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Steuerschieber Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuerschieber
mit einer mittleren und zwei äußeren Austrittskamniern, zwei zu beiden Seiten der
mittleren Austrittskammer liegenden Eintrittskammern und zwischen jeder Eintrittskammer
und der benachbarten äußeren Austrittskammer angeordneten Motoranschlußkammern,
der in einer ersten Stellung die beiden Motoranschlußkammern blockiert, in einer
zweiten Stellung, die eine Motoranschlußkammer mit der benachbarten Eintrittskammer
und die andere Motoranschlußkammer mit der benachbarten äußeren Austrittskammer
verbindet, während die mittlere Austrittskammer blockiert ist, und in einer dritten
Stellung die Ver-1),«ndungen zwischen den Motoranschluß-, Eintritts-und Austrittskammern
vertauscht sind.
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Bei bekannten Steuerschiebern dieser Art besteht iii der zweiten und
dritten Stellung nur ein, Strömungsweg zu dem Motor, der über die entsprechende
Motoranschlußkammer und die benachbarte Eintrittskammer verläuft, während die zweite
Eintrittskammer blockiert ist. Da der Strömungsquerschnitt der Eintrittskammern
nicht beliebig groß gemacht werden kann, entsteht im allgemeinen ein beträchtlicher
Druckabfall in dem Steuerschieber zwischen der Einlaßseite und dem Motc>r.
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Das Ziel der Erfindung ist ein Steuerschieber der eingangs angegebenen
Art, bei dem der Strömungsquerschnitt zu der mit Hochdruckseite verbundenen Motorkammer
bei sonst gleichen Abmessungen der Einlaßkammer wesentlich vergrößert ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwischen den beiden
Eintrittskammern und den benachbarten Motoranschlußkammern je eine Übertrittskammer
angeordnet ist, die durch einen Kanal miteinander verbunden sind und von denen in
der zweiten Stellung die linke übertrittskammer sowohl mit der linken Motoranschlußkammer
als auch der linken Eintrittskammer und die rechte übertrittskammer mit der rechten
Eintrittskammer verbunden ist, während in der dritten Stellung die rechte übertrittskammer
sowohl mit der rechten Motoran#schlußkammer als auch mit der rechten Eintrittskammer
und die linke Übertrittskammer mit der linken Eintrittskammer verbunden ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Steuerschieber wird durch die beiden zusätzlichen,
miteinander verbundenen übertrittskarrimern erreicht, daß in der zweiten und dritten
Stellung nicht nur die benachbarte Eintrittskammer, sondern auch deie zweite, sonst
blokkierte Eintr - ittskammer mit der entsprechenden Motoranschlußkammer
verbunden ist. Es werden also die Strömungsquerschnitte beider Eintrittskammern
auf der Hochdruckseite ausgenützt, so daß der Gesamtströmungsquerschnitt nahezu
verdoppelt ist. Die Drosselung in dem Steuerschieber wird dadurch weit-,-ehend vermindert.
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Ein weiterer Vürteilder beiden Übertrittskammern besteht darin, daß
damit ohne zusätzliche Einriclitung eine vierte Stellung, die sogenannte »Schwebestellung«
ermöglicht wird. Diese Schwebestellung ist in zahlreichen Anwendungsfällen, insbesondere
bei Bulldozern und ähnlichen Planier- und Räumgeräten erwünscht und kennzeichnet
sich dadurch, daß die beiden Motoranschlußkammern miteinander und mit dem Einlaß
und dem Auslaß verbunden sind. In dieser Stellung kann sich die vom Motor angetriebene
Last frei bewegen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Steuerschieber wird diese Schwebestellung
dadurch ermöglicht, daß in einer vierten Stellung der Abschnitt verringerten Durchmessers
zwischen dem mittleren Bund und dem rechts anschließen-den, Bund die linke Eintrittskammer
mit der mittleren Austrittskarrimer verbindet, der Abschnitt verringerten Durchmessers
zwischen dem mittleren Bund und dem links anschließenden Bund die linke Motoranschlußkammer
mit der linken übertrittskammer verbindet und der Abschnitt verringerten Durchmessers
zwischen dem rechten Bund und einem rechts anschließenden Bund die rechte Eintrittskammer,
die
rechte Über ammer und die rechte Motoranschlußkammer miteinander verbindet.
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Es sind also zur Erzielung der Schweibestellung keine zusätzlichen
Einrichtungen, sondern lediglich eine geeignete Bemessung. der Bunde des Schieberkolbens
erforderlich. Wenn dann der Schieberkolben über die zweite bzw.,dritte Stellung
hinaus verschoben wird, stehen die beiden Motorkammern über die beiden Übertrittskammern
'iiiii-einander sowie mit den beiden Eintrittskammern und der- mittleren
Austrittskammer in Verbindung. Die Last kann sich dann frei bewegen, während die
Puiüpe entlastet ist.
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Beim Herabfallen schwerer Lasten, beispielsweise einer Räumschaufel
in der- Schwebestellung, kann es vorkommen, daß sich der Motorkolben. mit so großer
Geschwindigkeit bewegt, daß das Druckmittel beim Einströmen in die sich vergrößernde
Kammer des Motors nicht Schritthaften kann, und[ daß dadurch in dieser Kammer ein
Vakuum entsteht. Dies hat den Nachteil, daß bei einem anschließenden Betrieb, in
der zweiten bzw. dritten Stellung zunächst das Vakuum aufgefüllt werden muß, wodurch
eine Verzögerung entsteht.
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Dieser Nachteil wird gemäß einem älteren Vorschlag dadurch vermieden--
daß eine fünfte Stellung vorgesehen ist, in derdie beiden Motoranschlußkammern,
wie in der Schwebüstellung, miteinander und mit dem Einlaß verbunde#!-sind, jedoch
eine Drosselung zwischen dein Einlaß und,dem Auslaß 'besteht. Dann ist die Pumpe
nicht mehr voll entlastet, so daß der an der Einlaßseite bestehende Druck das schnelle
Füllen der sich vergrößeriid#li Motorkammer bewirkt.
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Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Steuerschiebers bestehtda.rin, daß
auch diese fünfte Stellung ohne zusätzliche Einrichtung durch geeignete Bemessung
der Bunde des Steuerschiebers erreicht werden kann. Dies erfolgt gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung dadurch, daß in einer rünften Stellung die Verbindungen zwischen den
Kammern, die gleichen sind wie bei der vierten Stellung, jedoch der rechte Bund
die Verbin,dung zwischen der linken Eintrittskammer und der mittleren Austrittskammer
über den Abschnitt verringerten Durchmessers zwischen dem mittleren Bund -und dem
rechten Bund drosselt Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch einen gemäß der Erfindung
ausgeführten Steuersähieber in der ersten Stellung, Fig. 2 einen Schnitt entlang
der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Steuerschieber
nach Fig. 1 in der zweiten Stellung, Fig. 4 einen Schnitt durch den Steuerschieber
nach Fig. 1 in der dritten Stellung, Fig. 5 einen Schnitt durch den
Steuerschieber nach Fig. 1 in der vierten Stellung, FinG. 6 einen
Schnittdurch den Steuerschieber nach Fig. 1 in der fünften Stellung.
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Der in der Zeichnung dargestellte Schieber hat ein Gehäusell mit einem
Eintrittskana112, einem Austrittskanal 13 und zwei Motoranschlußkanälen 14
und 15. Durch das Gehäuse hindurch erstreckt sich eine Bohrung
16 für den Schieberkolben, die von neun in Abständen in der Längsrichtung
angeordneten, ring" förmigen Kammern 17 bis- #19 und 21 bis 26 umgeben
ist. Die Bohrung16 ist bei 27 auf größeren Durchmesser aufgebohrt, und
Je ' r so entstandene Hohlraum :steht mit der ringförmigen ' Kammer
f7 in Verbindung. Die Eintrittskammern21 und 23 stehen mit dem Eintrittskanal
12 über einen Kanal 28 in Verhindung, während die beiden äußeren Austrittskammern
17, 26, sowie die mittlere Austrittskammer 22 mit dem Austrittskanal
13 über einen Kanal 29 verbunden sind. Ein Kanal 31 verbindet
die Kammern 19 und 24, die als Übertrittskammern bezeichnet werden. Ein herkömmlicher
Druckentlastungsschieber 32 leitet bei Überdruck Druckmittel unter Umgehung
des Steuerschiebers aus dem Kanal 28 in den mit dem Auslaß verbundenen Kanal
29.
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In der Bohrung 16 ist ein Schieberkolben 33 gleitbar
gelagert. Er weist vier in der Achsrichtung in Ab-
ständen voneinander angeordnete
Abschnitte 34, 35,
36 und 37 verringerten Querschnittes auf,
die Bunde 38, 39, 41, 42 und 43 begrenzen. Mit dem linken Ende des Schieberkolbens33
ist ein federbelasteter Schnappriegel44 verbunden, der so angeordnet ist, daß er
in ringförmigen Nuten45, 46, 47 und 48 einzurasten vermag, die in der Kappe49 gebildet
sind und die die vier ersten Betriebsstellungen des Schieberkolbens bestimmen. Die
fünfte Betriebsstellung des Schieberkolbens ist dadurch bestimmt, daß der Schieberkolben
so weit nach links bewegt wird, daß der Schnappriegel44 über die Rastnut45 hinaus
bewegt wird und das Ende des Schieberkolbens33 an der Wand51 der Kappe49 anstößt.
Wirkungsweise Im Betrieb sind der Eintrittskanal 12 und der Austrittskanal
13 mit einer Pumpe bzw. mit einem Behälter verbunden, und die Motoranschlußkanäle
14 und 15 sind mit je einer Seite eines Kolbenmotors 52
über
je eine Leitung 53 bzw. 54 verbunden. Wenn der Kolben 33 sich
in seiner ersten Stellung (Fig. 1 und 2) befindet, strömt das in den Eintrittskanal
12 eintretende Medium über den Kanal 28, die Eintrittskammern 21 und
23, die Abschnitte 35 und 36 verringerten Querschnittes, die
mittlere Austrittskammer 22, den Kanal 29 und den Austrittskanal
13 frei zum Behälter. Die - Motoranschlußkammern 18 und
25 sind voneinanderund von den Eintrittskammern 21, 23 sowie der Austrittskammer
22 durch die Bunde 38, 39, 42 und 43 des Schieberkolbens getrennt.
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Wenn der Kolben des Motors 52 gehoben werden soll, wird der
Schieberkolben 33 nach rechts in die zweite Stellung bewegt (Fig.
3). In dieser Stellung unterbrechen die Bunde 39 und 41 des Schieberkoibens
die Verbindung zwischen den Eintrittskammern 21, 23 und der Austrittskammer
22, und das von der Pumpe gelieferte Druckmittel strömt zur einen Seite des Motors
52 über den Kanal 28, die Eintrittskammer 21, den Abschnitt 34 verirngerten
Querschnittes, die Motoranschlußkammer 18, den Motoranschlußkanal 14 und
die Leitung 53. Eine Lieferung von Druckmittel zu dieser Seite des Motors
52 erfolgt außerdem über einen zweiten Strömungsweg, der über die Eintrittskammer
23, den Abschnitt 36 verringerten Querschnittes, die Übertrittskammer
24, den Kanal 31
und die Übertrittskammer 19 verläuft. Von der anderen
Seite des Motors 52 wird Druckmittel über die Leitung 54, den Motoranschlußkanal
15, die Motoranschlußkammer 25, den Abschnitt verringerten Querschnittes
37 des Schieberkolbens, die äußere Austrittskammer 26, den Kanal
29 und den Austrittskanal 13
zum Behälter abgeleitet. Wenn der
Kolben des Motors 52 um die gewünschte Strecke verschoben ist, wirdder Schieberkolben
33 in - seine erste Stellung zurÜckgebracht, wodurch die Druckmittelzufuhr
zum Motor 52 bzw. von diesem fort unterbrochen und die Pumpe entlastet werden.
Wenn-
der Kolben des Motors 52 gesenkt werden soll, wird der Schieberkolben
33 aus der in Fig. 1 gezeigten nach links in die dritte Stellung (Fig.
4) gebracht. In dieser Stellung unterbrechen die Bunde 41 und 42 des Schieberkolbens
die Verbindung zwischen den Eintrittskammern21, 23 und der mittleren Austrittskammer
22. Über den Kanal 28, die Eintrittskammer23, den Abschnitt verringertenQuerschnittes
37 des Schieberkolbens, die Motoranschlußkammer 25, den Motoranschlußkanal
15 und die Leitung 54 strömt nun Druckmittel zur oberen Seite des Motors
52. Außerdem steht für die Lieferung von Medium ein paralleler Strömungsweg über
die Eintrittskammer 21, den Abschnitt verringerten Querschnittes 35
des Schieberkolbens,
die Übertrittskammer 19, den Kanal 31 und die Übertrittskammer 24
zur Verfügung. Die untere Seite des Motors 52 wird über die Leitung
53, den Motoranschlußkanal 14, die Motoranschlußkammer 18, den Abschnitt
verringerten Querschnittes 34 des Schieberkolbens, die äußere Austrittskammer
17, den Kanal 29 und den Austrittskanal 13 zum Behälter entleert.
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Wenn der Schieberkolben33 aus der in Fig. 4 gezeigten dritten Stellung
weiter nach links verschoben wird und die Sperre44 in der Nut45 einrastet, befindet
sich der Schieber in der in Fig. 5 dargestellten vierten Stellung der sogenannten
»Schwebestellung.«. Bei dieser Stellung sind die Motoranschlußkammern
18 und 25 Über die Übertrittskammer19, den Kanal 31 und die
Übertrittskammer24 miteinander verbunden. Dieser die beiden Motoranschlußkammern
verbindende Strömungsweg steht ferner über denAbschnitt verringerten Querschnittes
37 des Schieberkolbens und die Eintrittskammer23 mit dem Eintrittskanal 12
in Verbindung. Gleichzeitig besteht zur Entlastung der Pumpe eine ungedrosselte
Verbindung zwischen der Eintrittskammer21 und der Austrittskammer 22. In dieser
Stellung kann sich also der Kolben des Motors52 unter dem Einfluß äußerer Kräfte
frei hin und her bewegen, ohne die Pumpe zu belasten.
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Eine Verschiebung des Stenerkolbens33 aus der in Fig. 5 gezeigten
vierten Stellung nach links hat zur Folge, daß er die in Fig. 6 dargestellte
fünfte Stellung einnimmt. Die Verbindungen zwischen den Motoranschlußkammern
18, 25, den Eintrittskammern 21, 23 und der Austrittskammer 22 sind
in dieser Stellung die gleichen wiehei der vierten Stellung von Fig. 5, nur
drosselt die linke Kante des Bundes 42 des Schieberkolbens in diesem Falle den Verbindungsweg
zwischen der Eintrittskammer 21 und der rnittleren Austrittskammer 22. Das Maß dieser
Drosselung hängt von den Eigenschaften der betreffenden Anlage ab, bei der der Schieber
verwendet werden soll. In manchen Fällen kann es erforderlich sein, diese Verbindung
vollständig zu unterbrechen, damit der Druck erreicht wird, der zum Füllen der sich
erweiternden Kammer des Motors 52 mit Druckmittel erforderlich ist.
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Es wäre zu bemerken, daß die übertrittskammern 19, 24 und der
Kanal 31 in sämtlichen Betriebsstellungen außer der in Fig. 1 gezeigten
ersten Stellung zur Leitung des Druckmittels ausgenützt werden. Dieser Umstand trägt
zur Vereinfachung des Schiebergehäuses bei. Es ist ferner ersichtlich, daß der Kanal
31 in -der zweiten und dritten Stellung des Schieberkolbens 33 einen
parallel geschalteten Strömungsweg zwischen dem Eintrittskanal 12 und dem Motor
52
bildet. Diese Maßnahme führt zu einer Verminderung der Druckverluste in
dem Schieber, da bekanntlich die gesamte Drosselung einer Strömung zwischen zwei
Punkten über eine Mehrzahl von parallel geschalteten Strömungswe#gen geringer ist
als die von einem be-
liebigen einzelnen dieser Strömungswege allein bewirkte
Drosselung.