DE2618641C3 - Hydraulischer Antrieb mit einem doppeltwirkenden Differentialzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger hydraulischer Antrieb ist aus der DE-AS 10 66 424 bekannt.

In einem solchen halboffenen Hydraulikkreis mit Pumpe und einem Differentialzylinder, der auf der KolbenseUe die Last trägt, muß beim Einfahren des Differentialzylinders, d.h. bei in Bewegungsrichtung wirkender Last, verhindert werden, daß die volumenstromausschiebend wirkende, nicht schwingungsfreie Last das Volumen aus dem Kolbenraum schneller ausschiebt, als die zugehörige Pumpe auf der Kolbenslangenseite nachfördert. Hierdurch würde Hohlsog entstehen und bei Unterschreiten eines bestimmten Grenzdruckes schlagartig Gas aus der Hydraulikflüssigkeit ausgelöst werden, was zur Blasen- bzw. Schaumbildung führt und Schwingungen in den ölkreisläufen und damit im Arbeitsgerät zur Folge hat.

Der Druck auf der Kolbenstangenseite des Differentialzylinders muß so hoch bleiben, daß Gasauslösungen mit Sicherheit verhindert werden. Um dies zu erreichen, wird das Steuerventil durch Federkraft gesperrt, wenn kein ausreichender Druck auf der Kolbenstange iseite vorhanden ist. Nur wenn, bzw. so lange ein ausreichender Druck auf der Kolbenstangenseite und damit ein entsprechendes Drucksignal am Steuerventil vorhanden ist, wird während des Senkvorganges das öffnen des Steuerventil durch das Drucksignal bewirkt, so daß Arbeitsöl aus dem Kolbenraum des Differentialzylinders abfließen kann. Das öffnen des Steuerventiles durch ein Drucksignal darf selbstverständlich nur beim Lastsenken, nicht aber beim Lastheben bzw beim Lasthalten erfolgen.

Beim Absenken der Last treten Schwingungen auf, die beispielsweise aus den Bewegungswiderständen, insbesondere bei großen Lasten beim Einleiten der Bewegungsvorgänge im Zylinder oder an seinen Verlagerungen, aus der Elastizität eines durch den Differentialzylinders abgestützten Auslegers oder sonstiger Tragwerkteile herrühren. Bei dem Steuerventil nach DE-AS 10 66 424 bei dem das DrucKsignal direkt von der Kolbenstangenseite abgenommen wird, wirken diese Schwingungen nicht nur direkt auf den Ventilkol-

w ben, sondern auch auf die Ansteuerung des Steuerventiles, haben Axialschwingungen des Ventilkolbens und entsprechende Veränderungen des Durchflußquerschnitts zur Folge, so daß sich den Schwingungen aus der Last weitere Schwingungen im Hydraulikkreis

y> überlagern und diese Schwingungen sich sogar aufschaukeln können.

Zunächst muß, um das Auftreten von Schwingungen im Steuerventil und damit das Aufschaukeln von Schwingungen in den ölkreisiaufen und in den

••ο Arbeitsmaschinen zu verhindern, der h'auptsteuerkolben des Steuerventiles, das den zum Tank abfließenden ölstrom reguliert, so ausgebildet sein, daß sich die an ihm wirkenden Kräfte aus dem durchströmenden Arbeitsöl, auch wenn dieses mit Schwingungen behaftet

⁴^ ist. aufheben. Dann können nur die Schwingungen im Drucksignal, aber nicht die Schwingungen im abströmenden Arbeilsöl Axialschwingungen des Steuerkolbens bewirken.

Da aber auch Druckjignalschwingungen Axialschwingungen des Steuerkolbens, die die schwingende Veränderung des Durchflußquerschnitts für das Arbeitsöl im Steuerventil zur Folge haben, unterbunden werden müssen, ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Antrieb das das Steuerventil beaufschlagende Drucksignal schwin gungsfrei zu machen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Es ist zwar allgemein bekannt, daß durch Druckspei eher, Blenden, Drosseln und dergleichen hydraulische Schwingungen gedämpft werden können. Ein Einsatz dieser bekannten Schwingungsdämpfer war aber bei einem gattungsgemäßen hydraulischen Antrieb nicht nahegelegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Signalstrangs wird dem Steuerventil ein praktisch schwingungsfreier Signaldruck zugeführt, da durch den

Druckspeicher in Kombination mit dem Drosselrückschlagventii, dem Überdrucksperrventil und der Blende im Steuerkolbeneingang, die aus den mechanisch unregelmäßigen Schwingungen resultierenden, unregelmäßigen Drucksignale so geglättet werden, daß das Steuerventil höchstens kurzfristig aperiodisch, in der Regel jedoch Oberhaupt nicht schwingt Es bleib: also der Durchflußquerschnitt i:n Steuerventil nicht nur unbeeinflußt von Schwingungen und Druckstößen im Arbeitsöl, sondern auch von Schwingungen und Druckstößen im Signaldruck. Auch wird durch den Druckspeicher eine Übersteuerung des Signaldruckes aus dem Druckanstieg auf der Kolbenstangenseite beim Einleiten der Bewegungsvorgänge abgefangen.

Wenn dabei in Ergänzung des Erfindungsgedankens gemäß kennzeichnenden Teil des Anspruches 2 ein im Signalstrang hinter dem Drosselrückschlagventil eingefügtes, elektrisch betätigtes 4/2-Wegeventil nur beim Lastsenken den Signalstrang offen hält, wird beim Beenden des Senkvorganges eine Schnellentlastung des Druckspeicher und der Steuerkammer im Steuerventil sowie eine Sperrung des Drucksignaleingangs bewirkt

Die Dämpfung bzw. Glättung des von der Kolbenstangenseite entnommenden hydraulischen Drucksignales kann gemäß Vorschlag in Anspruch 3 auch dadurch erfolgen, daß die in den Vorsteuerkreis eingebenen, mit Schwingungen behafteten hydraulischen Signale durch an sich bekannte Mittel in entsprechend elektrische Signale umgesetzt und diese in bekannter Weise elektrisch bzw. elektrisch/elektronisch gedämptt bzw. geglättet werden. Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des Signalstranges gemäß Anspruch 3 wird dem Steuerventil ebenfalls ein praktisch schwingungsfreier Signaldruck zugeführt, da die Druckschwinguugen von der Kolbenstangenseite sich nicht auf die Ansteuerung des Bremsventiles auswirken.

Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine rein hydraulische Ansteuerung des Steuerventils,''nd

Fig. 2 eine elektro-hydraulische Ansteuerung des Steuerventils.

Der hydraulische Antrieb gemäß Fig. 1 umfaßt den doppeltwirkenden Differentialzylinder 1 mit der Last 2, die Druckmittelleitung 13 zwischen umsteuerbarer Pumpe und dem Zylinder auf der Ko'benstangenseite mit der Abzweigung 4 zur Einleitung des Drucksignales in den Drucksignalstrang. Der umfaßt ein Drosselrückschlagventil 5,6, ein elektrisch betätigbares Wegeventil 7, ein Überdrucksperrveniü 8 mit seinem Leckölanschluß 14, einen Druckspeicher 9, einen ölfilter 10 sowie eine Blende 11 im Eingang des Steuerventiles 12. Die Drossel 5 dämpft die Druckabnahme-Signale, d. h. die nach unten gerichteten Schwingungsperioden. Dagegen läßt das Rückschlagventil 6 die Druckzunahme-Signale ungedämpft durch, d. h. die nach oben gerichteten Schwingungshalbperioden werden hier nicht abgeschnitten.

Im Überdruck-Sperrventil 8 wird das eingehende Drucksignal auf den durch eine Feder einstellbaren Steuerdruck begrenzt. Nur Drücke bis zu dem eingestellter· Druck gehen frei durch, die den eingestellten Druck übersteigenden Druckstöße bzw. Druckschwingungen werden gesperrt. Der Druckspeicher 9 hält den Steuerdruck auf seiner Höhe. Die Blende 11 dient zur weiteren endgültigen Glättung der eingegebenen Signale, so daß das in sich schwingungsgedämpfte bzw. in sich schwingungsfreie ausgebildete Steuerventil

ία 12 mit einem im wesentlichen schwingungsfreien Steuerdruck beaufschlagt wird und höchstens kurzzeitig aperiodisch, in der Regel jedoch überhaupt nicht in Schwingungen gerät

Die Abstimmung des Drucksignalstranges 5—11 und des Steuerventiles 12, insbesondere der Schließfeder im Steuerventil, und auch die Einstellung des Steuerdruckes im Überdrucksperrventil 8 erfolgt darüber hinaus so, daß der Steuerdruck das Steuerventil nur öffnen kann, wenn der Druck auf der Kolbenstangenseite des

μ Differentialzylinders 1 und der aufgrund der Leitungswiderstände entsprechend höhere Z^^ufdruck in der Abzweigung 4 zum Drucksignalstrang so hoch liegt, daß in allen Räumen und Leitungen des hydraulischen Antriebs Gasauslösungen mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

Vor de.- Eingangsblende 11 des Steuerventils 12 ist der Filter 10 angeordnet, um Einschlüsse im öl zurückzuhalten; er wirkt noch zusätzlich zu der Blende 11 dämpfend.

Zur Glättung des Drucksignals auf elektrischem Wege wird, wie in F i g. 2 gezeigt, das Signal für die Betätigung des Steuerventiles 12 ebenfalls von der Druckmittelleitung 13 durch den Abzweig 4 in den Drucksignalstrang eingeleitet In dem hydraulisch/elek-

J5 trisch wirkenden Signalwandler 21 werden eingegebene, mit Schwingungen behaftete hydraulische Signale in entsprechend elektrische Signale umgewandelt.

In dem Gitter 23 werden die elektrischen Signale gedämpft bzw. geglättet und anschließend in üem Verstärker 24 verstärkt. In dem elektrisch/hydraulisch wirkenden Signalwandler 25 werden die geglätteten und verstärkten elektrischen Signale in geglättete hydraulische Signale umgewandelt Diese geglätteten hydraulischen Signale dienen zur schwingungsfreien Ansteuerung des Steuerventiles 12.

Auch hier muß die Abstimmung des Steuerkreises so erfolgen, daß das Steuerventil nur geöffnet werden kann, wenn der Zulaufdruck im Ringraum des Differentialzylinders und der aufgrund der Leitungswiderstände entsprechend höhere Druck in der Abzweigung 4 so hoch liegt, daß in allen Räumen und Leitungen des hydraulischen Antriebs Gasauslösungen mit Sicherheit ausgeschlossen werden.

B°i kleineren Anlagen kann es zweckmäßig sein, die

v> verstärkten elektrischen Signale über Magnete, Proportional-Magnete oder andere elektrisch/mechanisch wirkende Bauteile direkt auf den Steuerkolben des Steuerventiles 12 wirken zu lassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Antrieb mit einem doppeltwirkenden Differentialzylinder, einer umsteuerbaren Pumpe und einem Steuerventil zur Absteuerung der überschüssigen ölmenge von der Kolbenseite des Differentialzylinders in Abhängigkeit vom Druck auf der Kolbenstangenseite, wobei der Steuerkolben des Steuerventils so ausgebildet ist, daß Druckschwankungen auf der Kolbenseite des Zylinders möglichst keine Schwingungen des Steuerkolbens verursachen, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbenstangenseitige Zylinderraum über ein Drosselrückschlagventil (5, 6), ein Oberdrucksperrventil (8) und eine Blende (11) mit dem Steuerventil (12) verbunden ist, daß das Drosselrückschlagvcntil in Durchflußrichtung zum Steuerventil freien Durchgang hat, daß Drosselrückschlagventil, Überdrucksperrventil und Blende in Reihe geschaltet sind und daß zwischen Oberdrucksperrventil und Blende ein Druckspeicher (9) angeordnet ist.

2. Hydraulischer Antrieb nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drossdnickschlagventil (5, 6) und Oberdrucksperrventil (8) ein elektrisch betätigbares Wegeventil (7) angeordnet ist, das beim Lastsenken die Verbindung zwischen dem kolbenstangenseitigen Zyüriderraum und dem Steuerventil (12) freigibt und bei allen anderen Betriehszustanden das Steuerventil mit dem Tank verbindet und den vom Drosselrückschlagventil (5, 6) kommenden Eingang absperrt.

3. HydrauIiiLher Antrieb mit einem doppeltwirkenden Differentialzylinder, ei -er umsteuerbaren Pumpe und einem Steuerventil zur Absleuerung der überschüssigen Ölmenge von de Kolbenseite des Differentialzylinders in Abhängigkeit vom Dnick auf der Kolbenstangenseite, wobei der Steuerkolben des Steuerventils so ausgebildet ist, daß Druckschwankungen auf der Kolbenseite des Zylinders möglichst keine Schwingungen des Sieuerkolbens verursachen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalwandler (21) zur Umwandlung des kolbenstangenseitigen Drucksignals in ein elektrisches Signal vorgesehen ist, daß dem hydraulisch-elektrischen Signalwandler ein elektrisches bzw. elektronisches Dämpfungsgitter (23) und ein Verstärker (;24) in Reihe nachgeschaltet sind und daß das Ausgangssignal des Verstärkers einen elektro-hydraulischen Signalwandler (25) ansteuert, dessen Ausgangsdnick das Steuerventil (12) beaufschlagt.