DE821308C

DE821308C - Hydraulischer Arbeitskolben

Info

Publication number: DE821308C
Application number: DEP28081A
Authority: DE
Inventors: Norbert Flichter
Original assignee: NORBERT FLICHTER
Current assignee: NORBERT FLICHTER
Priority date: 1948-12-30
Filing date: 1948-12-30
Publication date: 1951-11-15

Description

Hydraulischer Arbeitskolben Die Erfindung betrifft einen mittels durchlaufender regelbarer Förderpumpe unmittelbar bewegten, durch die im Zylinder nach der Arbeitsleistung entstehende Druckerhöhung selbsttätig gesteuerten hydraulischen Arbeitskolben, dessen Hub und dessen Hubgeschwindigkeit bzw. -zahl in besonders einfacher Weise geregelt wird.
Bei den bekannten durch Druckerhöhung im Zylinder selbsttätig hydraulisch gesteuerten Arbeitskolben wirkt sich die Druckerhöhung in der jeweils arbeitsleistenden Zylinderseite auf je ein Steuerventil oder auf ein gemeinsames Umsteuerventil mit zwei Paar Steuerflächen aus, die den Zufluß bzw. den Abfluß der Druckflüssigkeit zu den beiden Zylinderseiten steuern. Diese Umsteuerungsart weist jedoch den Nachteil auf, daß sie sich nur für Niederdruck eignet und bei räumlich getrennter Anordnung von Arbeitskolben und Steuerung eine selbsttätige Steuerung des Arbeitskolbens nur bei dem durch die Kolbenabmessungen bestimmten Hub möglich ist, wenn nicht durch den Arbeitskolben betätigte, oft schwierig anzuordnende verstellbare Übertragungsorgane vorgesehen werden, die ein in der Abflußleitung aus der nicht mit Drucköl beaufschlagten Zylinderseite angeordnetes Sperrventil vorzeitig schließen und damit die Drucksteigerung auf der arbeitsleistenden Zylinderseite zur Einleitung der Umsteuerung bewirkt wird. Ferner ist die Hubzahl bei gleichbleibender Förderleistung der Pumpe unveränderlich, weil die Zeitpunkte der Umsteuerung im Takt der Kolbenbewegung auftreten und Druckänderung des Betriebsmittels nur geringen Einfluß hat. In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, daß z. B. bei selbsttätig gesteuerten Förderanlagen, Arbeitsmaschinen rsw., bei denen Arbeitskolben und Steuerung räumlich getrennt angeordnet sind, die Umsteuerung in der einen Totpunktla.ge erst nach einer größeren Haltezeit erfolgt, wobei gleichzeitig eine weitgehende Regelung der Haltezeit verlangt wird. Oft besteht auch bei der selbsttätigen Steuerung die Forderung, daß der Arbeitskolben bei räumlich getrennter Anordnung nach der einen Richtung hin immer dieselbe Endlage einnehmen soll, die andere Endlage stufenlos verstellbar ist, ohne daß irgendwelche Ventile steuerndeÜbertragungsorgane vorgesehen werden können. Erwünscht ist auch, daß die selbsttätige Steuerung unabhängig; ob Niederdruck- oder Hochdruckpumpen verwendet werden, einwandfrei auch bei langsamsten Kolbenbewegungen arbeitet.
Der gemäß der Erfindung selbsttätig gesteuerte hydraulische Arbeitskolben erfüllt alle diese Forderungen in einfachster Weise, indem ein einziges Umlaufsteuerventil nur mit der einen Zylinderseite verbunden und in die Betätigungsleitung des Umlaufsteuerventils ein einstellbares Drosselventil sowie ein sich in Richtung zum Betätigungskolben des Umlaufsteuerventils öffnendes, einen größeren zusätzlichen Durchgang freigebendes Rückschlagventil eingeschaltet sind. Das dem einzigen die Umkehr der Arbeitskolbenbewegung bewirkenden Umlaufsteuerventil nebengeschaltete Drosselventil gestattet wegen seiner Regelbarkeit in weiten Grenzen den Zeitpunkt des, Schließens des Umlaufsteuerventils einzustellen und dadurch die Hubzahl pro Minute bei gleichbleibender Förderleistung, wie auch den Hub des Arbeitskolbens zu verändern. Die Hubgeschwindigkeit kann dabei auch zusätzlich in bekannter Weise durch eine in der Fördermenge stufenlos regelbare Pumpe beeinflußt werden.
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele des hydraulischen Arbeitskolbens gemäß der Erfindung, und zwar zeigt Abb. i die grundsätzliche schematische Anordnung unter. Verwendung von Flüssigkeit einer Spannung, Abb.2 die grundsätzliche schematische Anordrtung unter Verwendung von Flüssigkeit verschiedener Spannung.
In dem Zylinder i gemäß Abb. i bewegt sich abgedichtet der Arbeitskolben 2, der beispielsweise als Differentialkolben mit den zwei den erforderlichen Kraftverhältnissen entsprechenden Kolbenflächen ausgebildet ist.

Die beiden Zylinderseiten 3 und 4 stehen über die Leitungen 5 bzw. 6 mit der stufenlos regelbaren Förderpumpe 7, eingerichtet für eine Druckstufe, in Verbindung. In die Leitung 6 ist ein sich in Richtung zur Zylinderseite 4 öffnendes federbelastetes 1Zückschlagventil8 eingeschaltet. Erfindungsgemäß ist ein einziges Umlaufsteuerventil9 vorgesehen, das nur mit der einen Zylinderseite 4 durch die Leitung 6 verblinden ist. Dieses Umsteuerventil wird durch einstellbaren Federdruck in Schließstellung gehalten und sperrt die Leitung 6 gegen die Abflußleitun<; to zum Vorratsbehälter 1i der Förder-

pumpe ab. Zwecl:ril-lißig \". ircl cs als 1)if@erentia@hol-

benventil ausgebildet, um die erforderliche Feder-

spannung bzw. Öffnungskraft gering zu halten.

Sein Betätigungskolben 12 wird voll der Druckflüs-

sigkeit aus der Leitung 6 bzw. Zylinderseite 4 über

die Betätigungsleitung 13 lzw. 1I beaufschlagt. In

die Leitung 13 ist das einstellbare Drosselventil 15

in die Leitung 14 das sich iii Richtung zum Be-

tätigungskolben 12 des Umlaufsteuerventils 9 öff-

nende, einen größeren zusätzlichen Durchgang frei-

gebende federbelastete IZücl:sclilagveritil 16 ein-

geschaltet. Zwischen den-, Drosselventil 15, dem

Rückschlagventil 16 und dem Betätigungskolben I2

des Umlaufsteuerventils 9 ist ein Druckflüssigkeits-

speicherraum 17 vorgesehen, der eine größere

Menge Druckflüssigkeit aufnimmt. Durch die Lei-

tung 18 fördert die Förderpumpe 7 Druckflüssigkeit

aus dem Vorratsbehälter i i.

Anordnung nach Abb. 2 unterscheidet sich von

der @Uordnung nach i dadurch, (laß zwei För-

derpumpen 7 und 19 mit unterschiedlicher Druck-

stufe und zusätzlich ein weiteres Umsteuerventil 20

vorgesehen sind. Das L'ni@steuerventil 20 sperrt da-

bei die Leitung 5 bzw. die Zylinderseite 3 des

Arbeitskolbens i von der Abflußleitung 21 zum

Vorratsbehälter 1i ab. Der Betätigungskolben 22

des Umlaufsteuerventils 20 ist durch die Leitung 6

mit der Zylinderseite A. (los _lrl)eitsl<oll)ens i und

der gegen eine höhere Spannung als die Förder-

liumpe 7 arbeitenden Förderpumpe 19 verbunden.

Durch die Leitung 23 fördert die Förderliumpe 19

Druckflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 1i.

Die Wirkungsweise des hydraulischen Arbeits-

kolbens gemäß der Erfindung ist folgende:

Der Arbeitskolben 2 befindet eich, wie in Abb. i

dargestellt, innerhalb des Zylinders i in der An-

fangslage und das Umlaufsteuerventil 9 sei ge-

schlossen. Die beispielsweise durchlaufende, stufen-

'.os regelbare Hochdruckpumpe 7 fördert aus dem

Vorratsbehälter i i über die Saugleitung 18 durch

die Leitung 5 und die Leitung 6 über (las sich öff-

nende Rücksclilagv-entil <8 die Druckflüssigkeit in die

Zylinderseite 4. Je nach der eingestellten Förder-

menge wird der Arbeitsl;oll)eri unter gleichzeitiger

`,'erdrängung der in der anderen Zylinderseite 3

enthaltenen Druckflüssigkeit in die Leitung 5 und 6

mit einer mehr oder weniger großen Hubgeschwin-

digkeit unter gleichzeitiger Arbeitsleistung bis zu

seiner Endlage bewegt. Diese Endlage wird durch

einen mechanischen Anschlag der von dem .@rbeits-

kolben angetriebenen Teile oder des Kolbens inner-

halb (los Zylinders selbst l)ostinniit. 1)io weiterför-

dernde Hochdruckpumpe erzeli"t rinn in dem Zy-

linder eine Druckerhöhung, die sich über die an die

Zylinderseite 4 an-gesclilossene Leitung 6, die Lei-

tungen 13 und 1I, (las Drosselventil 15, das l#iick-

schlagventil 16 und den Speicherraum 17 auf den

Betätigungskolben 12 des l"rnlalifsteuerventils 9

fortpflanzt. Je nach dem eingestellten, auf das Um-

laufsteuerventil wirkenden Federdruck überwindet

die den Kolben 12 beaufschlagende Druckflüssigkeit

infolge ihrer Druckerhöhung früher oder später den

Federdruck sowie den auf das als Differentialkol-

benveiitil au@@@:lüldctc l'inlaufsteuerventil 9 wirken-

(kn Flüssigkeitsdruck. Die zur Erzeugung der

Spaiinungsditterenz zwischen Schließ- und Um-

schaltdruck des Umlaufsteuerventils 9 notwendige

Flüssigkeitsmenge für den Speicher 17 entspricht

dabei mindestens (fern Hubvolumen des Betäti-

gungs,kolbens 12 des Umlaufsteuerventils g. Da-

durch wird ein einwandfreies Arbeiten des Umlauf-

steuerventils 9 erreicht, da sich dasselbe bei der

Umsteuerung rasch und mit vollem Hub öffnet.

Durch das geöffnete Umlaufsteuerventil9 ist die

Verbindung zwischen der Zylinderseite 4 über die

l.eittiiig 6 und die 1_eitung io zum Vorratsbehälter

11 der llochdruckpunipe hergestellt, so daß die

Druckflüssigkeit aus dieser Zylinderseite unter dem

Einfluf.l des in der Zylinderseite 3 wirkenden durch

das federbelastete Rückschlagventil 8 hervor-

gerufenen Flüssigkeitsdruckes in den Vorratsbehäl-

ter zurückverdrängt wird. Die Hubgeschwindigkeit

cles Arl>eitsl:o11iens 2 ist dabei wiederum von der j

Förcfei-nienge der 1-iochdruckpumpe abhängig, Bei

gcuügcnd großen Abfluß(luerschnitten ist der Flüs-

s@gkcitsdrucl: für den Riicklitil) gering. Das etwas

liiiher als dieser lreui@tigtc Pruck eingestellte Rück-

8 verhindert. da ß beim Rückhub

Druckflüssigkeit nutzlos in den Vorratsbehälter ii

ztiriic kfließt.

Während der Arbeitskolbenbewegung fließt aber

die den Betätigungskolben 12 beaufschlagende

Druckflüssigkeit durch (las Drosselventil i5 und

tla.; geöffnete Unilaufsteuerventil 9 zum Vorrats-

1 1 a1). Die Abflußzeit ist von der Abfluß-

menge, welche mindestens dem Hubvolumen des ;

l@et:itigungskoll>ens entspricht, und der Größe des

Drosselspaltes des einstellbaren Drosselventils 15

a1>li:ingig. da das Rückschlagventil 16 den Abfluß

der überschüssigen Speicherflüssigkeit zum Vorrats-

lieli:ilter ii verhindert. je nach der Einstellung des

Drosselventils 15 kann die Abflußzeit so groß oder

so klein sein, claß (las Umlaufstetierventil 9 sich

schließt, nachdem oder bevor der Arbeitskolben 2

seine Bewegung zur Anfangslage beendet hat. Da bei

geschlossenem Umlaufsteuerventil die Hochdruck-

pumpe wieder in die Zylinderseite 4 fördert und den

Arbeitskolben zti einem neuen Hub veranlaßt, tritt

dieser 1-lubwechsel im letzteren Falle vor, im erste-

ren Falle zeitlich mehr oder weniger nach der Zu-

riicklegtitig des ganzen Hubweges ein. Dadurch ist .

eine Regelung sowohl des Hubes als auch der Hub-

zahl lediglich durch Verstellen des Drosselventils

15 möglich, während die Hubgeschwindigkeit durch

die Einstellung der Hochdruckpumpe geregelt

wird.

Die 111 :11 ) 1i. 2 vorgesehene Hochdruckpumpe ig

steht nur mit der Zylinderseite 4 über die Leitung 6

in Verbindung, da das in der Leitung 6 liegende

Rückschlagventil 8 die Hochdruckpumpe ig von der

Leitung 5 und damit auch von der Zylinderseite 3

absperrt, während die Niederdruckpumpe 7 auf die

Zvlincfei-seite 3 und über das Rückschlagventil 8 auf

die Zylinderseite ,4 arbeitet. Bei geschlossenen Um

laufsteuerventilen 9, 2o arbeiten beide Pumpen auf

die Zylinderseite 4, wobei sich der Arbeitskolben 2

ini Schnellgang aus der Ruhelage in Arbeitsstellung

begibt. Der nach Erreichung der Arbeitsstellung

notwendige höhere Druck, der durch die Hoch-

druckpumpe ig erzeugt wird, öffnet das Umlauf-

steuerventil 20 in Richtung zur Zylinderseite 3 und

gestattet während des Arbeitsganges den span-

nungslosen :M>fluß der Flüssigkeit aus derZylinder-

seite 3 in den Vorratsbehälter i i über die Leitun-

gen S und 21. Gleichzeitig wird die von der Nieder-

druckpumpe geförderte Flüssigkeit über denselben

Weg in den Tank zurückgefördert. Nach Errei-

chung der Totpunktlage steigt der Druck in der

Leitung 6 und damit auf der Zylinderseite 4 und

weiterhin im Speicherraum 17. Bei Höchstdruck

öffnet sich das Umlaufsteuerventil9 und gibt den

N\"et; vorn Zylinderraum 4 zum Vorratsbehälter i i

frei. Durch den Spannungsabfall schließt sich das

Umlatifstetierventil2o und die Niederdruckpumpe?

arbeitet, durch das Rückschlagventil 8 von der

geöffneten Leitung 6 bis io getrennt, auf die Zy-

linderseite 3. Der Arbeitskolben 2 bewegt sich in

seine Anfangslage zurück. je nach Einstellung des

Drosselventils 15 schließt sich das Umlaufsteuer-

ventil 9 früher oder später und ein neuer Arbeits-

gang beginnt.

Unter Umständen braucht die Zylinderseite 3

nicht an die Pumpenanlage angeschlossen zu sein,

nämlich dann, wenn beispielsweise bei schräger

oder senkrechter Anordnung des Arbeitskolbens

beine l@iicklitib die von den angetriebenen Teilen auf

den Arbeitskolben wirkende freie Kraft genügend

groß ist, diesen in die Anfangslage zurückzu-

drücken. hi diesem Fall fällt die Leitung 5 und,

je nachdem ob eine Druckerzeugungsanlage mit

einer oder zwei Druckstufen verwendet wird, das

Riickschlagventil 8 und das Um-s,teuerventil 20 fort,

während die Umkehrsteuerung dieselbe bleibt. In

dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das

Umlaufsteuerventil9, das Rückschlagventil 16 und

das Drosselventil 15 in einem gemeinsamen Ge-

häuse abgebildet. Natürlich können die Ventile

auch in Einzelgehäusen untergebracht werden.

In Sonderfällen, beispielsweise, wenn jeweils bei

einem Arbeitsspiel nur ein Arbeitshub und ein

Rückhub erforderlich sind, kann es notwendig sein,

während der l,etrielispausen die Druckerzeugungs-

anlagen selbsttätig abzustellen, ohne daß diese Ar-

beitsweise aus dem Geltungsbereiche der Erfindung

fällt, da sich während der Betriebspause das Um-

laufsteuerventil 9 selbsttätig schließt und damit die

Anfangslage bzw. Anfangsstellung beim Neuein-

schalten der Druckerzeugungsanlagen hergestellt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Hydraulischer Arbeitskolben mit selbst- tätig arbeitender, auf Druckänderungen im Zy- linder beruhender Umsteuerung, dadurch ge- kennzeichnet, daß nur ein einziges, in der Ver- bindung (6 io) der einen Zylinderseite (4) des Kolbens (2) mit dem Vorratsbehälter (ii) des Pruckf#rzeugers (7) liegendes. bei Drucksteige-

rung die Verbindung .(6, io) freigebendes, sich in Richtung zur Zylinderseite (4) öffnendes Um-,steuerventil (9, 12) vorgesehen ist.
2. Arbeitskolben nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (9,i2) als federbelastetes Differentialkolbenventil ausgebildet ist, dessen Betätigungskolben (12) mit der Zylinderseite (4) über ein in einer die Seite (4) und den Kolben (12) verbindenden Leitung (13) liegendes Drosselventil (15) und über ein in einer das Drosselventil kurzschließenden Leitung (14) liegendes, in Richtung des Kolbens (12) sich öffnendes Rückschlagventil (16) in Verbindung steht.
3. Arbeitskolben nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Drosselventil (15) und dem Umsteuerventil (9, 12) eingeschalteten Speicherraum (17).
4. Arbeitskolben nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch ein in der Verbindung (5, 6) der beiden Zylinderseiten des Arbeitskolbens liegendes, in Richtung der Zylinderseite (4) sich öffnendes Rückschlagventil (8).
5. Arbeitskolben nach Anspruch i bis 4, gekennzeichnet durch einen zweiten Druckerzeuger (i9) höherer Druckleistung, der einerseits hinter dem Rückschlagventil (8) mit seiner Druckseite mit der Zylinderseite (4) verbunden ist, andererseits ein Umsteuerventil (20, 22) ,steuert, das die Verbindung zwischen .der Zylinderseite (3) und dem Vorratsbehälter (i i) regelt.