DE2526146A1

DE2526146A1 - Vorrichtung zur verteilung eines stroemungsmittelflusses in feststehenden proportionen

Info

Publication number: DE2526146A1
Application number: DE19752526146
Authority: DE
Inventors: Karl Evert Anders Joelson
Original assignee: VAEBYMA AB
Current assignee: VAEBYMA AB
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1975-06-10
Publication date: 1976-01-22
Also published as: SE7408672L; CA1022824A; CS198170B2; FR2277286B1; SE392324B; GB1514196A; IT1035937B; FR2277286A1; JPS51105637A

Description

Vorrichtung zur Verteilung eines Strömungsmittelflusses in feststehenden Proportionen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verteilung eines Strömungsmittelflusses zu einem ersten und zweiten Verbraucher, bei der zwischen den zu diesen Verbrauchern strömenden Mengen ein feststehendes Verhältnis beibehalten wird und die für jeden Verbraucher ein zu verstellendes, zur Ermittlung einer Strömung zum oder vom Verbraucher bestimmtes Stroiaungsmittelmengenmeßgerät, ein die Differenz der Strömung an den Ausgängen dieser Mengenmeßgeräte ermittelndes Vergleichsgerät sowie eine vom Vergleichsgerät betätigte und die zu jedem Verbraucher geführte Strömung regulierende Ventilanordnung zur Erhaltung des vorgeschriebenen Strömungsverhaltnisses aufweist.

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BORO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
8 MÖNCHEN 22	1-856 4*	INVENTION	BERLIN	BERLINER BANK AQ.	W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11	INVEN d	BERLIN	030/885 6037	BERLIN 31	122 82-10»
TEL.: 089/22 35 44			030/886 23 82	3695716000

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In bestimmten technischen Bereichen, wo Flüssigkeits- oder Gasströmungen zur Steuerung und Betätigung verschiedener Funktionseinheiten verwendet werden, besteht oft eine Notwendigkeit zur Verteilung der Strömung in bestimmten Verhältnissen zwischen verschiedenen Strömungsmittelverbrauchern, beispielsweise zur Synchronisierung der Bewegung zweier oder mehrerer hydraulischer Motore. Eine solche Anwendung kann in bestimmten Biegepressen mit einem von zwei oder mehreren Zylindern zu betätigenden Preßwerkzeug vorkommen. Bei Vorrichtungen dieser Art ist es von Bedeutung, daß die Bewegungen des Preßwerkzeugs derart vor sich gehen, daß das Werkzeug nicht mit dem Gesenk in einer schrägen Stellung zusammentrifft.

Bisher sind verschiedene Steuervorrichtungen zur Erreichung der gewünschten Strömungsmittelverteilung vorgeschlagen worden. Die bisher bekannten Steuergeräte weisen jedoch den Nachteil auf, daß, wenn einer oder mehrere der Strömungsmittelverbraucher eine Last trägt, die die Neigung hat, den Verbraucher schneller zu beeinflussen, als dies durch den Eintritt des Strömungsmittels der Fall wäre, die Verbraucher trotz der proportionalen Verteilung der Strömung irregulär arbeiten.

Ein weiterer Mißstand der bisher vorgeschlagenen Vorrichtungen dieser Art besteht darin, daß, wenn der Strömungsmitteldruck auf den Strömungsverteiler abfallen sollte, die (äußere) Belastung am mit der größten Last belasteten Verbraucher das Strömungsmittel auf den mit der geringsten Last belasteten Verbraucher drückt, was dazu führt, daß die Speiseleitungen offenbleiben und daß die Verbraucher wiederum irregulär arbeiten.

Schließlich wird es bei den bisher bekannten Vorrichtungen als Nachteil empfunden, daß sich in den Rohrleitungen und Verbrauchern bei einer Zwangsbewegung eines Verbrauchers infolge einer von außen einwirkenden Belastung ein Vakuum entwickeln kann, wenn der Strömungsmitteleinlaß an der Seite mit wachsendem Volumen geschlossen ist. Dies trägt auch dazu bei, daß diese Geräte mit geringerer Genauigkeit arbeiten, als dies oft erforderlich ist.

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Es ist Ziel und Zweck der Erfindung, die oben erwähnten Nachteile und Unzulänglichkeiten zu beseitigen.

Gemäß der Erfindung wird dieses Zfel durch eine Vorrichtung erreicht, die gekennzeichnet ist durch ein in die Rückkehrströmung von jedem Verbraucher eingefügtes, vom Vergleichsgerät betätigbares Drosselventil derart, daß bei einer bestimmten Abweichung am Vergleichsgerät das jeweilige Drosselventil die Rückströmung vom entsprechenden Verbraucher drosselt und somit die Verbrauchertätigkeit verlangsamt ist.

Die Drosselventile sollten zur Steuerung der Strömung zu und von den Verbrauchern vorzugsweise in einer vom Vergleichsgerät gesteuerten Mehrventilanordnung eingefügt sein.

Gemäß der Erfindung können ferner Rückschlagventile (non-return valves) zwischen der Strömungsmittelquelle und der Mehrventilanordnung eingefügt sein derart, daß bei einem möglichen Abfall des Strömungsmitteldruckes eine äußere Belastung an einem oder mehreren der Verbraucher nicht in der Lage ist, Strömungsmittel durch die Mehrventilanordnung hindurch in einaaoder mehrere der anderen Verbraucher zu drücken.

Gemäß der Erfindung ist es außerdem möglich, mit den Rückschlagventilen eine Verbindung zwischen den Rückführleitungen von den Strömungsmengenmeßgeräten (flow value gauges) oder einem Strömungsmittelbehälter und den Einlaßventilen zu dem jeweiligen Verbraucher herzustellen derart, daß, wenn der Strömungsmitteldruck abfallen sollte, das Strömungsmittel in das Rückführleitungssystem bzw. den Strömungsmittelbehälter übergeführt wird, wenn eine äußere Belastung am entsprechenden Verbraucher die Ursache dafür sein sollte, daß dieser seine Bewegung fortsetzt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der in der Anlage beigefügten Zeichnung.

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Hierbei zeigen:

B'ig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische Darstellung

der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der Seite und Fig. 2 eine teilweise geschnittene Darstellung der gleichen Ausführungsform der Erfindung von oben.

Fig. 1 zeigt zwei Verbraucher 1, 2, die in diesem Falle doppelt wirkende Hydraulikzylinder sind. Die Strömungen zu und von diesen Verbrauchern kann durch eine Schaltventilanordnung 3 gesteuert werden, welch letztere drei verschiedene Schaltstellungen aufweist. In Fig. 1 ist die Schaltventilanordnung 3 in einer neutralen Stellung dargestellt, in der die Verbraucher nicht beeinflußt sind. Fig. 1 zeigt ferner Strömungsmittelleitungen 4, 5, 6 und 7 von und zu einer Mehrventilanordnung 8, die für jede der Strömungsmittelleitungen in der oben erwähnten Reihenfolge einen Durchlaß und ein Ventil 4a, 5a, 6a und 7a aufweist. Die Ventile sind an einer gemeinsamen Gleitstange angebracht. Ferner ist die Mehrventilanordnung 8 mit Strömungsmitteleinlaßbohrungen 9 und 10 versehen, die zu den Räumen führen, die an den Ventilen 4a bzw. 7a die Gleitstange 19 umgeben. Die Strömungsmittelversorgung wird mit Hilfe einer Pumpe 13, einer Rohrleitung 14 und einem Einlaß 15 von einem Tank 40 aus bewirkt. Das Strömungsmittel entweicht über die mit den einzelnen Strömungsmengenmeßgeräten 16 bzw. 17 verbundenen Rohrleitungen 11 und 12 aus den Ventilen 5a und 6a und gelangt dann über eine gemeinsame Rohrleitung 18 wieder in den Behälter 40. Die Strömungsmengenmeßgeräte 16, 17 sind rotationsfähige Hydraulikmotoren, deren Rotation von der sie durchlaufenden Ölmenge abhängt. Die Drehgeschwindigkeit dieser Motoren hängt von der Bewegungsgeschwindigkeit der in den Zylindern 1, 2 angeordneten Kolben ab.

Die Gleitstange 19 der Mehrventilanordnung 8 ist um ihre Längsachse herum drehbar und axial gleitbar. Die axiale Gleitbewegung wird durch ein nachfolgend noch genauer beschriebenes Vergleichsgerät 20 bewirkt.

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Die Ventile 4a, 5a, 6a und 7a sind derart angeordnet, daß ein Ventilpaar 4a, 5a den Durchlaß drosselt, wenn die Gleitstange 19 gemäß Fig. 1 nach links verschoben ist, wogegen das andere Ventilpaar 6a, 7a die Strömung drosselt, wenn die Gleitstange 19 gemäß Fig. 1 nach rechts verschoben ist. Die Vencilpaare 4a, 5a bzw. 6a, 7a sind so ausgelegt, daß bei einer gegebenen Ventilstangen-Stellung die Ventile 4a und 7a eine höhere Drosselung bewirken, als die anderen Ventile 5a und 6a.

Das Vergleichsgerät 20 ist als mechanisches Zwischenteil zwischen den Strömungsmengenmeßgeräten 16, 17 konstruiert und derart ausgebildet, daß kein Motor den anderen bezüglich seiner Drehung beeinflußt. Dies wird auf folgende Weise erreicht.

Der Motor 17 ist mit einem Ende der Gleitstange 19 mit Hilfe eines Gleitkeils 33 verbunden, durch den die Gleitstange 19 sich axial bewegen kann.

An ihrem entgegengesetzten Ende trägt die Gleitstange 19 eine mit einem Schneckenrad 22 kämmende Schnecke 21. Das Schneckenrad 22 ist an einer Welle 23 angebracht, die außerdem ein Zahnrad 24 trägt, welch letzteres wiederum mit einem weiteren, an einer Welle 26 angebrachten Zahnrad 25 zusammenwirkt. Die Welle 26 trägt außerdem ein Schneckenrad 27.

An der Welle des Hydraulikmotors 16 ist sowohl radial als auch axial eine weitere Schnecke 28 festgelegt, die mit dem Schneckenrad 27 zusammenwirkt. Beide Schneckenrädereinheiten sind selbstsperrend, keiner der Motoren kann den anderen mechanisch beeinflussen. Die Selbstsperrwirkung wird dadurch erreicht, daß die Schraubengewinde der Schnecken 21 und 28 mit einer genügend niedrigen Steigung versehen werden, damit jeder Versuch, die Schneckenräder 22 und 27 zu drehen, nicht auch eine Drehung der Schnecken 21 bzw. 28 zur Folge hat.

Wie aus dieser Darstellung zu ersehen st, hat jede Abweichung der Drehgeschwindigkeit der Motoren von einem vorgegebenen

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Wert (in Abhängigkeit vom gewählten Zahnradverhältnis) eine Axialverschiebung der Gleitstange 19 zur Folge.

Das gezahnte Übersetzungsgetriebe mit den Zahnräder 24 und kann mit austauschbaren Zahnrädern verschiedener Größe versehen sein, was es möglich macht, verschiedene Zahnradverhältnisse zwischen den Motoren 16 und 17 zu wählen. Es ist auch möglich, für das oben erwähnte Zahnradübersetzungsgetriebe eine andere Getriebeart, wie etwa ein stufenloses Getriebe (variator) zu wählen, was die Ausübung einer automatischen Steuerung der Gleitstange 19 in gewünschter V/eise ermöglicht.

Durch Verbindung der Strömungsmengenmeßgeräte 16, 17 mit Hilfe der Gleitstange 19 und durch die spezielle Konstruktion der Übersetzung ist es möglich, eine geradlinige Gesamtkonstruktion (linaer over-all design) trotz der Unterbringung der Schneckenradeinheiten zu erzielen, womit diese Vorrichtung leicht in verschiedenen Bauformen untergebracht werden kann.

Wenn die Umkehrventilanordnung 3 in eine ihrer Endstellungen verstellt wird, welche es mit sich bringt, daß die Zylinder miteinander in Wirkverbindung stehen, dann durchströmt Drucköl - vorausgesetzt, daß die Pumpe 13 in Betrieb ist - die Rohrleitung 14 und den Einlaß 15 und tritt in die Ventilanordnung 3 durch eines, der Einlasse 9 und 10 ein. Wenn sich die Gleitstange 19 in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung befindet, durchströmt das Drucköl das Ventil 4a oder auch das Ventil 7a und verschiebt dabei die Kolben in den Zylindern 1 und 2. Hierbei handelt es sich um doppelt wirkende Zylinder. Die Bewegungen der Kolben führen zu Rückflußströmungen aus den Zylindern über die Ventile 5a und 6a der Mehrventilanordnung 8. Aus dieser Vorrichtung durchströmen die Rückflußströme die Auslässe 11 und 12 und gelangen über die Strömungsmengenmeßgeräte 16 und 17 über die Rückflußleitung 18 zum Strömungsmittelbehälter 40.

Bei unterschiedlichen Belastungen an den Zylindern neigt die

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Strömung zum Zylinder mit der niedrigsten Belastung dazu, relativ zu der in den anderen Zylinder eintretenden Strömung anzuwachsen. Das gleiche geschieht bei den Rückflußströmungen aus den beiden Zylindern. Wenn die Strömung vom Zylinder mit der niedrigsten Belastung ansteigt, arbeitet das diesen Anstieg ermittelnde bzw. fühlende Strömungsmeßgerät schneller, was zu einer Verschiebung des Vergleichsgeräts (comparator) 20 führt. Wenn beispielsweise die Umkehrventileinheit 3 ihre in der Zeichnung äußerst links dargestellte Stellung einnimmt und wenn der Zylinder 2 die niedrigste Belastung trägt, verschiebt das Vergleichsgerät 20 die Gleitstange 19 in die in der Zeichnung rechts dargestellte Stellung, was zu einer Drosselung des Ventils 7a führt. Die Strömung zum Zylinder 2 wird demzufolge vermindert und kompensiert somit die reduzierte Belastung. Bei voller Belastung am Zylinder 1 ist die Drosselungswirkung des Ventils 7a sehr stark.

Wenn eine äußere Belastung an einem der Zylinder, beispielsweise am Z3^rlinder 2, in der gleichen Richtung wie die Ölzufuhr wirken sollte und die Ventile 5a und 6a nicht vorhanden wären, würde diese Belastung den Kolben im Zylinder schneller bewegen, als dies das Hydrauliköl bei normaler Belastung am Zylinder bewirkt haben würde. Bei dieser Konstruktion tritt statt dessen eine erhöhte Verschiebung des Vergleichsgeräts ein, da die äußere Strömung den Motor 16 schneller antreibt als den Motor 17, was zu einer Drosselung des Ventils 6a, zu einer Reduzierung der Rückflußströmung vom Zylinder 2 und zum Bremsen des Zylinders führt.

Wenn die Zufuhr des Hydrauliköls zur Ventileinrichtung 8 unterbrochen werden sollte, während die Umkehrventilanordnung 3 den Öldurchlaß zu und von den Zylindern noch zuläßt, bewegt sich der Kolben im Zylinder, der der größeren äußeren Belastung ausgesetzt ist, in der falschen Richtung, d. h., die Belastung drückt das Hydrauliköl durch die Ventileinrichtung in den weniger belasteten Zylinder. Dies wird durch Einfügung der

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Rückschlagventile (non-return valves) 29, 30 in den Einlaßleitungen 9 bzw. 10 verhindert. Diese Ventile verhindern jede ölströmung/in die Ventileinrichtung 8 und wirken somit bei Verlust von Hydrauliköl als Sicherheitseinrichtung, bis die Umkehrventileinrichtung 3 in ihre geschlossene Stellung geschaltet ist.

Wenn der Kolben in einem der Zylinder durch eine äußere Belastung dazu gezwungen ist, mit dem Öleinlaß nahe der Seite mit wachsendem Volumen zu arbeiten, wird diese Seite einem Druckabfall ausgesetzt. Dies wird durch Einfügung von Rückschlagventilen (non-return valves) 31 und 32 verhindert, welche das Öl in die Lage versetzen, aus der Rückflußleitung 18 oder vom Ölbehälter in den betreffenden Zylinder zu strömen. Diese Anordnung schließt die Bildung eines Vakuums aus.

Wie jeder Fachmann auf diesem Gebiet feststellen kann, ist eine Vielzahl von Ausführungsformen innerhalb des Rahmens dieser Erfindung möglich. So können beispielsweise rotierende Hydraulikmotoren an Stelle der Zylinder als Verbraucher verwendet werden. Darüber hinaus ist die oben erwähnte geradlinige Ausbildung (linear design) keine unbedingt erforderliche Voraussetzung. Als Ganzes kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in jeder gewünschten V/eise durch Ausbildung der Drosselventile und des Vergleichsgeräts in unterschiedlicher V/eise modifiziert werden.

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Claims

-9- 2526U6 Pat entansprüche

1.\ Vorrichtung zur Verteilung eines Strömungsmittelflusses zu

'einem ersten und zu einem zweiten Verbraucher, bei der zwischen den zu diesen Verbrauchern strömenden Mengen ein feststehendes Verhältnis beibehalten wird und die für jeden Verbraucher ein zu verstellendes, zur Ermittlung einer Strömung zum oder vom Verbraucher bestimmtes Strömungsmittelmengenmeßgerät (displacement-type flow value gauge), ein die Differenz der Strömung an den Ausgängen dieser Meßgeräte ermittelndes Vergleichsgerät (comparator) sowie eine vom Vergleichsgerät betätigte und die zu jedem Verbraucher geführte Strömung regulierende Ventilanordnung zur Erhaltung des vorgeschriebenen Strömungsverhältnisses aufweist, gekennzeichnet durch ein von dem Vergleichsgerät (20) betätigbares Drosselventil (4a,5a,6a,7a) für die Rückströmung von jedem Verbraucher (1,2) derart, daß bei einer bestimmten Abweichung am Vergleichsgerät (20) das jeweilige Drosselventil die Rückströmung vom entsprechenden Verbraucher gedrosselt und somit die Verbrauchertätigkeit verlangsamt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Einlaßventile und Rückströmventile in der Mehrventileinrichtung (4a,5a,6a,7a) an einer gemeinsamen Gleitstange (19) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmengenmeßgeräte von drehbarer Bauart und mit Hilfe von Gleitkeilen (33) drehbar sind und zwischen einem der Strömungsmengenmeßgeräte und dem Vergleichsgerät (20) eine Antriebswelle bilden.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßventile (4a, 7a) derart bemessen sind, daß sie vollständig geschlossen sind, bevor eine wesentliche Drosselung der entsprechenden Rücklaufventile (5a,6a) stattfinden kann

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5. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Strömungsmittelvorratsbehälter (40) und dem Einlaßventilen (4a,7a) Rückschlagventile (non-return valves) (29, 30) vorgesehen sind derart, daß bei Druckabfall im Strömungsmittel keine äußere Belastung auf irgendeinen der Verbraucher (1, 2) Strömungsmittel durch die Mehrventilanordnung (8) zu irgendeinem der anderen Verbraucher drückt.

6. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Rückströmleitungen (18) von den Strömungsmengenmeßgeräten (16, 17) oder einem Strömungsmittelbehälter (40) und jedem Einlaßventil (4a,7a) eine Rückschlagventile (31, 32) aufweisende Verbindung vorgesehen ist derart, daß bei einem etwaigen Strömungsmitteldruckabfall Strömungsmittel von den Rückführleitungen (18) und dem Strömungsmittelbehälter (40) in das System gesaugt wird in Falle, daß eine äußere Belastung am entsprechenden Verbraucher (1, 2) eine Fortsetzung seiner Bewegung zur Folge haben sollte.

7. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucher (1, 2) zweiseitig wirkende Druckzylinder sind.

8. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung zwischen den StrÖmungsmittelmengenmeßgeräten (16, 17) von zwei selbstsperrenden Schneckenrädern (21, 22, 27, 28) mit einem dazwischen angeordneten Getriebe gebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe ein Zahnradgetriebe mit austauschbaren Zahnrädern von verschiedenen Größen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe ein Getriebegehäuse ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe ein Variator (stufenloses Getriebe) ist.

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Wellen der Stromungsraengenmeßgerate (16, 17) fluchtend zueinander angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein langgestrecktes, drehbares Gleitelement (33) und durch zu diesem und zueinander fluchtend angeordnete Schneckenradachsen.

Dipl.-lng H. J. Prestlni

Fatenü-üvva'.t

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