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Steueranordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Steueranordnung
mit einer Mehrzahl von Schiebern, die für je
einen zu steuernden Druckmittelmotor
je nach der Richtung der Verschiebung aus einer mittleren Ruhestellung den
Zufluß von Druckmittel von einem genieinsamen Einlaß zu einer Seite des Motors und
den Ablaß von der anderen Seite des Motors zu einem Rücklaufauslaß steuern, mit
einer durch alle Schieber hintereinander vorn Einlaß zum Rücklaufauslaß
füh-
renden Umgehungsleitung, die nur offen ist, wenn sich alle Schieber in
der Ruhestellung befinden.
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Bei den bekannten Steueranordnungen dieser Art kann je nach
der Ausführung der Umgehungsleitung die eine oder die andere unerwünschte Erscheinung
auftreten, wenn einer der Steuerschieber ziemlich schnell aus seiner Ruhestellung
in eine Arbeitsstellung bewegt wird, in der Druckmittel von der Pumpe zu einem der
Motoren gefördert wird.
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Wenn die Umgehungsleitung so ausgeführt ist, daß sie geschlossen wird,
bevor sich die Verbindung zwischen dem Motoreinlaß und dem Pumpenauslaß zu öffnen
beginnt, tritt wenigstens kurzzeitig der Zustand ein, daß das von der Pumpe geförderte
Druckmittel keinen Auslaß findet. Dieser Zustand würde zu einem unkontrollierbaren
Druckstoß führen, der in der Praxis nur dadurch unschädlich gemacht wird, daß ein
stets vorgesehenes Sicherheitsventil anspricht. Aber selbst dann ist ein unerwünschter
kurzzeitiger Druckanstieg nicht zu vermeiden, ganz abgesehen davon, daß es höchst
unerwünscht ist, wenn das Sicherheitsventil jedesmal anspricht, wenn ein Schieber
aus der Ruhestellung in eine Arbeitsstellung bewegt wird.
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Ist dagegen die Umgehungsleitung so ausgeführt, daß sich die Verbindung
zwischen der Pumpe und dem Motor zu öffnen beginnt, bevor die Umgehungsleitung vollständig
geschlossen ist, tritt vorüber-, g ehend der Zustand ein, daß der ,#.bgabedruck
der Pumpe wegen der noch geöffneten Umgehungsleitung noch niedrig ist, jedoch bereits
eine Verbindung zwischen der Pumpe und dem Motor besteht. #ÄlTenn nun beispielsweise
der betreffende Motor der Hubmotor eines hydraulischen Hebegerätes ist, das eine
.schwere Last trägt, dann besteht die Gefahr, daß der Druck in dem Zylinder des
Hebegerätes größer als der sich in der nui teilweise geschlossenen Umgehtingsleitung
bildende Druck ist; dann kann sich die Last senken, obwohl sie gehoben werden soll.
Ein solcher Betrieb wäre höchst gefährlich.
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Es sind bereits Steueranordnungen der eingangs angegebenen Art bekannt,
bei denen die erwähnten unerwünschten Erscheinungen dadurch beseitigt sind, daß
Rückschlagventile vorgesehen sind, die den Rückfluß von Druckmittel von den einzelnen
Motoren zum Einlaß verhindern. Dann kann die Umgehungsleitung so ausgeführt sein,
daß sich die Verbindung zwischen der Pumpe und dem Motor zu öffnen beginnt, bevor
die Umgehungsleitung vollständig geschlossen ist, so daß Druckstöße beim schnellen
Öffnen eines Schiebers verhindert werden; andererseits verhindern die Rückschlagventile,
daß sich die zu hebende Last senkt, wenn der Förderdruck der Pumpe noch gering ist.
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Durch das Anbringen der Rückschlagventile wird auch die Erscheinung
beseitigt, daß sich die zu hebende Last senkt, wenn der den Hubmotor steuernde Schieber
geöffnet wird, während ein anderer, gegen eine geringe Last arbeitender Motor bereits
in Betrieb ist. Auch in diesem Fall kann nämlich der Druck in der Zuleitung niedriger
als der Druck sein, der von der Last im Zylinder des Hubmotors erzeugt wird.
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Bei den bekannten Steueranordnungen mit Rückschlagventilen der zuletzt
genannten Art sind die Rückschlagventile so angeordnet, daß sie einen in jedem Schieberkolben
vorgesehenen Kanal steuern, der von der Druckeinlaßkammer zu dem Arbeitsanschluß
führt, der mit dem zugehöri-en Motor verbunden ist.
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Ferner ist in dem Schieber ein weiterer Kanal vorgesehen, der mit
dem gleichen Arbeitsanschluß zusammenwirkt, wenn Druckmittel aus dem Motor abströmen
soll.
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Eine derartige Konstruktion ergibt zwar die zuvor geschilderte Wirkung;
sie weist jedoch den Nachteil auf, daß in jedem Schieberkolben zwei Rückschlag-#,entile
vorgesehen werden müssen, wenn mit ein und demselben Schieberkolben die Zu- und
Abführung des Druckmittels an beiden Seiten eines doppeltwirkendely. Kolbens gesteuert
werden sollen. Ein weiterer Nacht
teil der bekannten Anordnung besteht
darin, daß die Rückschlagventile in den Schieberkolben angebracht sind. Dadurch
wird der Querschnitt der Rückschlagventile in Abhängigkeit vom Durchmesser des Schieberkolbens
beschränkt. Dies führt zu einem unerwünschten Druckabfall an dem Rückschlagventil,
da der Gesamtdurchmesser des Schieberkolbens in vernünftigen Grenzen gehalten werden
muß.
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Ziel der Erfindung ist demgegenüber eine Steueranordnung der eingangs
angegebenen Art mit Rückschlagventilen, welche den Rückfluß von Druck-mittel von
den einzelnen Motoren zum Einlaß verhindern, die gegenüber den bekannten Anordnungen
dieser Art ZD konstruktiv einfacher und strömungstechnisch ,-fiiisti-er ist.
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-Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß für jeden Schieber
nur ein Rückschlagventil vorgesehen und dieses jeweils in einem Kanal angeordnet
ist, der von einem gemeinsamen Einlaß aller Schieber zum Einlaß
je eines der Schieber führt.
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Bei der nach der Erfindung ausgeführten Steueranordnung bleiben die
mit den bekannten Anordnungen erzielten vorteilhaften Wirkungen im vollen Umfang
erhalten; es ist jedoch auch bei Steuerung doppeltwirkender Druckkolben für jeden
Schieber nur ein Rückschlagventil erforderlich, das zudem nicht im Schieberkolben
sitzt. Dadurch wird die Herstellung der Anordnung vereinfacht und verbilligt. Ferner
entfallen die Einschränkungen hinsichtlich des Querschnitts der Rückschlagventile,
so daß diese strömungstechnisch günstiger ausgeführt werden können.
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Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen
Anlage mit der erfindungsgemäßen Steueran-ZD ordnung, Fig' 2 einen Längsschnitt
durch die bei der Anlage nach Fig. 1 verwendete Steueranordnung, Fig.
3 einen Querschnitt durch eine Einzelheit der Steueranordnung von Fig. 2
in vergrößertem Maßstab, Fig. 4 einen Teilschnitt der Steueranordnung nach Fi'-.
2 und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie B-B von Fig. 4. Die in Fig
1 gezeigte Steueranordnung 1 weist einen gemeinsamen Einlaß 2 und
einen Rücklaufauslaß 3 auf. Die Druckseite der Pumpe 4 ist mit dem Einlaß
2 verbunden, während der Rücklaufauslaß 3 mit der Saugseite der Pumpe 4 verbunden
ist. Zur Pumpe 4 gehören eine Saugleitung 5 und ein Behälter 6. Die
Stetteranordnung 1 enthält eine Anzahl von Sätzen von Anschlüssen
7 für Druckmittelinotore 8, bestehend aus einem doppeltwirkenden Kolben
9 in einem Zylinder 10. Jeder Satz der Anschlüsse 7 ist mit
einem Steuerschieber 13, 14 und 15
verbunden, die durch Antriebe
11 verstellt werden. In dem Gehäuse 12 sind Kanäle 16 und
17 vorgesehen, um die Betätigung der Steuerschieber 13 bis
15 durch Verschieben aus der dargestellten Stellung in beiden Richtungen
zu ermöglichen. In der zylindrischen Wand jeder Bohrung, welche einen Steuerschieber
aufnimmt, sind fünf ringförmige Nuten 18, 19, 20, 21 und 22 angebracht.
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Jede der Nuten 18 und 22 steht mit dem zugehörigen Anschluß
7 für einen Servomotor über nicht dargestellte Leitungen in Verbindung. jede
Nut 19 ist Über die Kanäle 23 und 24 (Fig. 3) mit einem Einlaßkanal
25 verbunden. Ein federbelastetes Rückschlagventil 26 trennt jeden
Kanal 23 von dem zugehörigen Kanal 24. Der Einlaßkanal 25 verläuft
in der Längsrichtung durch das Gehäuse 12 quer zu den Achsen der Steuerschieber
13, 14 und 15. Er ist allen Schiebern gemeinsam, während jedem Schieber
13, 14 bzw. 15 eigene Kanäle 23 und 24 und jeweils ein Rückschlagventil
26 zugeordnet sind. Ein Ende des Einlaßkanals 25 ist verschlossen,
und das andere Ende ist mit einem Kanal 27 verbunden, der zum gemeinsamen
Einlaß 2 führt. Der Kanal 27 steht über einen Kanal 28 mit der ringförmigen
Nut 20 in der Bohrung des Schiebers 13 in Verbindung. Wie aus Fig. 2 zu erkennen
ist, sind die ringförmigen Nuten 20 und 21 voneinander durch ein Feld
29 getrennt. Die dem Schieber 15 zugeordnete ringförmige Nut 21 steht
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mit einem Kanal 30 in Verbindung, der über Kanäle 31 und
32 zu den Kanälen 16 bzw. 17 führt. Der Kanal 16 steht
ferner über einen Kanal 33 mit dem Rücklaufauslaß 3 und über einen
'Kanal 34 und ein Entlastungsventil 44 mit dem Kanal 27 in Verbindung.
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Die zu den Schiebern 13 und 14 gehörigen ringförmigen Nuten
21 sind durch eine Bohrung 36 verbunden, und die ringförmigen Nuten 20, die
zu den Schiebern 14 und 15 gehören, sind miteinander über eine Bohrung
37 verbunden. jeder Schieber 13, 14 oder 15 enthält im Inneren
eine axial verlaufende Bohrung 38, wobei das untere Ende jeder Bohrung
38
über einen Satz von radial gerichteten Durchlässen 39 mit einer
an der Außenfläche des Kolbens angebrachten ringförnligen Nut 40 in Verbindung steht.
Das obere Ende der Bohrung 38 ist mit zwei Sätzen von radial gerichteten
Kanälen 41 und 42 verbunden.
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Eine vertiefte Ringnut 43 ist in der Mitte jedes Schiebers
13, 14 bzw. 15 angebracht, Sie ist in Fig. -1
und
5 genauer dargestellt. jede Vertiefung 43 liegt exzentrisch zur Längsachse
des zugehörigen Schiebers.
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Das Entlastungsventil enthält ein zylindrisches Verschlußstück 44,
das in einer Hülse gleitbar gelagert ist. Es ist durch eine Feder 46 belastet. Es
weist einen Kopf 47 auf, dessen Durchmesser größer als derjenige des Abschnitts
44A ist, so daß eine ringförmige Druckfläche entsteht. An der Unterseite des Kopfes
47 ist eine Dichtung 48 angebracht.
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Der Sitz 49 stellt eine Verlängerung des Kanals 34 dar.
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Eine axial gerichtete Bohrung 50 ist in dem Verschlußstück
44 angebracht. Sie stellt eine Flüssigkeitsverbindung zum Inneren des Ventilgliedes
44 her.
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Die zuvor beschriebene Vorrichtung besitzt die folgende Wirkungsweise:
Wenn die Schieber 13, 14, 15 die in Fig. 2 gezeigte Lage einnehmen,
sind die Verbindungen zu den Anschlüssen 7 verschlossen. Die Flüssigkeit
wird von der Pumpe 4 zum Einlaß 2 und durch den Kanal 27
gefördert. Die Strömung
teilt sich dann in zwei Pfade auf, von denen der eine durch den Kanal
25 und der andere durch den Kanal 28 verläuft.
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Die Flüssigkeit strömt vom Kanal 28 über die L\Tut 20, die
Vertiefung 43 des Schiebers 13 und die Nut 21 zu dem Kanal 36, vorn
Kanal 36 über die Nuten 21 und 20, die zum Schieber 14 gehören, in den Kanal
37 und vom Kanal 37 über die zum Schieber 15 gehörigen Nuten
20 und 21 und die Vertiefung 43 in die Kanäle 30 und 31, den Kanal
16 und über den Kanal 33
zurück zum Rücklaufauslaß 3.
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Ein Teil der rückkehrenden Strömung tritt in den Kanal 34 ein und
wirkt auf das Entlastungsventil 44. Falls der auf das Entlastungsventil 44 wirkende
Druck unter dem Betriebsdruck liegt, bleibt das Entlastungsventil 44 geschlossen.
Wenn einer der Druckmittelmotore 8 betätigt werden soll, wird der züigehörige
Steuerschieber über den Antrieb 11 bewegt.
Im vorliegenden
Fall soll angenommen werden, daß der dem Steuerschieber 14 zugeordnete Druckmittelinotor
so betätigt werden soll, daß der zugehörige Kolben 9 gegenüber seinem Zylinder
10 nach unten bewegt wird, d. h. daß der Oberseite des Kolbens
9
Druckmittel zugeführt werden muß.
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Der Hub des Schiebers 14 bringt den Kanal 42 in eine Linie mit der
ringförrnigen Nut 18, so daß die Nut 18 über den Kanal 42, den oberen
Teil des Kanals 38 und den Kanal 41 in Verbindung mit der Nut 19
gebracht
wird. Gleichzeitig wird die Vertiefung 43 des Schiebers 14 so weit nach oben bewegt,
daß sie außer Berührung mit der zugehörigen ringförmigen Nut 21 kommt, so daß keine
Flüssigkeit mehr aus dem Kanal 36 übertragen wird, was durch das dem Schieber
14 =,geordnete Feld 29 verhindert wird.
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Infolge der Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers 14 kann die Nut 22
direkt mit dem Kanal 16 in Verbindung kommen, so daß der der Unterseite des
Kolbens 14 zugeordnete Anschluß 7 mit dem Rücklaufauslaß 3 verbunden
wird. Die Strömung vom Einlaß 2 geht über den Kanal 27- und den Kanal
25 zu dem zum Steuerschieber 14 gehörigen Kanal 24, wobei der Flüssigkeitsdruck
das Rückschlagventil 26 von seinem Sitz abhebt, so daß Flüssigkeit in den
Kanal 23 und zu der ringförmigen Nut 19 gelangen kann. Die Flüssigkeit
geht über die Kanäle 41 und 42 in die Nut 18 und von da über den zugehörigen
Anschluß 7
zu der Oberseite des zugehörigen Kolbens 9.
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Falls es erwünscht ist, den Kolben 9 im Zylinder
10 nach oben zu bewegen, wird der Steuerschieber, z. B. 14, in entgegengesetzter
Richtung nach unten verschoben. Der Hub ist so groß, daß der Kanal 39 in
eine Linie mit der ringförmigen Nut 21 gebracht wird, und das zum Schieber 14 gehörige
Feld 29 verschließt die Vertiefung 43 des Schiebers 14 und damit die Nut
21 gegenüber der zugehörigen ringförmigen Nut 20. Die Kanäle 42 liegen in einer
Linie mit dem unteren Abschnitt der Nut 19, und die zum Schieber 14 gehörige
Nut 18 steht in Verbindung mit dem Kanal 17.
Die Flüssigkeit fließt
vom Kanal 25 über den Kanal 24, das Rückschlagventil 26, den Kanal
23, die Nut 19,
den Kanal 42, den Kanal 38, den Kanal
39 und die zugehörige Nut 22 zu dem mit der Unterseite des Kolbens
9 verbundenen Anschluß 7. Die Flüssigkeit von der Oberseite des Kolbens
9 kann über den mit der zugehörigen ringförmigen Nut 18 verbundenen
Anschluß 7 und die Kanäle 17, 32, 31 und 16 zum Rücklaufauslaß
fließen.