DE2845188A1

DE2845188A1 - Zentriereinrichtung fuer einen hydraulischen schwingungserreger

Info

Publication number: DE2845188A1
Application number: DE19782845188
Authority: DE
Inventors: Udo Carle; Guelertan Dipl Ing Vural
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag Menck GmbH
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1980-04-30

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zentriereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungserreger mit einem in einem Zylinder angeordneten Kolben, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei im periodischen Wechsel ein Zylinderraum durch Druckflüssigkeit von einer Druckquelle beaufschlagbar und der andere Zylinderraum mit dem Vorratsbehälter der Druckquelle verbindbar sind.
Solche, auch als hydraulische Linearerreger bezeichneten Schwingungserreger eignen sich in d. Hauptsache für den Antrieb von Vibrationsverdichtern sowie Ramm- und Ziehgeräten im Bauwesen, von Rüttelsieben und Förderern sowie von Abbruchwerkzeugen für Gesteine.
Zur periodisch wechselnden Druckbeaufschlagung der beiden Zylinderräume stehen im wesentlichen zwei konstruktive Lösungen zur Verfügung, und zwar einmal die Verwendung eines elektrohydraulischen Steuerventils, wie es beispielsweise aus der DE-OS 1 634 556 bekannt ist und auch in der älteren Patentanmeldung, amtl. Aktenzeichen P 27 32 934.6 der Anmelderin verwendet wird, oder die auch als "Impulsawnerator't bezeichnete Zylindersteuerung der Firma SIREX, die einen ihr zugeführten, kontinuierlichen Druckflüssigkeitsstrom in einen oder zwei pulsierende Ströme verwandelt, so daß die Kolbenflächen von an diese Druckimpulsströme angeschlossenen Zylindern doppelseitig beaufschlagt werden können. -In allen Fällen wirken jedoch auf das Antriebsaggregat Zylinder/Kolben im wesentlichen drei Störgrößen ein, die ohne geeignete Gegenmaßnahme nach kurzer Betriebsdauer zu einer Auswanderung des oszillierenden Kolbens im Zylinder führen würden. Diese Störgrößen sind: a) innere und äußere Leckagen, b) eine Unsymmetrie der Massenverhältnisse, der Einfluß der Schwerkraft und die Wirkung äußerer Kräfte auf die an den gegeneinander schwingenden Teilen, nämlich Kolben und Zylinder, befestigten Bauelemente, und c) bei den oben erwähnten Anwendungsgebieten wird die aufzubringende, äußere Arbeit im wesentlichen nur in einer Bewegungsrichtung abgegeben, wodurch sich ebenfalls eine Unsymmetrie und damit eine Neigung zur Auswanderung des oszillierenden Kolbens ergibt.
Die Störgrößen b) und c) führen zu einer unsymmetrischen Druckausbildung an den Kolbenflächen des Zylinders. Da der Mengendurchsatz sowohl bei elektrohydraulischen Servoventilen mit Durchfluß-Regelcharacteristik als auch bei den oben erwähnten Impulsgeneratoren der Firma SIREX bei definiertem öffnungsquerschnitt vom Druck abhängt, ergeben sich aufgrund der konstruktiven Bedingungen des Servoventils bzw. des Impulsgenerators in Verbindung mit den inneren und äußeren Leckagen eine rasche Auswanderung des Kolbens aus der definierten Schwingungsmitte sowie unsymmetrische Schwingamplituden pro Hubperiode.
Um diese, konstruktiv bedingte Auswanderung des Kolbens zu vermeiden, muß eine Zentrierung vorgenommen werden. Diese Zentrierung wurde bisher in der Weise durchgeführt, daß die Bewegung des Kolbens über einen Wegaufnehmer abgetastet und durch Rufttrung und Soll-Istwert-Vergleich auf die gewünschte Schwingungsmitte und SchwingwegampLtude geregelt wurde.
So wird bei der aus der DE-OS 1 634 556 bekannten Rammvorrichtung mit Linearerreger ein elektrischer Wegaufnehmer zur Istwerterfassung der Hubbewegung verwendet, dessen Werte im Regelkreis mit dem Sollwert verglichen werden. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird dem elektrohydraulischen Steuerventil eine Korrekturvorgabe zur Einstellung des gewünschten Gerätehubes zugeführt.
Auch bei dem Verfahren zum Eintreiben von Rammgut nach der älteren deutschen Patentanmeldung, amtl. Aktenzeichen P 27 32 934.6 wird ein als Wegaufnehmer dienender Signalgeber verwendet, um eine Zentrierung durchzuführen.
Zusaremenfassend läßt sich also feststellen, daß bei den bisher verwendeten Schwingungswegen vorbeschriebener Art die Bewegung des Kolbens mittels eines elektrischen, induktiv, kapazitiv oder poentiometrisch arbeitenden Wegaufnehmers überwacht und durch Rückkopplung geregelt werden muß.
Nachteilig bei diesen auf einer Regelung beruhenden Zentiereinrichtungen ist, daß die elektrischen Regelkreisglieder relativ aufwendig und damit relativ kostspielig sind, so daß sie den Preis eines solchen Schwingungserregers sehr stark beeinflussen. Außerdem sind die bisher verwendeten Wegaufnehraer sehr anfällig gegen Störungen, so daß sie insbesondere bei den hohen Beanspruchungen, wie sie beispielsweise in einem Gerät für die Gesteinszertrümmerung auftreten, sehr häufig beschädigt werden und damit ausfallen. Auch der am Einsatzort solcher Geräte vorhandene Staub kann die einwandfreie Funktionsweise eines solchen Wegaufnehmers stark beeinflussen, so daß entsprechende, kostspielige Maßnahmen zu seiner Abdichtung vorgenommen werden müssen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zentriereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungserreger der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile nicht auf treten.
Insbesondere soll eine Zentriereinrichtung vorgeschlagen werden, die ohne Regelung, also ohne Istwert-Erfassung und Rückführung , die einwandfreie Zentrierung des Kolbens bei jedem Hub gewährleistet.
Dies wird erfindungsgemäß durch eine bei jedem Hub eine druck- und wegabhängige Menge Druckflüssigkeit aus den Zylinderräumen spülende Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit erreicht.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen zusammengestellt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß im Verlaufe der Bewegung des Kolbens bzw.
des Zylinders eine genau definierte,druck- und wegabhängige Druckflüssigkeitsmenge aus den Zylinderräumen austreten kann. Weil die wegproportionale Abhängigkeit bei größerer Verlagerung der Kolbenmitte nach einer Seite eine stärkere Ausspülung auf der Gegenseite bewirkt, kommt das oben erläuterte Auswandern des Kolbens rasch zum Stehen, d.h., die Bewegung des Kolbens wird durch die sich einstellende Asymmetrie der Spülung stabilisiert und damit der Kolben zentriert.
Diese Aus spülung einer bestimmten Druckflüssigkeitsmenge kann in bestimmten Anwendungsfällen zur Kühlung des Schwingungserregers ausgenutzt werden, indem eine entsprechende Menge Jtühler Druckflüssigkeit zugeführt wird, wie im folgenden erläutert werden soll.
Die periodisch wechselnde Druckbeaufschlagung der beiden Zylinderräume kann entweder durch ein elektrohydraulisches Servoventil oder durch einen Impulsgenerator erfolgen.
In keinem Fall ist ein Wegaufnehmer und die zugehörige Regelung auf einen Sollwert erforderlich, sondern die Zentrierung des Kolbens erfolgt "selbsttätig", also ohne äußere Maßnahmen.
Die die auszuspülende Druckflüssigkeitsmenge bestimmende Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit weist Bohrungen bzw.
Ringkanäle auf, die in einer bestimmten Stellung der beiden, relativ zueinander bewegbaren Teile, also der Steuerbuchse bzw. des Steuerkolbens, freigegeben werden, um die Druckflüssigkeit aus dem zugeordneten Zylinderraum entweichen zu lassen. Dabei kann die Ausspülcharakteristik durch geeignete Auswahl der Lage bzw. der Form des entstehenden Ringspaltes zwischen Steuerbuchse und Steuerkolben festgelegt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ausführungsform einer Zentriereinrichtung nach der Erfindung mit elektrohydraulischem Servoventil, Fig. 2 eine Ausführungsform einer Zentriereinrichtung nach der Erfindung mit einem Impulsgenerator, Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit im Innern des Kolbens angeordnet ist, Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der. die Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit außerhalb des Zylinders angeordnet ist, Fig. 5 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der dem Steuerkolben eine zusätzliche Bewegung überlagert werden kann, Fig. 1>6a, 6b und 6c die verschiedenen Uberdeckungsmöglichkeiten bei einem Ringspalt mit konstanter Breite, Fig. 7 Ausspül-Kennlinien für die verschiedenen in Fig. 6 dargestellten uberdszkungen, Fig. 8a, 8b und Bc die verschiedtenen Uberdeckungsmöglichkeiten bei einem Ringspalt mit sich ändernder Breite, und Fig. 9 Ausspül-Kennlinien für die verschiedenen Überdeckungen nach Fig 8.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Ausführungsform einer erf indungsgemäßen Zentriereinrichtung für den Arbeitszylinder eines hydraulischen Schwingungserregers.
Der in Fig. lnur schematisch angedeutete Arbeitszylinder 102 weist einen Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 längsbeweglich angeordnet ist. Aufbau und Funktionsweise dieses Arbeitszylinders 102 sollen im folgenden noch näher erläutert werden.
Der Zylinder 1 ist über Druckleitungen 103 bzw. 104 mit den Anschlüssen A und B eines elektrohydraulischen Servoventils 100 verbunden, während eine Abflußleitung 105 für die aus dem Zylinder 1 ausgespülte Flüssigkeit über ein einstellbares Vorspannventil 106 an ein Tankreservoir 107 angeschlossen ist.
Dem elektrohydraulischen Servoventil 100 wird ein Druckflüssigkeitsstrom über eine Zuleitung 108 und einen Anschluß P von einer aus dem Tankreservoir 107 ansaugenden Pumpe 109 zugeführt, die über ein angeschlossenes|Druckbegrenzungsventil 110 auf den zulässigen maximalen Betriebsdruck abgesichert ist.
Bei der Pumpe 109 handelt es sich um eine druckgeregelte Pumpe, d.h., der Pumpenförderstrom steht dem elektrohydraulischen Servoventil 100 immer unter dem vollen Betriebsdruck zur Verfügung, und zwar unter Anpassung an die jeweils benötigte Menge Druckflüssigkeit.
An die Leitung zwischen dem Anschluß P des elektrohydraulischen Servoventils 100 und der Pumpe 109 ist ein Hydrospeicher 111 angeschlossen, der die Volumenschwankungen bei intermittierender Mengenabnahme des elektrohydraulischen Servoventils 100 ausgleichen soll.
Außerdem sind zwischen dem AnschlW P des elektrohydraulischen Servoventils 100 und der Pumpe 109 noch ein Feinstfilter 114 und ein Rückschlagventil 115 vorgesehen.
Ein weiterer Anschluß T des elektrohydraulischen Servoventils 100 steht über eine Rücklaufleitung 113 mit dem Tankreservoir 107 in Verbindung. An diese Rücklaufleitung 113 ist ein weiterer Speicher 112 zur Pulsationsdämpfung angeschlossen.
Das elektrohydraulische Servoventil 100 hat folgende Funktionsweise: Einem bestimmten Steuerstrom am Eingang der elektrischen Vorsteuerstufe entspricht eine zugeordnete Größe des Hubs des Hauptsteuerkolbens im Ventilkörper. Diesbedeutet also, daß bei gleichbleibendem Druckabfall die Durchflußmenge proportional zu diesem Steuerstrom ist.
Eine Umkehr des Steuerstroms in die entgegengesetzte Richtung bewirkt einen Nulldurchgang des Hauptsteuerkolbens mit anschließender Auslenkung in die andere Richtung. Dadurch ist es möglich, den Durchfluß durch das elektrohydraulische Servoventil 100 wechselnd, und zwar in diesem Falle periodisch, zu den Ausgängen A bzw. B zu leiten.
Gleichzeitig steht die jeweils nicht beaufschlagte Seite des elektrohydraulischen Servoventils, also entweder die Seite A oder die Seite B und damit die Leitung 103 bzw. 104 für die entsprechenden Zylinderräume, mit dem Tankreservoir 107 in Verbindung.
Unter der Steuerung des elektrohydraulischen Servoventils 104 wird also den beiden Zylinderräumen des Zylinders 1 über die Leitungen 103 bzw. 104 periodisch abwechselnd Druckflüssigkeit zugeführt, während der jeweils nicht mit Druckflüssigkeit beaufschlagte Zylinderraum über die andere Leitung und das elektrohydraulische Servoventil 100 mit dem Tankreservoir 107 verbunden ist.
Auf diese Weise wird der Kolben 2 in dem Zylinder 1 in eine oszillierende Bewegung versetzt.
In Fig. 2 ist eine Ausführungsform eines hydraulischen Schwingungserregers darsestellt, die sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß die oszillierende Bewegung auf andere Weise, nämlich mittels eines Impulsgenerators 116 erzeugt wird, wie er von der Firma SIREX geliefert wird.
Die Anschlüsse A bzw. B des Impulsgenerators 16 sind über die Leitung 103 bzw. 104 mit den Zylinderräumen des Zylinders 1 verbunden, in dem ein Kolben 2 vorgesehen ist. Ein Antriebsnotor 117 sorgt für die Erzeugung des von dem Impulsgenerator 116 gelieferten, hydraulischen Wechselstroms, wobei die Drehzahl des Elektromotors 117 den Takt für die Pulsfrequenz des Schwingungserregers gibt.
Im übrigen hat die Druckquelle- den gleichen Aufbau wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1, so daß er nicht näher beschrieben werden soll.
Bei dieser Ausführungsform wird dem Impulsgenerator 116 über die Leitung 108 ein kontinuierlicher Druckflüssigkeitsstrom zugeführt, den dieser in zwei, an den Anschlüssen A und B auftretende, pulsierende Druckflüssigkeitsströme verwandelt, die periodisch abwechselnl die beiden Zylinder räume beaufschlagen, während qleichzeitig der jeweils nicht druckbeaufschlagte Zylinderraum mit dem Tankreservoir tO verbunden wird.
Wie oben erläutert wurde, tritt aufgrund der oben erwähnten Effekte eine allmähliche Abwanderung des Kolbens 2 aus seiner Mittellage in dem Zylinder 1 auf. Diese Abwanderung wird durch die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung verhindert, die durch eine Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit gebildet wird und im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 3 und 4 im einzelnen erläutert werden soll.
In Fig. 3 ist eine Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit für den Arbeitszylinder 102 dargestellt, die im Innern des Kolbens 2 des Zylinders 1 angeordnet ist. Dabei erfolgt die Abfuhr der ausgespülten Druckflüssigkeit durch den hohlen Steuerkolben.
Wie bereits oben kurz angedeutet wurde, weist der Arbeitszylinder 102 einen Zylinder 1 auf, in dem ein Kolben 2 in seiner Längsrichtung verschoben werden kann. Der gemäß der Darstellung in Fig. 3 obere Zylinderraum 3 ist über die Zuleitung 103 und der untere Zylinderraum 3' über die Zuleitung 104 mit der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Druckquelle verbunden, die periodisch abwechselnd die beiden Sylinderräume 3 bzw. 3' mit der Druckflüssigkeit beaufschlagt und dadurch den Kolben 2 in eine oszillierende Bewegung versetzt.
Die Kolbenstangen 6 bzw. 6' des Kolbens 2 gleiten an aenbei 5 bzw. 5t angedeuteten Didh£ungsflächen an entsprechenden Flächen des Zylinders 1, so daß an diesen Stellen im allgemeinen Druckflüssigkeit aus dem Zylinder 1 austreten kann. Diese, an den Dichtungsflächen 5 und 5' anfallenden Leckagen haben in der Praxis nie die gleiche Größe und können somit in Verbindung mit weiteren, inneren Leckagen zwischen dem Kol- Den 2 und dem Zylinder 1 sowie den beiden anderen, oben erwähnten Störgrößen zu einer allmählichen Wanderung des Kolbens 2 aus der Ausgangslage, im allgemeinen der Mittenlage, im Zylinder 2 führen Um dieses Wandern des Kolbens 1 zu vermeiden, ist das Innere des Kolbens 2 mit einer als Spülsystem dienenden Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit versehen, die mit dem bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 erläuterten Speisesystem zusammenwirkt.
im Innern des hohlen Kolbens 2 ist eine Steuerbuchse 7 angebracht, die an ihrem äußeren Umfang zwei Ringkanäle 8 und 8' aufweist. Die Steuerbuchse 7 isthohl und weist an ihrer Innenwandung Ringkanäle 10 und 10' auf1 die über Bohrungen 9 und 9 mit den Ringkanälen 8 und 8' in Verbindung stehen Außerdem sind die Ringkanäle 8 und 8' über Behrungen 11 bzw. 11' in den Kolbenstangen 6 bzw. 6' des Kolbens 2 mit den Zylinderräumen 3 bzw. 3t verbunden.
Die Steuerbuchse 7 wird in der Kolbenstange 6 über eine Abstandhulse 15 mittels eines Deckels 16 axial fixiert.
In der Steuerbuchse 7 ist ein Steuerkolben 12 in seiner Längsricht-ung verschiebbar -gelagert und über einen Halter 13 und Stellmuttern 14 bzw. 14' mit der Außenwand des -Zylinders 1 verbunden.
Der Schaft des Steuerkolbens 12 ist im Bereich der Ringka-näle 30 und 10 r der Steuerbuchse 7 mit zwei einander zugewandten, verjüngten Absätzen 17 bzw. 17' versehen, die über eine Pille 18 miteinander verbunden sind. In Richtung der Ringkanäle 10 bzw. 10t laufen die verjüngten Absätze 17 bzw. 17' in den vollen Durchmesser des Schaftes des Steuerkolbens 12 aus, wobei die einander zugewandten Kanten 19 und 19i der Ringkanäle 10 und 10' als Steuerkanten dienen, wie im folgenden noch erläutert werden soll.
Der Steuerkolben 12 weist eine in seiner Längsrichtung verlaufende, durchgehende Bohrung 20 sowie mindestens eine radiale Bohrung 21 im Bereich der Rille18 auf.
Die Bohrung 20 ist über die bereits in den Fig. 1 und 2 dargestellte Abf lußleitung 105 mit dem Tankreservoir tOt verbunden, d.h!, die noch zu erläuternde Abfuhr der ausgespülten Flüssigkeit erfolgt über die Bohrung 20 und die Abflußleitung 105.
Im folgenden soll das Funktionsprinzip dieser Ausführungsform erläutert werden. Wenn beispielsweise der Zylinderraum 3 über die Zuleitung 103 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, so bewegt sich der Kolben 2 gemäß der Darstellung in Fig. 3 aus der in dieser Figur gezeigten Stellung, bei der die Steuerkanten 19 bzw. 19' der Ringkanäle 10 bzw. 10' durch den vollen Schaftdurchmesser des Steuerkolbens 12 bedeckt sind, von oben nach unten. Sobald im Verlaufe dieser Bewegung die Steuerkante 19 durch den beginnenden, verjüngten Absatz 17 freigegeben wird, kann Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 3 durch die Bohrungen 11 in den Raum zwischen der Steuerbuchse 7 und den verjüngten Absätzen 17, 17' bzw. der Rille 18 fließen und wird dann über die radiale Bohrung 21 und die Längsbohrung 20 des Steuerkolbens 12 ausgespült.
Bei dieser Bewegung wird der untere ringkanal 10', durch den vollen Schaftdurchmesser-des Steuerkolbens 12 beeckt, so daß hier keine Druckflussigkeit austreten kann.
Beim Zurückschwingen des Kolbens 2, d.h. bei der Beaufschlagung des Zylinderraums 3 t mit der Druckflüssigkeit und beim Durchlaufen der Ausgangslage, findet eine entsprechende Ausspülung des Zylinderraums 3' statt, wenn ein entsprechender Austrittspalt zwischen der Steuerkante 19' und dem verjüngten Ansatz 17' freigegeben wird.
Wenn die Mitte dieser Schwingung aufgrund von unterschiedlichen Leckagen an den Dichtungsflächen 5 bzw. 5-' oder anderer Effekte wandert, ergeben sich aufgrund der dadurch hervorgerufenen Änderung der Ausspülbedingungen bzw. Volurrederur d. Zy1inderrL auch unterschiedliche Mengen an aus den beiden Zylinder- 3 bzw 3' räumen 3 bzw. 3' ausgespülter Druckflüssigkeit, wodurch diese Wanderung der Schwingungsmitte zum Stillstand gebracht und eine stabile Mittelage eingestellt wird.
Außerdem kann diese Mittelage im Hubbereich des Zylinders 11 noch von außen vorgegeben werden, und zwar durch entsprechende Justierung der Stellmuttern 14 und 14', durch die der Steuerkolben 12 in seiner Längsrichtung in dem Kolben 2 verschoben werden kann.
Als Alternative hierzu kann diese Vorgabe des Mittelpunktes der Schwingungsbewegung auch durch elektromechanisch oder hydraulisch betätigte Stellglieder erfolgen.
In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Spülsystems dargestellt, bei der die Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit außerhalb des Arbeitszylinders 102 angeordnet ist. Die Zufuhr der Druckflüssigkeit erfolgt hierbei über das Gehäuse der Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einhet. Als Alternative hierzu kann sie jedoch auch am Zylinder 30 selbst erfolgen.
Bei dieser Ausführungsform ist in einem Zylinder 30 ein Kolben 31 so angeordnet, daß er in seiner Längsrichtung in dem Zylinder 30 verschoben werden kann. Seitlich an den Zylinder 30 ist eine Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit 33 angeflanscht.
Dabei wird eine Steuerbuchse 34 über Deckel 35 bzw. 35' fest mit den Zylinder 30 verbunden.
Der gemäß der Darstellung in Fig. 4 obere Zylinderraum 36' des Zylinders 3Q steht über einen Kanal 37' in dem Zylinder 30, einen Ringkanal 38' in der Steuerbuchse, eine Bohrung 39' in der Steuerbuchs 34, einen Ringkanal 40' in der Steuerbuchse 34 sowie eine Bohrung 41' in einer Gehäusewand 32 und eine Zuleitung 103 mit der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Druckquelle in Verbindung. In ähnlicher Weise ist der gemäß der DarstellUng in Fig. 4 untere Zylinderraum 36 über Kanäle bzw. Bohrungen 37 bis 41 und die Zuleitung 104 mit der Druckquelle verbunden.
In der Steuerbuchse 34 ist ein Steuerkolben 43 so gelagert, daß er in seiner Längsrichtung in der Steuerbuchse 34 verschoben werden kann. Der Steuerkolben 43 ist über einen Halter 44 sowie Stellmuttern 45 und 45' mit dem Kolben 31 verbunden.
Der Steuerkolben 43 weist ähnlich wie der Steuerkolben bei der obigen Ausführungsform auf seinem Schaft in Bereich der Kanäle 40 und 40' der Steuerbuchse 34 zwei verjüngte Absätze 46, 46' auf, die über eine Rille 47 miteinander verbunden sind.
Bei dieser Ausführungsform dienen die Kanten 48 und 48' der Ringkanäle 40 und 40' als Steuerkanten.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Aus spülung der Druckflüssigkeit aus den beiden Zylinderräumen 36 bzw. 36' bei Freigabe der jeweiligen Steuerkante 48, 48' durch die verjüngten Absätze 46, 46' über eine Bohrung 49 in der Steuerbuchse 34, eine Bohrung 50 in dem Gehäuseteil 32 sowie die Abflußleitung 105.
Im übrigen hat diese Ausführungsform die gleiche Funktionsweise wie die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform, so daß sie nicht nochmals im einzelnen erläutert werden soll.
In Fig. 5 ist eine Modifikation der Ausführungsform nach Fig. 4 dargestellt, bei welcher der Steuerkolben 43 mittels einer gesteuerten Hubvorgabe selbst in oszillierende Bewegung versetzt wird, so daß der Kolben 31 eine der Grundschwingung überlagerte Folgebewegung ausführt.
Bei dieser Modifikation ist das obere Enae des Steuerkolbens 43 zu einem Kolben 51 ausgebildet, der in einem Hydraulik-oder Pneumatik-Zylinder 52 in Längsrichtung des Steuerkolbens 43 verschoben werden kann Der Zylinder 52 steht über Leitungen 53 bzw 54 und ein Wegventil 55 mit der Druckquelle bzw.
dem Tankreservoir 107 in Verbindung.
Durch Druckbeaufschlagung des Zylinders 52 kann auf den Kolben 51 und damit auf den Steuerkolben 43 sinne periodische oder nicht periodische Bewegung relativ zu seiner Aufhängung unter Steuerung durch das Wegventil 55 ausgeübt werden. Auf diese Weise läßt sich die Schwingungsmitte des Kolbens 31 in dem Zylinder 30 verlagern. Dies kann für viele Anwendungsfälle zweckmäßig sein, Selbstverstandlich kann diese odifikation auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 verwendet werden.
Als Alternative hierzu ist schließlich noch die Verstellung des Steuerkolbens 43 über eine Spindel mit Elektromotor oder über eine Zahnstange mit Ritzel möglich. Auch ein Exzenter-, Nocken- oder Kurvenscheibenantrieb wäre denkbar.
Die Susspigkennlinie, d.h., die sich im Laufe eines Hubs ändernde Menge Ausspülflüssigkeit,hängt von der Ausbildung der verjüngten Absätze 17, 17' bzw. 46, 46' ab. Die dadurch gegebenen Möglichkeiten, die Ausspülkennlinie zu verändern, sollen im folgenden untersucht werden.
Bei sonst konstanten Parametern, also insbesondere konstantem Druckunterschied, fließt durch einen Ringspalt eine Flüssigkeitsmenge Q (1/min), die proportional zu h3/L ist. Es gilt also -Q = Kh3 /L (imin), wobei K eine Proportionalitätskonstante, h die Breite des Ringspaltes (umlaufend) und L die Länge des Ringspaltes sind.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der Steuerbuchsen/Steuerkolben-Einheit nach den Figuren 3 und 4, bei welcher die Verjüngung 17, 17' bzw. 46, 46' als Stufenspalt 17 mit festem Querschnitt ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist also die Breite h des Ringspaltes 17 zwischen der Steuerbuchse und dem Steuerkolben konstant, so daß nur seine Länge zur Beeinflussung der Ausspülcharakteristik verwendet werden kann.
Aufgrund der unterschiedlichen Länge dieses Ringspaltes können nun die folgenden drei Fälle unterschieden werden, wobei die Darstellungen sich jeweils auf die symmetrische Mittellage der Steuerkanten und Verjüngungen zueinander beziehen: Bei der sogenannten "Nullüberdeckung" schneidet der Absatz der Verjüngung 17 genau mit der Steuerkante 19 ab. Dieser Fall ist in Fig. 6a dargestellt.
Bei der sogenannten positiven überdeckung" erstreckt sich der volle Schaftdurchmesser des Steuerkolbens 12 noch um ein gewisses Maß über die Steuerkanten hinaus, so daß nach beiden Seiten keine Flüssigkeit ausströmen kann. Dieser Fall ist in-Fig. 6b dargestellt.
Bei der sogenannten "negativen Uberdeckung" besteht schon in der Symmetrielage an beiden Steuerkanten ein gewisser Ringspalt, so daß sich auch in der Mittelage des Kolbens schon eine gewisse Menge an ausgespülter Flüssigkeit ergibt, der sogenannten "Null-Durchfluß", Dieser Fall ist in Fig. 6c gezeigt.
In Fig. 7 sind für diese drei Fälle die Durchflußkennlinien aufgetragen, also die pro Zeiteinheit ausströmende Flüssigkeitsmenge im Verlaufe des Hubs des Kolbens im Arbeitszylinder.
Es läßt sich beispielsweise erkennen, daß bei negativer Überdeckung immer eine gewisse Ausspülung stattfindet, während es bei der Nullüberdeckung eine Lage mit der Ausflußmenge "Null" gibt. Bei der positiven Überdeckung erfolgt schließlich das erste Ausströmen der Flüssigkeit relativ spät im Vergleich mit den beiden anderen Fällen.
Mit Hilfe dieser, auf theoretischen Uberlegungen beruhenden Kennlinien kann durch geeignete Wahl des Überdeckungsmaßes (positiv oder negativ) eine gewünschte Ausspülcharakteristik erhalten werden.
In Fig. 8 ist eine kegelförmige Verjüngung 17 dargestellt, d.h., bei wachsender Auslenkung aus der Mittenlage und damit Verringerung der Länge L des Ringspaltes nimmt die Breite des Ringspaltes stetig zu.
Die Nullüberdeckung, die positive Uberdeckung bzw. die negative Uberdeckung für diese Form der Verjüngung sind in den Figuren 8a, 8b und 8c dargestellt.
Die Durchflußkennlinien für diesen Fall sind in Fig. 9 aufgetragen, wobei zu erkennen ist, daß sie wesentlich steiler als bei einem Ringspalt mit konstanter Breite verlaufen.
Diese Durchflußkurven können außerdem noch durch den Kegelwinkel beeinflußt werden, wobei die DurchfluBkW8en in Abhängigkeit von dem Kegelwinkel mehr oder weniger stark ansteigen.
Für den jeweiligen Anwendungsfall kann durch Auswahl einer geeigneten Breite bzw. Länge des Ringspaltes und damit der Uberdeckung sowie durch einen zweckmäßigen Kegelwinkel eine optimale Ausspülcharakterisitk erreicht werden.l Eine Beeinflussung ist weiterhin über das Vorspannventil 106 möglich, indem der Differenzdruck der Ausspülung verändert werden kann.
Wird beispielsweise für kleinere Schwingungsamplituden mit Nullüberdeckung gearbeitet, so könnte die in der Nähe der Mittellage ausgespülte Menge an Druckflüssigkeit im Verhältnis zur Arbeitsmenge pro Hubhälfte zu groß werden (vgl. auch Fig. 7), da bei Nullüberdeckung sofort nach Verlassen der Schwingungsmitte der Ausspülvorgang beginnt Wenn dies der Fall ist, sollte mit positiver Uberdeckung gearbeitet werden, da hierbei der Steuerkolben erst einen "Totweg" durchlaufen muß, bis eine Ausspülung aus den Kanälen erfolgen kann.
Steuerkolben/Steuerbuchsen-Einheiten, wie sie unter Bezugnahme auf die Figuren 3 bis 9 beschrieben worden sind, können bei den beiden in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen eingesetzt werden.
Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1 und 2 ohne Rückführung der Zylinderbewegung ist die Amplitude der Kolbenschwingung im Hinblick auf die Durchflußcharakteristik des Steuerelementes, also des elektrohydraulischen Servoventils100 bzw. des Impulsgenerators 116, bei gleicher Steuerstromvorgabe, d.h., bei gleicher Steuerschieberöffnung, von dem Druckabfall in dem Steuerelement abhängig.
Bei konstanter Massenordnung Zylinder/Kolben stange steigt also der Lastdruck in den Zylinderräumen 3 bzw. 3' und damit an den Anschlüssen A bzw. B mit zunehmender Frequenz an. Bei konstantem Pumpenförderdruck und gleichbleibenden Ventilkolbenausschlag, d.h., konstanter Amplitude des Steuerstroms, wird die Amplitude der Kolbenschwingung im Zylinder kleiner, da die Differenz aus Vordruck am Anschluß P minus Lastdruck am Anschluß A oder B abgenommen hat.
Die Ausgangsgröße "Schwingungsamplitude" des Steuerelementes 4 bzw. 116 zeigt also gegenüber der Eingangsgröße Amplitude des Steuerstroms" einen frequenzabhängigen, degressiven Verlauf, der im allgemeinen nicht stört. Außerdem kann dieser Verlauf durch die einmalige Aufnahme der Kennlinien eines Schwingungserregers und durch entsprechende Vorgabe des Steuerstroms berücksichtigt, d.h., kompensiert werden.
Die Linearisierung der Amplitude mit der Frequenz ist dann nur noch eine Frage der Skalenteilung der Einstellorgane.
Dieser Effekt läßt sich außerdem noch auf folgende Weise kompensieren: Der Differenzdruck an dem Steuerelement .106 bzw. 116 wird durch frequenzabhängiges Angleichen des Vordrucks an dem Anschluß P an den einmal ermittelten Lastdruckverlauf mittels einer frequenzabhängig gesteuerten Pumpendruckregelung in etwa konstant gehalten.
Da bei der hier beschriebenen Zentriereinrichtung immer eine gewisse Menge Druckflüssigkeit ausgespült wird, ergibt sich gleichzeitig auch eine Abfuhr der ir. dieser Druckfiüssigkeitsmenge vorhandenen Wärmemenge, also eine Kuhlung~ Diese Kühlung ergibt sich nur als zusätzliche, nicht unbedingt erforderliche liebenwirkung, da die Steuerung als offener Kreislauf arbeitet, d.h., bei jeden Rückhub wird ein Teil der erwärmten Flüssigkeit in das Tankreservoir zurückgeführt.
Das Prinzip des offenen Kreislaufs gilt jedoch dann nicht mehr exakt, wenn das Hubvolumen im Verhältnis zu dem in den Zuleitungen zwischen Ventil und Zylinder stehenden Volumen gering ist1 d.h., bei kleinen Wegamplituden des Kolbens Dann kann der Fall auftreten, daß die beim Vorhub eingespeiste Menge Druckflüssigkeit nur einen Teil der Leitung füllen und beim Rückhub sofort wieder über den Anschluß T dem Tankreservoir zugeführt werden wird. Dieser Betriebszustand, der insbesondere bei längerem Dauerbetrieb zu einer ungünstigen Erwärmung der Druckflüssigkeit und damit des Schwingungserregers führen kann, wird bei der Zentriervorrichtung sicher vermieden, bei der gleichzeitig auch eine Wärmeabfuhr erfolgt.
Der gesamte Inhalt der älteren Patentanmeldung P 28 31 793.3 gehört zur Offenbarung dieser Anmeldung.
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Claims

Zentriereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungserreger Patentansprüche 1. Zentriereinrichtung für einen hydraulischen Schwingungserreger mit einem in einem Zylinder angeordneten Kolben, die relativ zueinander bewegbar sind, wobei im periodischen Wechsel ein Zylinderraum mit Druckflüssigkeit von einer Druckquelle beaufschlagbar und der andere Zylinderraum mit einem Tankreservoir für die Druckquelle verbindbar sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine bei jedem Hub eine druck- und wegabhängige Menge Druckflüssigkeit aus den Zylinderräumen (3, 3'; 36, 36') spülende Steuerkolben/Steuerbuchsen-Einheit (7, 12; 33).
2. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben/Steuerbuchsen-Einheit (7, 12) im Innern des Kolbens (2) angeordnet ist.
3. Zentriereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolben/Steuerbuchsen-Einheit (33) außerhalb des Zylinders (30) angeordnet ist.
4. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbuchse (7; 34) mit den Zylinderräumen (3, 3'; 36, 36') verbundene Bohrungen bzw. Kanäle aufweist, und daß auf dem verschiebbar in der Steuerbuchse (7; 34) angeordneten Steuerkolben (12;43) mit den Bohrungen bzw. Kanälen in Verbindung bringbare Verjüngungen (17, 17'; 46, 46') ausgebildet sind, an die eine Abflußleitung (21, 20, 22; 49, 50, 52) angeschlossen ist.
5. Zentriereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Verjüngung (17, 17', 46, 46') in Verbindung bringbare Bohrung der Steuerbuchse als Ringspalt ausgebildet ist.
6. Zentriereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung (17) durch zwei stufen- bzw.

kegelförmige Bereiche (17, 17'; 46, 46') der Außenfläche des Steuerkolbens (12; 43) gebildet wird.
7. Zentriereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stufen- bzw. kegelförmigen Bereiche (17, 17' ; 46, 46') durch einen rillenförmigen Zwischenbereich (18; 47) verbunden sind.
8. Zentriereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rillenförmigen Zwischenbereich (18) mindestens eine radiale Bohrung (21) vorgesehen ist, die über eine Längsbohrung (20) aes Steuerkolbens (12) mit der Abflußleitung in Verbindung steht.
9. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (12) fest mit dem Zylinder (1) verbunden ist, während die Steuerbuchse (7) mit dem Kolben (2) verbunden ist.
10. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (43) fest mit dem Kolben (31) verbunden ist, und daß die Steuerbuchse (34) an dem Zylinder (30) befestigt ist.
11. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14, 14'; 45, 45'> 51, 52, 53, 54, 55) zur Verstellung des Steuerkolbens (12; 43).
12. Zentriereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerkolben (43) eine weitere Bewegung überlagerbar ist.
13. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein elektrohydraulisches Servoventil (1 .0) zur periodisch abwechselnden Druckbeaufschlagung der beiden Zylinderräume (3, 3' 36, 36').
14. Zentriereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (116) zur periodisch abwechselnden Druckbeaufschlagung der beiden Zylinderräume (3, 3', 36, 36').