DE1107036B

DE1107036B - Von Hand zu betaetigender Steuerschieber mit einem selbsttaetig in seine Ruhelage zurueckbewegbaren Schieberkolben

Info

Publication number: DE1107036B
Application number: DEH34794A
Authority: DE
Inventors: Hans Hildre
Original assignee: HYDRAULIK AS
Current assignee: HYDRAULIK AS
Priority date: 1958-11-12
Filing date: 1958-11-12
Publication date: 1961-05-18

Description

Von Hand zu betätigender Steuerschieber mit einem selbsttätig in seine Ruhelage zurückbewegbaren Schieberkolben Es ist bekannt, für Anlagen, die eine hydraulische Kraft übertragen, in den Flüssigkeitsstrom einen von Hand zu betätigenden Steuerschieber zwischen die die Flüssigkeit fördernde Kraftquelle, beispielsweise eine Pumpe, und das durch die Flüssigkeit getriebene Abtriebselement, beispielsweise einen hydraulischen Motor, zu schalten. Dient der Motor insbesondere dem Betrieb einer Winde, die beispielsweise dazu bestimmt ist, an Bord eines Schiffes Lasten zu heben oder zu senken bzw. Fangnetze, Trassen, Anker od. dgl. einzuholen bzw. auszufahren, so sind an die Ausführungsform des Steuerschiebers und seines in einem Gehäuse verschiebbaren Schieberkolbens besondere Forderungen zu stellen.
Man hat an Steuerschiebern der vorbeschriebenen Art eine Rückführung vorgesehen, welche den Schieberkolben bei freigegebenem Steuerhandgriff selbsttätig in eine Steuerstellung gelangen läßt, in der der hy draulische Motor über die Flüssigkeit gegen eine Bewegung verriegelt ist, zumindest in der Richtung, in der beispielsweise über die Winde ein Lastsenken bzw. ein Fieren stattfinden könnte.
Wünschenswert ist zudem, daß die Rückführbewegung vom Schieberkolben langsam und stoßfrei ausgeführt wird, um nicht nur das Auftreten von Kraftstößen an der Winde und deren Hebegeschirr, sondern auch innerhalb der gesamten hydraulischen Anlage zu vermeiden.
Es ist ferner eine im Ventilbau häufig angewandte Maßnahme, die Bewegung eines Verschlußstücks dadurch zu dämpfen, daß ein Dämpfungskolben, eventuell gut passend, in einem Dämpfungsraum bewegt wird, aus dem das eingeschlossene Druckmittel nur durch-gedrosselte Öffnungen entweichen kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen von Hand zu betätigenden Steuerschieber mit einem in einem Geliäuse verschiebbaren Schieberkolben, der bei Loslassen des Betätigungshebels durch elastische Mittel selbsttätig in seine Ruhelage zurückbewegt wird, mit einem in einem Zylinder beweglichen Dämpferkolben zur Dämpfung dieser Rückbewegung.
Die Erfindung löst die Aufgabe der räumlichen Zuordnung der Dämpfungsvorrichtung und ihrer gegenständlichen Ausbildung mit dem Ziel der Anpassung der bekannten Einrichtung bzw. Elemente an den vorheschriebenen Steuerschieber dadurch, daß der Schieberkolben eine Längsbohrung aufweist, in die der fest mit dem Gehäuse verbundene, die Längsbohrung nach außen dicht abschließende Dämpferkolben hineinragt, und mindestens zwei die Längsbohrung mit im Gehäuse befindlichen Räumen verbindende enge Kanäle vorgesehen sind, von denen der eine in einen Raum des Gehäuses mündet, in dem der Rücklaufdruck herrscht, und der andere in eine Zu-Lauföffnung mündet, in der der Zulaufdruck herrscht, wobei dieser Kanal so angeordnet ist, daß er in der Ruhelage des Schieberkolbens keine Verbindung mit dem Zulaufkanal hat.
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform des Steuerschiebers im Längsschnitt in seiner neutralen oder Haltestellung, Fig. 2 den gleichen Schieber im Längsschnitt in der Idebelage, d. h. in der Lage, in welcher der hydraulische Motor in einer Richtung umläuft, Fig. 3 den gleichen Schieber im Längsschnitt in der Lage des zwangläufigen Senkens, d. h. in der Lage, in welcher der hydraulische Motor in der entgegengesetzten Richtung umläuft, Fig. 4 Teile des gleichen Schiebers mit Sperrmitteln für die Betätigung in Draufsicht.
In Fig. 1 bis 3 ist 10 das Gehäuse des Steuerschiebers, in dem sich ein Schieberkolben 11 innerhalb einer zylindrischen Kammer 12 axial bewegen kann. Der Schieberkolben 11 ist an seinem oberen Ende mit einer Nase 13 versehen, an welche eine Verbindungslasche 14 angelenkt ist, deren anderes Ende an das freie Ende eines auf einer Welle 16 starr befestigten Schwenkhebels 15 angelenkt ist. Die Welle 16 ist mittels nicht dargestellter Packungen od. dgl. durch die Wandung des Gehäuses 10 nach außen durchgeführt und trägt auf ihrem herausragenden Ende einen Handhebel 17 in starrer Befestigung, so daß ein Bedienungsmann mittels des Handhebels 17 den Schieberkolben 11 innerhalb der Kammer 12 in deren Längsrichtung verschieben kann. Das Druckmedium wird dem Gehäuse 10 mittels einer nicht dargestellten Pumpe zugeführt, und zwar über ein Hilfsgehäuse 18 mit Zuflußkanälen, die sich bis zu den beiden Öffnungen 19 und 20 in der Wandung der Kammer 12 ini mittleren Teil der Länge derselben erstrecken. In dein Hilfsgehäuse 18 ist ein Rückschlagventil 21 angeordnet. Die Öffnungen 19 und 20 sind durch eine Wandung 22 voneinander getrennt.
Vom nicht gezeichneten licdraulischen Motor abfließendes Druckmedium gelangt von dem unteren Ende der Kammer 12 durch eine Öffnung 23 entweder nach einem Sammelbehälter oder direkt in die Saugleitung der Pumpe. Das obere Ende der Kammer 12 ist dauernd durch eine (Öffnung 24 mit dem Rücklauf verbunden und steht über einen hier nicht dargestellten Kanal in der Wandung des Gehäuses 10 mit dem unteren Ende der Kammer 12 in @"erbindung.
Zwischen den mittleren Öffnungen 19 und 20 und der oberen Rücklauföftnung 24 der Kammer 12 ist eine Öffnung 25 für die Zuflußleitung zu dem hydraulischen :Motor vorgesehen. Zwischen den mittleren Öffnungen 19 und 20 und der Öffnung 23 am unteren Ende der Kammer 12 ist eine Öffnung 26 für den Ablauf des Druckmediums von dem hydraulischen Motor vorgesehen.
Der Schieberkolben 11 trägt an seinem oberen Ende zwei parallele Außenbunde, die zusammen einen oberen Steuerbund 27 bilden. In seinem mittleren Teil trägt der Schieberkolben 11 eine ii#,nzahl scheibenförmiger Bunde, die zusammen einen breiten mittleren Steuerbund 28 bilden, und schließlich an seinem unteren Ende einen unteren Steuerbund 29.
An dem Deckel 30 des oberen Endes des Gehäuses 10 ist eine sich nach unten in Längsrichtung der Kammer 12 erstreckende Tragstange 31 befestigt, welche an ihrem unteren Ende einen Dämpferkolben 32 trägt, der sich innerhalb einer Längsbohrung 33 des Schieberkolbens 11 relativ zu diesem bewegen kann. Diese Bohrung 33 des Kolbens 11 ist an ihrem unteren Ende offen, wohingegen das obere Ende durch eine Endwand 34 abgeschlossen ist, die einstückig mit dem oberen Außenbund 27 verbunden ist. Die Tragstange 31 durchdringt die Endwand flüssigkeitsdicht. Eine obere Anschlaghülse 35 umgibt die Tragstange 31 oberhalb der Endwand 34, erstreckt sich nach oben und endet in der Stellung des Kolbens 11 nach Fig. 1 im Abstand von der Unterseite des oberen Deckels 30. Die Anschlaghülse 35 ist zwischen dem oberen Deckel 30 und der Endwand 34 von einer Schraubenfeder 36 umgeben.
Eine weitere Schraubenfeder 37 ist zwischen der Unterseite der Endwand 34 und einem Federteller 38 angeordnet, an welchem eine Abstandshülse 39 befestigt ist oder aufliegt. Auch diese Hülse 39 umgibt die Tragstange 31 und erstreckt sich nach oben bis zu einem Punkt in bestimmtem Abstand von der Unterseite der Endwand 34. In der Haltestellung bzw. der neutralen Lage des Schieberkolbens 11 ruht der Federteller 38 auf den beiden radial nach innen vorspringenden Anschlägen 40, welche eine weitere Abwärtsbewegung des Federtellers 38 verhindern. In der erwähnten neutralen Lage ruht der Federteller 38 weiterhin auf einer dritten Führungshülse 41, welche die Tragstange 31 umgibt und sich von dem Dämpferkolben 32 ausgehend nach oben bis zu der Unterseite des Federtellers 38 erstreckt.
Die drei Hülsen 35, 39 und 41 umgeben die Stange 31 vorzugsweise nur lose, so daß sie mit ihrem Gewicht auf ihren entsprechenden Unterlagen ruhen, so daß keine Notwendigkeit besteht, diese Hülsen an ihren Unterlagen zu befestigen.
Nahe der Unterseite des breiten mehrteiligen Zwischenbundes 28 ist ein enger radialer Kanal 42 zwischen dem Umfang des Bundes 28 und der Längsbohrung 33 des Schieberkolbens 11 angeordnet. Dabei ist dieser Kanal 42 so angeordnet, daß er in der Haltestellung oder der neutralen Lage des Schieberkolbens 11 durch die Wandung 22 zwischen den Zuflußöffnungen 19, 20 abgedeckt ist.
Die Endwand 34 ist ebenfalls mit einem engen Kanal 43 zwischen der Außenseite des Schieberkolbens 11 und der Längsbohrung 33 desselben versehen.
An der Außenseite des Deckels 3,0 ist ein gabelartiges Arretierungsmittel 44, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, um einen horizontalen Drehzapfen 45 schwenkbar gelagert. Durch Herabschwenken dieses Arretierungsmittels 44 in die horizontale Lage kann der Handhebel 17 in der neutralen Lage verriegelt werden, um zu verhindern, daß er aus dieser Lage versehentlich verschoben wird. Weiterhin ist an der Außenseite des Deckels 30 vertikal eine Scheibe 46 angeordnet, die dem Bedienungsmann durch entsprechende Beschriftung anzeigt, welche Stellungen durch seitliches Schwenken der Handhebel 17 für Heben, Senken und Haltestellung und gegebenenfalls die Zwischenlage für das Heben mit verminderter Geschwindigkeit einnehmen soll.
Die Wirkungsweise des Steuerschiebers ist folgendermaßen: In der Stellung nach Fig.2, welche der Betriebslage im hebenden Sinne entspricht, befindet sich der Schieberkolben 11 in seiner untersten Lage. Diese Abwärtsbewegung des Schieberkolbens 11 wird durch das Anliegen der Endwand 34 gegen das obere Ende der Abstandshülse 39, welche auf dem Federteller 38 ruht, begrenzt. Der Federteller 38 ruht seinerseits wieder auf der unteren Führungshülse 41, «-elche auf dem Dämpferkolben 32 aufliegt oder mit demselben fest verbunden ist.
In dieser tiefsten Lage des Schieberkolbens 11 wird die untere Feder 37 zwischen der Endwand 34 und dem Federteller 38 zusammengedrückt. `Fenn nun der Bedienungsmann den Handhebel 17 losläßt, wird durch die Feder 3,7 eine Hebekraft auf den Schieberkolben il ausgeübt.
Es möge schon an dieser Stelle die Stellung nach Fig. 3 betrachtet werden, welche der Betriebslage im senkenden Sinne entspricht und in welcher der Schieberkolben 11 in der Kammer 12 die oberste Lage einnimmt.
Diese obere Endlage wird begrenzt durch die obere Anschlaghülse 35, welche in dieser Stellung an der Unterseite des oberen Deckels 30 des Gehäuses 10 anliegt. Gleichzeitig wird die obere Feder 36 zwischen dem oberen Deckel 30 und der Endwand 3.4 zusammengedrückt. Die Feder 36 übt dabei nach Freigabe des Handhebels 17 eine abwärts gerichtete Kraft auf den Schieberkolben 11 aus.
Der Schieberkolben 11 wird dann durch sein Eigengewicht und mit Unterstützung der Federkraft 36 abwärts bewegt. Um das Eigengewicht des Schiebers 11 auszugleichen, gibt man der unteren Feder 37 eine Vorspannung, welche dem erwähnten Gewicht entspricht. Außerdem gibt man beiden Federn 36, 37 eine geringe gegensätzliche Vorspannung, um die richtige Rückkehr des Schieberkolbens 11 in die neutrale Lage zu gewährleisten.
Obwohl die Kammer 12 völlig mit einem Druckmedium, wie z. B. Öl, angefüllt ist, könnten die rückläufigen Bewegungen des Schieberkolbens 11 nichtsdestoweniger mit gefährlich hoher Geschwindigkeit vor sich gehen infolge der großen Flüssigkeitsmenge, die in der Zeiteinheit durch den Steuerschieber hindurchströmt. Andererseits ist es wünschenswert, über eine verhältnismäßig hohe Rückholfederkraft zu verfügen, um die sichere Rückkehr in die neutrale Lage zu gewährleisten, aber das führt notwendigerweise wieder zu einer hohen Geschwindigkeit in der rückläufigen Bewegung. Das ist auch insofern gefährlich, als die Anlage dann plötzlich Änderungen in der Richtung der Strömung ausgesetzt ist.
Bei einer Bewegurig des Schieberkolbens 11 aus der neutralen Lage (Fig. 1) in die Hebelage, d. h. die untere Endlage (Fig.2), nimmt der begrenzte Raum innerhalb der Längsbohrung des Schieberkolbens 11 ab; bei der rückläufigen aufwärts gerichteten Bewegung in die neutrale Lage muß das Flüssigkeitsvolumen in dem Raum also wieder zunehmen. Dagegen nimmt die Flüssigkeitsmenge bei der Bewegung des Schieberkolbens 11 aus der neutralen Lage in die obere End- oder Senklage (Fig. 3) zu. Es muß nun bei der rückläufigen Bewegung die Flüssigkeitsmenge im Raum vermindert werden. Während der ersterwähnten rückläufigen aufwärts gerichteten Bewegung muß das hydraulische Druckmedium in den Raum durch den kanal 43 gesaugt werden, während bei der zweiten Art der rückläufigen Bewegung das Druckmedium durch die engen Kanäle 42, 43 hindurch muß. Infolgedessen ist durch die Längsbohrung des Schieberkolbens 11 in Verbindung mit dem Dämpferkolben und den Kanälen eine hydraulische Dämpfervorrichtung geschaffen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Von Hand zu betätigender Steuerschieber mit einem in einem Gehäuse verschiebbaren Schieberkolben, der bei Loslassen des Betätigungshebels durch elastische Mittel selbsttätig in seine Ruhelage zurückbewegt wird, mit einem in einem Zylinder beweglichen Dämpferkolben zur Dämpfung dieser Rückbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (11) eine Längsbohrung (33) aufweist, in die der fest mit dem Gehäuse (10) verbundene. die Längsbohrung (33) nach außen dicht abschließende Dämpferkolben (32) hineinragt, und mindestens zwei die Längsbohrung (33) mit im Gehäuse (10) befindlichen Räumen verbindende enge Kanäle (42, 43) vorgesehen sind, von denen der eine (43) in einen Raum (24) des Gehäuses (10) mündet, in dem der Rücklaufdruck herrscht, und der andere (42) in eine Zulauföffnung (19) mündet, in der der Zulaufdruck herrscht, wobei dieser Kanal (42) so angeordnet ist, daß er in der Ruhelage des Schieberkolbens (11) keine Verbindung mit dem Zulaufkanal (19) hat.
2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpferkolben (32) die kolbenseitig offene Längsbohrung (33) abschließt, während das andere Ende der Längsbohrung durch eine von einer Tragstange (31) des Dämpferkolbens (32) durchdrungene Endwand (3'4) geschlossen ist.
3. Steuerschieber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (11) in seiner mittleren Lage beiderseits der Endwand (34) durch die Kraft zweier entgegengesetzt wirksamer Druckfedern (36,37) beaufschlagt ist, wobei die Druckkraft der unteren Feder (37) zum Ausgleich des Eigengewichts des Schieberkolbens (11) stärker als die der oberen Feder (36) ausgebildet ist.
4. Steuerschieber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den engen Kanälen der eine (43) die Endwand (34) axial und der andere (42) mit radialer Richtung einen der Bunde (28) am mittleren Teil des Schieberkolbens (11) durchdringt.
5. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) an beiden Enden seiner Längsbohrung (12) unverschließbare Öffnungen (23,24) für den Rücklauf des Druckmittels zur Druckmittelquelle aufweist.
6. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die eine Druckfeder (37) in der Längsbohrung (33) des Schieberkolbens (11) als Widerlager ein Federteller (38), eine damit verbundene Abstandshülse (39) und von der Wandung des Schieberkolbens (11) ausgehende, radial nach innen vorspringende Anschläge (40) für den Federteller (38) und den in der Längsbohrung (33) des Schieberkolbens (11) angeordneten Dämpferkolben (32) vorgesehen sind, der mit einer Führungshülse (41) versehen ist.
7. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Endwand (34) des Schieberkolbens (11) und dem Deckel (30) des Gehäuses (10) eine Anschlaghülse (35) angeordnet ist. B.
Steuerschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (11) an beiden Enden je einen Endbund (27, 29) und einen dazwischenliegenden Bund (28) aufweist, von denen der handhebelseitige Endbund (27) und der Mittelbund (28) in mehrere parallele Bunde mit dazwischenliegenden Ringräumen unterteilt sind.
9. Steuerschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (11) über einen Schwenkhebel (15) und ein Laschenpaar (14) sowie eine das Gehäuse durchdringende Welle (16) mit dem außerhalb des Gehäuses befindlichen Handhebel (17) in Antriebsverbindung steht.
10. Steuerschieber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für den Handhebel (17) verstellbare Arretierungsmittel (44) für zumindest eine der Stellungen vorgesehen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 501652, 554 606, 931555, 9-11039; deutsche Auslegeschrift M 21810 XII/47 g (bekanntgemacht am 12. 1.1956) ; britische Patentschriften Nr. 609 512, 655 664, 725 758, 777 230, 777 231; USA.-Patentschriften Nr. 2 501328, 2 718 240.