DE828188C - Hydraulischer Arbeitskolben - Google Patents

Description

• Hydraulischer Arbeitskolben Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Arbeitskolben, der %-on einer durchlaufenden regelbaren Förderpumpe unmittelbar bewegt, durch die nach der Arbeitsleistung im Zylinder entstehende Druckerhöhung selbsttätig gesteuert und bezüglich Hub und Hubgeschwindigkeit in besonders einfacher Weise geregelt wird.
• Bei den bekannten durch Druckerhöhung im Zylinder selbsttätig gesteuerten hydraulischen Arbeitskolben wirkt sich die Druckerhöhung in der jeweils arbeitsleistenden "Zylinderseite auf je ein Steuerventil oder auf ein gemeinsames Umsteuerventil mit zwei Paar Steuerflächen aus, die den Zufluß bz«-. Abfluß der Druckflüssigkeit zu den beiden Zylinderseiten beeinflussen. Diese Umsteuerungsart hat den Nachteil, daß sie sich nur für Niederdruck eignet und bei räumlich getrennter Anordnung von Arbeitslaolhen und Steuerung eine selbsttätige Steuerung des .-Arbeitskolbens nur bei dem durch die Kolbenabmessungen bestimmten Hub gestattet, sofern nicht durch den Arbeitskolben betätigte, oft schwierig anzuordnende verstellbare Übertragungsmittel vorgesehen sind, die ein in der Abflußleitung der nicht mit Drucköl beaufschlagten Zylinderseite angeordnetes Sperrventil vorzeitig schließen und damit die Drucksteigerung auf der arbeitsleistenden Zylinderseite zur Einleitung der Umsteuerung bewirken. Ferner ist bei diesen bekannten hydraulischen Arbeitskolben die Hubzahl bei gleichbleibender Förderleistung der Pumpe unveränderlich, weil die Umsteuerung im Takt der Kolbenbewegung liegt und durch Druckänderung des Betriebsmittels nur unwesentlich beeinflußt werden kann. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß z. B. bei selbsttätig gesteuerten Förderanlagen, Arbeitsmaschinen usw., bei denen Arbeitskolben und Steuerung räumlich getrennt angeordnet sind, die Umsteuerung in der einen Totpunktlage erst nach längerer Haltezeit erfolgt und die Haltezeit selbst weitgehend einstellbar ist. Oft besteht auch bei der selbsttätigen Steuerung die Forderung, daß der Arbeitskolben bei räumlich getrennter Anordnung nach der einen Richtung hin stets genau die gleiche Endlage einnimmt, die Endlage nach der anderen Richtung hin jedoch stufenlos verstellbar ist. Dabei ist darin nur selten der Einbau besonderer Ventile und Ventilsteuerungen möglich. Erwünscht ist schließlich, daß die selbsttätige Steuerung, und zwar unabhängig davon, ob Hoch- oder Niederdruckpumpen zur Druckerzeugung verwendet werden, auch bei langsamsten Kolbenbewegungen einwandfrei arbeitet.
• Der selbsttätig gesteuerte hydraulische Arbeitskolben nach der Erfindung erfüllt alle diese Forderungen in einfachster Weise, indem ein einziges Umlaufsteuerventil nur mit der einen Zylinderseite verbunden und in die Betätigungsleitung des Umlaufsteuerventils ein einstellbares Drosselventil sowie ein sich in Richtung zum Betätigungskolly@n des Unilaufsteuerventils öffnendes, einen größeren z 'itzliclien Durchgang freigebendes Rückschlagus ' 11 ell Ventil eingeschaltet ist. Das dem einzigen die Umkehr der Arbeitskolbenbewegung bewirkenden Unilaufsteuerventil nebengeschaltete Drosselventil gestattet es, den Zeitpunkt des Schließens des Umlaufsteuerventils in weiten Grenzen zu verlegen und dadurch sowohl die Hubzahl des Kolbens bei gleichbleibender Förderleistung als auch den Hub selbst zu verändern. Die Hubgeschwindigkeit kann dabei zusätzlich durch eine in der Fördermenge stufenlos regelbare Förderpumpe beeinflußt werden.
• Die Zeichnung veranschaulicht im Schema ein Ausführungsbeispiel des hydraulischen Arbeitskolbens gemäß der Erfindung: In dein Zylinder t bewegt sich abgedichtet der Arbeitskolben 2, der als Differentialkolhen mit zwei den jeweiligen Kraftverhältnissen entsprechenden Kolbenfliichen ausgestattet ist. Die beiden Zylinders,eiten3,4 sind über die Leitungen 5, 5' und 6 sowie die Verbindungsleitung 7 an die stufenlos regelbare Förderpumpe 8 angeschlossen. In die die Leitungen 5 und 6 verbindende Leitung 7 ist ein sich in Richtung zur Zylinderseite 4 öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil 9 eingeschaltet und erfindungsgemäß nur ein einziges Umlaufsteuerventil io vorgesehen, (las über die Leitung 6 lediglich mit der einen Zylinderseite4 verbunden ist. Dieses Umlaufsteuerventil wird durch einstellbaren Federdruck in Schließstellung gehalten, es sperrt die Leitung 6 gegen die Abflußleitung 11 zum Vorratsbehälter 12 der Förderpumpe ab. Zweckmäßig ist das Umlaufsteuerventil als Differentialkolbenventil ausgebildet, um die Öffnungskraft möglichst klein zu halten. Der Betätigungskolben 13 des Ventils kann von der Druckflüssigkeit aus der Zylinderseite 4 über die Leitungen 6, 7', 14 und 15 beaufschlagt werden. Dabei ist in die Leitung 14 ein einstellbares Drosselventil 16 und in die Leitung 15 ein federbelastetes Rückschlagventil 17 eingebaut, das sich in Richtung zum Betätigungskolben 13 des Umlaufsteuerventils to öffnet und dann einen größeren zusätzlichen Durchgang freigibt. Zwischen dem Drosselgentil i6, dem Rückschlagventil 17 und dein ßetütigungskolben i3 des Umlaufsteuerventils io liegt schließlich ein Druckflüssigkeitsspeicherraum 18.
• Die Z@'irkungsweise dieses hydraulischen _\rlreitskolbens und seiner Schaltung ist iitiii folgende: Die Zeichnung stellt den Arbeitskolhen 2 in :\nfairgsstellung dar bei geschlossenem Z_'mlaufsteuerventil io. Zu Beginn des Spiels fördert die durchlaufende, stufenlos regelbare Hocli(Ii-tickl)unil>e 8 Druckflüssigkeit über die Leitung 7 sowie das sich öffnende Rückschlagventil 9 und die Leitung 6 in die Zylinderseite .4. Dabei wird der _lrlieitslcollren unter gleichzeitiger Verdrängung der auf der gegenüberliegenden Zylinderseite stehenden Druckflüssigkeit durch die Leitungen ; tind 6 entsprechend der von der Pumpe geförd:°rten Druckflüssigkeitsmenge mit mehr oder weniger großer ITubgeschwindigkeit und Arbeitsleistung bis zu seiirei-Endlage bewegt. Diese Endlage kann durch einen mechanischere Anschlag der von (lein Arbeitskolben angetriebenen Teile oder dcs Kolbens selber bestimmt werden. Dic weiterfördernde Hochdruckpumpe erzeugt jetzt in (lein Zylinder eine Druckerhöhung, die sich über die an die Zylinderseite 4 angeschlossene Leitung 6, die Leitungen 7', 14 und 15, das Drosselventil i6, das Riickschlagventil 17 und den Speicherraum 18 auf den Betätigungskolben 13 des Uinlaufsteuerventils to fortpflanzt. Entsprechend seiner Einstellung wird dabei der auf diesem Ventil lastende Federdruck früher oder später iiberwundeii sowie auch der im Schließsinn wirkende Flüssigkeitsdruck, der auf dein als Differentialkolbenventil ausgebildeten l.'rnlaufsteuerventil io ruht. Die zur Erzeugung der Spannungsdifferenz zwischen Schließ- tind Umschaltdruck des Umlaufsteuerventils notwendige Flüssigkeitsmenge im Speicher 18 entspricht dabei mindestens dem Hubvolumen des Betätigungskolbens 13 des Umlauf steuerventils. Dadurch wird ein einwandfreies Arbeiten der Umsteuerung erreicht, da sich das Ventil bei der LJrnschaltung rasch und mit vollem Hub öffnet. Durch das geöffnete Umlaufsteuerventil io ist nun die @'erbindting zerr Zylinderseite 4 über die Leitung 6 und die Leitung i t zum Vorratsbehälter 12 der Hoclidrtickl>umpe hergestellt, so daß dieDruckflüssigkeit von dort unter (lern Einfluß des in der gegenüberliegenden Zylinderseite auf den Arbeitskolben wirkenden Flüssigkeitsdruckes in den Vorratsbehälter abfließen kann. Die Hubgeschwindigkeit des Arbeitskolbens ist dabei wiederum von der Fördermenge der Hochdruckpumpe abhängig. Da der Gegendruck im Zylinderraum 4 sehr gering ist, wird zu dieser Bewegung des Kolbens nur ein cerhiiltuisni<ißig niedriger Druck benötigt, sofern die Arbeitsleistung für den Rückhub kleiner ist als diejenige für den Arbeitshub, wie das in vielen Anwendungsfällen der Fall ist. Der geringe Förderdruck ist dann auch nicht imstande, das Rückschlagventil 9 in der Leitung 7 zu der Zylinderseite 4 zu öffnen, so daß keine Druckflüssigkeit nutzlos in diese Zylinderseite bzw. den Vorratsbehälter 12 gefördert wird. Die Geschwindigkeit des Arbeitskolbens kann unter Umständen auch noch zusätzlich durch ein in die Abflußleitung i i eingeschaltetes (nicht gezeichnetes) Drosselventil geregelt werden. Während der Bewegung des Arbeitskolbens fließt aber auch die den Betätigungskolben 13 des Umlaufsteuerventils io beaufschlagende Druckflüsigkeit durch das Drosselventil 16 und das geöffnete Umlaufsteuerventil zum Vorratsbehälter 12 ab. Dabei ist die Abflußgeschwindigkeit bzw. die Abflußmenge von dem Drosselspalt bzw. der Einstellung des Drosselventils 16 abhängig, da (las Rückschlagventil 17 den Abfluß der Speicherflüssigkeit zum Vorratsbehälter 12 verhindert. Mit der Größe dieses Spaltes kann die Menge des abgeführten Druckmittels so eingestellt werden, daß (las Umlaufsteuerventil io sich schließt, bevor oder nachdem der Arbeitskolben seine Bewegung zur Anfangslage beendet hat. Da bei geschlossenem Umlaufsteuerventil die Hochdruckpumpe wieder in die Zylinderseite 4 fördert und den Arbeitskolben zu einem neuen Hub veranlaßt, tritt dieser Ilubwechsel in ersterem Falle vor, in letzterem Falle zeitlich mehr oder weniger nach der Zurücklegung des ganzen Hubweges ein. Dadurch ist eine Regelung sowohl des Hubes als auch der Hubzahl lediglich durch Verstellen des Drosselventils 16 möglich, während die Hubgeschwindigkeit durch entsprechende Einstellung der Hochdruckpumpe geregelt wird.
• Unter Umständen braucht die Zylinderseite 3 nicht an die Hochdruckpumpe angeschlossen zu sein, nämlich dann nicht, wenn beispielsweise bei schräger oder senkrechter Anordnung des Arbeitskolbens die von den angetriebenen Teilen auf den Arbeitskolben wirkende Kraft beim Rückhub groß .genug ist, den Kolben in die Anfangslage zurückzudrücken. In diesem Falle fällt die Leitung 3 fort, während die Steuerung dieselbe bleibt.
• In dem Ausführungbeispiel sind die Rückschlagventile, das Umlaufsteuerventil, das Drosselventil und der Speicherraum in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Natürlich können die Ventile auch in Einzelgehäusen eingebaut sein. Oft dürfte es zweckmäßig sein, die Ventile und den Speicherraum im Zylinder oder an der Hochdruckpumpe anzubringen. In Sonderfällen, beispielsweise wenn bei einem Arbeitsspiel jeweils nur ein Arbeitshub und ein Rückhub erforderlich sind, kann es zweckmäßig sein, die Hochdruckpumpe während der Betriebspausen abzustellen. Mit dem Abschalten der Pumpe schließt sich das Umlaufsteuerventil selbsttätig, so daß das System beim Zuschalten der Hochdruckpumpe auf Ausgangsstellung steht. Auch diese Arbeitsweise wird von der Erfindung umfaßt.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mittels durchlaufender regelbarer Förderpumpe unmittelbar bewegter, durch die im Zylinder nach der Arbeitsleistung entstehende Druckerhöhung selbsttätig gesteuerter hydraulischer Arbeitskolben, gekennzeichnet durch ein einziges nur mit der einen Zylinderseite (.4) verbundenes Umlaufsteuerventil (io), auf dessen Betätigungskolben (13) die Druckflüssigkeit von zwei Leitungen (14, 15) her einwirkt, ein einstellbares Drosselventil (16) in einer dieser Leitungen (14) und ein Rückschlagventil (17), das in die zweite Leitung (15) eingebaut ist, sich in Richtung zum Betätigungskolben (13) öffnend und dabei einen größeren zusätzlichen Durchgang für die Druckflüssigkeit freigibt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufsteuerventil (io) als federbelastetes Differentialkolbenventil ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Betätigungskolben (13) des Umlaufsteuerventils (io), dem einstellbaren Drosselventil (16) und dem Rückschlagventil (17) ein Druckflüssigkeitsspeicherraum (18) eingeschaltet ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflüssigkeitsleitungen (5, 6) zu den beiden Zylinderseiten des Kolbens durch eine Leitung (7) verbunden sind, in die ein einstellbares, die Zylinderseiten (3, 4) trennendes und zur Zylinderseite (4) öffnendes Rückschlagventil (9) eingebaut ist.