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Mengenregler für Flüssigkeitsstellmotoren, insbesondere für Werkzeugmaschinen
Es sind Druckregler für Flüssigkeitsstellmotoren, insbesondere für die bei Werkzeugmaschinen
vorkommenden Bewegungen, wie Antrieb der Maschine, Vorschub der Werkzeuge u. dgl.,
bekannt, bei denen außer einer in der Druckflüssigk eitsleitung gengebauten Drosselvorrichtung
noch sein Regler vorgesehen ist, der die Aufgabe hat, Schwankungen zwischen den
Drücken vor und hinter der Drossel auszugleichen, d. h. die durch solche Druckschwankungen
verursachte ungleichmäßige Zufuhr von Druckflüssigkeit zur Arbeitsstelle zu vermeiden.
Einer dieser bekannten Regler besteht aus einem verschiebbaren Kolben, auf dessen
eine Seite der Druck vor der Drossel wirkt, während die andere Kolbenseite außer
mit dem hinter der Drossel herrschenden Druck noch durch eine Feder belastet ist.
Der Druck dieser Feder und der Druckunterschied vor und hinter der Dirossel sind
dabei so. bemessen, daß der Druck vor der Drosseleine Verschiebung des Reglerkolbens
hervorbringt, wobei dieser dann einte Öffnung freigibt, durch die der überschuß
an Druckflüssigkeit ,entweicht.
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Es hat sich nun gezeigt,' daß dieser Druckregler nicht in allen Fällen
fein genug arbeitet. Selbst bei konstantem Druckgefälle, d. h. selbst bei konstantem
Unterschied zwischen den Drücken vor und hinter der Drossel, ändert sich die Durchströmgeschwin.digkeit
mit dem Druck, und zwar nimmt bei steigendem Druck die Durchströmgeschwindigheit
ab, während sie bei sinkendem Druck zunimmt.
Diese Erscheinung ist
nicht ohne Einfluß auf die der Arbeitsstelle zugeführte Flüssigkeitsmenge, d. h.
bei Schwankungen des Druckes vor der Drossel werden der Arbeitsstelle verschieden
große Flüssigkeitsmengen zugeführt. Dieser Einfluß ist besonders im. den hohen Druckbereichen
so groß,- daß der bekannte Regler nicht ausreicht, wenn ein möglichst gleichmäßiger,
stoßfreier Vorschub verlangt wird, wie solcher für Feinstarbeiten unerläßlich ist.
Auch ist eine genaue Einhaltung der Arbeitszeiten und der vorgeschriebenen Arbeitskreisläufe
nicht mehr möglich.
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Hier setzt nun die Erfindung ein, die sich die Aufgabe gestellt hat,
.die geschilderten Nachteile zu beseitigen. Erreicht wird dies dadurch, daß die
Spannung der den Reglerkolben beeinflussenden Feder (Reglerfeder) durch Verschieben
mindestens einer ihrer Stützpunkte durch ein Organ geändert wird, dessen. jeweilige
Lage in der Weise vom Flüssigkeitsdruck vor der Drossel abhängig ist, daß bei steigendem
Flüssigkeitsdruck die Federspannung vergrößert und bei sinkendem Druck verkleinert
wird. Gemäß der Erfindung ist das -den Federstützpunkt verschiebende und damit die
Federspannung ändernde Organ ebenfalls als Kolben ausgebildet, ,gegen .den sich
die Feder mit ihrem verschiebbaren Ende abstützt und dessen jeweilige Lage von einen
unter dem Einfluß des Flüssigkeitsdruckes vor der Drossel stehenden Organs bestimmt
wird, und zwar in der Weise, 'daß sich die Federspannung bei steigendem Flüssigkeitsdruck
vor der Drossel erhöht und umgekehrt. Das diesen Kolben verschiebende Organ kann
in weiterer Ausbildung der Erfindung wiederum als Kolbenausgebildet werden, der
auf der einen Seite von, der Druckflüssigkeit mit dem vor der Drossel herrschender
Druck beaufschIagt ist und auf der anderen Seite mit einer Feder belastet ist. Dieser
Kolben weist eine .derartig angeordnete Kurve auf, daß sie bei seiner Bewegung in
der einen Richtung" hervorgerufen durch Änderung des Flüssigkeitsdruckes, den die
Reglerfeder beeinflussenden Kolben so verschiebt, daß er die Spannung der Reglerfeder
erhöht, während bei der Bewegung in der anderen Richtung bei sinkendem Druck der
Flüssigkeit die Reglerfeder ihn unter Entlastung der Federspannung in entgegengesetzter
Richtung verschiebt.
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Wird anstatt Wasser, das bekanntlich eine bei allem, -Temperaturen
gleiche Viskosität besitzt, Öl als Druckflüssigkeit: verwendet, so ist gemäß der
Erfindung auch noch der Einfluß der durch Temperaturschwankungen hervorgerufenen
Viskositätsschwankung auszuschalten. Dies geschieht vorteilhaft dadurch, da.ß die
durch Temperaturänderungen auftretenden Bewegungen eines Bimetallstabes oder eines
sonstigen die Volumänderuug von festen Körpern, Flüssigkeiten oder Gasen anzeigenden
Gerätes auf die entsprechend ausgebildete Drossel für die Druckflüssigkeit übertragen
werden, und zwar in dem Sinne, daß bei sinkender Temperatur und damit steigender
Viskosität des Öls die Drosselöffnung vergrößert und umgekehrt bei steigender Temperatur
verkleinert wird. Besteht die Drossel aus einem Drehschieber, so kann durch Ausbildung
der Schlitzöffnungen des Drehschiebers eine weitgehende Anpassung an die Viskositätskurve
des verwendeten Öls .erreicht werden. Bei Verwendung eines Bimetallstabes können
dessen bei Temperaturschwankungen auftretenden Bewegungen auf eine Zahnstange übertragen
werden, die mit einem mit dem Drehschleb@er der Drossel verbundenen Zahnrad in Eingriff
steht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
veranschaulicht.
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Eine Zahnradpumpe i saugt die Flüssigkeit (Wasser, 'Öl u. dgl.)
durch die Leitung z an und drückt sie in die Leitung 3 (Druckleitung). Von der Druckleitung
zweigt ein Kanal q. ab, in dem in bekannter Weise eine Drosselvorrichtung 5 beliebiger
Bauart eingebaut ist und .der zur Arbeitsstelle führt. Beim .dargestellten Beispiel
ist die Arbeitsstelle ein Zylinder 6, in dem der Kolben 7 verschiebbar ist, der
seinerseits zum Vorschub' des nicht gezeichneter Werkzeugs dient. Im Zylinder 8
ist der Reglerkolben 9 verschiebbar. Wenn die Vorrichtung außer Betrieb ist, wird
der Kolben 9 durch die Druckfeder io ;gegen dien Anschlag i i gedrückt, der sich
an dem Verschlußstück 12 befindet, das den Zylinder 8 nach der einen- Seite abschließt.
Der Anschlag i i hat einen kleineren Durchmesser als der Zylinder 8, so daß ein
Ringraum 13 entsteht, in den die Druckleitmg 3 mündet. Demzufolge steht die linke
Seite des Kolbens 9 unter dem Druck der Flüssigkeit vor der Drossel 5. Hinter
der letzteren zweigt von. dem Kanal ¢ der Kanal 14 ab, der rechts vom Kolben 9 in
den Zylinder 8 mündet, so daß die rechte Seite des Kolbens 9 mit dem Flüssigkeitsdruck
hinter der Drossel 5 belastet wird. Außerdem ist diese Kolbenseite zusätzlich noch
mit dem Druck der Feder io belastet, die zwischen dem Kolben 9 und dem Nebenfalls
im Zylinder 8 angeordneten Kolben 2a ,eingespannt ist. Wird nun die Einri:chtung
in Betrieb gesetzt, d. h. soll der Kolben 7 und das damit in Verbindung stehende
Werkzeug verschoben werden, so wird die Pumpe i in Gang gesetzt, so daß die Druckflüssigkeit
einerseits dem Ringraum 13 und andererseits durch Kanal q. der Drossel 5 zuströmt.
Von letzterer gelangt die Druckflüssigkeit durch Kanal 14 auf die rechte Seite des
Kolbens 9 und durch den hinter der Drossel 5 liegenden Teil des Kanals q. zum Zylinder
6. Die Verhältnisse sind dabei so gewählt, daß der Druck vor der Drossel 5 und damit
auch der auf der linken Seite des Kolbens 9 ruhende -Druck ausreichend ist, .uni
;eine Verschiebung des Kolbens 9 nach rechts entgegen dem auf seiner rechten Seite
von der Druckflüssigkeit und der Feder i o ausgeübten Druck hervorzubringen. Bei
dieser so erzeugten, Rechtsverschiebung des Kolbens 9 legt dieser den Kanal 15 frei,
durch den die überschüssige Druckflüssigkeit entweicht.
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Da dieser Mengenregler aus den oben angegebenen Gründen in vielen
Fällen nicht präzis genug arbeitet, ist erfindungsgemäß der als Widerlager für die
Feder io dienende Kolben 2z verschiebbar ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der Koben
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vorgesehen, der im Zylinder 16 verschiebbar ist und dessen seine
Seite sich gegen die Feder i9 abstützt, während die andere Seite dieses Kolbens
durch Kanal 18 und Druckleitung 3 mit dem Flüssigkeitsdruck vor :der Drossel 5 belastet
ist. Djer Kolben 17 besitzt eine Kurve 20, gegen die sich die Rolle 21 des Kolbens
22 legt, und zwar durch den Druck der Feder io. Steigt nun der Druck in der Leitung
3, so wird durch die -der einen Seite des Kolbens 17 durch Kanal 18 zugeführte Druckflüssigkeit
der Kolben 17 entgegen dem Druck der Feder i9 nach unten verschoben. Dadurch wird
der Kolben 22 mit Hilfe der Kurve 2o nach links verschoben und damit die Spannung
der Feder i o erhöht. Dadurch wird der Unterschied der Drücke vor und hinter der
Drossel 5 in einem Maße erhöht, wie ges die Gleichhaltung der Strömungsgeschwindigkeit
durch die Drossel 5 :erfordert. Bei Verminderung des Druckes in der` Leitung 3 wird
umgekehrt eine !entsprechende Entlastung der Feder i o erfolgen, und zwar dadurch,
daß bei sinkendem Flüssigkeitsdruck die Feder i 9 (eine Aufwärtsbewegung des Kolbens
17 bewirkt: Dadurch wandert die Kurve 2o nach oben, so daß die Feder io den Kolben
22 nach außen verschieben kann, womit seine Entlastung der Feder i o verbunden ist.
Es wird also mit Hilfe der neuen Einrichtung die durch die Drossel 5 strömende Flüssigkeitsmenge
für alle praktisch vorkommenden Druckbereiche gleich gehalten.
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Um nun auch noch den. Einfluß der bei Temperaturänderungen reintretenden
Änderung -der Viskosität des Öls, wenn solches als Druckflüssigkeit benutzt wird,
auszuschalten, ist beim dargestellten Beispiel sein Bimetallstreifen 23 vorgesehen,
dessen durch Temperaturänderung erfolgende Bewegung auf die Zahnstange 24 übertragen
wird. Diese Zahnstange 2¢ kämmt mit einem auf dem . Drehschieber der Drossel 5 verbundenen
Zahnrad 25. Auf diese Weise bringt die Bewegung des Bimetallstneifens 23 eine Verdrehung
des Drehschiebers der D(rossel5 hervor und damit eine Vergrößerung oder Verkleinerung
der Schlitzöffnungen. Anstatt des Bäm@etallstreifens kann auch irgendeine andere
,ähnlich wirkende Einrichtung Verwendung finden.
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Durch entsprechende Gestaltung der Kurve 2ö kann der vorbeschriebene
Mengenregler auch zur Erzielung eines Arbeitsdiagramms mit verschiedener Mengenzufuhr
in den verschiedenen Druckbereichen benutzt werden.