DE1601732A1

DE1601732A1 - Hydraulic system

Info

Publication number: DE1601732A1
Application number: DE1968H0065522
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: HYDRAUDYNE
Current assignee: HYDRAUDYNE
Priority date: 1967-03-10
Filing date: 1968-03-07
Publication date: 1970-12-17
Also published as: NL6703722A; NL148685B; DE1601732B2; BE711712A

Description

"Hydraulische Anlagelt Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlageg mindestens bestehend aus einem Zylinder, einem innerhalb des Zylinders durch ein Druckmittel beweglichen Kolben, einer fest mit dem Kolben verbundenen, zwecks Uebertragung der Kolbenbewegungen in bezug auf den Zylinder aus dem Zylinder hinausragenden Kolbenstange einem an dem oder in der Nähe de a einen und einem an dem oder in der'Nähe des anderen Zylinderendes angeordneten Anachluse für Zufuhr bzw. Abfuhr des Druckmittele, wobei die Anschlüsse in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem einen bzw. dem anderen Anschluss einer wahlweise in der einen bzw. in-der anderen Richtung pressenden oder saugenden5 eventuell regelbareng hydraulischen Pumpe verbunden sind. Derartige Anlageng die nicht nur im positiveng sondern auch im negativen Sinne der Bewegungerichtung des Kolbens in beherrschter Weise Energie erzeugen kÖnnen, werden häufig für Hebe- und Vorschubzwecke, beispielsweise bei der hydraulischen Betätigung von Hebevorrichtungen wie bei Kranen un d BrÜckeng und ferner bei Werkzeugmaschinen angewandt.The invention relates to a hydraulic system at least consisting of a cylinder, a piston that is movable within the cylinder by a pressure medium, a piston rod that is fixed to the piston and projects out of the cylinder for the purpose of transmitting the piston movements with respect to the cylinder a the or in the vicinity de a and, arranged at or in der'Nähe of the other cylinder end Anachluse for supply or discharge of pressure agent e, the terminals in a closed hydraulic circuit with the one and the other terminal of a optionally in the a connected or pressed in-the other direction or saugenden5 may regelbareng hydraulic pump. such Installations Act produce in controlled manner energy not only in positiveng but also in the negative sense of the movement Erich direction of the piston, can be widely used for lifting and feeding purposes, e.g. at the hydraulic n operation of lifting devices such as cranes with un d BrÜckeng and also in machine tools used.

Bei der Anwendung eines hydraulischen Zylinders mit einem init einer Kolbenstange versehenen.Kolben in einem geschlossenen Kreislauf kommt jedoch das Problem vorg daso die bei einer bestimmten Kolbenbewegung an beiden Seiten des Kolbens innerhalb des Zylinders verlagerten Mengen Druckmittel einander gleich sein müssen, weil sonstlei jeder Bewegung des Kolbens ein-Zuviel und an der anderen Seite desselben ein Zuwenig an Druckmittel entstehen würde. Ein derartiges Zuviel bzw. Zuwenig an Druckmittel kann innerhalb eines geschlossenen Systems nicht verarbeitet werden. Im Zusammenhang hiermit wird bei bekannten Anwendungen eines hydraulischen Zylinders mit einem Kolben in einem geschlossenen Kreislauf eine sich an beiden Seite n des Kolbens erstreckende Kolbenstange benutztg die an beiden Seiten des Kolbens eine gleiche wirksame Kolbenoberfläche zur Beaufschla:gung derselben.mit Druckmittel freilässt und an ihren beiden äusseren Enden aus dem Zylinder hinausragt. Man spricht dann von einer durchgehenden Kolbenstange. Eine derartige Bauart impliziert somit, dass die Kolbenstange auch an ihrer nicht zum Uebertragen der leistung verwendeten Seite mit dem gleichen Durchmesser wie an ihrer aktiven Seite ausgebildet werden muse, was weiter ganz unnötig ist und ziemlich viel kostspieliges Kolbenstangenmaterial und die Anwendung einer gesonderten Führung und Abdicht ung für das nichtaktive Kolbenstangenende erfordert. Zudem ist es oft von Nachteil, dass das nichtaktive Kolbenstangenende bei einer bestimmten Stellung des Kolbens weit aus dem Zylinder hinausragtp wofür/bei der Anordnung einer derartigen hydraulischen Anlage zusätzlicher ]Raum freigehalten werden muss, so dass eine kompakte Bauart unmöglich wird. When using a hydraulic cylinder with a init of a piston rod versehenen.Kolben in a closed circuit, however, the problem comes vorg daso the displaced at a certain piston movement on both sides of the piston within the cylinder amounts of pressure medium must be equal to each other because sonstlei each movement of the Piston one-too much and on the other side of the same a too little pressure medium would arise. Such an excess or insufficient pressure medium cannot be processed within a closed system. In connection with this, in known applications of a hydraulic cylinder with a piston in a closed circuit, a piston rod extending on both sides of the piston is used, which releases the same effective piston surface on both sides of the piston for applying pressure medium to the same protrudes from both outer ends of the cylinder. One then speaks of a continuous piston rod. Such a design thus implies that the piston rod must also be designed with the same diameter on its side that is not used to transmit the power as on its active side, which is further completely unnecessary and quite a lot of expensive piston rod material and the use of a separate guide and seal required for the non-active piston rod end. In addition, it is often disadvantageous that the inactive piston rod end protrudes far out of the cylinder when the piston is in a certain position, for which / when such a hydraulic system is arranged, additional space must be kept free, so that a compact design becomes impossible.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestelltg diese Irachteile zu beseitigen und verschafft zu diesem Zweck eine Anlage der eingangs erwähnten-Artg. bei der die eine vom Druckmittel beaufschlagte Kolbenoberfläche grössex als die andere ist, während der an der Seite der grössten der zwei wirksamen Kolbenoberflächen angeordnete Anschluas fÜr Zufuhr oder Abfuhr des Druckmittelsg ausser in dem geschlossenen Kreislauf mit der genannten Pumpe, zudem in einem offenen Kreislauf mit dem einen Anschluss einer, mit ihrem anderen Anschluse mit einem Druckmittelb-ehälter zu-verbindenden, zweiten, eventuell ebenfalls regelbaren hydraulischen Pumpe verbunden istg die derart bemessen . und in solcher Richtung wirksam istg dass sie das an der betreffenden Seite des Kolbens innerhalb des Zylinders auftretende Zuwenig bzw. Zuviel an Druckmittel ergänzt bzw. abführt. Fallsp wie häufig möglich ist', das nichtaktive Kolbenstangenende nicht für andere Zwee.',Ceg beispielsweise die Uebertragung von Steuerbefehlen oder Schaltsignalen, angewandt zu. werden braucht und somit ga4z überflüssig ist, kann der Kolben sogar mit einer Kolbenstange versehen werden, die sich an lediglich einer Seite des Kolbens erstreckt. Ein wichtiger Vorteil dieser Tuiasenahmen ist, dass ein erheblicher Teil überflüssigen Kolbenstangenmaterials erspart werden kannt während weiter eine weniger Raum einnehmende Bauart erzielt werden kann.The invention has set itself the task of eliminating these disadvantages and, for this purpose, provides a system of the type mentioned at the beginning. in which the one piston surface acted upon by the pressure medium is larger than the other, while the connection for supply or discharge of the pressure medium, which is arranged on the side of the largest of the two effective piston surfaces, is not in the closed circuit with the said pump, but also in an open circuit with the a connection of a second, possibly also controllable hydraulic pump, which is to be connected with its other connection to a pressure medium tank, is connected, which is dimensioned in this way . and is effective in such a direction that it supplements or removes the too little or too much pressure medium occurring on the relevant side of the piston within the cylinder. Fallsp how often is possible ', the inactive piston rod end not for other purposes.', Ceg, for example, the transmission of control commands or switching signals, applied to. The piston can even be provided with a piston rod that extends on only one side of the piston. An important advantage of this tube frame is that a considerable part of superfluous piston rod material can be saved, while a design that takes up less space can still be achieved.

Die zweite hydraulische Pumpe, die ebenso wie die erste Pumpe von einer Kraftquelle angetrieben werden muss, muse stets eine der Leistung der ersten Pumpe proportionale Leistung besitzen, weil sie lediglich aus dem festen Unterschied zwischen den beiden Kolbenflächen sich ergebende Mengen Druckmittel zu-oder abführen soll. Es ist somit von Vorteil, wenn die erste und die zweite Pumpe von einer gleichen Kraftquelle, beispielsweise einem Blektromotor, angetrieben werden, während die beiden Pumpen und gegebenenfalls auch der Motor in diesem Fall oft zu einem Aggregat mit einer sogenannten Doppelpumpe kombiniert Werden können.The second hydraulic pump, which, like the first pump, must be driven by a power source, must always have a power proportional to the power of the first pump because it is only supposed to supply or discharge quantities of pressure medium resulting from the fixed difference between the two piston surfaces . It is therefore advantageous if the first and the second pump are driven by the same power source, for example a sheet metal motor, while the two pumps and possibly also the motor in this case can often be combined to form a unit with a so-called double pump.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt-.The invention is described below with reference to the drawing described in more detail. It shows-.

Fig. 1 eine schematischeg vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer hydraulischen Anlage und Fig. 2 eine vollständigere Darstellung der Anlage nach Fig. 1. 1 shows a schematically simplified representation of an exemplary embodiment of a hydraulic system and FIG. 2 shows a more complete representation of the system according to FIG .

Im Schema ist ein fest abgestützter hydraulischer Zylinder 1 dargestellt9 innerhalb dessen ein Kolben 2 angeordnet ist, der mit einer Kolbenstange 3 verbunden oder einstückig ausgebildet ist, die sich lediglich an einer Seite des Kolbens 2 erstreckt und abdichtend durch die Kopfwandung la des Zylinders 1 geht.In the diagram, a firmly supported hydraulic cylinder 1 is shown9 within which a piston 2 is arranged, which is connected to a piston rod 3 or formed in one piece, which extends only on one side of the piston 2 and sealingly passes through the head wall la of the cylinder 1 .

In der Nähe seiner beiden Enden ist der Zylinder 1 mit Anschlüssen 4 und 5 für Zufuhr bzw. Abfuhr von Druckmittel versehen. Die Anschlüsse 4 und 5 sind in einem im Prinzip geschlossenen, mit Druckmittel gefüllten Kreislauf mit einer Pumpe 69 in diesem Fall einer Axialplungerpumpe-angeordnet, die über eine Kupplung 7 von einem Elektromotor 8 angetrieben wird und nach zwei Richtungen arbeiten kann. Bei einer Verstellung des Kolbens 2 innerhalb des Zylinders 1 mittels der Pumpe 6, ist das Druckmittel an der Seite der Kolbenstange nur'auf eine Kolbenoberfläche 2a wirksam, die um einen dem Durchmesser der Kolbenstarige 3 entsprechenden Teil kleiner ist als die von der Kolbenetange abgewandte wirksame Kolbenoberfläche 2b. Die Pumpe 6 ist fÜr eine Leistung bemessen, die zum Ausüben eines hydraulischen Druckes auf die kleinste wirksame Kolbenoberfläche 2a nötig ist. Dabei wird an der von der Kolbenstange 3 abgewandten Seite-des Kolbens ein Zuwenig oder ein Zuviel an Druckmittel entstehen, infolge der Tatäbhe, dass die Oberfläche 2a kleiner als 2b ist.In the vicinity of its two ends, the cylinder 1 is provided with connections 4 and 5 for the supply and discharge of pressure medium. The connections 4 and 5 are arranged in a circuit, which is closed in principle and filled with pressure medium, with a pump 69, in this case an axial plunger pump, which is driven by an electric motor 8 via a coupling 7 and can work in two directions. When the piston 2 is adjusted within the cylinder 1 by means of the pump 6, the pressure medium on the side of the piston rod is only effective on a piston surface 2a that is smaller by a portion corresponding to the diameter of the piston rod 3 than the effective one facing away from the piston rod Piston surface 2b. The pump 6 is dimensioned for an output that is necessary to exert hydraulic pressure on the smallest effective piston surface 2a. In this case, on the side of the piston facing away from the piston rod 3, too little or too much pressure medium will arise as a result of the fact that the surface 2a is smaller than 2b .

-Erfindungsgemäss wird das genannte Zuwenig oder Zuviel an Druckmittel mittels einer zweiten Über die Kupplung 9 mit dem Elektromotor 8 gekuppelten Pumpe 10 ergänzt bzw. afgefUhrt, die Über ihren einen Anschluss mit einem Druckmittelbehälter 11 verbunden ist und die im geschlossenen Kreislauf Überflüssige Lenge Druckmittel zu dem Behälter 11 fördert oder ein Zuwenig an Druckmittel im geschlossenen Kreislauf aus dem Behälter 11 ansaugt und dem geschlossenen Kreislauf zusetzt.According to the invention, the mentioned too little or too much pressure medium is supplemented or carried out by means of a second pump 10 coupled to the electric motor 8 via the coupling 9 , which is connected to a pressure medium container 11 via its one connection and the excess length of pressure medium in the closed circuit to the Container 11 promotes or sucks in insufficient pressure medium in the closed circuit from the container 11 and clogs the closed circuit.

Der Ertrag der Pumpe 10, die ebenso wie die Pumpe 6 eine regelbaxe Pumpe, beispielsweise ebenfalls eine Axialplungerpumpe ist, verhält sich zu dem Ertrag der Pumpe 6 wie die Grösse des Durchmessers der Kolbenstange 3 zu der Grösse der wirksamen-Kolbenoberfläche 2a an der linken Seite des Kolbens 2. Zusammen bilden diese Erträge einen im Verhältnis der rechten Kolbenoberflache 2b entsprechenden Iffert. Da das Verhältnis der Erträge stets gleich dem genannten Verhältnis der Oberflächen bleiben muss, können die Pumpe 6 und 10 stets von einem gleichen BlektTomotor oder einem anderen Antriebemotor angetrieben werden. Bei der-hier beschriebenen Kombination eines geschlossenen unMines offenen Kreislaüfes nach der Erfindung bleiben die Vor-* teile eines geschlos'aanen Kreislaufes völlig beibehalten.The output of the pump 10, which like the pump 6 is a regular pump, for example also an axial plunger pump, is related to the output of the pump 6 as the size of the diameter of the piston rod 3 is related to the size of the effective piston surface 2a on the left side of the piston 2. Together, these yields form an Iffert corresponding to the ratio of the right piston surface 2b. Since the ratio of the yields must always remain the same as the ratio of the surfaces mentioned, the pumps 6 and 10 can always be driven by the same Blektomotor or another drive motor. With the combination of a closed and open circuit according to the invention described here, the advantages of a closed circuit are retained completely.

In Fig. 2 ist die schematische Darstellung nach Fig. 1 mit einem an sich bekannten System zum Ersetzen einer bestimmten Menge erhitzten Druckmittels durch eine gleiche 1vIenge frischen Druckmittele.FIG. 2 shows the schematic representation of FIG. 1 with a system known per se for replacing a certain amount of heated pressure medium with an equal amount of fresh pressure medium.

Diese s System weist eine an ihrer Saugseite mit einem frisches Druckmittel enthaltenden Behälter 12 verbundene 2umpe 13 auf, die an ihrer Preaeeite über ein mit einem,Druckunterschied arbeitendes Ventil 14 mit der einen und Über ein ähnliches, mit einem Druckunterschied arbeitendes Ventil 15 mit der anderen Seite der Pumpe 6 verbunden ist. Zudem ist die Pumpe 13 mit einem Regelschieber 16 verbunden, der von dem Druckmittel in gleicher Richtung geschaltet wird wie der Kolben 2 bewegt wird und in seiner Blittellage eine gleiche Lienge erhitzten Druckmittels wie die von der Pumpe 13 zugefUhrten Menge frischen Druckmittels Über ein un:ter Vorspaxinung stehendes Ventil 17 zu einem AbfÜhrungsbehälter 18 zurückführen kann. Infolge dessen wird der Druck des frischen Druckmittels stets von der Vorsparinung des als Ueberdruckventil arbeitenden Ventils 17 bestimmt werden. Der Antrieb der Pumpe 13 ist derart mit dem Antrieb der Pumpen 6 und 10 ge-kuppelt, dass die Pumpe 13*immer zugleich mit den beiden anderen Pumpen laufen wird. - Die auf einen Druckunterschied arbeitenden Ventile 14 und 15 stehen bei einer Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 ,an der Seite des geschlossenen Stromkreises wechselweise unter einem niedrigeren bzw. einem viel höheren Druckmitteldruck als arAer Seite der liumpe 13. Demzufolge wird die Pumpe 13 über das einen niedrigen Gegendruck leistende Ventil 14 oder 15 an einer der beiden Seiten des geschlossenen Stromkreis.es demselben eine Menge frischen Druckmittels zufÜhr-en. Da der Regelschieber 161 wie schon bemerkt, in gleicher Richtung wie der Kolben bewegt wird, wirdp falle von der Pumpe 13 eine Menge frischen Druckmittels der Niederdruckseite des geschlossenen Stromkreises zugefUhrt werden, in einer äussersten Lage des Schiebers 16 wird eine gleiche Menge durch Gebrauch-erhitzten Druckmittels Uber den Schieber 16 und das Ventil 17 zu dem Abführungebehälter 18 abfliessen. Auf diese Weise wird das Druckmittel an der Niederdruckseite des geschlossenen Kreises gewechseltg dase heisst durch eine" blenge kÜhlen Druckmittels ersetzt. This system has a pump 13 connected on its suction side to a container 12 containing fresh pressure medium, which on its front side is connected to the one via a valve 14 operating with a pressure difference and via a similar valve 15 operating with a pressure difference to the other Side of the pump 6 is connected. In addition, the pump 13 is connected to a control slide 16 , which is switched by the pressure medium in the same direction as the piston 2 is moved and in its bladder position the same length of heated pressure medium as the amount of fresh pressure medium supplied by the pump 13 via a lower Pre-spaxinung standing valve 17 can lead back to a discharge container 18. As a result, the pressure of the fresh pressure medium will always be determined by the provision of the valve 17 , which works as a pressure relief valve. The drive of the pump 13 is coupled to the drive of the pumps 6 and 10 in such a way that the pump 13 * will always run simultaneously with the two other pumps. - The operating on a pressure difference valves 14 and 15 are provided at a reciprocating movement of the piston 2 on the side of the closed circuit alternately at a lower or much higher fluid pressure than arAer side of liumpe 13. Accordingly, the pump 13 is the valve 14 or 15, which provides a low counterpressure, on one of the two sides of the closed circuit.es feed a quantity of fresh pressure medium to the same. Since the control slide 161, as already noted, is moved in the same direction as the piston, a quantity of fresh pressure medium will be supplied by the pump 13 to the low-pressure side of the closed circuit, in an extreme position of the slide 16 an equal quantity is heated by use Pressure medium flows off via the slide 16 and the valve 17 to the discharge container 18 . In this way, the pressure medium on the low-pressure side of the closed circuit is changed, which means that it is replaced by a "very cool pressure medium".

Weitere nützliche oder notwendige Anordnungen, wie eine Schaltung zum Blockieren des Kolbens im Zylinder und zum Kurzschliessen der Leistung der beiden Pumpen, die alle bekannter Axt sind und nicht-zum Wezen der Erfindung gehÖren, sind nicht in der Figur 2 aufgenommen.Other useful or necessary arrangements, such as a circuit to block the piston in the cylinder and to short-circuit the power of the two Pumps, all of which are known ax and are not part of the invention not included in FIG.

Claims

Claims. 1. Hydraulic system at least consisting of a cylinder, a piston movable within the cylinder by a pressure medium, a piston rod firmly connected to the piston, projecting tightly out of the cylinder for the transmission of the piston movements in relation to the cylinder, one on or near the one and a connection arranged at or near the other end of the cylinder for supply or discharge of the pressure mediumep wherein the connections are in a closed hydraulic circuit with one or with the other connection either pressing in one or the other direction Aaugendeng possibly-usually-usually hydraulic pump is characterized by the fact that the one piston surface (2b) acted upon by the pressure medium is larger than the other (2a) while the connection (5) for supply, which is arranged on the side of the largest of the two effective piston surfaces or discharge of the pressure medium except in the closed one Circuit with the named pump (6), also connected in an open circuit with one connection of a second, possibly also controllable hydraulic pump (16), which is to be connected with its other connection to a pressure medium container, which is dimensioned and effective in this direction is that it supplements or removes the too little or too much pressure medium occurring on the relevant side of the piston within the cylinder.

2. Hydraulic system according to claim l ', characterizedp'dase the piston rod (3) extends on only one side of the piston. 3. Hydraulic system according to claim 1 or 2, characterized gekennzeichnety that the first (6) and the second pump (10) are driven from a same power source, such as a Blektromotor (8). 4. Hydraulic system according to claim 39 characterized marked by the fact that the first (6) and the second one d (10) pump to a Aggregatg a so-called Doppelpumpeg combined.