DE252229C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 252229 KLASSE 58«. GRUPPE

RICHARD HEINDL in WIEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Februar 1911 ab.

Vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung bei hydraulischen Treibzylindern, durch welche die Möglichkeit geboten wird, den zur Verfügung stehenden Druck dem jeweiligen Bedürfnis entsprechend einzustellen, wobei jedoch gleichzeitig nur die der geleisteten Arbeit entsprechende Wassermenge zum Verbrauche gelangt.

Das Wesen der Erfindung ist darin gelegen,

ίο daß neben dem Arbeitskolben noch ein Hilfskolben vorgesehen ist und beide miteinander durch ein verstellbares Hebelsystem verbunden sind, so daß an dem Hilfskolben eine zweite Kraft erzeugt wird, die je nach der Stellung des Hebelsystems jener des Arbeitskolbens entgegengesetzt oder gleichgerichtet ist und ihr daher entgegenwirkt oder sie unterstützt. Es kann also durch die Verstellung des Hebelsystems eine Änderung des Nutzdruckes der Einrichtung erzielt werden, wobei aber durch die Anordnung des Hilfskolbens ein Teil des von dem Akkumulator entnommenen Preßwassers in dem Hilfszylinder aufgespart wird, so daß nur die der geleisteten Arbeit entsprechende Wassermenge zum Verbrauche gelangt. Bei Anwendung der Einrichtung zur Vergrößerung der Arbeitsleistung über jene, die dem Druck und der Fläche des Arbeitskolbens entspricht, findet naturgemäß auch dementsprechend ein erhöhter Preßwasserverbrauch statt.

Diese Einrichtung kann den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend in mannigfacher Weise konstruktiv ausgestaltet werden und sowohl für absatzweise als auch ununterbrochen wirkenden Betrieb eingerichtet sein, ohne daß dabei von dem der Einrichtung zugrunde liegenden Grundgedanken abgewichen wird.

Es soll zunächst das Prinzip der Erfindung unter Bezugnahme auf die das Wesen sehematisch veranschaulichende Darstellung in Fig. ι erläutert werden.

Die vorliegende Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Arbeitskolben A, einem Hilfskolben B und einem verstellbaren Hebelsystem C.

Jeder der Kolben A und B ist bei dem dargestellten Schema durch eine gerade geführte Stange 1 oder 2 an eine Hülse 3 oder 4 angelenkt. Durch die Hülsen geht ein Hebel 5, dessen Drehpunkt 6 mittels eines Gleitstückes in Schienen 7 geführt ist. Die Zylinder 8 und 9 der Kolben A und B sind durch ein gegebenenfalls abschließbares Zwischenstück 10 miteinander verbunden. Der Zylinder 8 des Arbeitskolbens A ist unter Vermittlung eines Absperrorgan es 11 mit der Druckwasserzuleitung verbunden, während der Zylinder 9 des Hilfskolbens B durch ein Absperrorgan 12 mit der Ableitung für das verbrauchte Preßwasser versehen ist.

Wird nun bei geschlossenem Auslaßorgan 12 durch das geöffnete Einlaßorgan 11 Preßwasser in den Arbeitszylinder 8 eingelassen,

— 2

so gelangt dasselbe über den Arbeitskolben A und unter den Hilfskolben B und erzeugt an beiden die entgegengesetzt gerichteten Kräfte D_a und D_b, welche durch die Stangen ι und 2 auf den Hebel 5 übertragen werden. Um nun am Hebel 5 der Kraft D_b im Angriffspunkte der Kraft D_a das Gleichgewicht zu halten, ist unter Berücksichtigung ihrer Abstände I¹ und I von dem Drehpunkte 6 des Hebels eine der Richtung nach entgegen-

/1
gesetzte Kraft Z — D_b· —.- erforderlich. Es

wird also die Kraft D_a am Arbeitskolben um die zur Gleichgewichtserhaltung der Kraft am Hilfskolben erforderliche Kraft Z vermindert, so daß die an der Stirnfläche des Arbeitskolbens zur Wirkung gelangende Kraft

Ist nun der entgegengesetzte Widerstand kleiner als der zur Verfügung stehende Druck D_n, so kann sich der Arbeitskolben in der Kraftrichtung bewegen und leistet während des Arbeitshubes h_a eine Nutzarbeit

P_n = D_n χ h_a.

Während dieser Arbeitsleistung wird von dem Hilfskolben je nach der Stellung des Hebels 5 ein Hub h_b zurückgelegt und eine Arbeit P_b = D_bx h_b geleistet. Es setzt sich mithin die von dem Drucke des Preßwassers geleistete gesamte Arbeit aus der Summe der von dem Arbeitskolben A und der von dem Hilfskolben B geleisteten Arbeit zusammen und ist demnach:

D_nxh_a=D_axh_a-D_bxh_b = (D_a-Z) - h_a.

Die von dem Hilfskolben zu leistende Arbeit besteht hier folglich darin, Preßwasser in den Preßwasserraum des Arbeitskolbens zurückzudrängen, so daß der Wasserverbrauch um den Betrag des von dem Hilfskolben verdrängten Wassers verringert wird. Es entspricht mithin das tatsächlich verbrauchte Preßwasser der geleisteten Nutzarbeit.

Wird das Einlaßorgan 11 geschlossen und das Auslaßorgan 12 geöffnet, so erfolgt beim Rückgang des Arbeitskolbens A der Abfluß des verbrauchten Preßwassers, wobei ein Teil des Wassers aus dem Arbeitszylinder 8 in dem durch den Hochgang des Hilfskolbens B frei werdenden Raum des Hilfszylinders 9 aufgespeichert wird, um bei der Umsteuerung der Organe 11 und 12 als Füllwasser zu dienen.

Durch die Verschiebung des Drehpunktes 6 des Hebels 5 kann das Übersetzungsverhältnis des von dem Hilfskolben auf den Arbeitskolben ausgeübten Druckes geändert werden, so daß die von dem Arbeitskolben geleistete Nutzarbeit nicht abhängig von der zur Verfügung stehenden Preßwasserspannung ist.

Wird nun der Drehpunkt 6 des Hebels so weit nach rechts verschoben, daß —,- = ~~

(Stellung I) wird, so wird Z = D_b · —=- = D_a.

Es wird also die volle auf den Arbeitskolben A ausgeübte Kraft gebraucht, um dem auf den Hilfskolben B ausgeübten Druck das Gleichgewicht zu halten; es kann also von dem Arbeitskolben keine Nutzarbeit geleistet und keine Treibbewegung ausgeführt werden. Da bei dem Leergange die von den beiden Kolben verdrängten Wasservolumina gleich sind, findet hier auch kein Druckwasserverbrauch statt.

Bei einer Verschiebung des Drehpunktes 6 nach rechts über die genannte Stellung I hinaus, z. B. nach Stellung II, wird

Z=D_b.^>D_a.

Es reicht also die Kraft am Arbeitskolben nicht aus, um jener am Hilfskolben das Gleichgewicht zu halten. Es wird daher der Hilfskolben von der in Fig. 1 punktiert gezeichneten Lage aus durch das Druckwasser gehoben und nimmt den Arbeitskolben mit, sofern die sich ergebende Nutzkraft die Reibungswiderstände zu überwinden vermag. Eine solche Stellung II kann dazu verwendet werden, nach der geleisteten Arbeit den Rückgang der Kolben herbeizuführen. Dabei ist der Wasserverbrauch gleich der Differenz der von den beiden Kolben A und B verdrängten Volumina.

Je weiter der Drehpunkt des Hebels 5 nach links \^erschoben wird, desto kleiner wird der Hub h_b des Hilfskolbens B sowie dessen Hebelarm I¹, und desto größer wird der Nutzdruck D_n. Wird I¹ = 0 (Stellung III), so wird auch h_b^= 0 und die Nutzkraft D_n gleich der Kraft D_a am Arbeitskolben.

Wird der Hebeldrehpunkt 6 über die Stellung III noch weiter nach links verschoben (Stellung IV), so wird Z negativ. Die Nutzkraft D_n wird gleich der Summe von D_a und Z- Eine solche Stellung des Hebelsystems C kann Verwendung finden, wenn eine größere Kraft erforderlich ist, als sie durch den Druck des Preßwassers auf den Arbeitskolben A allein zur Verfugung steht. Hierbei ergibt sich als Preßwasserverbrauch die Summe der von den beiden Kolben verbrauchten Wassermengen.

Um eine Verschiebung des Drehpunktes 6 des Hebels 5 nach links bis zwischen die beiden Angriffspunkte der Kolbenstangen 1 und 2 an dem Hebel zu ermöglichen, muß dieser Drehpunkt derart angeordnet sein, daß er die Ver-Schiebung der Hülse 4 auf dem Hebel 5 nicht behindert. Dies kann in beliebiger, zweck-

entsprechender Weise erfolgen. Bei der schematischen Darstellung nach Fig. 2 ist gedacht, daß der Hebel 5 U-förmig gebogen ist, wobei an seinem längeren Schenkel die verschiebbaren Hülsen 3 und 4, am kürzeren Schenkel der feste Drehpunkt angeordnet sind. Durch diese Anordnung kann der Hebel 5 so weit verschoben werden, daß sein Drehpunkt 6 zwischen die Hülsen 3 und 4 gelangt.

Die Verstellung des Drehpunktes 6 des Hebels 5 in seiner Führung kann in beliebiger Weise mittelbar durch Gestänge hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder unmittelbar von Hand aus, und zwar sowohl in jeder Stellung des Hebels selbst als auch während des Hubes, Rückganges oder Stillstandes der Kolben erfolgen. Auch ist es für die Verstellung gleichgültig, ob das Einlaß- und das Auslaßorgan geöffnet oder geschlossen sind.

Auch kann in dem Zwischenstück 10 der beiden Zylinder 8 und 9 ein weiteres Absperrorgan vorgesehen sein, damit man in der Lage ist, das Wasser aus dem Hilfszylinder ausfließen zu lassen und dadurch geringere Verstellwiderstände zu erhalten.

Im übrigen kann das Hebelsystem C beliebiger Konstruktion sein, wenn es nur die Bedingung erfüllt, daß durch dasselbe das Verhältnis der Hubhöhen der beiden Kolben geändert werden kann. Selbstverständlich kann das Hebelsystem durch einen Kurbelmechanismus oder ein Rädervorgelege mit veränderlicher Übersetzung ersetzt werden, wenn nur die Wirkung dieselbe bleibt.

In vielen Fällen wird es genügen, die vorliegende Einrichtung ohne veränderlichen Druck anzuordnen, wenn es sich darum handelt, beständig gleichbleibende Nutzdrucke, die von dem Drucke des vorhandenen Preßwassers von bestimmter Spannung auf den Arbeitskolben A abweichen, d. h. größer oder Meiner sein sollen, zu erzeugen. In einem solchen Falle kann die Verschiebbarkeit des Drehpunktes 6 des Hebels 5 wegfallen.

Wenn es sich darum handelt, mit Hilfe des Hauptkolbens A Druckwasser zu erzeugen, dessen Spannung geringer ist als jene im Akkumulator, so wird bei dem Arbeitsgang des Hauptkolbens aus dem Hilfszylinder Wasser verdrängt, das, wenn Antriebs- und Hilfskolben in kommunizierenden Zylindern arbeiten, in den Arbeitszylinder eintritt und den Verbrauch von Preßwasser aus dem Akkumulator vermindert. Sind jedoch Arbeits- und Hilfskolben in getrennten Zylindern untergebracht und besitzt jeder derselben eine besondere Zuführung von Preßwasser desselben oder aber auch verschiedenen Druckes, so wird das von dem Hilfskolben bei dem Arbeitsgange des Arbeitskolbens verdrängte Preßwasser statt in den Arbeitszylinder durch eine an die Auslaßöffnung angeschlossene Leitung in einen besonderen Druckbehälter gefördert und daselbst aufgespeichert, um von dort für die Arbeitsleistung des Arbeitskolbens herangezogen werden zu können.

Statt die beiden Kolben A und B in getrennten Zylindern anzuordnen, können dieselben auch in einem gemeinsamen Zylinder untergebracht sein, wobei sie bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform an getrennten Hebeln angreifen, die miteinander verbunden sind.

Wie hieraus ersichtlich, steht der Arbeitskolben A durch die Zugstange 1 mit dem Hebel 5 in Verbindung, dessen Drehpunkt 6 wieder in gleicher Weise in Führungen 7 verschiebbar ist. Dagegen ist der Drehpunkt 6¹ des Hebels 5¹ des Hilfskolben B fest. Die beiden Hebel 5 und 5¹ sind durch die Zugstange 13 miteinander verbunden, die an auf den Hebeln sitzenden Gleithülsen angreift, wobei die Gleithülsen selbst in dem Gestell senkrecht geführt sind. Die Stange 1 des Arbeitskolbens A ist durch eine Bohrung des Hilfskolbens B hindurchgeführt. Bei der in Fig. 3 dargestellten gegenseitigen Lage der Teile kann keine Nutzarbeit geleistet werden.

Ist die zu leistende Arbeit größer als die während eines einzigen Hubes geleistete Arbeit D_n χ h_a, so reicht für deren Ausführung ein einziger Arbeitshub nicht aus und sind mehrere Arbeitshube erforderlich. Es muß daher der Arbeitskolben zweimal oder mehrmals auf und ab bewegt werden, um die ganze erforderliche Arbeit zu leisten, wobei bei dem leeren Rückgang des Arbeitskolbens eine Unterbrechung in der Arbeitsleistung eintritt.

Um aber eine ununterbrochene Nutzarbeit zu erhalten, die bei dem leeren Rückgang des einfach wirkenden Kolbens nicht unterbrochen wird, können zwei oder mehr gleiche Vorrichtungen nach den Fig. 1 bis 3 angeordnet werden. Diese Einrichtungen stehen sodann für den angegebenen Zweck derart miteinander in Verbindung, daß mindestens der Arbeitskolben eines derselben sich in Arbeitsbewegung befindet. Da aber an den Hubenden der Kolben bei Umkehrung der Bewegungsrichtung Arbeitspausen entstehen, die auch für die Umsteuerung der Ein- und Auslaßorgane erforderlich sind, muß bei der Vereinigung von nur zwei Treibvorrichtungen dafür Sorge getragen werden, daß der zurückgehende Arbeitskolben der einen um so viel rascher in die Anfangsstellung zurückkehrt, daß er diese erreicht und die Steuerorgane umgesteuert sind, ehe der vorgehende Arbeitskolben der anderen in seine Endstellung ge- langt ist.

Eine solche Anordnung für zwei Arbeits-

kolben ist in Fig. 4 beispielsweise schematisch dargestellt.

Diese Anordnung besteht im wesentlichen darin, daß für jedes der beiden, aus Arbeits- und Hilfskolben samt zugehörigem Hebel bestehenden Systeme ein ■ geradegeführter Teil 14¹ oder i4² zwischen elastische Mittel von bestimmter Anfangsspannung, die größer als die Bewegungswiderstände der unbelasteten, vorteilhaft ausbalancierten Kolben ist, an den Enden der Hebels¹, 5² vorhanden ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind als elastische Mittel Federn 15¹, 15² verwendet, deren Bunde geradegeführt sind; und die durch einen gleicharmigen Hebel 16 miteinander verbunden sind.

In der dargestellten Lage der Teile ist der rechte Arbeitskolben A² am Ende seines Rückganges angelangt, während der Arbeitskolben A¹ noch einen solchen Weg zurückzulegen hat, daß das Gleitstück 14¹ die Strecke e zurückzulegen hat. Die Federn sind jetzt in de'r normalen Anfangsspannung. Während nun der Kolben A¹ den der Strecke e entsprechenden Weg zurücklegt, werden die Federn 15^x und 15² gespannt und wird die Umsteuerung des Kolbens A² vollzogen. Ist der Kolben A¹ an das Ende seines Hubes angelangt, hat der Kolben A² bereits seine Arbeitsbewegung angetreten. Nun wird der Kolben A¹ umgesteuert, die Federn entspannen sich, und der Kolben A¹ erhält zur Rückbewegung eine Voreilung, um am Hubende anzulangen, wenn der Kolben A ² bis zum Ende seines Hubes noch die der Strecke e entsprechende Bewegung auszuführen hat.

Selbstverständlich kann die Rückbewegung des nicht arbeitenden Kolbens auch in anderer Weise, z. B. durch Rädervorgelege, durch hydraulischen, elektrischen Antrieb u. dgl., erfolgen. Wesentlich ist in jedem Falle nur, daß seine Rückbewegung und. seine Umsteuerung vollführt sind, wenn der arbeitende Kolben an das Ende seines Hubes angelangt ist. *

Bei Anwendung von drei oder mehreren Systemen kann die Anordnung derart getroffen sein, daß der erste Arbeitskolben vor dem Ende seines Arbeitshubes die Steuerung zur Arbeitsbewegung des zweiten Arbeitskolbens auslöst, so daß für die gemeinsame Kraftabgabe ununterbrochen ein Nutzdruck zur Verfügung steht. Dieser Steuerungsvorgang vollzieht sich am Ende des Arbeitshubes des zweiten Arbeitskolbens in bezug auf den dritten Arbeitskolben bis zum letzten, der sodann die Auslösung der Arbeitsbewegung des ersten Kolbens herbeiführt. Die Rückbewegung der Kolben kann dabei von allen anderen Vorrichtungen unabhängig durch ein starrgliederiges Getriebe auf hydraulischem, pneumatischem oder elektrischem Wege erfolgen, oder aber es kann die hierzu erforderliche Arbeit von dem jeweils arbeitleistenden System entnommen werden.

Ein ununterbrochen zur Verfügung stehender Arbeitsdruck kann auch dadurch erzielt werden, daß die Kolben doppelt wirkend ausgebildet sind. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 5 schematisch veranschaulicht.. Bei der daselbst dargestellten Stellung der Teile findet eine Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens A statt. Das Preß wasser tritt durch den Hahn 11 oberhalb des Arbeitskolbens A und unterhalb des Hilfskolbens B, während dem letzteren an der Oberseite durch den Hahn 12 Niederdruckwasser zufließt oder von ihm angesaugt wird. Am Ende des Arbeitshubes werden sämtliche Absperrorgane umgesteuert, und der Arbeitskolben leistet bei der Aufwärtsbewegung dieselbe Arbeit wie bei der Abwärtsbewegung. Mit diesem System doppelt wirkender Kolben ist ein zweites, in der Zeichnung dahinter liegend gedachtes, gleiches System durch einen Kurbeltrieb derart verbunden, daß die beiden Kurbeln um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt sind.

Die Verbindungsstange 18 zwischen der Kurbel 19 und der auf dem Hebel 5 befindliehen, in einer Geradführung 20 geführten Hülse am Ende der Kolbenstange 1 besitzt an einem der Enden einen Längsschlitz 21, der an dem Hubende des Arbeitskolbens A einen toten Gang der Kurbel 19 oder der Verbindungsstange 18 gegenüber dem Kolben A ermöglicht, währenddessen dieser trotz der ununterbrochenen Kreisbewegung der Kurbel eine gewisse Zeit in Ruhe verharrt, in der die Umschaltung seiner Steuerorgane vollzogen werden kann.

Der Winkel, um welchen die Kurbeln der beiden Systeme voneinander abweichen, muß von o° oder 180 ° um so viel verschieden sein, daß, während die Kurbel eines Systems den Winkel, um den die Kurbeln von o° oder 180° abweichen, durchläuft, unter Berücksichtigung des toten Ganges eine Unterbrechung der Arbeitsleistung ausgeschlossen ist.

In ähnlicher Weise können unter entspre- no chenden Winkeln auch drei oder mehrere derartige Systeme oder auch einfach wirkende Systeme miteinander verbunden werden.

In allen Fällen kann die vom Arbeitskolben zu leistende Arbeit direkt von diesem abgenommen werden oder zur Erzeugung von Preßwasser verwendet werden.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ■1: Hydraulische Treibvorrichtung mit , Regelung des Druckwasserverbrauchs gemäß dem Arbeitswiderstand, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß außer dem Arbeitskolben (A) ein Hilfskolben (B) angeordnet ist, der mit dem ersteren durch ein Hebelsystem (C) derart in Verbindung steht, daß die von dem Hilfskolben ausgeübte Kraft auf den Arbeitskolben übersetzt wird und dessen Kraft verändert, mithin der an dem Arbeitskolben verfügbare Druck unabhängig von der Spannung des Treibwassers eingestellt werden kann.

   2, Hydraulische Treibvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskolben von mehreren einzelnen Treibvorrichtungen durch ein Kurbelgetriebe mit versetzten Kurbeln, die einen gewissen toten Gang gegenüber ihren Stangen besitzen, verbunden sind, so daß die einzelnen Arbeitskolben in den Totlagen stehen bleiben können, um für die Umschaltung ihrer Steuerorgane Zeit zu lassen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.