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Hydraulischer Schnellsteuerschieber Die Erfindung betrifft Steuervorrichtungen für hydraulische Schaltvorgänge, die den Druckübertragungsmittelfluss zu einem bestimmten Zeitpunkt umsteuern bz. stoppen, u. zw. hydraulische Schnellsteuerschieber, insbesondere für digitale Rechenanlagen und Maschinensteuerungsanlagen.
Derartige Einrichtungen werden bei allen hydraulischen Steuerungen benötigt, die in letzter Zeit I in allen Fachgebieten des Maschinenbaues und zum Teil in der elektrischen Schalt-, Regel- und Steuerungstechnik zur Verwendung kommen. Die bekannten Steuereinrichtungen sind für schnelle Schaltvorgänge des öfteren zu träge, da sie relativ grosse Schaltwege der Steuerkolben aufweisen. Diese Steuerkolben, die im Steuerzylinder liegen, werden entweder von zwei Magneten, nämlich einem der den Steuerkolben in Arbeitsstellung bringt und einem andern der die Ruhestellung des Steuerkolbens wieder herstellt, oder von einem Magneten, der den Steuerkolben in die eine Endlage bringt und einer Ruckstellfeder, die den Steuerkolben bei unerregtem Magneten in der andern Endlage hält, bewegt.
Durch die grossen Schaltwege der Steuerkolben ist ein ebensogrosser Luftspalt zwischen Anker und Kern eines direktgekuppelten Arbeitsmagneten bedingt, dessen Schaltfrequenz und Schaltkraft mit zunehmender Grösse des Luftspaltes kleiner wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung für hydraulische Schalt- und Umsteuervorgänge, deren Schaltfrequenz sehr hoch liegt, zu schaffen.
Die erfindungsgemässe Lösung besteht darin, dass der durch dasDruckUbertragungsmittel in einer Stellung gehaltene Steuerschieber, dessen Hub gleich dem Durchmesser der Bohrungen im Zylinder für den Ölzufluss oder-abfluss ist, aus einem ersten Kolben und mindestens einem zweiten Kolben. der durchbro- chen ist, besteht.
Weitere kennzeichnende Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.
An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erklärt.
In der Zeichnung bedeuten : Fig. 1 eine Steuereinrichtung zum Stoppen des Druckübertragungsmittels, Fig. 2 eine Steuereinrichtung zum Umsteuern des Druckübertragungsmittelstromes in eine beliebige Richtung.
Der in Fig. 1 gezeigte Steuerschieber mit Doppelkolben dient dazu, den Druckübertragungsmittel- strom, vorzugsweise Ölstrom, in einer Richtung sehr schnell freizugeben oder zu stoppen. Dieser Steuerschieber eignet sich durch die hohe Umschaltfrequenz besonders für digitale Rechenanlagen auf hydraulischer Basis und für die hydraulische Maschinensteuerung. Der Steuerschieber nach Fig. 1 besteht aus dem Zylinder 20 mit der Bohrung 21 für die Ölzuführung, der Bohrung 22 für den Abfluss des Öles und der Bohrung 23 zum Abfluss für eventuell auftretendes Lecköl, dem Kolben 25, dem mit Löchern 27 durchbrochenen Kolben 26 und der die beiden Kolben 25 und 26 verbindenden Kolbenstange 28, die mit einem Magneten oder einer andern Betätigungsvorrichtung verbunden ist.
Dadurch, dass der Kolben 26 in axialer Richtung durchbrochen ist, benötigt man bei der Umsteuerung des Steuerschiebers nur einen sehr kleinen Kolbenhub. Der Kolbenhub entspricht nämlich ungefähr dem Durchmesser einer der Bohrungen 21 oder 22 für den Ölabfluss oder-zufluss des Zylinders 20. Durch diesen sehr kleinen Kolbenhub verringert sich die Umschaltzeit des Steuerschiebers sehr wesentlich, so dass es möglich ist, dass hydraulische digitale. Rechengeräte mit einer annehmbaren Rechenzeit aufgebaut werden können. Durch den vom Ölstrom her-
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vorgerufenen Druck am Kolben 25 wird der Steuerschieber immer in der Ruhelage gehalten bzw. beim
Abfallen des Umschaltmagneten in die Ruhelage zurückgebracht.
Die Fig. 2 zeigt eine hydraulische Steuereinrichtung, die ebenfalls sehr kurze Umschaltzeiten zulässt, mit einem Dreifachkolben 10,11, 12. Es soll damit der Arbeitsschieber 19 umgesteuert werden, d. h., dessen Kolben soll einmal die rechte und zum andern die linke Endlage einnehmen. Die Steuereinrichtung nach Fig. 2 besteht aus einem Zylinder 1 mit den Bohrungen 5, 6, 7 und 8 zum Anschluss an den Arbeits-
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den Kolben 10,11 und 12 und aus der die Kolben 10,11, 12 fest miteinander verbindenden Kolbenstange
2, die mit einem Hubmagneten od. dgl. in Wirkverbindung steht. Die Kolben 10 und 12 sind in axialer Richtung durchbrochen. Das Durchbrechen der Kolben kann einmal in Form von normalen Bohrungen und zum andern durch anders geformte Durchbrechungen erfolgen.
Die linke Endscheibe13 des Zylinders 1 besitzt eine Bohrung 15, in die die Kolbenstange 2 eingepasst ist. An dieser Bohrung 15 liegt dauernd der Öldruck an, um den Druck, der durch die Bohrungen 3 der
Kolben 10 und 12 hervorgerufen wird, zu einem Teil zu kompensieren. Durch diese Massnahme kann der
Magnet kleiner dimensioniert werden, da er entlastet ist. Die rechte Endscheibe 14 ist innerhalb des Zy- linders 1 so abgestuft, dass die Bohrungen 3 des Kolbens 12 auch in der rechten Endlage des Kolbens 12 nicht verschlossen werden. Durch die Endscheibe 14 führt die Kolbenstange 2, die mit dem nichtdarge- stellten Magneten od. dgl. gekuppelt ist.
Zur Erklärung der Arbeitsweise einer Steuereinrichtung gemäss Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel eine
Anlage gewählt, bei der an dem Steuerschieber mit Dreifachkolben eine Pumpe 17, ein Ölbehälter 18 und ein Arbeitsschieber 19 angeschlossen sind, der nach links und rechts einen Arbeitshub ausführen soll.
DerDreifachkolben befindet sich, wie in der Zeichnung dargestellt, in der linken Endlage. Die Zahnrad- pumpe 17 liefert einenÖlstrom mitkonstantemDruck über die Leitungen an die Bohrung 15 der Endschei- be 13 und an die Bohrung 4 des Zylinders 1. Der Ölstrom, der durch die Bohrung 4 in den Zylinder 1 ein- dringt, läuft einmal durch die Bohrungen 3 des Kolbens 12 und drückt gegen den Kolben 11. Der hier auftretende Druck am Kolben 11 wird aus dem vorherbeschriebenen Grunde vom Druck des Ölstromes der
Bohrung 15 an der Kolbenstange 2 zumTeil kompensiert.
Dadurch behält der Dreifachkolben der erfindungsgemässen Steuereinrichtung seine linke Endlage und ist gleichzeitig stark entlastet. Zum andern läuft der Ölstrom durch die Bohrung 8 in die rechte Seite des
Zylinders für den Arbeitskolben 19, bringt den Kolben in die linke Arbeitslage und läuft weiter über Lei- tungen in die Bohrung 6 des Zylinders 1. Das Öl, das vorher den Arbeitskolben 19 in der andern Arbeits- lage hielt, fliesst über Leitungen durch Bohrung 5 in den Zylinder 1 und durch die Bohrungen 3 des Kol- bens 10 sowie durch die Rückflussbohrung 9 in den Behälter 18.
Der Arbeitskolben 19 soll jetzt in seine rechte Arbeitslage gebracht werden, d. h., der Ölstrom muss in der Flussrichtung geändert werden. Der nichtdargestellte Magnet wird erregt und bringt den Dreifach- kolben der Steuereinrichtung in die rechte Endlage, wodurch die Bohrungen 5 und 8 geschlossen sowie die Bohrungen 6 und 7 geöffnet werden. Das Öl fliesst dadurch von der Bohrung 4 des Zylinders 1 durch die Bohrungen 3 des Kolbens 12 zur Bohrung 7 des Zylinders 1 und von da aus in die linke Seite des Zy- linders für den Arbeitskolben 19, wodurch dieser Kolben in die rechte Arbeitsstellung gedrückt wird. Das rechts vom Arbeitskolben 19 befindliche Öl wird über eine Leitung in die Bohrung 6 des Zylinders 1 ge- drückt, läuft dann durch die Bohrungen 3 des Kolbens 10 und durch die Rückflussbohrung 9 in den Ölbe- hälter 18.
Fällt der nichtdargestellte Magnet ab, wirkt der Differenzdruck zwischen dem Druck am Kol- ben 11 und dem Druck in der Bohrung 15 der Endscheibe 13 an der Kolbenstange 2 und drückt den Drei- fachkolben in die linke Endlage. Der Ölfluss wird daher, wie vorher beschrieben, umgesteuert und der
Arbeitskolben 19 in die linke Arbeitslage gebracht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulischer Schnellsteuerschieber, insbesondere für digitale Rechenanlagen und Maschinen- steuerungsanlagen. dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Druckübertragungsmittelin einer Stellung gehaltene Steuerschieber, dessen Hub gleich dem Durchmesser der Bohrungen im Zylinder für den Ölzufluss oder -abfluss ist, aus einem ersten Kolben und mindestens einem zweiten Kolben, der durchbrochen ist, besteht.