DE1192928B

DE1192928B - Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines hydraulischen einfach- oder doppeltwirkenden Stellmotors

Info

Publication number: DE1192928B
Application number: DEL31176A
Authority: DE
Inventors: Erich Junge; Dipl-Ing Helmut Kersten
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1958-09-01
Filing date: 1958-09-01
Publication date: 1965-05-13

Description

Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines hydraulischen einfach-oder doppeltwirkenden Stellmotors Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines hydraulischen einfach- oder doppeltwirkenden Stellmotors, bei der in den Rohrleitungen zum Stellzylinder eine Mengendosiereinrichtung, bestehend aus einem in einem Zylinder durch das Druckmittel zwischen zwei Anschlägen verschiebbaren Dosierkolben, sowie eine nach Verschiebung .des Dosierkolbens wirksame Drosselstelle zur Erzeugung einer hohen Anfangsgeschwindigkeit und einer gedämpften Endbewegung des Stellmotors vorgesehen sind.
Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen für die Erzeugung der hohen Anfangsgeschwindigkeit und der gedämpften Endbewegung des Stellmotors baulich voneinander getrennte Dosierkolben und Drosselstellen in zwei oder mehr zum Stellmotor führenden Rohrleitungen auf, wodurch sich eine aufwendige und auch störanfällige Anlage ergibt. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Erzeugung einer hohen Anfangsgeschwindigkeit und einer gedämpften Endbewegung eines hydraulischen Stellmotors sind Dosierkolben und Drosselstelle zwar baulich zusammengefaßt, aber die Betätigung des Dosierkolbens erfolgt mechanisch durch den Kolben des Stellmotors, was eine Anbringung dieser Vorrichtung in der Nähe des Stellmotors erforderlich macht. In vielen Anwendungsfällen ist jedoch die Anordnung der die Geschwindigkeit des Stellmotors steuernden Vorrichtung in der Nähe dieses Stellmotors unerwünscht, so z. B. bei Hochspannungsschaltern, deren Schaltkontakte hydraulisch betätigt werden. Hier würde die Steuervorrichtung zu einem komplizierten Aufbau der Schaltkammer beitragen und bei Störungen oder Neueinstellungen der Schaltgeschwindigkeiten zu einer Abschaltung des angeschlossenen Netzes oder Verbrauchers führen.
Aus diesen Gründen macht die Erfindung von einer weit einfacheren Vorrichtung zur Erzeugung der hohen Anfangsgeschwindigkeit und gedämpften Endbewegung eines hydraulischen Stellmotors Gebrauch. Erfindungsgemäß ist bei dieser Vorrichtung als Drosselstelle eine im Dosierkolben angeordnete Längsbohrung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, mit nur einer Rohrleitung zwischen der Steuervorrichtung und dem Stellmotor auszukommen. Außerdem weist die Dosiereinrichtung praktisch den gleichen Aufbau und die gleichen Abmessungen auf, wie sie sie ohne eine Drosselstelle haben würde, und schließlich ist die Vorrichtung nach der Erfindung auch völlig unabhängig von der Lage des Stellmotors, so daß sie bei Hochspannungsschaltern auf Erdpotential angeordnet werden kann, wo sie für Einstellungen leicht zugänglich ist und dabei keine Stromabschaltungen notwendig sind.
In der praktischen Ausführung der Erfindung wird der Dosierkolben vorteilhaft an dem einen oder beiden Enden konisch geformt. Mit diesen Enden legt sich der Dosierkolben bei Beendigung seines Hubes gegen ringförmige Flächen seines Zylinders und beendet dadurch die Bewegung der Flüssigkeitssäule im großen. Der konische Teil des Dosierkolbens soll einen schroffen übergang zwischen der schnellen Bewegung und dem Dämpfungseinsatz verhindern. Dabei wird der Teil der Bewegungscharakteristik, der einen steilen Anstieg am Anfang und einen steilen Abfall am Ende der Schaltkontaktbewegung erfordert, durch den Abstand des Dosierkolbens von seiner Schließlage und die Dämpfung des letzten Teils des Schalthubes durch die als Drosselstelle wirkende Längsbohrung im Dosierkolben bestimmt.
An Stelle einer Längsbohrung mit nur kleinem Durchmesser im Dosierkolben, die in beiden Antriebsrichtungen des Stellmotors als starke Drosselstelle wirksam ist, läßt sich in Weiterbildung der Erfindung auch eine Längsbohrung größeren Querschnitts im Dosierkolben vorsehen, die ,durch ein Rückschlagventil mit einer zusätzlichen Drosselöffnung abgeschlossen ist. In- diesem Falle läßt sich in einer Antriebsrichtung durch das Öffnen des Rückschlagventils eine starke Beaufschlagung des Stellmotors bis zur Beendigung des Stehhubes durchführen, während in der anderen Antriebsrichtung sich das Rückschlagventil schließt und die Endbewegung des Stellmotors durch die wirksam werdende zusätzliche Drosselöffnung im Rückschlagventil stark gedämpft erfolgt. Bei Anordnung von Dosiereinrichtungen dieser Art in der Hin- und Rückleitung zum Stellmotor wird dann jeweils das rückläufige Medium zur Erzeugung der gedämpften Endbewegung des Stellmotors herangezogen.
Die gleiche Wirkungsweise läßt sich auch in einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit engen Bohrungen im Dosierkolben erzielen, wenn parallel zu den Dosierkolben Rückschlagventile enthaltende Umgehungsleitungen angeordnet sind. Hierbei übernimmt die enge Bohrung im Dosierkolben wieder die Dämpfung der Endbewegung des Stellmotors durch Drosselung des rückläufigen Mediums.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen, in der F i g. 1 ein Diagramm für die Ein- und Ausschaltbewegung und F i g. 2 bis 4 verschiedene schematische Anordnungen der Vorrichtung nach der Erfindung wiedergibt. Nach F i g. 1 bezeichnet die Kurve E die Zeit-Weg-Kurve der Einschaltung, die nach einem steilen Anstieg asysmptotisch in die Endlage einläuft. Für die Ausschaltbewegung A ergibt sich der umgekehrte Verlauf der Kurve.
In F i g. 2 bedeutet 1 den Antriebszylinder, 2 den Antriebskolben und 3 den Schaltstift eines Hochspannungsschalters, der als Leistungsschalter oder auch als Trennschalter ausgebildet sein kann. Von dem Antriebszylinder führen die Einschaltleitung 4 und die Ausschaltleitung 5 zu dem zweckmäßig auf Erdpotential befindlichen Steuerventil 6, von dem aus das Ein- und Ausschalten erfolgt. Dem Steuerventil wird das Antriebsmittel von einem unter hohem Druck stehenden Speicher über die Leitung 7 zugeführt. Das beim Schalten von dem Kolben 2 verdrängte Antriebsmittel wird über das Steuerventil 6 und die Rohrleitung 7' einem Aufnahmebehälter zugeführt und von dort aus wieder in den Speicher zurückgepumpt.
In der Leitung 4 ist eine Dosiereinrichtung 8 angeordnet, deren in dem Zylinder 9 frei beweglicher Dosierkolben 10 vorteilhafterweise mit konisch geformten Stirnflächen versehen ist. Mit diesen Teilen greift der Dosierkolben in die ringförmigen Flächen 11 und 12 des Zylinders bei einer Beaufschlagung mit dem Antriebsmittel ein, so daß die zunächst kräftige Strömung des Antriebsmittels in den oder aus dem Antriebszylinder 1 des Schalters aufhört und nur noch eine geringe Menge des Mediums durch die erfindungsgemäß als Drosselstelle wirkende zentrale Bohrung 13 des Dosierkolbens 10 fließt. Wird z. B. der Schalter eingeschaltet, so strömt das Antriebs- ; mittel vom Energiespeicher über die Leitung 7 und das Steuerventil 6 in die Dosiereinrichtung 8, so daß der vom vorausgegangenen Ausschaltvorgang noch in der rechten Endstellung befindliche Dosierkolben 10 nach links bewegt wird. Dadurch gelangt zunächst ; im ersten Teil des Bewegungsablaufs das große Volumen des Antriebsmittels vor dem Dosierkolben 10 über die Leitung 4 in den Antriebszylinder 1. Der Schaltstift 3 bewegt sich dadurch mit großer Geschwindigkeit, wie es dem steilen Anstieg der Einschaltcharakteristik nach F i g. 1 entspricht. Sobald jedoch der Dosierkolben fest auf der Fläche 11 ruht, kann der Antriebskolben 2 nur noch durch das durch die enge Bohrung 13 strömende Medium bewegt werden, so daß die Einschaltbewegung entsprechend dem Drosselquerschnitt gesteuert wird.
Bei Betätigung des Ausschaltventils ist der Kreislauf des Mediums F i g. 1 entsprechend umgekehrt. Der Antriebskolben 2 wird über die Leitung 5 beaufschlagt und Idas unterhalb dieses Kolbens befindliche Medium über die Dosiereinrichtung 8 in das Steuerventil 6 zurückgeführt. Dabei entsteht wieder zunächst eine große Ausschaltgeschwindigkeit, die dann am Ende stark gedämpft wird. So wird also die gleiche Drosselstelle für beide Bewegungsvorgänge des Schaltstiftes herangezogen. Sie liegt somit einmal in der Druckleitung und zum anderen bei Bewegungsumkehr in der Rücklaufleitung. Das Maß a nach F i g. 1 entspricht dem Abstand d, den der Dosierkolben 10 von der Schließlage hat. Durch Änderung dieses Abstandes, z. B. auf dl, aber auch durch Änderung der Bohrung 13 ist es leicht möglich, wie die gestrichelt gezeichnete Kurve in F i g. 1 zeigt, die Schaltstiftbewegungscharakteristik den jeweils gegebenen Bedingungen anzupassen.
Will man erreichen, daß in beiden Schalteinrichtungen nur das rückläufige Medium zur Dämpfung herangezogen wird, so ist es zweckmäßig, in beiden Zuführungsleitungen zum Antriebszylinder Dosiereinrichtungen vorzusehen, deren Dosierkolben an nur einem Ende konisch geformt sind und die mit einer Längsbdhrung von größerem Querschnitt versehen sind, welche durch ein Rückschlagventil mit einer zusätzlichen Drosselöffnung abgeschlossen ist. Eine entsprechende schematische Anordnung dieser Ausführungsform der Erfindung zeigt die F i g. 3 in der rechten Hälfte. In beiden Zuführungsleitungen 4, 5 zum Antriebszylinder 1 sind Dosiereinrichtungen 8 und 8' vorgesehen. Ihre Dosierkolben 10 und 10' haben nur an dem einen Ende konische Ansätze und eine Bohrung 13 und 13' größeren Querschnitts, deren Öffnung durch Rückschlagventile 14 und 14' abgeschlossen sind. Diese Rückschlagventile öffnen sich beim Anlegen der Dosierkolben an den Ansätzen 15, 15' und lassen dadurch weiterhin eine stärkere Beaufschlagung des Antriebskolbens 2 zu. Liegen dagegen die Kolben mit ihren konischen Enden an den Ansätzen 12 und 12', so tritt noch weiterhin eine geringere Durchflußmenge des Mediums durch die Drosselöffnung 16' des Rückschlagventils 14' bzw., wie an sich bereits vorgeschlagen, durch eine Umgehungsleitung 16 mit einer zusätzlichen Drosselstelle 17 bei der Dosiereinrichtung 8, so daß wieder die Ein- und Ausschaltbewegung des Schaltstiftes 3 am Ende stark gedämpft wird.
Zur Erzielung der gleichen Wirkungsweise können die Dosiereinrichtungen 8, 8' auch mit einer kleineren zentralen Bohrung 13,13' innerhalb der Dosierkolben 10, 10' versehen werden, wenn, wie F i g. 4 zeigt, zu diesen Dosierkolben Rückschlagventile 18,18' enthaltende Umgehungsleitungen 19, 19' angeordnet sind. In diesem Falle wird bei Beaufschlagung des Antriebskolbens in der einen oder der anderen Schaltrichtung zunächst der jeweils diesem Schaltvorgang zugeordnete Dosierkolben 10 oder 10' der Dosiereinrichtungen unter der Mithilfe von Druckfedern 21 und 21' gegen die Ansätze 15 bzw. 15' getrieben und die weitere Zufuhr des Antriebsmittels über die Umgehungsleitungen 19 oder 19' geführt, das die Rückschlagventile 18 oder 18' aufstößt und dann mit voller Wirkung in den Antriebszylinder gelangt. Damit ein großer Zutrittsquerschnitt zu dieser Umgehungsleitung vorhanden ist, werden die Leitungen 19 und 19' vorteilhaft durch einen Ringspalt 20, 20' an die Dosiereinrichtungen 8 bzw. 8' angeschlossen. Die Dämpfung der Endbewegung des Schalt- Stiftes 3 erfolgt dann wieder durch die engen Bohrungen 13 und 13' in den Dosierkolben 10 und 10'.
Die Efindung läßt sich mit gleichemErfolg auch bei einseitig wirkenden hydraulischen .Schalterantrieben anwenden, die eine Rückstellfeder besitzen. Ebenso können auch alle anderen hydraulischen Antriebe mit der Dämpfungsvorrichtung nach der Erfindung versehen werden, bei denen es auf eine große Anfangsbeschleunigung und eine gedämpfte Endbewegung ankommt.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Beeinflussung der Geschwindigkeit eines hydraulischen einfach- oder doppeltwirkenden Stellmotors, bei der in den Rohrleitungen zum Stellzylinder eine Mengendosiereinrichtung, bestehend aus einem in einem Zylinder durch das Druckmittel zwischen zwei Anschlägen verschiebbaren Dosierkolben, sowie eine nach Verschiebung des Dosierkolbens wirksame Drosselstelle zur Erzeugung einer hohen Anfangsgeschwindigkeit und einer gedämpften Endbewegung des Stellmotors vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselstelle eine im Dosierkolben (10) angeordnete Längsbohrung (13) vorgesehen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (13') größeren Querschnitt aufweist und durch ein Rückschlagventil (14') mit einer zusätzlichen Drosselöffnung (16') abgeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Dosierkolben (8, 8') Rückschlagventile (18, 18') enthaltende Umgehungsleitungen (19,19') angeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 807 249; USA.-Patentschrift Nr. 2 691962. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1129 012.