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Hyctraühscher Stellantrieb,mit. einem Differentialkolbenstellmotor
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Steilantrieb mit einem Differentialkolbenstellmotor,
einem Steuerventil, einer Ölpumpe und einem Ölbehälter, wobei in der Eilgangsstellung
des Steuerventils die beiden Zylinderräume des Steilzylinders miteinander verbunden
sind und das Druckmittel von der Pumpe dem kolbenseitigen Zylinderraum zugeführt
wird, mit einer Dämpfungseinrichtung, bei der mit dem großen Kolben an der Kolbenstangenseite
ein Kolben geringeren Durchmessers verbunden ist, der bei Hubende in einen an der
Stirnseite des Zylinders angeordneten entsprechenden kleinen Zylinderraum eindringt.
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Es ist bekannt, bei hydraulischen Steilantrieben mit Differentialkolbenstellmotoren,
bei denen ein Arbeits- und ein Leerhub gegeben ist, zur Beschikkung des Leerhubraumes
die im Arbeitshubraum verdrängte Flüssigkeit über den Steuerschieber in den Leerhubraum
zu leiten, so daß die Pumpe lediglich die dem Kolbenstangenvolumen entsprechende
Flüssigkeitsmenge zu fördern hat. Es sind ferner bei hydraulischen Stellmotoren
Einrichtungen zur Endlagendämpfung bekannt, bei denen ein den Arbeitsraum vergrößernder
Dämpfungsraum vorgesehen ist, in den ein Hilfskolben eindringt, wobei über dessen
Undichtigkeiten zur entsprechenden Zylinderfläche die Flüssigkeit in den sich verkleinernden,
mit dem Rücklauf verbundenen Raum zurückfließt. Dabei ist die Passung zwischen Kolben
und Zylinder maßgebend für den Dämpfungseffekt. Da jedoch die Kolbenfläche des für
die Dämpfung vorgesehenen Hilfskolbens nur einen Bruchteil der Fläche der zum Leerhub
beaufschlagten freien Kolbenfläche aufweist, muß naturgemäß im Dämpfungsraum auch
ein Vielfaches des Leerhubraumdruckes herrschen. Es ist daher nicht ungewöhnlich,
daß in dem Dämpfungsraum Drücke bis zu 1000 atü und mehr herrschen. Dies bedingt
wiederum entsprechende Dichtungsmaßnahmen und Wandungsdimensionierungen des Dämpfungsraumes.
Die für derartige Dämpfungseinrichtungen erforderlichen Passungen übersteigen gegebenenfalls
die Fertigungsmöglichkeiten; es sei denn, daß zusätzlich Drosseln angebracht werden,
die aber erfahrungsgemäß störanfällig sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, solche bekannte Eilgangsschaltungen
mit einer bekannten Dämpfungseinrichtung zu verbinden, wobei zur Erreichung der
vollen Dämpfungswirkung die unzulässig hohen Drücke im Dämpfungsraum vermieden werden
sollen, ohne daß störanfällige Drosselstellen zur Verwendung kommen.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verbindungsleitung
zwischen dem Leerhubraum und dem Arbeitshubraum am Ende des kleinen Zylinderraumes
angeordnet ist, derart, daß der kleine Kolben nach Eindringen in den kleinen Raum
in an sich bekannter Weise die Flüssigkeit in diesem. Raum widerstandslos verdrängt,
während in an sich bekannter Weise der Arbeitshubraum im Endhub als Dämpfungsraum
dient, wobei eine an sich bekannte, vom Arbeitshubraum ausgehende Abflußleitung
durch ein Überdruckventil abgesperrt ist, dessen Ansprechwert den Arbeitsdruck,
dieses Raumes übersteigt und so am Ende des Arbeitshubraumes angeordnet ist, daß
nach Sperrung des Abflusses über die Verbindungsleitung der als Pufferraum dienende
Arbeitshubraum lediglich bei Ansprechen des Überdruckventils Flüssigkeit abfließen
läßt, wobei das Überdruckventil, wie an sich bekannt, einstellbar ist.
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Die erfindungsgemäße Ausführung erzielt den Drosseleffekt einerseits
dadurch, daß der große Leerhubraum nur noch Druckmittel von der Pumpe erhält und
die damit geringere, dem Leerhubraum zufließende Druckmittelmenge den Endhub schlagartig
verlangsamt, und andererseits dadurch, daß der Abfluß des Öls aus dem Arbeitsraum
nur nach Überwindung des vorzugsweise einstellbaren überdruckventils beginnt, so
daß die Bremswirkung dem eingestellten Druck des Überdruckventils mal Kolbenfläche
des Arbeitsraumes entspricht.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung kann die Erfindung, beispielsweise
bei Lademaschinen unter Tage finden, bei denen die Hydraulik die Funktionen, beispielsweise
einer Zughacke oder einer anderen Ladeschaufel des Fahrwerks der Hubeinrichtungen,
z. B. für den schwenkbaren Förderer und des Wagenabstoßers usw. betätigen muß.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung.
Der
Arbeitsraum 2 und der Leerhubraum 3 sind über eine über einen Steuerschieber 24
verlaufende Leitung 14 miteinander verbunden. Die in dem Arbeitshubraum 2
während des Leerhubs verdrängte Flüssigkeit trägt zur Füllung des Raumes 3 bei,
so daß über die Pumpe 5 nur diejenige Flüssigkeitsmenge in den Raum 3 gepumpt zu
werden braucht, um die der Raum 3. am Ende des Kolbenweges größer ist als der Raum
2 am Ende seines entgegengerichteten Hubes. Die volle Flüssigkeitsmenge zur Beaufschlagung
des Kolbens, d. h. zur Füllung des entsprechenden Zylinderraumes ist also nur während
des Arbeitshubes von der Pumpe zu fördern. Für den Arbeitshub sind jedoch bei- weitem
nicht die Hubgeschwindigkeiten wie für den Leerhub erforderlich. Die insgesamt für
den Arbeitshub und den Leerhub von der Pumpe zu fördernde Flüssigkeitsmenge entspricht
daher dem Volumen des Arbeitsraumes plus dem Verdrängungsvolumen der Kolbenstange
innerhalb des Arbeitsraumes beim Ende des Arbeitshubes.
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Die Figur zeigt weiterhin die Anordnung eines an sich bekannten Dämpfungsraumes
15 in Form eines Dämpfungszylinders 16, der sich stirnseitig von dem Arbeitshubraum
2 nach außen erstreckt. In diesen Dämpfungsraum 15 taucht der Dämpfungskolben 17
ein und schließt den Raum 15 gegenüber dem Raum 2 ab. Dieser Raum
15, der einen Fortsatz des Arbeitsraumes 2 bildet, ist über die Leitung 14
mit dem Steuerschieber 24 und von diesem über die Leitung 14 mit dem Raum 3 verbunden.
Während des Leerhubes ermöglicht die Stellung des Steuerschiebers also einen Fluß
des hydraulischen Mittels aus den Räumen 2 und 15 in den Raum 3. Erst
wenn der Dämpfungskolben 17 in den Zylinder 16 eintaucht, kann aus dem Raum 2 keine
Flüssigkeit mehr in den Raum 3 abfließen. Nunmehr wird nur noch die geringe im Raum
15 vorhandene Ölmenge in den Raum 3 gedrückt. Im Raum 15 entstehen also keine den
Höchstarbeitsdruck im Raum 2 übersteigenden Drücke. Infolgedessen kann die Konstruktion
des Zylinders 16 sowie der entsprechenden Dichtungen und Lager dem Höchstarbeitsdruck
des Raumes 2 angepaßt sein. Von dem Moment an, in dem der Dämpfungskolben
17 den Raum 2 gegenüber dem Raum 15 abschließt, kann die in dem Raum 2 befindliche
Flüssigkeitsmenge nur noch über die vorgesehene Leitung 25 zum Tank 11 abfließen.
Diese Leitung 25 darf jedoch während des normalen Arbeitshubes keine Flüssigkeit
durchlassen. Sie ist daher durch ein einstellbares Überdruckventil 21 gesperrt.
Will die Flüssigkeit aus dem Raum 2 austreten, so muß ihr Druck so groß sein, daß
das überdruckventil anspricht. Da jedoch der Normaldruck im Raum 2 während des Leerhubes
ein Maß nicht überschreitet, welches sich aus Kolbenfläche 18
minus Kolbenringfläche
22 mal dem Druck im Leerhubraum 3 errechnet, würde hier beim Leerhub die Kolbenbewegung
ein Ende finden, wenn nicht durch die Trägheitskräfte, die von der bewegten Masse
i über die Kolbentange 13 übertragen werden, ein den am überdruckventil21 eingestellten
öffnungsdruck übersteigender Druck im Raum 2 erzeugt würde.
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Beim Leerhub tritt also in dem Augenblick, in dem der Dämpfungskolben
17 den Raum 15 gegenüber dem Raum 2. abschließt, eine, schlagartige
Verlängsamung der Kolbenbewegung des Kolbens 1$ dadurch auf, daß nur noch das im
Raum 15 verbleibende Flüssigkeitsvolumen in den Raum 3 gedrückt wird; die weitere
Kolbenbewegung daher praktisch allein von der geringeren Zuflußrnenge abhängt, die
von der Pumpe 5 über die Leitung 14 dem Raum 3 zugeführt wird.
über diesen dämpfend wirkenden Effekt hinaus tritt eine Abbremsung des Kolbenhubes
durch die Flüssigkeitspolster im Raum 2 auf. Die Flüssigkeit kann, wie schon
erwähnt, nur über das überdruckventil 21 und die Leitung 25 in den Tank oder aber
über die zwischen der Umfangsfläche des Kolbens 17 und der Zylinderwandung des Zylinders
16 vorhandenen Undichtigkeiten in den Raum 15 und von diesem über die Leitung
14 wieder in den Raum 3 gedrosselt abfließen.