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Umsteuervorrichtung für hydraulische Servomotoren Die Erfindung bezieht
sich auf eine Umsteuervorrichtung für hydraulische Servomotoren und dient zur Erzeugung
von zeitlich genau regelbaren, in ihrer Richtung umkehrbaren Druckimpulsen für die
Betätigung von hin und her gehenden Kolben. Durch diese Anordnung sollen in erster
Linie die bei Verwendung hoher Drücke, z. B. bei Dauerbeanspruchungen bis zu 5oo
at, auftretenden Erscheinungen überwunden werden, die sich in Kavitationswirkungen
und durch infolge zu hoher Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufenen Verschleiß geltend
machen.
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Die Anordnung beruht im wesentlichen darauf, daß die zeitliche Regelung
durch entsprechende Bemessung der von einer regelbaren Pumpe zugeführten Druckflüssigkeit
erfolgt, wobei dafür Sorge getragen ist, daß der Umschaltvorgang erst erfolgen kann,
nachdem sämtliche Kolben der Servomotoren, deren Antrieb gleichzeitig durch die
von einer nicht regelbaren Pumpe geförderte Flüssigkeit erfolgt, angesprochen haben.
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Es ist zwar schon ;eine Umsteuervorrichtung bekanntgeworden, die aber
in der Hauptsache lediglich auseinem in zwei Stellen verriegelbaren Arbelitszylinder
besteht und die nicht imstande ist, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
zu läsen.
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Ferner ist eine hydraulische Umsteuervorrichtung zur Erzeugung von
umkehrbaren Druckimpulsen
bekanntgeworden, und zwar insbesondere
zur Erzeugung der Bewegung schwingender Kolben. Diese Vorrichtung .spricht aber
erst dann an, wenn die zu betätigenden Kolben ihre Endstellung erreicht haben, so
daß @es unmöglich ist, gleichzeitig mehrere parallel geschaltete hin und her gehende
Kolben so zu betätigen, daß beim Erreichen der Endstellung eines einzigen Kolbens,
ungeachtet der Stellung der anderen angeschlossenen Aggregate, eine Umschaltung
ierfolgt.
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Bei hydraulischen Umsteuervorrichtungen dieser Art, bei denen Flüssigkeit
unter hohen Drücken verwendet wird, hat es sich gezeigt, daß bei Dauerbeanspruchungen
bis zu 5oo at, wie oben schon erwähnt, auftretende Erscheinungen, wie Kavitationswirkungen
und der infolge zu hoher Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufene Verschleiß einen
wertungslosen Dauerbetrieb unmöglich machen.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin,
daß zwei Flüssigkeitspumpen vorgesehen sind, von denen -die eine nicht regelbar
ist und zur Betätigung der Servomotoren, eines Umsbeuerkolbens und eines Vorwählerkolbens
dient, während die andere Pumpe regelbar ist und auf einen Schaltkolben wirkt, wobei
die von der nicht regelbaren Pumpe geförderte Druckflüssigkeit durch den Schaltkolben
und den Umsteuerkolben und die von der regelbaren Pumpe geförderte Druckflüssigkeit
durch den Vorwählerkolben gesteuert wird. Die Betätigung der Kolben der Servomotoren
durch die von der nicht regelbaren Pumpe geförderte Flüssigkeit ist erst dann möglich,
nachdem durch die Steigerung des Leitungsdruckes ein druckabhängiges Sperrorgan
die Zuführungsleitung freigegeben hat und vorher bereits ein Schaltkolben durch
die von der regelbaren Pumpe geförderte Flüssigkeit in die :entsprechende Schaltstellung
verschoben worden ist.
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Zur Sicherung gegen einen unerwünschten Druckanstieg während dieser
Absperrzeitspannen steht die betreffende Leitung für die den Umsteuerkolben steuernde
Flüssigkeit mit einem druckabhängigen Organ, -z. $. Ventil, in Verbindung, das den
Druck in dieser Leitung bis zum Ansteigen des für die Umsteuerung erforderlichen
Druckes nicht anwachsen läßt.
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In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt.
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In der dargestellten Vorrichtung stehen zwei Druckquellen oder Flüssigkeitspumpen
zur Verfügung; die eine, nicht regelbare, dient zur Betätigung der Servomotoren,
eines Umsteuerkolbens und eines Vorwählerkolbens, die andere wirkt auf einen Schaltkolben.
Die Fördermenge der letzteren Pumpe ist einstellbar, so daß, je nach der verlangten
Schaltgeschwindigkeit, mehr oder weniger Druckflüssigkeit von der Pumpe gefördert
werden kann.
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Diese beiden Zuleitungen sind rechts unten in der Zeichnung .angedeutet.
Es bezeichnet i die mit der nicht regelbaren Pumpe verbundene Leitung und 8 die
Druckleitung der regelbaren Pumpe. Ferner ist mit 4 der Umsteuerkolben bezeichnet,
I mit 7 der Vorwählerkolben, mit i z der Schaltkolben und mit 17 ;ein überströmkolben,
während 2 und 39 Rückschlagventile sind.
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Der Arbeitsvorgang der Vorrichtung ist folgender: Die von der nicht
regelbaren Pumpe geförderte Druckflüssigkeit gelangt durch die Leitung i, das Rückschlagventil2
und die hieran angeschlossene Leitung 3 zum Umsteuerkolben ¢, der in seiner rechten-
Endstellung gezeichnet ist.
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In dieser Stellung ist die Leitung 3 über die Einfräsung des Umsteuerkolbens
q. mit einer der beiden Verbindungsleitungen 5 zu den nicht dargestellten Kolben
der Servomotoren verbunden, die sich unter dem Einfluß der einströmenden Druckflüssigkeit
verschieben.
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Nach Ansprechen sämtlicher Kolben der Servomotoren steigt, da damit
ein weiterer Zufluß gesperrt ist, naturgemäß der Druck in der mit der Pumpe verbundenen
Leitung an; die unter höherem Druck stehende Flüssigkeit verschiebt über die Leitung
6 den Vorwählerkolben 7 nach links, wodurch die von der regelbaren Pumpe geförderte
Druckflüssigkeit durch die Leitung 8, den Ringkanal 9 des Vorwählerkolbens 7 und
die Leitung io den Schaltkolbien i i beaufschlagt.
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Hierdurch wird die Leitung 12 über den Ringkanal 13 im Schaltkolben
i i mit der Leitung 1 ¢ verbunden, die zur rechten Stirnseite des Umsteuerkolbens
q. führt.
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Durch den höher werdenden Druck in den Leitungen 1, 3 und 5, d. h.
also den Leitungen, die zu dem überströmkolben 17 und zu den Kolben der Servomotoren
führen, wird gleichzeitig der durch die Feder 16 belastete Kolben.i 5 angehoben,
der durch den Mitnehmer 18 den Überströmkolben 17 so lange mitnimmt, bis dessen
untere Kante in gleiche Höhe mit der Unterkante des Ringkanals i g kommt. In diesem
Augenblick wird die unter hohem Druck stehende Leitung i mit der unterhalb des überströmkolbens
17 befindlichen Bohrung 2o verbunden. Diese Bohrung ist nach unten verengt. Hierdurch
tritt infolge der großen Strömungsgeschwindigkeit ein Rückstau ein, wodurch der
Überströmkolben 17 nach oben bewegt wird, bis er mit -seiner Kuppe an den oberen
Teil des Mitnehmers 18 anstößt. Hierdurch wird erreicht, da( i ruckartig eine große
Öffnung für das Rückströmen der zunächst unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit
gebildet wird, wodurch das Auftreten von Kavitationswirkungen und anderer durch
zu hohe Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufener Verschleiß vermieden werden. Die
durch die Leitung i geförderte Flüssigkeit wird durch die Bohrung 2o in die Leitung
12 gepreßt, worauf sie durch den Ringkanal 13 und die Leitung 14 strömt und den
Umsteuerkolben ¢ beaufschlagt, so daß dieser nach links bis in .seine linke Endstellung
gedrückt wird. Hierdurch wird die Leitung 5 über den Ringkanal 21, die Bohrung 21a
und den Ringkanal 22 mit der Leitung 23 verbunden, die zurück zum Flüssigkeitsbehälter
führt.
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Gleichzeitig wird die Leitung 3 mit der anderen zu den Servomotoren
führenden Verbindungsleitung 24.
verbunden, woraufhin das Spiel
in umgekehrter Reihenfolge von neuem beginnt.
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Die Arbeitszylinder der Servomotoren erhalten Druckflüssigkeit durch
die Leitung 2q., während ein Rücklauf der Flüssigkeit von den Servomotoren über
die Leitung 5, den Ringkanal 21, die Bohrung 21a, den Ringkana122 und die Leitung
23 erfolgt.
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Nach Betätigung sämtlicher Kolben der Servomotoren steigt nunmehr
der Druck in der Leitung 24 und demgemäß in der Leitung 25 an. Der Vorwählerkolben
7 wird hierdurch jetzt in seine rechte Endstellung gedrückt, und die hierbei von
seiner rechten Stirnseite verdrängte Flüssigkeit tritt durch die Leitung 6 in die
entlastete Leitung 5, die mit der Entlastungsleitung 23 verbunden ist, ein, die
ihrerseits zum Flüssigkeitsbehälter führt. Die von der regelbaren Pumpe geförderte
Flüssigkeit drückt den Schaltkolben i i in seine linke Endstellung, wodurch die
Leitung 12 über den Ringkanal 13 mit der Leitung 27 verbunden wird und der Weg für
die vom Überströmkolben 17 durchgelassene Flüssigkeit nach dem Umsteuerkolben q.
freigegeben ist. Der Kolben 4. wird hierdurch in seine rechte Endstellung gedrückt.
Die Verbindungsleitung 2¢ zu den nicht dargestellten Kolben der Servomotoren wird
über die Ringkanäle 28 und 29 sowie die dazwischenliegende Bohrung 29a mit der Entlastungs-
und Rücklaufleitung 3o verbunden, die ebenfalls wie sämtliche Rücklaufleitungen
zum Flüssigkeitsbehälter f ührt.
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Die bei der Bewegung nach rechts vom Umstetterkolben 4. verdrängte
Flüssigkeit führt beispielsweise durch die Leitung 14 zum Schaltkolben i i und wird
durch die Bohrung 31 im Schaltkolben i i mit der Rücklaufleitung 32 zum Flüssigkeitsbehälter
verbunden. Die vom Schaltkolben i i bei seiner Bewegung nach links verdrängte Flüssigkeit
wird durch die Leitung i o über die Einfräsung 3 ¢ im Vorwählerkolben 7 durch die
Rücklaufleitung 35 geleitet, während bei der Rechtsbewegung des Schaltkolbens die
verdrängte Flüssigkeit durch die Leitung 26, die Einfräsung 36 und die Rücklaufleitung
37 zum Flüssigkeitsbehälter zurückwandert.
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Die von der nicht regelbaren Pumpe also geförderte Flüssigkeit kann
den Umsteuerkolben q. nach vorstehendem nur dann betätigen, wenn der Überströmkolben
17 infolge des angestiegenen Leitungsdruckes nach Betätigung aller Kolben der Servomotoren
und dadurch erfolgtem Ausheben des Kolbens 15, den Weg von der Druckleitung der
Pumpe zu der zum Umsteuerkolben q. führenden Leitung freigegeben hat, wobei jedoch
die in dieser Leitung, z. B. 12, befindliche Flüssigkeit erst dann wirken kann,
wenn der Schaltkolben i i durch die von der regelbaren Pumpe geförderte Flüssigkeit
in die entsprechende Stellung geschoben wird.
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Die inzwischen von der nicht regelbaren Pumpe in die Leitung i und
über die Bohrung 2o in d:e Leitung 12 geförderte Flüssigkeit muß inzwischen in den
Behälter zurückgeleitet werden, um ein unzulässiges Ansteigen des Druckes zu verhindern.
Eine Düse bzw. das Ventil 39 in der Leitung 38 dienen jedoch dazu, daß der Druck
in der Leitung 12 eine genügende Höhe behält, um noch den Umsteuerkolben q. betätigen
zu können. Sobald jedoch der überströmkolben 17 ausgehoben wird, fällt der Druck
in der Leitung i stark ab, weswegen, um ein Zurückfallen des Kolbens 15 und damit
ein Wiederverschließen des Ringkanals i 9 durch den Überströmkolben 17 zu verhindern,
zwischen der Leitung i und 3 ein Rückschlagventil 2 vorgeschaltet ist, das von der
Flüssigkeit nur in einer Richtung durchströmt werden kann.
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Der Kolben 15 bleibt also in seiner Endstellung stehen, und die nicht
regelbare Pumpe fördert mit geringem, im wesentlichen durch die Düse oder das Ventil
39 bestimmten Druck durch die Leitung i am Überstr ömkolben 17 vorbei in die Leitung
12 bzw. 38.
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Der Kolben 15 kann erst abfallen, sobald die Leitung 3 durch die Bewegung
des Umsteuerkolbens q. mit der entlastenden Verbindungsleitung zu den nicht dargestellten
Kolben der Servomotoren verbunden wird.