AT392674B - Einrichtung zum selbsttaetigen rueckstellen eines stellzylinders - Google Patents

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Description

AT 392 674 B
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum selbsttätigen Rückstellen eines Stellzylinders, der durch ein pneumatisches Druckmittel über ein Steuerventil betätigt und dessen Stellkolben auf beiden Seiten vom Druckmittel beaufschlagt ist, wobei der Zylinderraum auf der Rückstellseite des Stellkolbens mit der Druckmittelzuführung über eine Rückstelleitung in Verbindung steht, in der ein zusätzliches Volumen, ein 5 Druckreduzierventil und ein Rückschlagventil vorgesehen sind.
Eine Einrichtung dieser Art ist aus der US-PS 4 085 587 bekannt Bei dieser bekannten Ausführung ist in der Leitung, welche die Rückstellseite des Kolbens mit dem zusätzlichen Volumen verbindet ein Rückschlagventil vorgesehen. Dieses verhindert, daß Luft aus dem Rückstellraum in das zusätzliche Volumen gelangen kann. Die Luft aus dem Rückstellraum wird vielmehr beim Arbeitshub des Kolbens durch ein Entlüftungsventil ins Freie 10 abgeblasen. Um im zusätzlichen Volumen einen ausreichenden Druck herzustellen und aufrechtzuerhalten, damit der Kolben in seine Ausgangslage zurückgestellt werden kann, sind weitere Rückschlagventile, Druckregler und Entlastungsventile vorgesehen. Die bekannte Ausführung ist deshalb verhältnismäßig aufwendig. Da außerdem jeweils das volle Volumen des Zylinderraumes auf der Rückstellseite des Kolbens ins Freie abgeblasen wird, arbeitet diese bekannte Ausführung auch unwirtschaftlich. 15 In der US-PS 3 850 082 ist eine weitere bekannte Luftfederrückstellung beschrieben, bei der die Luft aus dem Rückstellraum des Zylinders zur Gänze abgeblasen wird. Beim Arbeitshub des Stellkolbens gelangt die Luft aus dem Zylinderraum auf der Rückstellseite desselben in ein Steuergerät und wird aus diesem durch ein Entlüftungsventil ins Freie abgeblasen. Die Verbindung zum zusätzlichen Volumen ist dabei geschlossen. Es ergeben sich deshalb auch bei dieser bekannten Ausführung die schon angeführten Nachteile. 20 Praktisch die gleichen Nachteile weist auch die weiterhin bekannte Ausführung auf, bei welcher der Zylinderraum auf der Rückstellseite des Kolbens dauernd mit dem vollen Mediumsdruck beaufschlagt ist, die wirksame Kolbenfläche jedoch kleiner als auf der Arbeitsseite des Kolbens ist, z. B. durch Verwendung einer Kolbenstange mit relativ großem Durchmesser.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bisher bekannten Einrichtungen zum Rückstellen eines 25 Stellzylinders mit Hilfe von Druckmedium so zu verbessern, daß der Verbrauch an Druckmedium weitgehend verringert wird, ohne daß die sonstigen Vorteile der Rückstellung beeinträchtigt werden.
Mit der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zusätzliche Volumen mit dem Zylinderraum auf der Rückstellseite des Kolbens in dauernd offener Verbindung steht, und daß das Druckreduzierventil zwischen das zusätzliche Volumen und das den Durchfluß in Richtung zur Druckmittelzuführung sperrende Rückschlagventil in 30 die Rückstelleitung eingeschaltet ist. Bei dieser Anordnung wird beim Arbeitshub des Kolbens das Druckmedium auf der Rückstellseite nicht zur Gänze ins Freie abgeblasen, sondern vielmehr wenigstens teilweise im zusätzlich vorgesehenen Volumen gespeichert, wodurch sich eine erhebliche Einsparung an Druckmittel ergibt Die erfindungsgemäße Anordnung sorgt auch dafür, daß auftretende Leckluft sogleich ersetzt wird.
Der Verbrauch an Druckmittel für die Rückstellung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch 35 weiter gesenkt werden, daß dem Rückschlagventil eine Drossel unmittelbar vor- oder nachgeschaltet ist Diese Drossel verhindert eine zu rasche Aufladung des zusätzlichen Volumens durch neu zugeführtes Druckmittel, so daß beim Rückstellhub des Stellkolbens Druckmittel aus dem Zylinder in das zusätzliche Volumen zurückgeschoben werden kann, ohne daß dort der vorgegebene Höchstdruck frühzeitig überschritten und Druckmittel abgeblasen wird. 40 Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Rückschlagventil und das Druckreduzierventil im Kolben des Stellzylinders eingebaut und ist das zusätzliche Volumen von einem Teil des Zylinderraumes auf der Rückstellseite des Kolbens gebildet, wobei die Entlüftung des Druckreduzierventiles durch die hohl ausgebildete Kolbenstange nach außen geführt ist. Es handelt sich um eine kompakte Ausbildung mit glatter Außenseite des Stellzylinders, bei der keinerlei Verbindungsleitungen außerhalb des Zylinders erforderlich sind. 45 Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung kann das zusätzliche Volumen in einem Ringraum koaxial um den Stellzylinder herum vorgesehen sein und können das Rückschlagventil sowie das Druckreduzierventil in einem Zylinderdeckel eingebaut sein. Auch dabei entfallen Verbindungsleitungen an der Außenseite des Stellzylinders. Durch die koaxiale Anordnung des zusätzlichen Volumens kann die gesamte Länge des Zylinders für den Arbeitshub des Stellkolbens ausgenützt werden. 50 In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung und in den Fig. 2 und 3 sind axiale Mittelschnitte durch Stellzylinder dargestellt, die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung versehen sind.
Gemäß Fig. 1 ist der Stellzylinder (1) mit einem Stellkolben (2) versehen, dessen Kolbenstange (3) an einer Stirnseite des Stellzylinders (1) herausgeführt ist. Für die Betätigung des Stellzylinders (1) ist ein Steuerventil 55 (4) vorgesehen, das an eine Druckmittelquelle (5) angeschlossen ist und eine ins Freie mündende
Entlüftungsöffnung (6) aufweist. Vom Steuerventil (4) führt eine Zuführungsleitung (7) in den Zylinderraum (8) auf der Arbeitsseite des Stellkolbens (2) und eine Rückstelleitung (9) in den Zylinderraum (10) auf der Rückstellseite des Stellkolbens (2). Zwischen die Zuführungsleitung (7) und die Rückstelleitung (9), also zwischen die beiden Zylinderräume (8) und (10), sind ein in Richtung zum Zylinderraum (10) öffnendes 60 Rückschlagventil (11), ein Druckreduzierventil (12) mit einer Entlüftungsöffnung (13) und ein zusätzliches Volumen (14) eingeschaltet. Außerdem ist dem Rückschlagventil (11) eine Drossel (15) unmittelbar vorgeschaltet. -2-
AT 392 674 B
In der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist die Druckmittelquelle (5) abgeschlossen und befindet sich der Stellkolben (2) in seiner eingefahrenen Stellung. Durch Umschalten des Steuerventils (4) wird die Zuführungsleitung (7) mit Druckmittel beaufschlagt, wodurch der Stellkolben (2) aufgrund des Druckanstieges im Zylinderraum (8) nach links verschoben wird, so daß die Kolbenstange (3) aus dem Stellzylinder (1) ausführt. Dadurch kann der Stellzylinder (1) die gewünschte Arbeit verrichten. Durch diese Verschiebung des Stellkolbens (2) wird das Volumen des Zylinderraumes (10) auf der Rückstellseite des Kolbens (2) verkleinert, wobei Druckmittel durch die Rückstelleitung (9) in das zusätzliche Volumen (14) zuriickgeschoben wird. Gleichzeitig gelangt Druckmittel aus der Druckmittelquelle (5) über das Rückschlagventil (11) zum Druckreduzierventil (12) und durch dieses unter vermindertem Druck in das zusätzliche Volumen (14). Die Drossel (15) verhindert eine zu schnelle Aufladung des zusätzlichen Volumens (14), was zur Folge hätte, daß beim Ausfahren des Stellkolbens (2) ein erheblicher Teil des aus dem Zylinderraum (10) zuriickgeschobenen Druckmittels durch die Entlüftungsöffnung (13) des Druckreduzierventils (12) abgeblasen werden müßte. Es wird also beim Ausfahren des Stellkolbens (2) im zusätzlichen Volumen (14) Druckmittel unter einem bestimmten, durch das Druckreduzierventil (12) einstellbaren Druck gespeichen. Dieser gespeicherte Druck bewirkt eine Rückstellung des Stellkolbens (2) in seine in Fig. 1 gezeichnete Ausgangslage, sobald das Steuerventil (4) gleichfalls in seine Ausgangslage zurückgebracht worden ist und das Druckmittel aus dem Zylinderraum (8) über die Zuführungsleitung (7) und die Entlüftungsöffnung (6) entweichen kann. Es erfolgt somit eine selbsttätige Rückstellung des Stellkolbens (2) mit Hilfe des im zusätzlichen Volumen (14) gespeicherten Druckmittels, ohne daß hiefür ein erheblicher Verbrauch an Druckmittel erforderlich ist.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind das Rückschlagventil und das Druckreduzierventil im Kolben (2) des Stellzylinders (1) eingebaut. Das Rückschlagventil (11) besteht aus einem Plättchen (16), welches Bohrungen (17) im Stellkolben (2) steuert, die über den Zylinderraum (8) auf der Arbeitsseite des Stellkolbens (2) mit dem Anschluß (18) für die in Fig. 2 nicht dargestellte Zuführungsleitung (7) in Verbindung stehen. Das Druckreduzierventil (12) ist teilweise in die Kolbenstange (3) eingebaut und besitzt einen abgedichtet geführten Kolben (19), der auf einer Seite über Radialbohrungen (20) vom Druck im Zylinderraum (10) beaufschlagt ist und auf seiner anderen Seite unter Einwirkung einer Druckfeder (21) steht. Durch einen Ventilsitz (22) hindurch, der vom Plättchen (16) des Rückschlagventils (11) gesteuert wird, stützt sich der Kolben (19) mit einem zylindrischen Fortsatz (23) auf dem Plättchen (16) ab. Die Entlüftung des Druckreduzierventils (12) ist durch einen Kanal (24) in der hohl ausgebildeten Kolbenstange (3) ins Freie geführt. Das zusätzliche Volumen (14) wird vom hinteren Teil des Zylinderraumes (10) auf der Rückstellseite des Kolbens (2) gebildet. Ein auf die Kolbenstange (3) aufgesetzter Anschlagring (25) verhindert ein zu weites Ausfahren des Stellkolbens (2) und damit eine zu Meine Größe des zusätzlichen Volumens (14). Die beiden Zylinderdeckel an den Stirnseiten des Stellzylinders (1) sind mit (26) und (27) bezeichnet.
Das durch den Anschluß (18) zugeführte Druckmittel verschiebt den Stellkolben (2) nach unten. Dadurch steigt der Druck im Zylinderraum (10) und im zusätzlichen Volumen (14). Dieser Druck wirkt auf den Kolben (19) und verschiebt diesen gegen die Kraft der Druckfeder (21) nach unten, bis sich der Fortsatz (23) vom Plättchen (16) abhebt, wodurch der Entlüftungsweg durch den Kanal (24) ins Freie freigegeben wird. Auf diese Weise wird bei ausgefahrenem Stellkolben (2) im verbleibenden zusätzlichen Volumen (14) ein Druck von bestimmter Höhe aufrechterhalten, der nach Druckentlastung des Zylinderraumes (8) auf der Arbeitsseite des Kolbens (2) eine Rückstellung desselben in die Ausgangslage bewirkt. Bei zu geringem Druck im Zylinderraum (10) hebt der Kolben (19) unter Einwirkung der Feder (21) das Plättchen (16) vom Sitz (22) nach oben ab, worauf dann Druckmittel aus dem Anschluß (18) um den Rand des Plättchen (10 herum an der Außenseite des Fortsatzes (23) und durch die Radialbohrungen (20) in den Zylinderraum (10) fließen kann. Allfällige Leckluft wird dadurch laufend ersetzt
Aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist zu erkennen, daß dort das Rückschlagventil (11) und das Druckreduzierventil (12) in den Zylinderdeckel. (26) eingebaut sind. Der Aufbau dieser beiden Ventile entspricht im wesentlichen der in Fig. 2 gezeigten Ausführung. Das Plättchen (16) steuert als Rückschlagventil einen mit dem Druckmittelanschluß (18) verbundenen Kanal (28), der zugleich als Drossel ausgebildet sein kann. Der Kolben (19) des Druckreduzierventils (12) steht unter Einwirkung der Druckfeder (21) und ist auf seiner anderen Seite vom Druck im zusätzlichen Volumen (14) beaufschlagt, welches von einem Ringraum gebildet ist, der konzentrisch um den Stellzylinder (1) herum angeordnet ist. Dieses zusätzliche Volumen (14) ist über Radialbohrungen (29) mit dem Zylinderraum (10) auf der Rückstellseite des Kolbens (2) verbunden. Die Entlüftung des Druckreduzierventils (12) führt über eine Öffnung (30) unmittelbar ins Freie. Die Wirkungsweise des Rückschlagventils (11) und des Druckreduzierventils (12) nach Fig. 3 stimmt mit jener des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 vollständig überein. Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungen besteht darin, daß gemäß Fig. 3 der Stellzylinder (1) zwar doppelwandig, dafür aber kürzer ausgebildet ist und daß die für die Kolbenrückstellung erforderlichen Steuereinrichtungen im Zylinderdeckel (26) angeordnet sind, so daß der Kolben (2) einfacher ausgeführt sein kann. -3-

Claims (4)

  1. AT 392 674 B PATENTANSPRÜCHE 1. Einrichtung zum selbsttätigen Rückstellen eines Stellzylinders, der durch ein pneumatisches Druckmittel über ein Steuerventil betätigt und dessen Stellkolben auf beiden Seiten vom Druckmittel beaufschlagt ist, wobei der Zylinderraum auf der Rückstellseite des Stellkolbens mit der Druckmittelzuführung über eine Rückstelleitung in Verbindung steht, in der ein zusätzliches Volumen, ein Druckreduzierventil und ein Rückschlagventil vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Volumen (14) mit dem Zylinderraum (10) auf der Rückstellseite des Kolbens (2) in dauernd offener Verbindung steht, und daß das Druckreduzierventil (12) zwischen das zusätzliche Volumen (14) und das den Durchfluß in Richtung zur Druckmittelzuführung (5) sperrende Rückschlagventil (11) in die Rückstelleitung (9) eingeschaltet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rückschlagventil (11) eine Drossel (15) unmittelbar vor- oder nachgeschaltet ist
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (11) und das Druckreduzierventil (12) im Kolben (2) des Stellzylinders (1) eingebaut sind und das zusätzliche Volumen (14) von einem Teil des Zylinderraumes (10) auf der Rückstellseite des Kolbens (2) gebildet ist, wobei die Entlüftung des Druckreduzierventils (12) durch die hohl ausgebildete Kolbenstange (3) nach außen geführt ist (Fig. 2).
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Volumen (14) in einem Ringraum koaxial um den Stellzylinder (1) herum vorgesehen ist und das Rückschlagventil (11) sowie das Druckreduzierventil (12) in einem Zylinderdeckel (26) eingebaut sind (Fig. 3). Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -4-
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