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Hydraulischer Doppelkolbenmotor-Die Erfindung betrifft die technische
Verbesserung eines hydraulischen Doppelkolbenmotors mit einem Steuerschieber, der
über Nuten im Arbeitskolben von der Druckflüssigkeit gesteuert wird. Die Enden der
beiden- -Arbeitszylinder stehen über Kanäle- mit Pufferkolben, an denen eine vorgespannte
Pufferfeder angeordnet ist, in Verbindung. Die Öffnung des Ölzu- bzw. -abflußkanals
vom bzw. zum Steuerschieber mündet so in jeden Arbeitszylinder, _daß sie im Augenblick
des Umsteuerns von der Vorderkante des Arbeitskolbens überfahren wird, wodurch die
Druckflüssigkeit im »schädlichen Raum« infolge der Massenkräfte des Arbeitsgerätes
nicht in die Druckleitung zurückgedrückt wird, sondern auf Pufferkolben wirkt, die
die kinetische Energie in einer Pufferfeder speichert.
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Der Nachteil eines derartigen Motors besteht darin, daß mit steigenden
Drücken im Arbeitszylinder der Anteil am Flüssigkeitsvolumen wächst, welches während
des Arbeitshubes auf die Pufferkolben strömt, um die Pufferfeder auf die dem Arbeitsdruck
entsprechende Spannung zu bringen. Im Augenblick der Umsteuerung, wenn der Arbeitshub
endet und der Ausschub beginnt, fließt mit dem schlagartig absinkenden Druck die
im Pufferzylinder gespeicherte Druckflüssigkeit ohne Arbeitsleistung in den Auslaß.
Dieser Flüssigkeitsverlust ist bei steigendem Leistungsbedarf mit einer Abnahme
der Schwingfrequenz des Arbeitskolbens verbunden und mit Rücksicht auf eine nicht
zu hohe Vorspannung der Pufferfeder und gute Pufferung unvermeidbar.
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Ein weiterer Nachteil der bisherigen Ausführung besteht in der Abhängigkeit
der Pufferwege (Umsteuerpunkt bis Totpunkt) von . der Belastung des Arbeitsgerätes.
Diese Wege ändern sich als rriehr, oder weniger gedämpfte Amplituden der Eigenschwingung
der ganzen Anlage.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, nicht nur diesen Leistungsverlust
zu vermeiden, sondern auch die Wirkung der Pufferung entsprechend der Belastung
des Schwingmotors automatisch zu regeln und Hubkonstanz zu erreichen.
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Hinzu kommt als weiteres Ziel der Abbau der Druckspitzen und Glättung
des Flüssigkeitsdruckes infolge der Flüssigkeitsstauungen während der Pufferzeit.
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Die Aufgabe zur Vermeidung des Leistungsverlustes wird dadurch gelöst,
daß der Zylinder eines Pufferkolbens über Längsbohrungen und Querschlitze im Arbeitskolben
sowie über Öffnungen und Kanäle im Motorgehäuse mit den »schädlichen-Räumen« der
beiden Arbeitszylinder nur während der eigentlichen Pufferhübe in Verbindung steht.
Infolgedessen kann während der Arbeitshübe, die wegmäßig zwischen den Pufferhüben
liegen, keine Druckflüssigkeit zu dem Pufferkolben abfließen. -Die Hubkonstanz wird
folgendermaßen erreicht: Die Abschaltung der Hilfskolben vom Arbeitszylinder während
des Arbeitshubes schafft die Möglichkeit, die Pufferung nur mit einem -Pufferkolben
durchzuführen und am anderen Ende der Pufferfeder einen auf einer stärkeren Feder,
z. B.: auf einer Tellerfeder, sich abstützenden Federteller mit einem Regelkolben
anzuordnen. Da der Flüssigkeitsdruck mit dem Leistungsbedarf und damit die Dämpfung
der Schwingung ansteigt, wird durch Stellungsänderung des Regelkolbens die Wirkung
der mit ihm verbundenen Pufferfeder ausgleichend abgeschwächt.
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Dies kann je nach Art der Federung durch Rückgang -der Vorspannung
oder: Änderung der Pro-,
gressivwirkung der Federn geschehen.
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Die starke Regelfeder muß unter einer Vorspannung stehen, die dem
am Regelkolben wirksamen Flüssigkeitsdruck entspricht, der im Leerlauf bei normaler
Betriebsfrequenz auftritt. Die Abschwächung der Pufferwirkung setzt also erst ein,
wenn nach Erreichen des mittleren Betriebsdruckes im Leerlauf eine weitere Erhöhung
des Flüssigkeitsdruckes durch wachsende Belastung des Arbeitsgerätes eintritt.
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Die Regelung der Hubkonstanz durch Abschwächung. wird bei wechselnder
Belastung und- nahezu konstanter Frequenz angewendet.
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Will man bei nahezu unveränderlicher Belastung Hubkonstanz bei wechselnder
Frequenz erreichen, so muß die Pufferwirkung mit steigendem Flüssigkeitsdruck infolge
der Frequenzsteigerung nichtabgeschwächt, .sondern verstärkt werden, da mit zunehmender
Frequenz die Massenkräfte und damit die Amplituden_ größer werden.
In
diesem Fall muß die Außenseite des Regelkolbens an die Druckleitung angeschlossen
und die Regelfelder in umgekehrter Richtung wirkend angeordnet werden.
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Das während der Pufferzeiten im ölzufluß sich aufstauende Öl kann
zwecks Abbau der Druckspitzen in dem an die Druckleitung angeschlossenen Regelzylinder
ohne Störung des Regelvorganges gespeichert werden. Die Pulsationshübe des Regelkolbens
für den Druckausgleich sind gegenüber dem größten Regelhub klein, da der Regelkolben
mit Rücksicht auf die starke Regelfeder groß gewählt werden muß.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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A b b.1 stellt einen Schnitt durch den Doppelkolbenmotor mit der Pufferfeder
dar, auf deren eine Seite der über Steuernuten mit dem Arbeitszylinder verbundene
Pufferkolben und auf deren andere Seite der Regelkolben mit der Regelfeder sich
abstützen; A b b. 2 und 3 zeigen die Ölkanäle und Steuernuten, insbesondere für
die Steuerung des Ölflusses zwischen Arbeitszylinder und Pufferzylinder; A b b.
4 stellt die Ölkanäle zwischen Arbeitszylinder und Steuergehäuse dar.
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Die Enden der Hubräume des Arbeitskolbens 1
sind über die Längsbohrungen
2 und Querschlitze 3
in dem Arbeitskolben 1 und die Öffnungen
4 der Ölkanäle 5 angeschlossen an den Hubraum 6 des Pufferkolbens 7. Auf
diesen stützt sich über den tiefeingezogenen Federteller 8 die Pufferfeder 9 ab,
die mit dem anderen Ende den Federteller 10, der über die Führungsstange 11 mit
dem Regelkolben 12 fest verbunden ist, berührt.
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Die Führungsstange 11 und der Regelkolben 12
sitzen in
einem besonderen, in das Motorgehäuse eingesetzten Regelzylinder 13. Die Regelfeder
14 ist zwischen dem mit dem Regelkolben 12 verbundenen Federteller 10 und
der inneren Stirnseite des Regelzylinders 13 angeordnet. Der Innenraum
15 des Regelzylinders 13 ist über die Bohrungen 16, die Ringnut
17 und die Leitung 18 an die Druckleitung 19 angeschlossen.
Der Regelkolben 12 ist durch einen Lippenring 20 abgedichtet.
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Das Lecköl kann durch die Längsbohrung 21 in den Federraum 22 abfließen.
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Der Regelzylinder 13 wird durch den Abschlußdeckel 23 gegen den Federdruck
gehalten und nach außen hin abgedichtet.
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Im Zeitpunkt der Umsteuerung des Steuerschiebers, die in bekannter
Weise durch Nuten im Arbeitskolben und Ölkanäle im Gehäuse vor sich geht, überfährt
die Vorderkante des Arbeitskolbens 1 die Kanalöffnung für den Ölzufluß und -abfluß
24.
Gleichzeitig beginnt der Schlitz 3 im Arbeitskolben 1 die Öffnung 4 des
Kanals 5 freizugeben, so daß das im Hubraum des Arbeitskolbens 1 befindliche Restöl
über die Bohrung 2, die Schlitze 3, Öffnung 4 und den Kanal 5 auf den Pufferkolben
7 gedrückt wird, wodurch die Pufferfeder 9 entsprechend der im Augenblick
der Umsteuerung im Arbeitsgerät vorhandenen kinetischen Energie gespannt wird.
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Der über die Führungsstange 11 mit dem Federteller 10 verbundene
Regelkolben 12 bestimmt die Pufferwirkung durch seine vom Öldruck abhängige
Stellung.
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Bei der in A b b.1 dargestellten Regelung der Hubkonstanz bei veränderlicher
Belastung wird die Pufferwirkung mit steigendem Öldruck durch die Verschiebung des
Regelkolbens 12 nach rechts abgeschwächt, unabhängig davon, ob die Pufferfeder
9 in ihrer Nullstellung vorgespannt ist oder nicht.
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Bei der Regelung der Hubkonstanz mit veränderlicher Frequenz wird
die Pufferwirkung mit steigendem Öldruck durch die Verschiebung des Regelkolbens
12 nach links verstärkt.
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Während der Pufferung ist der Ölkreislauf kurzzeitig unterbrochen.
Das in der Druckleitung 10 aufgestaute Öl wird im Innenraum 15 des Regelzylinders
13 gespeichert, wodurch man praktisch Gleichdruck an der Pumpe erhält.
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Bei Anwendung der in A b b. 1 dargestellten Amplitudenregelung durch
Abschwächung der Pufferwirkung wird der Druckausgleich des ungleichförmigen Ölflusses
in der Druckleitung 19 durch die gleichsinnig gerichteten Federkräfte am Pufferkolben
9 und am Regelkolben 12 unterstützt.
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Der Anwendungsbereich- des hydraulischen Doppelkolbenmotors wird durch
die oben geschilderten Verbesserungen vergrößert.