteiler
eine mittlere Lage und zwei Randlagen. Zur Rückkehr des Schiebers in die mittlere
Lage nach der Ausführung einer anstehenden Operation gemäß dem Arbeitsregime des
Stellorgans
sind Federn vorgesehen, jede von denen sichSmit einem
Enae gegen die Stirnseite des Schiebers, mit dem anderen aber gegen den Deckel abstützt,
der die Bohrung im Gehäuse verschließt.
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Die Verschiebung des Schiebers aus einer Lage in die andere erfolgt
unter Einwirkung der Flüssigkeit, eines mechanischen Einflusses oder eines Elektromagneten.
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Beispielsweise kann in einem Fünfwege-Dreilagen-Verteiler die Zentralnut,
die mit dem Flüssigkeitszuführungskanal in Verbindung steht, bei der mittleren Lage
des Schiebers für den Durchtritt der Flüssigkeit lä;s dem Schi eber zwischen den
Stegen desselben an die Nachbarnuten geöffnet, durch den Schiebei steg versperrt
oder für den Durchtritt der Flüssigkeit an irgendeine der Nuten geöffnet sein. Ihrerseits
können die Ringnuten, die mit den Kanälen zur Ableitung der Flüssigkeit an die Stellorgane
in Verbindung gesetzt sind, für den Durchtritt der Flüssigkeit an die Abflußnuten
geöffnet oder von diesen isoliert sein. Die verschiedenen Kombinationen der gegenseitigen
Lagen von Stegen und Nuten bestimmen die Verteilung der Strömungen bei der mittleren
Lage des Schiebers.
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Während der Arbeit eines solchen Verteilers der bekannten Konstruktion
wird die Flüssigkeit, die durch den Zuführungskanal in die Zentralnut gelangt, durch
einen Spalt zwischen dem Schieber und der Oberfläche der Bohrung im Gehause in eine
Nachbarnut gelenkt, die mit dem Flüssigkeitsableitungskanal zu einem der Arbeitsräume
eines Hydraulik-
Zylinders in Verbindung gesetzt ist, der das Stellorgan
darstellt. Hierbei fängt der Kolben des Hydraulik-Zylinders an, sich zu verschieben
und aus dem anderen Arbeitsraum desselben die Flüssigkeit zu verdrängen, die in
eine andere, mit der Zentralnut benachbarte Ringnut und ferner zum Abfluß gelangt.
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In den bekannten Verteilern gelangt infolge der Aus-Suhrung der Nuten
konzentrisch zur Bohrung ffir den Schieber der Flüssigkeitsstrom aus dem Zufuhrungskanal
in die Ringnut, umfließt diese teilweise auf der Ringkontur, gelangt sodann durch
den Ringspalt zwischen dem Schaft des Schiebers und der Oberfläche der Bohrung im
Gehäuse in die benachbarte Ringnut, umfließt diese gleichfalls und gelangt erst
hiernach in den Kanal zur Ableitung der Flüssigleit an das Stellorgan.
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Auf diese Weise sind im Wege des Flüssigkeitsstromes innerhalb des
eigentlichen Verteilers von einem Kanal bis zum anderen Umlenkstellen und Eineggungen
vorhanden, die lokale Strömungswiderstände darstellen, zu deren Überwindung ein
Teil der Antriebsleistung der Maschine autgewendet wird. Dies ist einer der wesentlichen
Nachteile der bekannten Verteiler, da es zu beträchtlichen Verlusten des Flüssigkeitsdruckes
im Verteiler und folglich zur Verringerung der Durchsatzfähigkeit desselben führt,
was wiederum eine Erhöhung der Ansprechzeit des Stellorgans herbeiführt.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung des erwähnten
Nachteils.
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Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen
solchen Hydraulikverteiler zu schaffen, in dem Nuten derart ausgeführt wären, daß
hiedurch der Strömungswiderstand auf dem Wege des Flüssigkeitsstromes im Verteiler
von einem Kanal bis zum anderen vermindert werden könnte.
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Diese Aufgabe wird in einem Hydraulikverteiler gelost, der ein Gehäuse
mit einer für die Unterbringung eines Längschiebers bestimmten zylindrischen Bohrung
besitzt, an deren Oberfläche in einem gewissen Abstand voneinander Ringnuten ausgeführt
sind, von denen die einen mit den Kanälen zur Zuführung der Flussigkeit zum Schieber,
die anderen aber mit den Kanälen zur Ableitung dieser Flüssigkeit In Verbindung
stehen. Erfindungsgemäß sind die Ringnuten exzentrisch relativ zu der Achse der
zylindrischen Bohrung ausgeführt, und die Kanäle zur Zu- und Abführung der Flüssigkeit
gehen von den von der Achse der Bohrung am weitesten entfernten Nutenabschnitten
zur Erzeugung in der Zone des minimalen Nutenquerschnitts eines Strömungswiderstandes
ab, der mehr als um das Dreifache den Strömungswiderstand im maximalen Nutenquerschnitt
übersteigt und zu einer solchen Lenkung des Flüssigkeitsstromes ausreichend ist,
daß dieser auf dem Wege vom Kanal zur Zuführung der Flüssigkeit zum Kanal zur Abführung
derselben diese Zone umgeht.
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Hierdurch wird der Weg des Flüssigkeitsstromes im Gehäuse des Verteilers
und somit der Strömungswiderstand verringert, was die Durchsatzfähigkeit des Verteilers
erhöht.
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Zweckmäßigerweise wird die Exzentrzitätsgröße aus der Bedingung bestimmt:
e * 0,2 - 0,9, wobei bedeutet: R-r e - Exzentrizitätsgröße R - Halbmesser der Ringnut
r - Halbmesser der Bohrung für den Schieber.
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Die minimale Größe dieser Beziehung ist durch die Erzeugung in der
Zone des minimalen Nutenquerschnitts eines solchen Strömungswiderstandes bedingt,
der zu einer solchen Richtungsänderung des Flüssigkeitsstromes erforderlich ist,
bei dem der Strom diese Zone umgeht. Die maximale Größe ergibt sich aus der Bedingung
der Beibehaltung eines garantierten Spaltes zwischen den Oberflächen der Stege am
Schieber und der Nut, welcher eine Reibung zwischen denselben beim Verschieben des
Schiebers ausschließt.
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen
eingehend beschrieben.In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 - den axialen Längsschnitt
des erfindungsgemäßen Hydraulikverteilers, der in das schematisch dargestellte hydraulische
System eingeschaltet ist; Fig. 2 -Schnitt nach II-II von Fig. 1
Fig.
3 - Schnitt nach III-III von Fig. 1.
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Im vorliegenden Beispiel ist ein Vierwege-Dreilagen--Verteiler betrachtet,
in dem sich der Schieber unter Einwirkung einer Flüssigkeit verschiebt, dahe der
Verteiler wird hydraulisch gesteuert. Der Verteiler ist zur Steuerung der Bewegung
des Kolbens eines Hydraulik-Zylinders bestimmt, der in einer Presse angeordnet ist,
und in das hydraulische System dieser Presse eingeschaltet.
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Der Hydraulivrteiler besitzt ein Gehäuse 1 (Fig0 1), das ein Gußstück
darstellt, in dem eine durchgehende zylindrische Bohrung 2 ausgeführt ist. In der
Bohrung 2 ist ein mängsschieber 3 untergebracht, der einen Stab darstellt, an dessen
Oberfläche Ringvorsprünge ausgerührt sind, die Stege genannt werden. Der Durchmesser
der Stege ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 2 zur freien Verschiebung
des Schiebers längs derselben. Die Zahl der Stege am Schieber 3 bestimmt die Zahl
der Lagen, die der Schieber 3 in der Bohrung 2 während des Funktionierens des Verteilers
einnehmen kann. Der Dreilagen-Verteiler setzt die Ausführung von drei Stegen 4,
5 und 6 an der Oberfläche des Schiebers 3 voraus. Der Steg 5 ist ungefähr in der
Mitte des Schiebers 3 auf seiner Länge ausgeführt, und die Stege 4 und 6 sind in
einem Stück mit dem Schieber 3 ausgeführt. Die Abschnitte des Schiebers 3 zwischen
den Stegen stellen Schäfte des Schiebers 3 dar und haben einen Durchmesser, der
die Bildung eines Ringspaltes zwischen den
Oberflächen jeden Schaftes
und der Bohrung 2 ermöglicht. Die Fläche des Ring spaltes wird in Abhängigkeit von
der Durchsatzfähigkeit des Verteilers gewählt.
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In der Oberfläche der Bohrung 2 sind in einem gewissen Abstand voneinander
Ringnuten 7 8, 9s 10 und 11 eingearbeitet.
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Die Abstände zwischen den Nuten werden in Abhängigkeit von der Verschiebungsgröße
des Schiebers 3 gewählt. Die Nut 9 ist ungefähr in der Mitte der Bohrung 2 alf ihrer
Länge ausgeführt, und die Nuten 7, 8, 10 und 11 liegen symmetrisch in bezug auf
die Nut 9 längs der Achse der Bohrung 2. Jede Nut 7, 8, 9, 10 und 11 ist exsen"risch
und zwar mit einer Exzentrizität "e" (Fig. 2) in bezug auf die Achse der Bohrung
2 zur Erzeugung in der Zone des minimalen Querschnitts jeder Nut eines solchen Strömungswiderstandes
ausgeführt, der mehr als um das Dreifache den Strömungswiderstand im maximalen Nutenquerschnitt
übersteigt, Von dem von der Achse der Bohrung 2 maximal entfernten Abschnitt jeder
Nut geht ein Kanal ab, der im Körper des Gehäuses 1 ausgeführt ist. Von der Nut
9 geht ein Kanal 12 ab, der durch eine Rohrleitung 13 (Fig. 1) mit einer Druckflüssigkeitsquelle
verbunden ist, die dem hydraulischen System angehört. Als diese Quelle ist eine
Pumpe 14 verwendet. Der Kanal 12 dient zur Zuführung der Flüssigkeit zum Schieber
3 des Verteilers. Die Nuten 8 und 10 sind jeweils durch Kanäle 15 und 16 und an
diese anschließende Rohrleitungen 17 und 18 mit den Arbeitsräumen A und B eines
Hydralik-Zylinders 19 verbunden, der einen Kolben
20 besitzt, welcher
das Stellwerkzeug der Presse darstellt.
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Die Kanäle 15 und 16 dienen zur Ableitung der Flüssigkeit an den Hydraulik-Zylinder
19. Die Nuten 7 und 11 sind miteinander durch einen Kanal 21 verbunden, der im Körper
des Gehäuses 1 ausgeführt ist. Von der Nut 11 geht ein Kanal 22 ab, der durch eine
Rohrleitung 23 mit einem Behälter 24 zum Abfluß der Flüssigkeit aus den Arbeitsräumen
A und B des Hydraulik-Zylinders 19 verbunden ist. Die Pumpe 14 ist ebenfalls mit
dem Behälter 24 durch eine Rohrleitung 25 verbundene Die Bohrung 2 im Gehäuse 1
ist von a:i das Gehäuse 1 anschließenden Deckeln 26 verschlossen, In jedem der Deckel
26 ist eine zylindrische Ausdrehung zur Unterbringung einer Feder 27 ausgeführt,
die zum Festhalten des Schiebers 3 in der mittleren Stellung dient. Jede Feder 27
stützt sich mit dem einen Ende gegen die Grundfläche der Ausdrehung im Decke 26,
mit dem anderen aber gegen eine Scheibe 28 ab, die am Schieber 3 angebracht ist.
Die Steife der Federn 27 wird in Abhängigkeit von der Größe der Kräfte gewählt,
die der Schieber 3 während der Arbeit des Verteilers aufnimmt.
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Die zylindrische Ausdrehung in jedem der Deckel 26 bildet mit der
entsprechenden Stirnseite des Schiebers 3 und einem Teil der Oberfläche der Bohrung
2 einen abgeschlossenen Hohlraum, den linken (in der Zeichnung gesehen) C und den
rechten D.
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Zur Steuerung der Verschiebung des Schiebers 3 im hydraulischen System
der Presse ist ein Steuergerät 29 angeordnet,
das einen HydrauSikvertei.ler
darstellt, das nach der Bauart dem beschriebenen ähnlich ist und Handsteuerung besitzt.
Das Gerät 29 ist durch Rohrleitungen 30 und 31 mit jeweiligen Sanälen 32 und 33
verbunden, die im Körper des Gehäuses 1 symmetrisch zueinander ausgeführt sind und
zur Zuführung der Flüssigkeit zu den Arbeitsräumen C und D an die Stirnseiten des
Schiebers 3 und Verschiebung desselben in der Bohrung 2 unter der Druckeinwirkung
der erwähnten Flüssigkeit dienen. Zur Verbindung der Rohrleitungen 30 und 31 mit
den Kanälen 32 und 33 bei hydraulischer Steuerung der Verschiebung des Schiebers
3 ist eine Platte 34 vorgesehen, in der Verbindungskanäle 35 und 36 ausgeführt sind,
die die Fortsetzung der jeweiligen Kanäle 32 und 33 darstellen. An den Verbindungsstellen
der Kanäle 32 und 35 sowie 33 und 36 sind Dichtungsringe 37 angebracht. An den Übergangsstellen
der Kanäle 32 und 33 aus dem Gehäuse 1 in die Deckel 26 sind ebenfalls Dichtungsringe
37 angeordnet.
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Das Steuergerät 29 ist zur Zuführung der Flüssigkeit zu ihm durch
eine Rohrleitung 38 mit der Pumpe 14 verbunden, während es zur Ableitung der erwähnten
Flüssigkeit von ihm durch eine Rohrleitung 39 mit dem Behälter 24 verbunden ist.
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Zur Befestigung des Verteilers sind Schrauben 40 (Fig. 2) vorhanden,
die durch Bohrungen hindurchgelassen sind, welche im Gehäuse 1 ausgeführt sind.
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In der Ausgangsstellung vor Arbeitsbeginn nimmt der Schieber 3 in
der Bohrung 2 eine Lage ein, die in Fig. 1 dargestellt
ist. Das
Steuergerät 29 ist abgeschaltet. Die Räume C und D sind durch die Kanäle 32 und
33 sowie Rohrleittungen 30 und 31 mit den Kanälen im Steuergerät 29 verbunden, die
ihrerseits durch die Rohrleitung 39 mit dem Behälter 24 verbunden sind. Die Federn
27 halten den Schieber 3 in der in der Zeichnung dargestellten mittleren Stellung
fest.
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Der Hydraulikverteiler arbeitet folgenderweise.
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Beim Einschalten der Pumpe 14 fängt die Pumpe an, die Flüssigkeit
aus dem Behälter 24 durch die Rohrleitung 25 anzusaugen und diese durch die Rohrleitung
13 dem Kanal 12 zuzuführen, der an die Nut 9 in deren maximalem Querschnitt anschließt.
Hierbei wird im minimalen Querschnitt der Nut 9 dank ihrer exzentrischen Ausführung
bezüglich der Achse der Bohrung 2 eine sogenannte tote Zone" erzeugt, in der der
Strömungswiderstand beträchtlich höher als im maximalen Querschnitt der Nut 9 ist.
Deshalb fließt der Flüssigkeitsstrom aus der Nut 9 in den Ring spalt zwischen dem
Steg 5 und den Wänden der Nut 9 vorbei an der "toten Zone", wie es in Figa 3 dargestellt
ist. Weiterhin gelangt die Flüssigkeit durch den erwähnten Ringspalt zwischen der
Oberfläche der Bohrung 2 und den Schäften des Schiebers 3 hauptsächlich in die Nuten
8 und 10, wobei sie ebenfalls die "tote Zone" dieser Nuten umgeht.
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Aus den Nuten 8 und 9 (Fig. 1) gelangt die Flüssigkeit durch die
von ihnen abgehenden jeweiligen Kanäle 15 und 16 sowie die Rohrleitungen 17 und
18 in die Arbeitsräume A und B
des Hydraulik-Zylinders 19. Auf
diese Weise wird dank der exzentrischen Ausführung der Nuten 8, 9 und 10 in bezug
auf die Achse der Bohrung 2 der Weg des Flüssigkeitsstromes im Verteiler verkürzt,
wodurch der Strömungswiderstand herabgesetzt wird.
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Beim Durchtritt durch die Spalte zwischen der Oberfläche der Bohrung
2 und den Schäften des Schiebers 3 gelangt ein Teil der Flüssigkeit in die Nuten
7 und 11, von wo sie aus der Nut 7 durch den Kanal 21 und sodann aus den Nuten 7
und 11 durch den Kanal 22 und die Rohrleitung 23 in den Behälter 24 abfließt.
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Die Erzeugung einer "toten Zone" in jeder der Nuten 7-11 ist durch
ihre Exzentrizitätsgröße e bedingt, die aus der Bedingung gewählt wird: - = 0,2
- 0,9, wobei bedeutet: R-r R - Halbmesser der Nut r --Halbmesser der Öffnung.
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Nachdem die Flüssigkeit die Arbeitsräume A und B gefüllt hat, wird
das Steuergerät 29 eingeschaltet, wobei infolgedessen die Rohrleitung 30 mit Rohrleitung
38, die Rohrleitung 31 aber mit der Rohrleitung 39 verbunden. Die Flüssigkeit fängt
an, von der Pumpe 14 durch die Rohrleitung
38, die Kanäle im Steuergerät
29 und die Rohrleitung 30 über die Kanäle 35 und 32 in den Arbeitsraum C zu fließen.
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Unter Einwirkung der Druckfiüssigkeit auf die Stirnseite des Schiebers
3 verschiebt sich dieser, indem er die Feder 27 zusammendrückt, nach rechts (in
der Zeichnung gesehen) bis zum Anschlag gegen den rechten Deckel 26. Hierbei nimmt
der Steg 5 des Schiebers 3 in der Bohrung 2 eine Zwischen lage zwischen den Nuten
9 und 10 ein und trennt diese voneinander, der Steg 4 versperrt die Nut 7, während
der Steg 6 die Nut 11 freigibt. Die von der Pumpe 14 durch die Rohrleitung 13 ge-Flüssigkeit
förderteYfängt nun an, durch den Kanal 12 in die Nut 9 und ferner durch den Spalt
zwischen der Oberfläche der Bohrung 2 und dem (gemäß der Zeichnung) linken Schaft
des Schiebers 3 in die Nut 8 zu fließen, wobei sie auf ihrem Wege die "tote Zone
weder der Nuten 8 und 10 umgeht. Aus der Nut 8 gelangt dann die Flüssigkeit in den
Kanal 15, von wo sie durch die Rohrleitung 17 in den Arbeitsraum A des Hydraulik-Zylinders
19 gedrückt wird. Unter Einwirkung der Druckflüssigkeit verschiebt sich der Kolben
20 nach rechts (gemäß der Zeichnung), wobei er seinen Arbeitsgang vollführt. Bei
der erwähnten Verschiebung des Kolbens 20 wird die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum
B des Hydraulik-Zylinders 19 verdrängt und gelangt durch die Rohrleitung 18 über
den Kanal 16 im Gehäuse 1 des Verteilers in die Nut 10 und weiter durch den Spalt
zwischen der Oberfläche der Öffnung 2 und dem (gemäß der Zeichnung) rechten Schaft
des Schiebers 3 in die
Nut 11, von wo sie durch den Kanal 22 und
die Rohrleitung 23 in den Behälter 24 abfließt. Wenn der Kolben 20 in dieser Lage
eine Zeit gehalten werden soll, wird das Steuergerät 29 abgeschaltet, wodurch die
beiden Rohrleitungen 30 und 31 mit der Rohrleitung 39 verbunden werden, während
der Schieber 3 des Verteilers unter Einwirkung der Federn 27 in die Ausgangsstellung
zurückkehrt, indem er aus dem Arbeitsraum C die Bltssigkeit verdrängt, die durch
die Kanäle 32 und 35 und weiter durch die Rohrleitung 30, die Kanäle des Steuergerätes
29 und die Rohrleitung 39 in den Behälter 24 abfließt.
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Damit der Kolben 20 den Rückgang vollführt, wird das Steuergerät
29 abermals eingeschaltet. Bei seiner Einschaltung bleibt die Rohrleitung 30 mit
der Rohrleitung 39 verbunden, und die Rohrleitung 31 wird mit der Rohrleitung 38
verbunden. Die Flüssigkeit gelangt von der Pumpe 14 durch die Rohrleitung 38 in
das Steuergerät 29, von wo sie durch die Rohrleitung 31 und den Kanal 33 in den
Arbeitsraum D zwischen dem (gemäß der Zeichnung) rechten Deckel 26 und der Stirnseite
des Schiebers 3 gelangt. Unter Einwirkung der Druckflüssigkeit verschiebt sich der
Schieber 3 nach links (in der Zeichnung gesehen), wobei er die linke Feder 27 zusammendrückt
und aus dem Arbeitsraum A die Flüssigkeit verdrängt, die durch die Eanäle 32 und
35 sowie ferner durch die Rohrleitung 30, die Xanäle des Steuergerätes 29 und die
Rohrleitungen 39 und 23 in den Behälter 24 abfließt.
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Der Schieber 3 verschiebt sich bis zum Anschlag gegen den (gemäß
der Zeichnung) linken Deckel 26. Hierbei nimmt sein Steg 5 in der Öffnung 2 eine
Zwischen lage zwischen den Nuten 8 und 9 ein und trennt diese voneinander, der Steg
4 gibt die Nut 7 frei, und der Steg 6 versperrt die Nut 11 Die Flüssigkeit, die
von der Pumpe 14 durch die Rohrleitung 13 und den Kanal 12 in die Nut 9 gelangt,
fließt durch den Spalt zwischen der Oberfläche der Bohrung 2 und dem (gemäß der
Zeichnung) rechten Schaft des Schiebers 3 in die Nut 10, von wo sie durch den Kanal
16 und die Rohrleitung 18 in den Arbeitsraum B des Hydraulik-Zylinders 19 gelangt.
Der Kolben 20 verschiebt sich hierbei nach links (in der Zeichnung gesehen) und
verdrängt aus dem Arbeitsraum A die Flüssigkeit, die durch die Rohrleitung 17 und
den Kanal 15 in die Nut 8 gelangt, von wo sie durch den Spalt zwischen der Oberfläche
der Bohrung 2 und dem (gemäß der Zeichnung) linken Schaft des Schiebers 3 in die
Nut 7 und ferner durch den Kanal 21, die Nut 11, den Kanal 22 und die Rohrleitung
23 in den Behälter 24 abfließt.
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Bei der Abschaltung des Steuergerätes 29 werden die beiden Rohrleitungen
30 und 31 mit der Abflußrohrleitung 39 verbunden, und der Schieber 3 kehrt unter
Einwirkung der Federn 27 in die Ausgangsstellung zurück, wobei er aus dem Arbeitsraum
D die Flüssigkeit verdrängt, die durch die kanäle 33 und 36 sowie ferner durch die
Rohrleitung 31, den Kanal des Steuergerätes
29 und die Rohrleitungen
39 und 23 in den Behälter 24 abfließt, Im vorgeschlagenen Verteiler wird die Verminderung
des Strömungswiderstandes nicht nur durch Verkürzung des Stronweges in den Kanälen
des Verteilers und Verminderung der Anzahl der Umlenkstellen auf diesem Weg, sondern
auch durch Verminderung des Stromumfangs in einem beliebigen Stromquerschnitt gegenüber
den bekannten Verteilern erzielt.
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Dies ist aus Fig. 2 und Fig. 3 ersichtlich, wo jeweils der Schnitt
(durch eine zur Achse der Bohrung 2 senkrechtstehende Ebene) der Nut 9, des Querschnitt
der Nuten 8, 9 und 10 sowie der Weg des Flüssigkeitsstromes im Verteiler vom Kanal
12, der zur Zuführung der Flüssigkeit dient, bis zu den Kanälen 15 und 16, die zur
Ableitung der erwähnten Flüssigkeit an die Arbeitsräume A und B des Hydraulik-Zylinders
19 dienen, dargestellt sind.
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Je geringer aber der Umfang des Stromquerschnitts ist, um so größer
ist die Reynoldszahl (Re), die diese7 Strom charakterisiert. Bei konstanter Durchflußmenge
Q und kinematischen Zähigkeit 1 der Flüssigkeit Re = 4p X wobei bedeutet: n " Umfang
des Stromquerschnitts.
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Hierbei ist der Koeffizient ¢ des lokalen Widerstands auf dem ganzen
Stromweg .ii Wegeventil gleich: b # = , wo bedeutet: Re b- konstante Größe, die
vom spezifischen gewicht γ und der Zähigkeit ) der Flüssigkeit abhängig ist.
Somit je größer die Reynoldzahl Re, um so kleiner # .
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Die Größe #@ des Druckverlustes im lokalen Widerstand ist gleich:
wo bedeutet: V - Geschwindigkeit der Flüssigkeitsstromes.
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Bei Abnahme des Koeffizienten # nimmt auch der Flüssig.-keitsdruckverlust,
#@ ab.
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Es ist offensichtlich, dai je größer die rzc-ntrnzt-ät "e" ist, um
so kleiner ist der Strömungswiderstnd im Verteiler.
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Es ist ferner offensichtlich, daß geringe Werte von @e" (kleiner
als 0,2(R - r) keinen Effekt erzielen lassen, da sich die Werte der Strömungswiderstände
im maximalen und minimalen Querschnitt der Nuten 7 - 11 nur geringfügig voneinander
unterscheiden Die maximale Exzentrizitätsgröße wird
aus der Bedingung
der Beibehaltung eines garantierten Spaltes zwischen den Oberflächen der Stege 4,
5, 6 des Schiebers 3 und aeder der Nuten 7 - 11 gewählt, der eine Reibung zwischen
ihnen bei der Verschiebung des Schiebers 3 ausschließt. Dies wird durch nachstehend
angeführte Beispiele konkreter Ausführung der Verteiler gemäß der Erfindung bestätigt.
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Beispiel 1 Der Verteiler besitzt folgende Parameter: Halbmesser der
Ringnut R = 2,3 cm Halbmesser der Bohrung für den Schieber r = 1,6 cm Breite- der
Ringnut L = 1 cm Exzentrizitätsgroße e = 0,1 cm.
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Die Geschwindigkeiten V1 und V2 sind jeweils in dem minimalen und
maximalen Querschnitt der Ringnut durch folgende Forme In ausgedruckt:
wo bedeutet: F1 und F2 - jeweils Flächen des minimalen und des masimalen Querschnitts
der Ringnut: B1 = (R - r - e).L= (2,3 - 1,6 - 0,1). 1 = 0,6 cm2 F2 = (R - r + e).i
= (2,3 - 1,6 + 0,1). 1 = 0,8 cm2
Hieraus folgt: V1 = ; V2 = 0,6
0,8 Die Druckverluste in jedem der Querschnitte sind nun gleich:
Bei diesem Verhältnis der Druckverlustgrößen # P in dem minimalen und maximalen
Nutquerschnitt fließt der Flüssigkeitsstrom durch die beiden Nutquerschnitte, und
der Umfang des Stromquerschnitts wird die gleiche Größe haben wie bei der Ausführung
der Nut konzentrisch zur Bohrung 2.
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Beispiel 2 Der Verteiler besitzt die gleichen Parameter wie im Beispiel
1, aber e = 0,2 cm.
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Hierbei: Q Q V1 = ; V2 = 0,5 0,9
Es ist experimentell festgestellt worden, daß bei diesem Verhältnis der Druckverlustgrößen
A P in dem minimalen und maximalen Querschnitt der Nuten in der Nähe ihres minimalen
Querschnittes eine sogenannte "tote Zone" entsteht, durch welche die Flüssigkeit
praktisch nicht durchtritt, weshalb sie aus den Berechnungen des Umfanges des Stromquerschnitts
eliminiert wird.
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Es ist offensichtlich, daß mit der Zunahme der Exzentrizitätsgröße
e die Fläche der toten Zone" zunehmen wird, während sich der Umfang des Stromquerschnitts
verringert.
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Beispiel 3 Der Verteiler besitzt die gleichen Parameter wie im Beispiel
1, aber die Exzentriztätsgröße e ist nahe an den für diese Parameter des Verteilers
größtmöglichen Wert e = 0,6 cm gewählt.
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Hierbei r V1 = ; V2 = 0,1 1,3
In diesem Fall wird die Größe der toten Zone" für einen Verteiler
mit solchen Parametern den größtmöglichen Wert haben, während die Umfangsgröße des
Stromquerschnitts minimal sein wird.
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Die Ausführung des Verteilers mit der Exzentrizitätsgröße e = 0,7
cm ist unzweckmäßig, da die Reibung der Stege des Schiebers 3 an der Oberfläche
der Ringnut oder das Festklemmen des Schiebers 3 in der Bohrung 2 möglich sind.
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Es ist also am zweckmäßigsten, die Exzentrizitätsgröße e innerhalb
von Grenzen zu wählen, die die Erzeugung der "toten Zone" im minimalen Nuttuerschaitt
gewährleisten. Diese Grenzen werden durch eine sogenannte relative Exzentrizität
gekennzeichnet:
| = e min 02 |
| R-r min = 0 7 ms 0,7 |
| 6 max ~ 096 = 0,~6 0,9 |
| 0,7 |
Der Hydraulikverteiler, der gemäß der Erfindung ausgeführt ist, besitzt einen beträchtlich
geringeren Strömungswiderstand als die bekannten Verteiler , was es gestattet, seine
Durchsatzfähigkeit zu erhöhen und technologischen Möglichkeiten zu erweitern.