DE2051949A1 - Geschlossener Hydrauhkkreis - Google Patents

Geschlossener Hydrauhkkreis

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DE2051949A1
DE2051949A1 DE19702051949 DE2051949A DE2051949A1 DE 2051949 A1 DE2051949 A1 DE 2051949A1 DE 19702051949 DE19702051949 DE 19702051949 DE 2051949 A DE2051949 A DE 2051949A DE 2051949 A1 DE2051949 A1 DE 2051949A1
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Jacques Faure Faisander (Frankreich)
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Description

PATENTANWÄLTE
DIPL.-ING. DR. IUR. DIPL.-IN6, VOLKER BUSSE DIETRICH BUSSE
45 Osnabrück, den 21. Oktober 1970
MDSERSTRASSE2CV24 SOCIETE D'APPLICATIONS MACHINES MOTRICES
224, quai de Stalingrad - 92 ISSY LES MOULINEAUX, Frankreich
Geschlossener Hydraulikkreis
Die Erfindung bezieht sich auf geschlossene Hydraulikkreise, bei denen ein Teil des Flüssigkeitsstromes zur Verhinderung einer Flüssigkeitserwärmung für einen Wärmeentzug abgezweigt und in den Hauptkreis zurückgeführt wird.
Dies geschieht beispielsweise bei Steuerungs- bzw. Antriebskreisen für Bewegungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, bei denen man Drucköl zur Leistungsübertragung verwendet,
dessen einer hohen Lebensdauer der hydraulischen Organe und
der Aufrechterhaltung der Eigenschaften des Öls abträgliche
Erwärmung verhindert werden soll.
Zur automatischen Rückkühlung, Aufbereitung und Reinigung des Π! r> einer, Geschlossenen Hydraulikkreises, bei dem ümkehrungen in der Zirkulationsrichtung auftreten, ist en bekannt, Ventile
10 9 8 19/1262
mit; einem Vent i. IgI. ι ort und zwei Ventilsitzen sowie einer Entnahme zwischen don beiden Sitzen einzusetzen. Diese Ventile r>ind als Pendel- oder Platterventile bekannt und erbringen befriedigende Ergebnisse bei Strömungen konstanter Geschwindigkeit zwischen den Umkehrungen. Bei Einrichtungen jedoch, bei denen es notwendig ist, die Strömungsgeschwindigkeit progressiv zu verändern, schwanken die Drücke und die Pendelventile oszillieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe und eine Einrichtung zu schaffen, welche bei Hydraulikkreisen mit variabler Zirkulationsgeschwindigkeit ohne Vibrationen arbeitet.
Hierzu sieht die Erfindung vor, daß anstelle eines herkömmlichen Pendelventils ein Fünf-Wege-Verteiler mit Zentralschieber vorgesehen ist, bei dem jeweils zwei Strömungswege wechselweise durch die Steuerbereiche des Schiebers freigeb- und verschließbar sind, zwei Strömungswege die Stirnflächen des Schiebers wechselweise an den Druck des Hydraulikkreises anlegen und ein Strömungsweg einen Dauerentnahmeabzweig zwischen den beiden Steuerbereichen des Schiebers bildet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Federn vorgesehen, welche den Schieber in seiner Mittelstellung zu halten suchen, wie dies für derartige Verteiler an sich bekannt ist. Ferner ist
10 9 8 19/176?
BAD
r> eine Drossel oder bevorzugt ein Rückschlagventil in /jedem dor Strömungswege vorgesehen, welche Druck auf die Stirnflächen des Schiebers übertragen. Hierdurch werden ,jene bei Pendelventilen gegebenenfalls auftretenden Vibrationen ausgeschaltet. Vorteilhaft sind die Rückschlagventile ferner innerhalb des Verteilers angeordnet und die wechselweise freizugebenden und abzuschließenden Öffnungen im Verteiler und ihre öffnungs kanten im Verteilergehäuse derart an- und einander zugeordnet, daß auf die Schieberbewegung ein Dämpfungseffekt ausgeübt wird. Auf diese Weise ist ein sehr schnelles Ansprechen auf eine Umkehrung erzielbar, während gleichzeitig eine Verlangsamung der Bewegung des Schiebers im letzten Bereich seines Stellweges hervorgerufen wird, welche für Einrichtungen besonders günstig ist, die in jedem Fall genau und schnell arbeiten müssen. Schließlich können die Federn des Schiebers eine Druckschwelle verkörpern, welche eine schlagartige Punktion zur Folge hat, wenn eine besonders freie Bewegung des Schiebers erwünscht ist.
10981 9/ MKI BADOftiüiNAL
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher veranschaulicht ist, es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines geschlossenen Hydraulikkreises mit einem Verteiler nach der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Teildarstellung einer Abwandlung der Fig. 1, bei der die Drossel in den Strömungswegen zur Druckübertragung auf die Verteilerstirnflächen durch ein Rückschlagventil ersetzt ist,
Fig. 3 eine abgewandelte Teildarstellung der Fig. 2 zur Veranschaulichung der Verwendung einer Schwellvorrichtung: und
Fig. A eine Abwandlung der Fig. 3» bei der die Rückschlagventile im Innern des Schiebers untergebracht sind und gleichzeitig jene, die Schwelle definierende Vorrichtung bilden.
Für das in Fig. 1 wiedergegebene Beispiel wurde eine Hochleistungseinrichtung gewählt, bei deren Beschreibung zunächst auf die schon bekannten Teile eingegangen werden soll.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen hydraulischen Motor mit unveränderlichem Hubvolumen und 2 in sehr schematischer Darstellung eine
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Ir1 ■ rjr· ■ ■. ■ ..... . , ., hiiii
- n. —
j
hydraulische Pumpe, welche mit konstanter Geschwindigkeit durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben sein soll. Diese hydraulische Pumpe hat ein variables Hubvolumen bzw. Schluckvermögen, welches dem Winkel ■ proportional ist.
Zwei Leitungen 3 und U des hydraulischen Kreises verbinden die Pumpe mit dem Motor und in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf. Zwischen diese beiden Leitungen ist im Nebenschluß eine Entnahmevorrichtung 5 zwischengeschaltet, welche bei bekannten Vorrichtungen von einem Pendelventil (navette) gebildet ist.
Die kontinuierliche Flüssigkeitsentnahme erfolgte über eine Leitung 6, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines beispielsweise auf 6 Bar tarierten Kühlers und eines Filters 9» in einen Ausgleichsbehälter 7 mündet.
Die über die Leitung 6 entnommene Flüssigkeit wird dem Hauptkreis über eine Leitung 10 und eine Nebenverbindungs- oder -Schlußleitung 12-13 wieder zugeführt, in welcher sich die Rückschlagventile 14,15 befinden.
Je nach Zirkulationsrichtung der Flüssigkeit im Hauptkreis 3-1^ arbeitet das eine oder das andere Rückschlagventil I^ oder 15.
In die Leitung 10 ist eine Hilfspumpe 16 eingeschaltet t welche im hydraulischen Hauptkreis 3~^ einen Mindestdru^i ^-^ e.i"n p Bar aufrechterhalten soll.
1 0 9 8 1 S .'!?£?
Diese Pumpe erleichtert das Ansaugen der Hauptpumpe 2 und erbringt eine genauere Steuerung, d.h. sie gibt einen stark erhöhten Gradienten für ein Widerstandsmoment des hydraulischen Motors als Punktion seiner Geschwindigkeit, da dieser Druck die Wirkung von im öl gelöster Luft auf die Kompressibilität des Öls vermindert.
Wird diese bekannte, als Beispiel gewählte Anlage mit einem der~ artigen Kreislauf über einen längeren Zeitraum betrieben, erwärmt sich das zirkulierende Öl und die Wirkungsgrade der Pumpen und des Motors, welche bei kurzen Betriebszeiten sehr nahe an Eins liegen, weichen durch die Wirkung der ölerwärmung merklich ab. Diese Erwärmung ist für eine hohe Lebensdauer der hydraulischen Organe schädlich und einer Beibehaltung der Qualität des Öles abträglich.
Nach der Erfindung besteht die als Ganzes mit 5 bezeichnete Vorrichtung nicht aus einem bekannten Pendelventil, sondern aus einem Schieberverteiler, bei dem in» Unterschied zum Pendelventil der Verteiler keine koaxialen Sitze aufweist, sondern die zwei wechselweise zu verschließenden und freizugebenden Wege in die Wand des Zylinders einmünden, in welchem der Schieber verschieblich ist.
Im vorliegenden Fall sind die wechselweise durch den Schieber
20 zu verschließenden bzw. freizugebenden Strömungswege mit
21 und 22 bezeichnet und von Strömungswegen 23 und 2*4 abgeleitet.
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BAD OWGiNAU
über welche die Kndkammern 25 und 26 des Verteilers 5 an den Druck des Hauptkreises 3-4 anlegbar sind. In jedem der Strömungswege 23 und 24 befindet sich eine Drossel 27 und in jeder Endkammer 25 und 26 eine Feder 28.
Der Abzweig für die Entnahme ist mit 29 bezeichnet und in der Leitung 6, welche den Abzweig 29 mit dem Ausgleichsbehälter 7S31 verbindet, befindet sich ein Ventil 32, welches z.B. auf einen Druck von 5 bis IO Bar tariert ist.
Wie unmittelbar ersichtlich führt jede Umkehrung der Bewegungsrichtung im Hauptkreis zu einer Bewegung des Schiebers 20. Diese Bewegungen können jedoch wegen des Vorhandenseins der Drosseln 27 nicht zu Vibrationen führen, deren Wirkung verstärkt werden kann, wenn die Strömungswege 23 und 24 von Kapilarrohren gebildet sind.
Schließlich ist noch ein Druckbegrenzer 33 vorgesehen, der beispielsweise auf 12 Bar'tariert ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht zwar das Ausschalten von Vibrationen, weist jedoch einen Nachteil auf, da bei plötzlicher Umkehrung.der Beschickung des Motors 1 der Schieber 20 seine neue Stellung erst einnimmt, nachdem eine durch das Vorhandensein der Drosseln und ggf. einer Kapilarität der Strömungswege 23-24 bedingte Zeitspanne verstrichen ist.
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Während dieser Zeitspanne fließt der Hauptstrom je nach Schieberstellung zu einem Teil durch die Strömungswege 21 oder 22 und der Zusatzspeisedruck fällt ab, da die Leitung der 'Hilfspumpe 16 begrenzt ist. Die Steuerung bzw. der Betrieb wird daher ungenau und geräuschvoll.
Bei der Abwandlung gemäß Fig. 2 sind die Drosseln 27 durch Rückschlagventile 40 ersetzt.
Unterstellt man, daß der Druck in der Zeichnung unten ankommt und der Schieber sich in seiner oberen Stellung befindet, so ruft eine plötzliche Druckumkehrung eine unmittelbares Ansprechen des oberen Rückschlagventils hervor, welches ein unmittelbares und schnelles Ansprechen des Schiebers zuläßt.
Die Fig. 3 gibt den unteren Teil des Verteilers 5 in Fig. 2 wieder. Im Unterschied zu Fig. 2 ist eine Spitze oder ein Kegel Hl oder irgendein entsprechendes Organ vorgesehen, auf das sich die untere Stirnfläche des Schiebers bei seiner Bewegung nach unten auflegen kann. Eine entsprechende Ausgestaltung ist für die obere Endkammer 25 vorgesehen.
Der Schwellwert ist durch die Kraft der Feder 28 gegeben, wenn die Stirnfläche 42-43 des Schiebers auf der oberen ebenen Fläche des Kegels 41 aufliegt. Dank dieser Schwelle erzielt man eine noch plötzlichere Bewegung des Schiebers.
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J Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und wiederum unter der Annahme, daß ; sich der Schieber ?O anfangs in oberer Stellung befindet, findet die Bewegung des Schiebers nach unten, welche unter Ansprechen auf eine Druckumkehrung ausgelöst wird, sehr schnell bis zu dem Augenblick statt, an dem die Umfangskante der Fläche 42-^3 die Kante 44-45 des Strömungsweges 22 überschreitet, jenen Punkt
an dem dieser in den Zylinderkörper mündet.
Von diesem Augenblick an verläuft die Schieberbewegung langsam, da das öl aus der Endkammer 26 durch die Überlappung zwischen den oben bezeichneten Kanten abfließen muß. Infolgedessen entsteht eih Dämpfungseffekt, und es ist erwünscht, daß dieser erst beginnt, wenn die- Schieberkante 46,47 die Kante 48-1Ig des Strömungsweges 21 überschreitet.
Wie sich aus Vorstehendem ersehen läßt, ist die Vorrichtung
bestens für genaue und schnelle Servo-Mechanismen geeignet.
Die Fig. 4 veranschaulicht eine abgewandelte Ausbildung zu
Fig. 2, bei der die Rückschlagventile 40 gemäß Fig. 2 im Innern des Schiebers 20 untergebracht und als Ganzes mit 50 bezeichnet sind. Ihrer Stellung ist unmittelbar zu entnehmen, daß die Rückschlagventile zugleich eine Vorrichtung darstellen, welche den Schwellwert bestimmen, d.h. zugleich die Aufgabe der Kegel 41
der Fig. 3 erfüllen. Die Verschlußglieder der Rückschlagventile 50 sind mit 51 bezeichnet.
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BAD ORIGINAL

Claims (6)

  1. Patentansprüche:
    yl.! Geschlossener Hydraulikkreis mit umkehrbarer Zirkulationsrichtung der Flüssigkeit, einer Einrichtung zum Wärmeentzug, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines herkömmlichen Pendelventils ein Verteiler (5) mit Schieber (20) vorgesehen ist, welcher zumindest zwei Steuerbereiche umfaßt und einen Dauerentnahmeweg zwischen beiden Bereichen aufweist.
  2. 2. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstellung des Schiebers (20) des Verteilers (5) in eine Mittelstellung Federn (28) vorgesehen sind.
  3. 3. Hydraul'ikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drossel (27) und vorzugsweise ein Rückschlagventil (^0) in jedem der Strömungswege (23,24) vorgesehen ist, welche Druck auf die Stirnflächen des Verteilerschiebers (20) übertragen.
  4. 4. Hydraulikkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (50,51) innerhalb des Gehäuses des Verteilers (5) angeordnet sind.
  5. 5. Hydraulikkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselweise freizugebenden und abzuschließenden Öffnungen (21,22) im Verteiler (5) und ihre Öffnungskanten 4—J45;i48—^9> im Verteilergehäuse eine eine Dämpfungewirkung
    109819/1262 bad original
    - 11 auf die Schieberbewegung hervorrufende Lage haben.
  6. 6. Hydraulikkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (28) des Schiebers (20) eine Druckschwelle bilden,
    109819/126?
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