DE1079463B

DE1079463B - Actuating device for hydraulic servomotors

Info

Publication number: DE1079463B
Application number: DER8868A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Kulikoff
Original assignee: KG; ROTENBURGER METALLWERKE RUDOLF
Current assignee: KG; ROTENBURGER METALLWERKE RUDOLF
Priority date: 1952-04-23
Filing date: 1952-04-23
Publication date: 1960-04-07

Description

Betätigungsvorrichtung für hydraulische Stellmotoren In dem Hauptpatent 966 468 wird eine Betätigungs-Vorrichtung für hydraulische Stellmotoren zum Antrieb von Arbeitsmaschinen, Fahrzeuglenkungen oder entsprechenden Einrichtungen beschrieben, deren Kennzeichen darin besteht, daß ein Hochdruckmittel für den Stellmotor ' von einer von einem Mittel niedrigen Druckes angetriebenen Hochdruck-Freikolbenpumpe in Verbindung mit entsprechenden Hoch- und Niederdruck-Schaltorganen erzeugt und gesteuert wird.Actuating device for hydraulic actuators in the main patent 966 468 is an actuating device for hydraulic actuators for driving working machines, vehicle steering systems or corresponding devices described, the indicator is that a high pressure means for the servomotor 'driven from a low of a medium pressure high pressure Free piston pump is generated and controlled in connection with corresponding high and low pressure switching devices.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform dieser Betätigungsvorrichtung, die ebenfalls im Hauptpatent näher erläutert wird, ist in der Hochdruckpumpe der Betätigungsvorrichtung ein Freikolben vorgesehen, von dem ein innerer, als doppeltwirkender Hochdruckkolben dienender Kreiszylinder in der Mitte von einem als doppeltwirkender Niederdruckkolben dienenden Ring umgeben ist, Der Zu-und Abfluß des diese Freikolbenpumpe antreibenden Niederdruckmittels wird dabei durch einen vom Niederdruckkolber mechanisch betätigten Steuerschieber geregelt. Als Niederdruckmittel ist entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas, beispielsweise Preßluft, geeignet.In a particularly expedient embodiment of this actuating device, which is also explained in more detail in the main patent, is in the high pressure pump Actuating device provided a free piston, of which an inner, double-acting High-pressure piston serving circular cylinder in the middle of one as a double-acting Low pressure piston serving ring is surrounded, the inflow and outflow of this free piston pump The low-pressure medium driving it is mechanically driven by a low-pressure piston operated control spool regulated. The low pressure medium is either a liquid or a gas, for example compressed air, is suitable.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der erwähnten Betätigungsvorrichtung und besteht in einer neuen, vollkommeneren Ausbildung der Steuerschieberverstellvorrichtung für die Freikolbenpumpe der Betätigungsvorrichtung.The present invention relates to an improvement on the aforesaid Actuator and consists in a new, more perfect training of the Control slide adjusting device for the free piston pump of the actuating device.

Die bekannten Ausführungen der Steuerungen für Freikolbenmaschinen und Freikolbenpumpen werden durch mechanische Vorrichtungen verschiedener Art betätigt. Diese mechanischen Vorrichtungen, wie Schnapper, Spannfedern, Kipphebel u. dgl., sind mit einem gewissen Unsicherheitsfaktor verbunden, da sich solche Maschinenelemente als Ouellen von Störungen erwiesen haben.The known versions of the controls for free-piston machines and free piston pumps are operated by various types of mechanical devices. These mechanical devices, such as catches, tension springs, rocker arms and the like, are associated with a certain uncertainty factor, since such machine elements have proven to be sources of disturbances.

Festfressen, Verformung, Brüche und Verschleiß sind die Hauptursachen der Betriebsstörungen, die sehr kostspielige und gefährliche Folgen haben können. Auch bei der im Hauptpatent beschriebenen Betätigungsvorrichtung werden für die Verstellvorrichtung des Steuerschiebers an der Freikolbenpumpe solche mechanischen Mittel verwendet.Seizing, deformation, breakage and wear are the main causes of breakdowns, which can have very costly and dangerous consequences. Such mechanical means are also used in the actuating device described in the main patent for the adjusting device of the control slide on the free piston pump.

Es ist bereits bekannt, bei einer Pumpe mit Druckflüssigkeitsantrieb einen doppeltwir ' kenden Niederdruckkolben zu verwenden, der beiderseits je einen Hochdruckkolben trägt und wahlweise entweder nur die Ringflächen des Niederdruckkolbens oder diese Ringflächen und die jeweils auf der Antriebsseite liegenden Flächen der Hochdruckkolben mit der Antriebsflüssigkeit beaufschlagt. Diese bekannten Pumpenstetterungen waren aber wegen der bei ihnen bestehenden Notwendigkeit, die Flüssigkeitswege zu den Zylinderräumen mit Hilfe von Haupt- und Hilfsventilen zu steuern, da der Steuerschieber durch vom gleichen Druckmittel betätigte Kolben gleichen Querschnitts geführt war, vielteilig und störanfällig.It is already known to use a doppeltwir 'kenden low-pressure piston in a pump with pressure fluid drive which both sides each carrying a high pressure piston and is acted upon optionally either only the annular surfaces of the low pressure piston or this annular surfaces and in each case located on the drive side surfaces of the high-pressure piston with the drive liquid. However, because of the need to control the fluid paths to the cylinder chambers with the aid of main and auxiliary valves, since the control slide was guided by pistons of the same cross-section actuated by the same pressure medium, these known pump installations were made up of multiple parts and were prone to failure.

Bekannt ist auch eine Pumpe, die zur Förderung des Öls bei Erdölbohrungen bestimmt war. Diese Pumpe war jedoch als nur mit flüssigem Druckmittel arbeitende Hydraulikpumpe ausgebildet und mit einem Steuerschieber versehen, dessen Hubbewegun , 9 en auf indirektem Wege in umständlicher Weise von den Bewegungen des Arbeitskolbens abgeleitet werden, wobei der Steuerschieberkolben einen unterschiedlichen Durchmesser an seinen beiden Betätigungsenden aufweist. Auch diese bekannte Anordnung konnte wegen ihrer Vielteiligkeit und dadurch bedingten Störanfälligkeit nicht befriedigen.Also known is a pump that was designed to deliver the oil in oil wells. However, this pump was designed as a hydraulic pump working only with liquid pressure medium and provided with a control slide, the stroke movement of which is indirectly derived from the movements of the working piston in a cumbersome way, the control slide piston having a different diameter at its two actuating ends. This known arrangement was also unsatisfactory because of its many parts and the resulting susceptibility to failure.

Durch die Erfindung wird eine besonders einfache und betriebssicher arbeitende Betätigungsvorrichtung für hydraulische Stellmotoren zum Antrieb von Arbeitsmaschinen, Fahrzeuglenkungen oder entsprechenden Einrichtungen angegeben, bei der gemäß Patent 966 468 ein Hochdruckmittel für den Stellmotor von einer von einem Mittel niederen Druckes angetriebenen I-Tochdruck-Freikolbenpumpe in Verbindung mit entsprechenden Hoch- und Niederdruck-Schaltorganen erzeugt und gesteuert wird, bei der der das Niederdruckmittet steuernde. Steuerschieber der Freikolbenpumpe von zwei gegensinnnig wirkenden, von dem Niederdruckmittel betätigten Kolben geführt ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden von dem Niederdruckmittel betätigten Kolben des Steuerschiebers verschiedene Querschnitte haben, -wobei der Kolben mit dem kleineren Querschnitt in einem Zylinder angeordnet ist, welcher ständig mit der Niederdruckleitung in Verbindung steht, und daß der Kolben mit dem größeren Querschnitt in einem Zylinder angeordnet ist, welcher mit einem durch ein Einlaßventil und ein Auslaßventil abgeschlossenen Raum in Verbindung steht, wobei die beiden Ventile durch den Niederdruckkolben in seinen Endstellungen abwechselnd betätigt werden.The invention specifies a particularly simple and operationally reliable actuating device for hydraulic servomotors for driving work machines, vehicle steering systems or corresponding devices, in which, according to patent 966 468, a high-pressure medium for the servomotor is driven by a high-pressure free piston pump driven by a medium-low pressure Connection with corresponding high and low pressure switching elements is generated and controlled, in which the Niederdruckmittet controlling. The control slide of the free piston pump is guided by two pistons that act in opposite directions and are actuated by the low pressure medium. It is characterized in that the two pistons of the control slide operated by the low-pressure medium have different cross-sections, the piston with the smaller cross-section being arranged in a cylinder which is constantly connected to the low-pressure line, and the piston with the larger cross-section is arranged in a cylinder which is in communication with a space closed off by an inlet valve and an outlet valve, the two valves being actuated alternately in its end positions by the low-pressure piston.

Die vorgeschlagene Erfindung schaltet die erwähnten Betriebsstörungen vollkommen aus und ergibt noch eine erhebliche Steigerung der Sicherheit und Dauerleistung, Das Hauptmerkmal des Erfindungsgegenstandes besteht also darin, daß die starre mechanische Übertragung der Kraft mittels mechanischer Bauelemente durch die elastische Übertragung der Kraft mittels des auch die Freikolbenpumpe treibenden Niederdruckmittels ersetzt wird. Das Niederdruckmittel wird durch je ein kleines Ventil ein- und ausgelassen und wirkt auf zwei an den beiden Enden des Steuerschiebers angeordneten Kolben. Auf diese Weise verstellt das Niederdruckmittel den Steuerschieber in die notwendige Lage und hält ihn auch in dieser fest. Es ist auch durchaus möglich und fällt ebenfalls unter den Erfindungsgedanken, die erwähnten Kolben durch äquivalent wirkende Mittel, z. B. Membran oder Gummibälge, zu ersetzen. - Aufbau und Wirkungsweise dieser neuen Steuerschieberverstellvorrichtung- sowie weitere Einzelheiten der Erfindung mögen an Hand der in der Ab- bildung dargestellten Ausführungsform erläutert werden.The proposed invention completely eliminates the malfunctions mentioned and results in a considerable increase in safety and continuous output Low pressure medium is replaced. The low-pressure medium is switched by a respective small valve and discharged and acts on two at the two ends of the spool valve piston arranged. In this way, the low-pressure medium moves the control slide into the required position and also holds it in this position. It is also entirely possible, and also falls under the concept of the invention, to use the piston mentioned by means of equivalent action, e.g. B. membrane or rubber bellows to replace. - Design and operation of these new Steuerschieberverstellvorrichtung- and other details of the invention may be explained with reference to the illustrated embodiment education in the waste.

Das Niederdruckmittel, z. B. Preßluft, wird durch die Rohrleitung 1 zugeführt, strömt unter bestimmtem Überdruck durch die Kanäle 2, 3, 4, 5, 6 und 7 in die geschlossenen Räume und setzt die Freikolbenpumpe mit dem Niederdruckkolben 13 und dem Hochdruckkolben 24, 25 sowie -den Steuerschieber 11 in Tätigkeit. Durch den Kanal 2 strömt die Preßluft in den Raum 8, der durch ein Einlaßventil 9 abgeschlossen ist. Wird das Einlaßventil 9 durch den Niederdruckkolben 13 geöffnet, wenn dieser die rechte Umkehrstellung erreicht hat, so entsteht durch einen Kanal 14 eine Verbindung sowohl mit einem durch ein Auslaßventil 16 abgeschlossenen Raum 15 als auch mit einem Zylinder 17, in dem sich ein Kolben 18 bewegen kann. Dieser Kolben 18 ist starr mit dem Steuerschieber, 11 verbunden. Die Preßluft führt nun den Kolben 18 nach links, - verstellt den Steuerschieber 11 in die gezeichnete Lage und hält ihn in dieser Lage fest.The low pressure means, e.g. B. compressed air, is supplied through the pipe 1 , flows under certain overpressure through the channels 2, 3, 4, 5, 6 and 7 in the closed spaces and sets the free piston pump with the low pressure piston 13 and the high pressure piston 24, 25 and -den Control slide 11 in action. The compressed air flows through channel 2 into space 8, which is closed by an inlet valve 9 . If the inlet valve 9 is opened by the low-pressure piston 13 when it has reached the right reversal position, a channel 14 creates a connection both with a space 15 closed off by an outlet valve 16 and with a cylinder 17 in which a piston 18 moves can. This piston 18 is rigidly connected to the control slide 11 . The compressed air now leads the piston 18 to the left - moves the control slide 11 into the position shown and holds it in this position.

In dieser Stellung des Steuerschiebers 11 wird die Mündung des Kanals 5 durch den Steuerschieber 11 gesperrt und gleichzeitig die Mündung des Kanals 4 geöffnet. Somit kann die Preßluft aus dem Kanal 4 durch den Kanal 7 in den Arbeitszylinder 12 der Freikolbenpumpe strömen und den Niederdruckkolben 13 nach links bewegen.In this position of the control slide 11 , the opening of the channel 5 is blocked by the control slide 11 and at the same time the opening of the channel 4 is opened. Thus, the compressed air can flow from the channel 4 through the channel 7 into the working cylinder 12 of the free piston pump and move the low-pressure piston 13 to the left.

Der auf der anderen Seite des Niederdruckkolbens 13 in den Zylinder 12 führende Kanal 19 ist hierbei über den Steuerschieber 11 mit einer Auspuffleitung 20 verbunden, welche so den links des Niederdruckkolbens 13 befindlichen Teil des Arbeitszylinders 12 mit der Außenluft verbindet und damit das Ausströmen der Preßluft ermöglicht. The channel 19 leading into the cylinder 12 on the other side of the low-pressure piston 13 is connected via the control slide 11 to an exhaust line 20, which connects the part of the working cylinder 12 to the left of the low-pressure piston 13 with the outside air and thus enables the compressed air to flow out .

Der Kan2-6 verbindet einen Zylinder 21 mit der Zuleitung für die Preßluft 1, so daß der im Zylinder 21 bewegliche Kolben 22 ständig unter Einwirkung der Preßluft steht und von dieser nach rechts gedrückt wird. Der Kolben 22 ist ebenfalls mit dem Steuerschieber 11 starr verbunden und ist bestrebt, den Steuerschieber 11 nach rechts zu verstellen. Der i Kolben 22 hat jedoch eine kleinere, etwa nur halb so große Druckfläche wie der Kolben 18, so daß der Druck der Preßluft auf den Kolben 18 überwiegt und der Kolben 22 den Steuerschieber 11 so lange nicht nach rechts verstellen kann, wie der Kolben 18 dem Druck der Preßluft ausgesetzt ist.The Kan2-6 connects a cylinder 21 with the supply line for the compressed air 1, so that the piston 22 movable in the cylinder 21 is constantly under the action of the compressed air and is pushed to the right by it. The piston 22 is also rigidly connected to the control slide 11 and strives to move the control slide 11 to the right. The piston 22, however, has a smaller pressure surface, about half the size of the piston 18, so that the pressure of the compressed air on the piston 18 predominates and the piston 22 cannot move the control slide 11 to the right as long as the piston 18 is exposed to the pressure of the compressed air.

In dem Augenblick, in dem der Niederdruckkolben 13 den linken Umkehrpunkt erreicht hat und dasAuslaßventil öffnet, strömt die Preßluft aus dem Zylinder 17 durch die Kanäle 14 und 23 in die Auspuffleitung 20 und in die Außenluft. Damit wird der Kolben 18 entlastet, und sofort verstellt der Kolben 22 den Steuerschieber 11 nach rechts, so daß die Druckluft durch den Kanal 19 dem Arbeitszylinder 12 der Freikolbenpumpe zugeführt wird. Der Auspuff erfolgt jetzt durch den Kanal 7 über den Steuerschieberraum 10 in die Auspuffleitung 20.At the moment when the low-pressure piston 13 has reached the left turning point and the exhaust valve opens, the compressed air flows from the cylinder 17 through the channels 14 and 23 into the exhaust line 20 and into the outside air. Thus, the piston 18 is relieved, and immediately the piston 22 moves the control slide 11 to the right, so that the compressed air is fed through the channel 19 to the working cylinder 12 of the free piston pump. The exhaust now takes place through the channel 7 via the control slide chamber 10 into the exhaust line 20.

Dabei wird der Niederdruckkolben 13 so lange nach rechts bewegt, wie er den Schaft des Einlaßventils 9 nicht berührt. öffnet der Niederdruckkolben 13 das Einlaßventil 9, so wird der Zylinder 17 wieder mit Preßluft gefüllt, und derVorgang wiederholt sich wie beschrieben.The low-pressure piston 13 is moved to the right as long as it does not touch the shaft of the inlet valve 9. If the low-pressure piston 13 opens the inlet valve 9, the cylinder 17 is again filled with compressed air, and the process is repeated as described.

Der Niederdruckkolben 13 ist mit zwei Hochdruckkolben 25 und 24 gekuppelt, welche in den Zylindern 26 und 27 ein Hochdruckmittel für den Stellmotor, z. B. Öl, antreiben.The low-pressure piston 13 is coupled to two high-pressure pistons 25 and 24, which in the cylinders 26 and 27, a high-pressure medium for the servomotor, for. B. Oil, drive.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Actuating device for hydraulic servomotors for driving work machines, vehicle steering systems or corresponding devices, in which, according to patent 966 468, a high-pressure medium for the servomotor is driven by a high-pressure free piston pump driven by a medium-low pressure in conjunction with corresponding high-pressure and low-pressure switching elements is generated and controlled, in which the control slide of the free piston pump controlling the low pressure medium is guided by two oppositely acting pistons actuated by the low pressure medium, characterized in that the two pistons (18, 22) of the control valve (11) actuated by the low pressure medium have different cross-sections have, wherein the piston with the smaller cross section (22) is arranged in a cylinder (21) which is constantly in communication with the low pressure line (1) , and that the piston with the larger cross section (18) in a cylinder (17) is arranged, which with a durc h an inlet valve (9) and an outlet valve (16) are connected to the space (14, 15), the two valves being actuated alternately in its end positions by the low-pressure piston.

2. Actuating device according to claim 1, characterized in that the inlet valve (9) and the outlet valve (16) are arranged on opposite sides in the axial direction of the low-pressure cylinder (12) of the free piston pump. 3. Actuating device according to claim 1 and 2, characterized in that the inlet valve (9) is connected to the low-pressure line (1) . 4. Actuating device according to claim 1 to 3, characterized in that the outlet valve (16) is connected to the outside air by means of an exhaust line. 5. Actuating device according to claim 1 to 4, characterized in that the control slide (11 *), pistons (18, 22) and inlet and outlet valves (9, 16) form a unit which is detachably connected to the housing of the free piston pump. 6. actuating device according to claim 1 to 5, characterized in that the inlet and outlet valve (9, 16) attached to the cylinder lids of the low-pressure cylinder (12) and by means of pipes (3, 6, 14) with the pistons (18, 22) connected is. i. Actuating device according to Claims 1 to 6, characterized in that the control slide (11) and the pistons (18, 22) guiding the control slide (11) are arranged in alignment. 8. Actuating device according to claim 1 to 7, characterized in that the control slide (11) is of any design. 9. Actuating device according to claim 1 to 7, characterized in that the piston (18, 22) leading to the control slide (11 ) are replaced by corresponding membranes or rubber bellows. 10. Actuating device according to claim 1 to 8, characterized in that on the inlet valve (9) and on the outlet valve (16) in the low pressure cylinder (12) of the free piston pump projecting plungers are provided which are adjusted by your low pressure piston (13). Documents considered: German Patent No. 819 040; French Patent No. 925 164; Swiss patent specification No. 222 024.