DE2459210C2

DE2459210C2 - Hydraulisch betriebener Schubkolbenmotor

Info

Publication number: DE2459210C2
Application number: DE2459210A
Authority: DE
Inventors: Friedrich-Karl Dr.-Ing. 4300 Essen Arndt
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1974-12-14
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE2459210A1; US4020746A; JPS5852083B2; FR2294340B2; JPS5183975A; FR2294340A2; GB1499916A

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein hydraulisch betriebener Schubkolbenmotor mit in einem Arbeitszylinder hin- und herbewegtem Kolben, dessen mit der Kolbenstange verbundene Ringfläehe ständig vom Arbeitsdruck uuJ dessen Stirnfläche durch einen hydraulisch betätigten Steuersclr'-ber abwechselnd mit dem Arbeitsdruck und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird, wobei der zum Betätigen *■■·» 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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schubkolbenmotor dieser Bauart die Umsteuerzeit, d. h. die Zeit, die der Steuerschieber für seine Bewegung vou der einen in die andere Endstellung benötigt, zu verkürzen. Dies ist wichtig, um hydraulische Schubkolbenmotoren mit möglichst hoher Frequenz betreiben zu können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im ständig vom Arbeitsdruck beaufschlagten Arbeitsraum des Arbeitszylinders gelegene Ringnut zusätzlich über ein vorgespanntes Rückschlagventil mit der Abgangsleitung verbunden ist.

Durch Anordnung des zusätzlichen Rückschlagventils ist es nämlich möglich, den Druckabfall auf der einen Stirnfläche des Steuerschiebers wesentlich schneller zu erreichen als durch geeignete Veränderung der Drosselquerschnitte allein, wie r.ach dem Hauptpatent vorgesehen.

Im einzelnen ergibt sich dies aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung in schematischem Längsschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels, das — abgesehen vom hinzugefügten Rückschlagventil — mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 des Hauptpatents übereinstimmt.

Der Arbeitszylinder 1 des Schubkolbenmotors weist zwei Arbeitsräume 2 und 3 auf, die durch den mit der Kolbenstange 4 verbundenen Kolben 5 getrennt sind.

Dessen Stirnfläche Fi begrenzt den linken Arbeitsraum 2, der über den Zuleitungskanal 6 und das Steuerventil 7 abwechselnd mit der Druckleitung 8 oder mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist, während die um den s Querschnitt der Kolbenstange 4 kleinere Ringfläehe F₂ den ständig mit der Druckleitung verbundenen rechten Arbeitsraum 3 begrenzt.

Wenn — wie in der Zeichnung dargestellt — der linke Arbeitsraum 2 mit der Druckleitung 8 verbunden ist,

in bewegt sich der Kolben 5 nach rechts; wen» dagegen die Verbindung mit der Abgangsleitung 9 hergestellt ist, bewegt sich der Kolben nach links. Die zum Umsteuern erforderliche Bewegung des Steuerschiebers 10 im Steuerventil 7 wird hydraulisch, und zwar wie folgt bewirkt:

Ober 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_st wirkt auf die linke Stirnfläche F₃ des Steuerschiebers 10, dessen rechte, gegenüber Fj etwas kleiner bemessene Stirnfläche Fa ständig vom Arbeitsdruck p_o in der Druckleitung 8 beaufschlagt wird. Der zylindrische Innenraum des Steuerventils 7 ist mit drei Ringnuten 18, 19 und 20 versehen, die der Reihe nach mit der Abgangsleitung 9. dem Zuleitungskanal 6 bzw. der Druckleitung 8 verbunden sind. Der Steuerschieber 10 weist eine mittlere Ausnehmung 21 auf.

jo Bei einem bestimmten Steuerdruck p_s,a der kleiner als der Arbeitsdruck po ist, heben sich die an den Rächen F₃ und F₄ angreifenden Kräfte auf. Bei größerem p„ wird der Steuerschieber 10 in die gezeichnete rechte Endstellung bewegt, in welcher der

is 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_s, bewegt sich dagegen der Steuerschieber 10 in die linke Endstellung, in welcher der Arbeitsraum 2 über den Zuleitungskanal 6, die Ringnut 19, die Ausnehmung 21 und die Riagnut 18 mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist.

Die Änderung des Steuerdrucks p_s, 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

so und 3 der gleiche Druck ρ_Λ und da Fi größer als Fj ist, bewegt sich der Kolben 5 nach rechts. Außerdem wird im Leitungsstück 14 der größte mögliche Steuerdruck Pu erzeugt, da der volle Arbeitsdruck p_o 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 po nur noch auf die Drossel 11. Daher sinkt p_si bis

auf einen Wert ab, der im wesentlichen von der

Auslegung der hydraulischen Drosseln 11 und 13, d.h.

durch deren Querschnitte bestimmt wird. Diese

Querschnitte sind nun nicht beliebig veränderbar, weil

sonst die Umsteuerung des Kolbens 5 in dessen linker

Endstellung im Arbeitszylinder 1 nicht wirksam ist. Daraus folgt, daß der Steuerdruck p_st nur wenig unter

den Druck p_stO absinken kann, bei dem sich die an den

Stirnflächen Fj und Fa des Steuerschiebers 10 wirkenden Kräfte gerade aufheben. Um den Steuerdruck p_5t doch noch stärker absinken

lassen zu können, ist erfindungsgemäß die Leitung 22, die das Leitungsstück 14 über die hydraulische Drossel 12 mit der Ringnut 16 des Arbeitszylinders 1 verbindet, zusätzlich über ein vorgespanntes Rückschlagventil 23 mit der Abgangsleitung 9 verbunden. Dieses Rückschlagventil ist so eingestellt, daß es öffnet sobald der Steuerdruck p_st im Leitungsstück 14 etwas unter den Gleichgewichtsdruck p„o abgesunken ist Dadurch ist das Leitungsstück 14 jetzt nicht nur über die Drossel 13, sondern auch üher die Drossel 12 mit der Abgangslei- in tung verbunden, so daß der Steuerdruck noch weiter absinken kann. Dadurch wird die auf die linke Stirnfläche fi des Steuerschiebers 19 einwirkende Kraft sehr viel geringer, und der Steuerschieber bewegt sich entsprechend schneller in seine linke Endstellung, in i> welcher der Arbeitsraum 2 und damit auch die Drossel 11 mit der Abgangsleitung 9 verbunden ist, der Steuerdruck p_a also noch stärker abfällt Der Kolben 5 bewegt sich unter der Wirkung des Drucks p_o auf die Ringfläche Fi nach links und gibt dabei zunächst die ?<> Ringnut 16 wieder frei, wodurch p_s, wieder ansteigt, aber noch unter dem Wert p_s,o bleibt

Sobald jedoch der Kolben 5 die Ringnut ί j abdeckt, steigt der Steuerdruck p_st wieder an. Wenn er dabei den Wert p_Sto überschreitet, bewegt sich der Steuerschieber 2^r> 10 wieder in die rechte Endstellung, und der nächste Kolbenhub nach rechts beginnt

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht das vorgespannte Rückschlagventil 23 aus einem Gehäuse 24, in dem eine bewegliche Dichtplatte 25 entweder mittels einer Vorspannfeder 26, die sich auf einem axial verstellbaren Verschlußstück 27 abstützt gegen das Ende eines mit der Leitung 22 verbundenen oberen Anschlußrohres 28 gedrückt oder — bei genügendem Druck in diesem — entgegen der Wirkung der Vorspannfeder 26 gegen das Ende eines mit der Abgangsleitung 9 verbundenen unteren Anschlußrohres 29 gedrückt wird. Im ersten Fall ist das Rückschlagventil 23 geöffnet, im zweiten — in der Zeichnung dargestellten — Fall geschlossen.

Der erste Fall tritt nur dann ein, wenn bei der Bewegung des Kolbens 5 im Arbeitszylinder 1 die Ringnut 16 abgedeckt und in der dadurch von der Druckleitung 8 getrennten Leitung 22 der Druck genügend unter den Arbeitsdruck p_o abgesunken ist; während der gesamten übrigen Zeit bleibt das Rückschlagventil 23 geschlossen.

Durch axiales Verstellen des Verschlußstückes 27 kann die Kraft der Vorspannfeder 26, dadurch die Umschaltzeit für den Steuerschieber 10 und damit schließlich die Betriebsfrequenz des Schlagwerkes beeinflußt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betriebener Schubkolbenmotor mit in einem Arbeitszylinder hin- und herbewegtem Kolben, dessen mit der Kolbenstange verbundene Ringfläehe ständig vom Arbeitsdruck und dessen Stirnfläche durch einen hydraulisch betätigten Steuerschieber abwechselnd mit dem Arbeitsdruck und dem Abgangsdruck beaufschlagt wird, wobei 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, nach Patent 17 03 061. dadurch gekennzeichnet, daß die im ständig vom ^^Vrbrftsdruck beaufschlagten Arbeitsraum (3) des ArEeitszylinders (1) gelegene Ringnut (16) zusätzlich über ein vorgespanntes Rückschlagventil (23) mit der Abgangsleitung (9) verbunden ist.

2. Schuhkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Rückschlagventils (23) verstellbar ist.