Hydraulikantriebe holen auf bei Steuerbarkeit und Energieeffizienz

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Beim Vergleich der Bilder 2 und 3 fällt auf, dass die angepasste Kombination von Ventil und Zylinder dieselben asymmetrischen Kräfte ergibt, aber mit symmetrischem Druck an A und B abhängig von der Bewegungsrichtung zu ausgeglichenen Druckabfällen an den Ventilkanten PA-BT oder PB-AT führt. Die Kraftauflösung im Verlauf des Hubs wird erhöht und die Steuerbarkeit des Zylinders wird ebenfalls verbessert, weil alle Kolbenkanten einen symmetrischen Druckabfall haben.

Aufgrund der abgeglichenen Druckwerte verringert sich die Ausfahrkraft. Das Einfahren kann nur mit reduzierter Geschwindigkeit ablaufen, weil der Druck bereits bei 270 mm/s durch Verluste verbraucht wird.

Regenerative Schaltung spart nicht nur Kosten ein

Der nächste Schritt hin zur Symmetrie ist die sogenannte regenerative Schaltung. Unter Regeneration wird die Rückspeisung des Fluids von der Stangenseite des Zylinders auf die Kolbenseite verstanden.

Bei einer Ausfahrgeschwindigkeit wie bei der Standardschaltung ermöglicht die Fluidförderung von B nach A, eine kleinere Pumpe mit den entsprechenden Kosteneinsparungen zu verwenden. Folglich werden Regenerationsschaltungen häufig als Sparschaltungen bezeichnet, sie können aber viel mehr bewirken.

Es gibt zwei mögliche Stellen, an denen das Fluid der Stangenseite auf die Kolbenseite geleitet werden kann: vor oder hinter der PA-Steuerkante des Ventilkolbens. Diese beiden Schaltungen werden entsprechend den Anschlüssen entweder als P-Regeneration oder A-Regeneration bezeichnet (Bild 4).

P-Regeneration lässt sich auf zwei Arten umsetzen

Die P-Regeneration ist die am häufigsten verwendete Sparschaltung. Sie lässt sich auf zwei Arten umsetzen. Entweder werden externe Rückschlagventile in Verbindung mit einem Standard-DCV verwendet oder man nutzt einen Spezialkolben innerhalb des DCV, der gleichzeitig eine Verbindung von B nach P und P nach A herstellt.

Bild 5 hebt diese beiden Optionen hervor. Obwohl die Lösung mit internem Spezialkolben im Vergleich zur Option mit externen Rückschlagventilen kosteneffektiver zu sein scheint, ist diese nicht zu empfehlen.

Wie aus Bild 6 und 7 hervorgeht, sorgen beide Schaltungen für ein symmetrisches Kraftverhalten. Zur Simulierung der Bedingungen der externen Rückschlagventile wird die Kante BT/A/P bei der Berechnung der externen P-Regeneration auf 10 eingestellt.

Regeneration weist im Vergleich zur Standardschaltung doppelten Geschwindigkeitswert beim Ausfahren aus

Mit dem Wert 10 wird ein Volumenstromquerschnitt im Ventil simuliert, der im Vergleich zum nominellen Maximalquerschnitt von 1 zehnfach größer ist. Weil geöffnete Rückschlagventile einen sehr kleinen Druckverlust haben, ist dies eine gute Annäherung. Daher entspricht der Druck am Anschluss B dem Systemdruck beim Ausfahren.

Das Fluidvolumen der Zylinderstange wird zum P-Anschluss zurückgeleitet und zum Pumpenvolumen hinzugerechnet. Daher weist die Regeneration im Vergleich zur Standardschaltung beim Ausfahren den doppelten Geschwindigkeitswert aus.

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