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Hydraulischer Arbeitskolben Es sind durch Druckerhöhung im Zylinder
selbsttätig gesteuerte Arbeitskolben bekannt, die ein die arbeitshubleistende Zylinderseite
mit dem Vorratsbehälter verbindendes Umlaufsteuerventil und ein die arbeits- und
rückhubleistende Zylinderseite ver-1>in,leudLs Rückschlagventil aufweisen. Das einzige
einstellbare Drosselventil zusammen mit einem parallel geschalteten Rückschlagventil
reguliert dabei lediglich die Umsteuerzeit in der rückwärtigen Totpunktlage, während
in der vorderen Totpunktlage bzw. nach beendigtem Arbeitshub die Umsteuerung sofort
erfolgt. Nachteilig ist dabei, daß die beim Arbeitshub> abzugebende Kraft des als
Dif-' ferentialkolben wirkenden Arbeitskolbens wesentlich durch dieDitterenzder
auf den beidenZylinderseiten auftretenden Drücke verringert wird, da das sich zur
arbeitshubleistenden Zylinderseite hin öffnende Rückschlagventil für den Rückhub
auf eine 'hdhere als zum Rückbub notwendige Flüssigkeitsspannung eingestellt sein
muß. Die Flüssigkeitsspannung beim Rückhub wird dabei bestimmt durch die Wechselwirkung
zwischen der vollen Fördermenge der Pumpe einerseits, dem Verhältnis der arbeits-
und rückhubleistenden Zylinderseiten zueinander und den genügend groß zu wählenden
Querschnitten der Verbindungsleitungen und Verbindungsorgane zwischen der arbeitshubleistenden
Zylinderseite und dem Vorratsbehälter andererseits. Ein Rückhub ist dabei nicht
gegeben, wenn während des Rückbubes Druckmittel über das Rückschlagventil bzw. über
das geöffnete Umlaufsteuerventil in den Vorratsbehälter zurückfließen kann. .
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Dergemäß der vorliegendenErfindung selbsttätig gesteuerte hydraulische
Arbeitskolben erfüllt
einerseits durch die Verwendung von zwei Drosselventilen
mit jeweils zugeordnetem Rückschlagventil die Forderung, in den beiden Totpunktlagen
die Umsteuerzeit unabhängig voneinander regulieren zu können, andererseits durch
das mit zwei zusätzlichen Steuerkolben verseheneUmsteuerventil,unter Wegfall des
die arbeitshubleistende mit der rückhubleistenden Zylinderseite verbindenden Rücksclilagventils,
die Forderung, daß die vom Arbeitskolben abzugebende Kraft beim Arbeitshub> der
vollen Arbeitsfläche der arbeitshubleistenden Zylinderseite entspricht. Die Querschnitte
der VerilitidungsleitungenundVerbindungsorgane zwischen der arbeitshubleistenden
Zylinderseite und dem Vorratsbehälter sowie das `'erhältnis der arbeits-und rückhubleistenden
Zylinderseiten zueinander sind dabei ohne Einfluß auf den Rückhub>, da, falls die
maximale Flüssigkeitsspannung für den Rücklttil> notwendig sein sollte, die überschüssige
Förderinenge der Pumpe über das vorgesehene Sicherheitsventil zurückfließen kann.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausfiihrungsheispiele
des hydraulischen Arbeitskolhens gemäß der Erfindung, und zwar zeigt A111>. i die
grundsätzliche schematische Anordnung bei geschlossenem Umsteuerventil (Arbeitshub),
A1>1>.2 die schematische Darstellung des Umsteuerventils in geöffneter Stellung
(Rückhuf>).
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In dem Zylinder i gemäß Abb. i bewegt sich abgelichtet der Arbeitskolben
2 mit seinen Zylinderseiten 3 und .I, welche mit den Leitungen 5 und 6 Tiber das
Umsteuerventil24 und den Leitungen io und 25 mit dem Vorratsl-->ehälter i i bzw.
der Förderpumpe 7 verbunden sind. Die Leitungen 5, 6, 10
und 25 sind jeweils
mit ihren Abzweigungen a und b an das Umsteuerventil 24 angeschlossen. Die Leitung
26 mit dem einstellbaren Drosselventil 27 und dem sich in Richtung des Betätigungskolbens
12 des Umsteuerventils 24 sich schließenden Rückschlagventil 28 sowie die parallele
Leitung 29 mit dem einstellbaren Drosselventil 30 und dem sich in Richtung
des Betätigungskolbens 12 des 24 öffnenden Rückschlagventil 31 verbinden den Druckflüssigkeitsspeicherraum
17, welcher über die Leitung 32 mit dem Betätigungskolben 12 des Umsteuerventils
24 in Verbindung steht, Tiber die lxitungszweige 6a bzw. 66 mit der Förderpampe
7 bzw. dem Vorratsbehälter i 1. Die Förderpumpe 7 ist mit dem Sicherheitsventil
36, welches auf den maximalen Flüssigkeitsdruck der Förderpumpe 7 eingestellt
ist, und mit der Saugleitung 18 mit dem Vorratsbehälter i i verbunden. Der Betätigungskolben
12 des als Differentialkolbenventil ausgebildeten Umsteuerventils 2¢ ist mit zwei
Steuerkolben 33 bzw. 34 und dem .Ventilsitz 35 versehen und stellt gemäß Abb. i,
welche der Arbeitshubstellung entspricht, die Verbindung der Förderpumpe 7 mit der
Zylinderseite .4 bzw. mit dem Druckflüssigkeitsspeicherraum 17 über die Leitungen
25, 25a, 6a und 6 bzw. über die Leitung 29 mit dem in dieser Leitung liegenden einstellbaren
Drosselventil 3o und dem sich zum Druckfliissigkeitsspeicherraum 17 hin öttnenden
Riickschlagventil 31 leer. Gleichzeitig ist die Verbindung zwischen der Zylitlderseite
3 des Arbeitskolbens 2 mit dem Vorratsbehälter i i über die Leitungen 5, 56, ioa
und to llergest°llt.
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Gemäß A11. 2, welche (las L'tnstetierv entil 24 in der Rückhubstellung
zeigt, stellt das Umsteuerventil die Verbindung der Zvlinderseite 3 des Arbeitskolbens
2 mit der Förderpumpe 7 über die Leitungen 5, 5a, 256 utld 25 her. Gleichzeitig
ist die Verbindung der Zylinderseite4 des Arbeitskolbens2 und die Verbindung des
Druckflüssigkeitsspeicherraumes 17 mit dem Vorratsbeh'ilter i i über die Leitungen
6,66, 1obund 10 bzw.iil>er die Leitung26, mit dem in dieser Leitung liegenden
einstellbaren Drosselventil 27 und dem sich zum Druckflüssigkeitsspeicherraum
17 hin scllließetld en Rückschlagventil 28 hergestellt.
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Die Wirkungsweise des hydraulischen Arbeitskolbens gemäß der l?rfindung
ist folgende: Der Arbeitskolben 2 befindet sich, wie Abb. i darstellt, innerhalb
des Zylinders i in der Anfangslage, und das Umsteuervetltil24 sei geschlossen. Die
beispielsweise durchlaufende stufenlos regelbare Förderpumpe 7 fördert aus dem Vorratsbehälter
i i über die Saugleitung 18 durch die Leitung 25 und deren Anschluß 25a über den
durch den Betätigungskolben 12 freigegebenen Anschluß 6a und die Leitung 6 Druckflüssigkeit
in die Zylinderseite .I. Je nach der eingestellten Fördermenge wird der Arbeitskolben
unter gleichzeitiger Verdrängung der in der anderen Zylinderseite 3 enthaltenen
spannungsfreien Druckflüssigkeit über die Leitung 5, deren Anschluß 56 und über
den durch den Betätigungskolben 12 freigegebenen Anschluß joa und der Leitung io
in den Vorratsbehälter i i mit einer mehr oder weniger großen Hubgeschwindigkeit
unter gleichzeitiger Arbeitsleistung bis zu seiner Endlage bewegt. Diese Endlage
wird durch einen mechanischen Anschlag der von dem ArlleltSkoll)e11 2 angetriebenen
Teile oder des Kolbens innerhalb des Zylinders selbst bestimmt. Die weiterfördernde
Pumpe 7 erzeugt nun in dem Zylinder eine Druckerhöhung, die sich über die an die
Zylinderseite ,4 angeschlossene Leitung 6, das einstelltlare Drosselventil 30, die
Leitung 29, das sich in Richtung zum Betätigungskolben 12 öffnende Rückschlagventil
31 und den Speicherraum 17 auf den Betätigungskolben 12 des Umsteuerventils 24 fortpflanzt.
Je nach dem eingestellten, auf (las Umsteuerventil wirkenden Federdruck überwindet
die den Kolben 12 beaufschlagende Druckflüssigkeit infolge ihrer Druckerhöhung früher
oder später den Federdruck sowie den auf das als Differentialkolbenventil ausgebildete
Umsteuerventil wirkenden F lüssigkeitsdruck. Die zur Erzeugung der Spannungsdifferenz
zwischen Schließ- und Umschaltdruck des Umsteuerventils 24 notwendige Flüssigkeitsmenge
für dery Speicher 17 entspricht dabei mindestens dem Hubvolumen des Betätigungskolbens
12 des Umsteuerventils 24. Dadurch wird ein einwandfreies Arbeiten des Umsteuerventils
erreicht, da sich dasselbe bei der Umsteuerung rasch und mit vollem Huböffnet. Je
nachEinstellttng desDrosselventils3o
wird die Betätigung des Unisteuerventils
24 bei der Erreichung der Hubendlage bzw. zu einem späteren "Zeitpunkt erfolgen.
Im letzteren Falle fließt die bis zur Umschaltung zuviel geförderte Druckflüssigkeit
über das Sicherheitsventil 36 in den Vorratsbehälter i i zurück. Das in der Leitung
26 liegende, sich in Richtung zum Betätigungskolben 12 schließende Rückschlagventil28
verhindert dabei die Beeinflussung des Drosselventils 3o durch das auf einen anderen
Drosselquerschnitt eingestellte Drosselventil 27.
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Nach erfolgter Umschaltung ist gemäß Abb. 2 die Zylinderseite 3 mit
der Förderpumpe 7 über die Leitung 5 und 25, die Zylinderseite 4 und der Drurkflüssigkeitsspeicherraum
17 über die Leitungen 6 und 10 1>zw. 26 mit dem Vorratsbehälter i i verbunden.
Der Arbeitskolben 2 bewegt sich in seine Anfangsstellung unter gleichzeitiger Verdrängung
der in dem Zylinderraum :4 enthaltenen spannungsfreien Flüssigkeit in den Vorratsbehälter
i i zurück. Während der rückläufigen Arbeitskoll>enbewegung fließt gleichzeitig
die unter dem Federdruck stehende und den Betätigungskolben 12 beaufschlagende Druckflüssigkeit
über das Rückschlagventil 28, die Leitung 26 und das einstellbare Drosselventil
27 über das geöffnete Umsteuerventil 24 zum Vorratsbehälter i i ab. Die Abflußzeit
ist von der Abflußmenge, welche dem Hubvolumen des Betätigungskolbens 12 entspricht
und von der Größe des Drosselspaltes des einstellbaren Drosselventils 27 abhängig,
da das dem Drossel-Ventil 30 zugeordnete Rückschlagventi131 die Beeinflussung
des Drosselventils 27 durch das auf einen anderen Querschnitt eingestellte parallel
geschaltete Drosselventil 30 verhindert. Je nach der Einstellung des Drosselventils
27 kann die Abflußzeit so groß oder so klein sein, daß das Umsteuerventil sich schließt,
nachdem oderbevor derArbeitskoll>en seine Bewegung zur Anfangslage beendet hat.
Da bei geschlossenem Umsteuerventil die Förderpumpe wieder Druckflüssigkeit in die
Zylinderseite 4 schafft und den Arbeitskolben zu einem neuen Huh veranlaßt, tritt
dieser Hubwechsel im letzteren Falle vor, im ersteren Falle zeitlich mehr oder weniger
nach der Zurücklegung des ganzen Hubes ein. Dadurch ist eine Regelung sowohl des
Hubes als auch der Haltezeiten lediglich durch Verstellen der Drosselventile 27
und 30 möglich, wobei die Rückschlagventile 28 und 31 die gegenseitige Beeinflussung
der auf verschiedene Umschaltzeiten eingestellten Drosselventile 27 und
30 verhindern. In der Anfangslage des Arbeitskolbens 2 bei gleichzeitig geöffnetem
Umsteuerventil24 fließt die bis zur Umschaltung geförderte Druckflüssigkeit über
das Sicherheitsventil 36 in den Vorratsbehälter i i zurück.
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In Sonderfällen, beispielsweise wenn jeweils bei einem Arbeitsspiel
nur ein Arbeitshub und ein Rücklaub erforderlich ist, kann es notwendig sein, während
der Betriebspausen die Druckerzeugungsanlage selbsttätig abzustellen, ohne daß diese
Arbeitsweisg aus dem Geltungsbereich der Erfindung fällt, da sich während der Betriebspause
das Umsteuerventil24 selbsttätig schließt und damit die Anfangslage bzw. Anfangsstellung
beim Neueinschalten der Druckerzeugungsanlage hergestellt ist.