Hydraulische Steuer-Vorrichtung an Zylinderkolbenaggregat Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrich tung an einem Zylinderkolbenaggregat, zur selbsttätigen Umsteuerung des Aggregates, wobei die zu beiden Seiten des Kolbens befindlichen Zylinder-Räume durch ein im Kolben angeordnetes Ventil verbindbar sind, das am Ende des Hubweges des Aggregates durch An schlag am Zylinder geöffnet wird.
Hydraulische Steuerorgane sind an sich bekannt. Bei diesen wird eine Steuerung meist dadurch erreicht, dass zwei Flüssigkeitsströme mit unterschiedlichem Druck derart eingeführt werden, dass bei Überwiegen des einen oder des anderen die Bewegungsrichtung geändert werden kann. Darüberhinaus sind auch Vor richtungen bekannt, bei denen die Steuerung durch nur einen Flüssigkeitsstrom, der mit unterschiedlichem Druck eingeführt wird, erfolgt. Hierbei wird ein Steuerkolben gegen eine Federkraft in eine Richtung gedrückt und bei Nachlassen des Druckes durch die Federkraft wieder zurückgezogen.
Diese bekannten Vorrichtungen haben alle jedoch den Nachteil, dass mit ihrer Hilfe keine vollautoma tische Steuerung unter ständig gleichbleibendem Druck möglich ist. Ausserdem sind bei den bekannten Vor richtungen mehr oder weniger komplizierte Umsteuer organe notwendig, die jedoch vielfach kein einwand freies Arbeiten gestatten und oftmals dann versagen, wenn die Steuerorgane nicht mehr in direktem Ein- flussbereich des Bedienungsmannes stehen.
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beheben.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben einen hohlen Mittelteil aufweist, der dauernd unter dem Druck der ankommenden Flüssigkeit steht, und der eine der beiden durch den Kolben getrennten Räume des Zylinders als Steuerraum ständig mit dem hohlen Mittelteil des Kolbens in Verbindung steht,
und dass der durch diese Verbindung fliessende Neben strom der ankommenden Flüssigkeit in der Geschlos- sen-Stellung des Ventiles im Steuerraum einen die Kraftwirkung des Hauptstromes auf den Kolben über windenden Überdruck erzeugt.
Die Erfindung soll nun an bevorzugten Ausfüh rungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen näher er läutert werden.
Fig. 1 zeigt eine hydraulische Vorrichtung mit einem Ventil in geschlossener Stellung, Fig. 2 zeigt die gleiche hydraulische Vorrichtung wie in Fig. 1 mit dem Ventil in geöffneter Stellung, Fig. 3 ist eine andere hydraulische Vorrichtung mit einem Ventil in geschlossener Stellung, Fig. 4 ist die hydraulische Vorrichtung nach Fig. 3 mit dem Ventil in geöffneter Stellung, Fig. 5 stellt ein Verwendungsbeispiel der hydrauli schen Vorrichtung in einem Spritzrohr zur Reinigung von Siebbändern dar,
Fig. 6 gibt ein Verwendungsbeispiel der hydrauli schen Vorrichtung bei einer Tankreinigungsanl'age wieder, Fig. 7 ist ein Verwendungsbeispiel der hydrauli schen Vorrichtung als Bewegungsvorrichtung an Supporten von Werkzeugmaschinen, Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ventil für die hydraulische Vorrichtung in geschlossener Stel lung, Fig. 9 und 10 zeigen Ausführungsformen eines anderen Ventiles für die hydraulische Vorrichtung, bei denen die Schraubenfedern durch Blattfedern ersetzt sind,
Fig. 11 stellt eine weitere Ausführungsform eines Ventiles für die hydraulische Vorrichtung ebenfalls im Längsschnitt dar, Fig. 12 ist ein Schnitt nach V-V der Fig. 11.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Reinigungskopf einer Hochdruckreinigungsvor- richtung gezeigt. Der gezeigte Reinigungskopf besteht aus einem Gehäuse 23 mit vorderen Düsen 24 und hinteren Düsen 25 sowie einem Auslass 26. Zwischen den vorderen Düsen 24 ist ein Ventilzapfen 34 ange setzt. In dem Gehäuse 23 ist ein Steuerkolben 27 ver- schieblich angeordnet. Dieser Steuerkolben ist als Hohlkörper ausgebildet und mit einem Kolbenring 28 ausgestattet. Der Kolbenring 28 bewegt sich gleich zeitig mit dem Steuerkolben 27 innerhalb einer Kam mer 29 des Gehäuses 23.
Eine Bohrung 30 im Steuer kolben 27 verbindet die Kammer 29 mit dem Innen raum 31 des Steuerkolbens, der seinerseits über eine Vorkammer 32 mit der Flüssigkeitszufuhr 33 in Ver bindung steht.
In dem Kolbenring 28 ist ein Ventil eingesetzt. Dieses enthält einen Ventilkörper 1, in dem die Ven tilstange 5 mit Sicherung 10 und Ventilstössel 11 sowie der Feder 12 verschieblich angebracht sind.
Die Wirkungsweise des Reinigungskopfes ist fol gende: Der Reinigungskopf hat eine Ausgangsstellung wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Flüssigkeit strömt durch den Einlass 33, den Innenraum 31 bis zu den vorderen Düsen 24 und tritt hier nach aussen. Während der Zuspeisung von Reinigungsflüssigkeit und deren Aus strömen durch die vorderen Düsen 24 tritt in einem Nebenstrom dauernd eine kleine Teilmenge durch die Bohrung 30 in die Kammer 29.
Da das Ventil geöffnet ist, kann die durch die Bohrung 30 kommende Flüssig keit über die Entlastungsbohrung 8 des Ventiles die Kammer 29 verlassen und durch den Auslass 26 ab- fliessen. Die Feder 12 des Ventiles verhindert ein Schliessen des Ventiles durch den Strömungswider stand der durchfliessenden Flüssigkeit.
Der unter dem Druck der Reinigungsflüssigkeit stehende Steuerkolben 27 wird mit einer Kraft, die gleich der Angriffsfläche F 1 multipliziert mit dem Druck der Reinigungsflüssigkeit ist, in die Richtung auf die vorderen Düsen bewegt. Dabei werden zu_iächst die vorderen Düsen 24 unter Zuhilfenahme des Ventilzapfens 34 geschlossen und die rückwärtigen Düsen 25 über die Vorkammer 32 geöffnet. Beim Weitervorschieben des Steuerkolbens 27 drückt das Ventilstössel 11 gegen die Gehäusewand 35 der Kam mer 29, so dass sich das Ventil schliesst. Sofort baut sich in der Kammer 29 durch weiteres Zuströmen von Flüssigkeit durch die Bohrung 30 ein Druck auf, der über der grösseren Kolbenfläche F 2 wirksam wird.
Dieser Druck der weiter einströmenden Flüssigkeit schiebt den Steuerkolben wieder zurück, wobei das Ventil geschlossen bleibt, da der Druck auf das Ven- tilstössel 11 grösser ist als die Federkraft. Beim Zu rückgehen des Steuerkolbens 27 werden die vorderen Düsen 24 wieder geöffnet und die hinteren Düsen 25 geschlossen. Erst wenn das Ende der Ventilstange 5 gegen den Boden 36 des Reinigungskopfes stösst, öffnet sich das Ventil wieder und die Flüssigkeit kann aus der Kammer 29 über die Entlastungsbohrung 8 und den Auslass 26 abfliessen. Der Druck in der Kammer 29 fällt ab und der Steuerkolben 27 bewegt sich wieder nach vorne.
In den Fig. 3 und 4 ist ebenfalls ein Reinigungs kopf gezeigt, der sich jedoch dadurch von dem der Fig. 1 und 2 unterscheidet, dass hier der für den Flüssigkeitsanschluss verlängerte Steuerkolben fest stehend ist, während das Gehäuse 23 des Reinigungs kopfes demgegenüber verschieblich angeordnet ist. Die Wirkungsweise ist ähnlich, wie bei der vorher be schriebenen Ausführungsform.
Die Reinigungsflüssigkeit strömt durch den Innen raum 31 des Kolbens 27 zu den vorderen Düsen 24. Dabei drückt die Flüssigkeit das Gehäuse 23 des Reinigungskopfes nach vorn, so dass er in einer Stellung steht, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist. Die ein wirkende Kraft ist dabei wieder das Produkt der An griffsfläche F 1 und des Flüssigkeitsdruckes. Das Reinigungsmedium kann in dieser Stellung aus den vorderen Düsen entströmen. Gleichzeitig dringt ein Nebenstrom durch die Bohrung 30 in die Kammer 29. Da das Ventil geschlossen ist, entsteht in der Kammer 29 ein Druck, der bei grösserer Angriffsfläche F 2 grösser wird als der Druck F, so dass schliesslich das Gehäuse des Reinigungskopfes zurückgedrückt und beim Anstossen des Endes der Ventilstange 5 am Ge häuseboden 36 das Ventil geöffnet wird.
Nun kann die Flüssigkeit in der Kammer 29 durch das Ventil über die Entlastungsbohrung 8 und dem Auslass 26 ab- fliessen (Fig. 3), wodurch der Druck sich verringert und das Ventil auch beim anschliessenden Vorschieben des Gehäuses mit Hilfe der Federkraft geöffnet bleibt, bis das Ventilstössel an dem Gehäuseboden 35 einen Wi derstand findet. Auch hierbei werden beim Hin- und Hergleiten des Gehäuses des Reinigungskopfes die vorderen und hinteren Düsen abwechselnd geöffnet und geschlossen, so dass eine automatische Steuerung der Umkehr der Spritzrichtung gegeben ist. Entspre chend wirkt das Düsenspiel auf eine selbsttätige Um steuerung jeder anderen hydraulischen Förderung.
In Fig. 5 ist die erfindungsgemässe hydraulische Vorrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes bei einem Spritzrohr zum Reinigen von Siebbändern, Saugwalzen od. dgl. gezeigt. Der Vorgang ist auch bei dieser Ausführungsform im Prinzip der gleiche. Zum besseren Verständnis sind dabei entsprechende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Die Reinigungsflüssigkeit dringt hier durch den An- schluss 33 in das Spritzrohr 37, das mit mehreren Spritzdüsen 38 versehen ist. Dieses Spritzrohr 37, das mit dem Steuerkolben 27 fest verbunden ist, wird durch die Steuerung des Ventiles V innerhalb der feststehen den Halterung 39 hin- und herbewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6, das ein schwenkbares Tankreinigungsgerät zeigt, dient die Steuerung durch das Ventil dazu, ein Zahnrad 40 derart an einer Zahnstange 41 hin- und herzuführen, dass eine Schwenkbewegung des Düsenkopfteiles 42 mit Auslassdüse 44 von etwa l80 möglich wird. Dabei ist die Zahnstange 41 mit den feststehenden Steuer kolben verbunden, während das Zahnrad 40 am Zu leitungsrohr 43 und dieses am hin- und herbeweglichen Gehäuse 23 angeordnet ist. Eine Ausführung mit Knie hebeln zur Auslösung der Schwenkbewegung ist gleich falls möglich.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 zeigt ebenfalls eine Abwandlung des Grundprinzips mit einer Anwen dung zum automatischen Steuern, vorzugsweise Um steuern, des Bewegungsvorganges an einem Support, einer Werkzeugmaschine od. dgl.. Die Flüssigkeit dient hier nur zum Betätigen des Ventiles und Auslösen der Bewegung. Ein Ausspritzen ist dagegen nicht beab sichtigt, so dass die nicht gebrauchte Flüssigkeit durch einen Abfluss 26 abgeführt wird und im Kreislauf unter Druck wieder erneut zugeführt werden kann.
In den Fig. 8 bis 12 sind einige spezielle Ausfüh rungsformen von Ventilen für die erfindungsgemässe hydraulische Vorrichtung gezeigt.
Das Ventil nach Fig. 8 besteht aus einem Ventil körper 1, der mit einem Aussengewinde 2 versehen und in ein vorzugsweise als Steuerkolbenring ausge bildetes Ventilgehäuse 3 eingeschraubt ist. Der Ven tilkörper weist in seiner Mitte eine Längsbohrung 4 auf, in der eine Ventilstange 5 hin- und herverschieb- lich angeordnet ist.
Ausserdem sind im Ventilkörper 1 Radialbohrun- gen 6 vorgesehen, die mit einem Ringkanal 7 im Ven tilgehäuse 3 in Verbindung stehen. Von diesem Ring kanal 7 gehen ausserdem noch Entlastungsbohrungen 8 ab, so dass die Steuerflüssigkeit von einer durch Er weiterung der Vertikalbohrung 4 im Ventilkörper 1 ge bildeten Ventilkammer 9 über die Radialbohrung 6, den Ringkanal 7 und die Entlastungsbohrung 8 an den Kolbenboden zur Kammer gelangen kann.
Die Ventilstange 5 weist an ihrem einen Ende eine Sichereung 10 auf, die verhindert, dass die Ventil stange 5 aus dem Ventilkörper 1 gleiten kann. Am anderen Ende der Ventilstange ist ein Ventilstössel 11 vorgesehen. Eine Schraubenfeder 12 ist um die Ventil stange in der Ventilkammer 9 angeordnet.
In einem Reinigungskopf nach Fig. 1 hat das Ven til im unbelasteten Zustand eine Stellung, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Das Ventil wird geschlossengehalten, da der auf das Ventilstössel einwirkende Druck stärker als der entgegengesetzt wirkende Federdruck ist. Das Ventil kann dadurch geöffnet werden, dass der auf das Ventilstössel ausgeübte Druck nachlässt und der Fe derdruck erstarkt wird, so dass dieser die Ventilstange 5 vorschiebt oder dadurch, dass die Sicherung 10 ge gen den Ventilkörperboden 13 gedrückt wird.
Wie in Fig. 9 und 10 gezeigt, kann die Schraubenfeder 12 auch durch eine einseitige (Fig. 9) oder doppelseitige (Fig. 10) Blattfeder ersetzt werden, ohne dass sich an der Wirkungsweise etwas ändert.
Um ein Öffnen des Ventiles bei abfallendem Druck auf das Ventilstössel 11 zu verhindern, kann eine Arretiervorrichtung vorgesehen sein, wie sie aus den Fig. 11 und 12 erkennbar ist. Hierbei ist in dem Ven tilkörper 1 eine Federspannhülse 16 eingesetzt. Diese Federspannhülse weist an einer Stelle ihrer Innen wandung Ausnehmungen 17 auf, die z. B. konisch ab geschrägte Flächen 18 haben. Innerhalb der Feder spannhülse 16 ist, mit dem Ventilkörper 1 fest ver bunden, ausserdem eine Kugelhalterung 19 angeordnet, in der Kugeln 20 gelagert sind.
Die Ventilstange 5 ist bei dieser Ausführungsform 5 einer Stelle verjüngt, wobei dieser verjüngte Teil 21 von vorzugsweise ab geschrägten Flächen 22 begrenzt wird.
Auch beim Nachlassen des Druckes auf die Ven- tilstössel 11 öffnet sich das Ventil nicht, da es durch die Kugeln fixiert und die Feder 12 nur schwach ge spannt ist. Die Feder wird erst dann gespannt, wenn die Federspannhülse 16 derart vorgeschoben wird, dass sich die Kugeln 20, die bei ungespannter Feder nur Stellung einnehmen, wie sie in Fig. 11 gezeigt ist, in die Ausnehmungen 17 liegen und somit die Arre tierung der Ventilstange 5 aufgeben, aber die Ventil spannhülse gleichzeitig arretieren. Jetzt kann die Feder spannung wirksam und die Ventilstange vorgeschoben werden, um das Ventil zu öffnen.
Der umgekehrte Vorgang tritt beim Schliessen des Ventiles ein. Durch Zurückschieben der Ventilstange wird die Feder 12 wieder vorgespannt. Erreicht die Ventilstange eine Lage, bei der die Kugeln 20 in die Verjüngung 21 gelangen, wird die Arretierung der Federspannhülse 16 gelöst und diese schnellt durch den Federdruck der Feder 12 in ihre Ausgangsstellung zurück, wodurch die Ventilstange 5 wieder durch die Kugeln 29 arretiert ist.