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Selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für doppeltwirkende Arbeitszylinder
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für doppeltwirkende
Arbeitszylinder, die zwischen die Zuleitungen zu den beiden Zylinderseiten geschaltet
ist und ein Überströmen der Flüssigkeit von der Kolbenstangenseite zum Kopfende
des Zylinders gestattet.
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Es sind bereits hydraulische Steuereinrichtungen für doppeltwirkende
Arbeitszylinder bekannt, bei denen das Rücklauföl von der Kolbenstangenseite zur
Rücklaufleitung oder zum Kopfende des Hydraulikmotors geleitet wird. Hierzu wird
eine Einrichtung zwischen die Zuleitungen zu den beiden Zylinderseiten geschaltet,
die einen Schieber, mehrere Rückschlagventile und ein Vorspannventil enthält. Das
Rücklauföl von der Kolbenstangenseite wird bei dieser bekannten Ausführung über
Rückschlagventile zum Kopfende des Zylinders geleitet, solange der Druck in der
Arbeitsleitung geringer ist als der eingestellte Druck des Vorspannventils. Die
Umschaltung erfolgt also in Abhängigkeit vom Druck auf der Kolbenstangenseite, und
das Rücklauföl wird beim Rücklauf stets auf den eingestellten Druck vorgespannt.
Das bedeutet, daß der Öffnungsdruck des Ventils nur sehr niedrig eingestellt werden
kann und die Anlage nur dann zweckmäßig ist, wenn eine äußere Kraft vorhanden ist,
die in Ausfahrrichtung auf den Arbeitszylinder einwirkt.
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Mit dieser Einrichtung ist die Aufgabe der Erfindung nicht lösbar.
Diese besteht darin, eine hydraulische Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden
Motor zu schaffen, die abhängig von geringer oder großer auf den Motor wirkender
Last selbsttätig arbeitend eine relativ langsame Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens
unter großer Last und eine erhöhte Geschwindigkeit bei geringerer Last bewirkt,
ohne die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter Schieberkolben
eine Steuerfläche aufweist, die je nach Stellung die Leitung zur Kolbenstangenseite
mit der Leitung zum Kopfende oder mit der Leitung zum Hauptsteuergerät bzw. zum
Rücklauf verbindet, wobei die Schaltung selbsttätig in Abhängigkeit vom Gegendruck
erfolgt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Zeichnung zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung und einen damit verbundenen Hydraulikmotor.
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Die Einrichtung weist ein Gehäuse 20 mit einer durchgehenden
Bohrung 21 auf, deren eines Ende 14 durch einen Gewindestopfen 22 verschlossen
ist. Das Gehäuse 20 hat außerdem vier Öffnungen, an die Leitungen
11,16,17 und 18 angeschlossen sind. Diese vier Öffnungen stehen in
direkter Verbindung mit vier Ringnuten 23, 24, 25 und 26. Außerdem ist in der -Bohrung
21 eine Ringnut 27 vorgesehen, die zwischen den Ringnuten 24 und 25
liegt und durch einen Kanal 19 in die Öffnung mündet, an die die Leitung
17 angeschlossen ist.
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Ein Schieberkolben 15 ist in die Bohrung 21 von der
durch den Stopfen 22 verschlossenen Seite eingeführt. Ein Ende des Schieberkolbens
15 ragt aus dem Gehäuse 20 heraus und weist eine Ringnut
28
auf. Ein Sperriegel 29 ist am Gehäuse 20 beweglich befestigt. Wenn der
Sperriegel sich in der in der Zeichnung gezeigten Lage befindet, liegt er an einer
Seite der Ringnut 28 an und begrenzt damit die Auswärtsbewegung des Schieberkolbens
15. Wenn der Sperriegel 29 in die Ringnut 28 eingelegt wird, hält er den
Schieberkolben 15 in der in der Zeichnung gezeigten Lage fest. Der Schieberkolben
15 ist außerdem mit einer einzigen Steuerfläche 30 versehen, die in Längsrichtung
etwa in der Mitte des Schieberkolbens liegt. In Ringnuten liegen Dichtungsringe
31
und 32.
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Ein überdruckventi113 befindet sich im Schieberkolben 15 und besteht
aus einem Verschlußstück 33, einer Schraubenfeder 34 und einer Einstellschraube
35. Das Verschlußstück 33 arbeitet mit einem Ventilsitz zusammen, der sich am inneren
Ende einer Ventilkammer 36 befindet. Das andere Ende der Ventilkammer 36 öffnet
sich zu dem geschlossenen Ende 14 der Bohrung 21 hin. Der Ventilsitz ist über einen
Kanal 37 mit der Außenfläche des Schieberkolbens 15 verbunden, und zwar an einer
Stelle, die in Längsrichtung
neben der Steuerfläche 30 auf
der dem Stopfen 22 abgewandten Seite liegt. Die Einstellschraube
35 ist in die Ventilkammer 36 eingeschraubt und besitzt eine Anzahl
von Längsbohrungen 38, die den Durchfluß der Druckflüssigkeit ermöglichen. Die Schraubenfeder
34 liegt zwischen dem Verschlußstück 33 und der Einstellschraube 35 und drückt
das Verschlußstück gegen den Sitz, um den Kanal 37 von der Ventilkammer
36 abzuriegeln. Mit der Einstellschraube 35 kann der Anpreßdruck des
Verschlußstücks 33 gegen den Ventilsitz verändert werden. Ein weiterer enger überlaufkanal
39 verbindet die Ventilkammer 36 mit der Außenfläche des Schieberkolbens
15, und zwar neben der Steuerfläche 30 auf der dem Stopfen 22 zugewandten
Seite. Dieser Kanal dient als Verbindung, um ein Klemmen des Schieberkolbens zu
verhindern und um seine Bewegungszeit zu steuern.
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Wie schon festgestellt, ist die Auswärtsbewegung des Schieberkolbens
durch den Sperrriegel 29 begrenzt, während das geschlossene Ende 14 der Bohrung
21 die innere Begrenzung darstellt. Die Ringnuten 23, 24, 27, 25 und
26 und die Steuerfläche 30
sind zueinander derart angeordnet, daß bei
Außenstellung des Schieberkolbens 15, wie in der Zeichnung dargestellt, die
Ringnut 27 durch die Steuerfläche 30 versperrt wird, während die Ringnuten 23 und
24 miteinander in Verbindung stehen. Wird der Schieberkolben in seine innerste
Stellung gebracht, werden die Ringnuten 23, 24 und 27 miteinander verbunden, während
die Ringnut 25 durch die Steuerfläche 30 versperrt wird.
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Ein doppeltwirkender Hydraulikmotor, der aus einem Zylinder
12 und einem Kolben mit einer Kolbenstange 10 besteht, ist am Kopfende
an die Leitung 18 und am Kolbenstangenende an die Leitung 17 angeschlossen.
Ein Vorratsbehälter für die Pumpe und entsprechende Ventile stehen mit den Leitungen
11 und 16 in Verbindung, um unter Druck stehende Hydraulikflü'ssigkeit wahlweise
über die Leitung 11 oder 16 anzuliefern, während jeweils die andere Leitung
als Rücklauf dient.
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Wird unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit über die Leitung
16 angeliefert, während die Leitung 11 an den Vorratsbehälter angeschlossen
ist, so wird die Flüssigkeit in die Ringnut 26, über die Bohrung 21 in die
Ringnut 25 und durch die Leitung 17 an die Kolbenstangenseite des Hydraulikmotors
fließen. Vom Kopfende des Hydraulikmotors wird die Flüssigkeit durch die Leitung
18 in die Ringnut 23, durch die Bohrung 21 in die Ringnut 24 und durch die
Leitung 11 in den Vorratsbehälter zurückfließen. Das Überdruckventil 13 wird
in diesem Fall nicht betätigt, da der Druck im Kanal 37 gering ist. Der Flüssigkeitsdruck,
der in der Ringnut 25 auf die rechte Seite der Steuerfläche 30 wirkt, wird
den Schieberkolben 15 in seiner Außenlage halten, wie in der Zeichnung dargestellt,
und der Kolben des Hydraulikmotors wird eingezogen.
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Wird nun die Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck über die Leitung
11 angeliefert, während die Leitung 16 an den Vorratsbehälter angeschlossen
ist, wird die Druckflüssigkeit bei der Annahme, daß eine relativ schwere Last auf
die Kolbenstange 10 wirkt, von der Leitung 11 in die Ringnut 24 und
in den Kanal 37 und in die Bohrung 21 gelangen. Von der Bohrung 21 aus wird
die Flüssigkeit über die Ringnut 23 in die Leitung 18 und dann in
das Kopfende des Hydraulikmotors fließen. Die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit
im Kanal 37 wird eine Kraft gegen das Verschlußstück 33 ausüben, die ausreicht,
um es anzuheben, so daß die Flüssigkeit durch die Ventilkammer 36 und die Kanäle
38 der Einstellschraube 35 zum geschlossenen Ende 14 der Bohrung 21 fließen
kann. Da der Schieberkolben 15 so ausgebildet ist, daß er an der Seite, die
an dem geschlossenen Ende 14 der Ventilbohrung liegt, eine größere wirksame Druckfläche
besitzt als an der Seite der Steuerfläche 30, wird die Druckflüssigkeit am Ende
14 einen ausreichend großen Druck auf den Schieberkolben 15 ausüben, um ihn
in der gezeichneten Stellung zu halten. Wenn also der Kolben des Hydraulikmotors
unter relativ hoher Belastung ausgefahren wird, wird die Hydraulikflüssigkeit vom
Kolbenstangenende durch die Leitung 17 in die Ringnut 25, durch die Bohrung 21 in
die Ringnut 26 und über die Leitung 16 in den Vorratsbehälter zurückfließen.
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Wenn Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck durch die Leitung 11 zugeführt
wird, während die Leitung 16 an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, und
wenn die Belastung der Kolbenstange 10 relativ gering ist, wird die Flüssigkeit
im Kanal 37 nicht genügend Druck haben, um das Verschlußstück 33 anzuheben. Aber
die Flüssigkeit in der Ringnut 24 wird auf die linke Seite der Steuerfläche
30 wirken, und da die andere Seite der Steuerfläche über die Leitung 16 mit dem
Vorratsbehälter verbunden ist, wird die Druckflüssigkeit den Schieberkolben
15 in seine innerste Stellung verschieben. Dann wird die Flüssigkeit von
der Ringnut 24 durch die Bohrung 21 in die Ringnut 23 und über die Leitung
18 in das Kopfende des Hydraulikmotors fließen. Wenn also der Kolben des
Hydraulikmotors unter relativ geringer Belastung ausgefahren wird, wird die Flüssigkeit
vom Kolbenstangenende des Zylinders durch die Leitung 17 und den Kanal
19 in die Ringnut 27 und durch die Bohrung 21 in die Ringnut
24 fließen.
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Auf diesem Weg wird sie zu der von der Pumpe kommenden Flüssigkeit
hinzugefügt, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht wird. Da
in dieser Stellung des Schieberkolbens die Ringnut 26 keine Verbindung mit der Ringnut
25 hat, kann keine Flüssigkeit durch die Leitung 16 in den Vorratsbehälter zurückfließen.
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Angenommen, während des Ausfahrens der Kolbenstange unter geringer
Belastung, wie soeben beschrieben, würde die Belastung bis zu einem relativ hohen
Grad zunehmen. Da der Kanal 37 über die Bohrung 21 noch mit der Ringnut 24
in Verbindung steht, wird der durch die relativ hohe Belastung anwachsende Druck
in der Ringnut 24 sich auf den Kanal 37 ausdehnen und das Verschlußstück 33 anheben,
so daß Flüssigkeit in das geschlossene Ende 14 strömen kann. Der Flüssigkeitsdruck
im geschlossenen Ende 14 wird den Schieberkolben 15 in seine äußerste Stellung schieben,
wie in der Zeichnung dargestellt, und dadurch die Ringnut 27 verschließen und die
Leitung 17 mit der Leitung 16 verbinden. Dadurch wird eine Verringerung
der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erreicht.
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Wenn die Kolbenstange unter großer Belastung ausgefahren wird und
die Last während dieses Vorgangs abnimmt, wird der geringer werdende Druck im Kanal
37 das Verschlußstück 33 entlasten, so daß das Überdruckventil schließt, und der
Flüssigkeitsdruck in der Ringnut 24 wird den Schieberkolben 15
in
seine innerste Stellung verschieben. Dann wird die Flüssigkeit aus dem geschlossenen
Ende 14 und aus der Ventilkammer 36 durch den überlaufkanal 39 in die Bohrung
21 fließen.