DE1152179B - Ein- oder mehrstufig vorgesteuertes Ein- und Ausschaltventil fuer mit oelhydrau-lischen Antrieben versehene elektrische Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein ein- oder mehrstufig vorgesteuertes Ein- und Ausschaltventil für mit ölhydraulischen Antrieben versehene elektrische Schalter, wobei der Antrieb mit dem Schalter über eine Druckölleitung verbunden ist.

Bekanntlich wird verlangt, daß die elektrischen Schalter aller Art alle ihnen zugedachten Funktionen mit großer Genauigkeit ausführen müssen, selbst dann noch, wenn sie während eines längeren Zeitraumes nicht betätigt wurden. Besonders schwer sind diese Forderungen zu erfüllen bei Schaltgeräten, die in Freiluftanlagen den Witterungseinflüssen ungeschützt ausgesetzt sind. Schalter mit mechanischen Antrieben sind wegen der großen Zahl von Klinken und Hebeln der Verschmutzung und Korrosion besonders stark ausgesetzt. Wollte man die mechanischen Teile dieser Antriebe so schützen, daß sie den Anforderungen gewachsen sind, so würde dieses häufig ein schwieriges und kostspieliges Unterfangen sein.

Bei Druckölantrieben sind dagegen nur wenige und unempfindliche Teile offen und nicht in Öl gelagert. Ein bekannter Antrieb für elektrische Schaltgeräte mit zwei Ölleitungen, von denen eine Drucköl führt, ist in der Lage, einen großen Teil der an solche Antriebe zu stellenden Forderung zu erfüllen. Bei bekannten Antrieben mit nur einer Druckleitung zwischen Antrieb und Schalter können diese Forderungen meist nicht erreicht werden. So sind sehr kurze Schaltzeiten, wie sie beispielsweise bei einer Schaltung auf einen bestehenden Kurzschluß vorkommen können, nicht realisierbar, weil das Einschaltventil nicht so schnell schließen kann, daß keine Überschneidung mit dem Ausschaltventil eintritt.

Um diesem Nachteil zu begegnen, d. h. um extrem kurze Schaltzeiten zu erzielen, wird ein Antrieb nach der Erfindung vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird das mit dem Ausschaltventil zu einem Ventilblock vereinigte Einschaltventil durch die gegen Ende des Einschaltvorganges auftretende rückläufige Druckwelle zusätzlich im Schließungssinne beaufschlagt. Dabei ist der Ventilblock im Ölbehälter unterhalb oder oberhalb des Ölspiegels angeordnet. Mit Hilfe einer mit Rückschlagventil versehenen Verbindungsleitung zwischen der Einschaltdruckleitung und dem Vorventil ist sichergestellt, daß die Druckwelle nur die druckentlastete Ventilkolbenseite des Einschaltventils beaufschlagt. Darüber hinaus sind die Hauptventilkolben gemäß der Erfindung zur Erzielung kürzester Schaltzeiten frei schwimmend ausgeführt, aus einem Werkstoff mit Ein- oder mehrstufig vorgesteuertes

Ein- und Abschaltventil für mit ölhydraulischen Antrieben versehene elektrische

Schalter

Anmelder:

Continental Elektroindustrie

Aktiengesellschaft Voigt & Haeffner,

Frankfurt/M., Hanauer Landstr. 142-172

Fritz Hoffmann, Reinheim (Odenw.),

Kurt Patzak, Langen (Hess.),

Richard Blum, Steinberg (Kr. Offenbach),

und Dipl.-Ing. Bruno Krachler, Frankfurt/M.,

sind als Erfinder genannt worden

geringem spezifischem Gewicht hergestellt und mit einem in den Abströmkanal hineinragenden tellerförmigen Ansatz versehen sowie mit doppelter Schließfeder ausgerüstet. Im Gegensatz zu anderen Anwendungsgebieten der Hydraulik ist Wert darauf gelegt worden, daß nur wenige Ventilteile aus dem Ventilblock aufnehmenden Ölbehälter herausgeführt sind. Der besondere Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt in der Erzielung sehr kurzer Ventileigenzeiten und eines baulich kleinen und betriebssicheren Antriebs.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch das zu einem Ventilblock vereinigte Ein- und Ausschaltventil sowie den dazuleitungen und

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform des Ventilkolbens für das Ausschaltventil.

In Fig. 1 bezeichnet 1 das Ein- und 2 das Ausschaltventil. Das Einschaltventil besteht aus einem Vor- und Zwischenventil 3 und 3 a, von denen das letztere mit einem Schieber 4 versehen ist. Der Ventilkolben 5 des Zwischenventils wird mit einer magnetischen Einschaltspule 6 betätigt, indem durch die magnetische Kraft das Vorventil 3 geöffnet und so die obere Fläche des Ventilkolbens 5 druckentlastet wird. Der Schieber 4 steuert Öffnungen im Vorventilraum 9 und ist von einer Feder 10 in der

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einen Endlage gehalten, in der die Öffnungen 7 verschlossen sind. Der Hauptventilkolben 11 ist von zwei starken Schließfedern 12 und 13 belastet. Er ist gemäß der Erfindung aus einem Material mit geringem spezifischem Gewicht hergestellt, wie beispielsweise Leichtmaterial, Kunststoff od. dgl., und so angeordnet, daß er im Antriebsmittel frei schwimmt. Er ist ferner mit einem Ansatz 14 in Form eines Tellers versehen, der in den Abströmkanal 15 hineinragt. Ferner ist eine Drosselstelle 16 zur Regelung der Durehströmmenge vorgesehen. Die Druckleitung 17 ist über einen Ringraum 18 des Ausschaltventils mit dem Arbeitszylinder 19 des Schaltgerätes verbunden.

Das Ausschaltventil 2 besitzt wie das Einschaltventil ein Vor- und Zwischenventil 20 und 20 α ohne Schieber, das ebenfalls mit Hilfe einer magnetischen Betätigungsspule 21, wie beim Einschaltventil bereits beschrieben, geöffnet wird, und einen Hauptventilkolben 22, der einen mit einer Drosselstelle 23 versehenen Abströmkanal 24 verschließt. Auch der Hauptventilkolben 22 kann, um besondere Steuervorgänge zu erzielen, mit einem tellerförmigen Ansatz ausgestattet sein. Mit 25 sind in Fig. 1 ein Druckmittelspeicher, mit 26 Unterdruckventile und mit 27 Entleerungsgefäße bezeichnet.

Gemäß der Erfindung sind nun in der Einschaltleitung 17 sowie in der Verbindungsleitung 28 Rückschlagventile 29 und 30 eingebaut. Die Funktion des Antriebs ist im folgenden näher erläutert.

Soll der Schalter eingeschaltet werden, so wird die Einschaltspule 6 an Spannung gelegt und damit das Zwischenventil 3 α geöffnet. Der Ventilkolben 5 wird durch die Druckentlastung nach oben verlagert und damit die Räume 9 und 31 ebenfalls druckentlastet. Dadurch verschiebt sich der Hauptventilkolben 11, da die Schließfläche gegenüber der druckentlasteten Hauptventilkolbenfläche kleiner ist, nach links und gibt damit den Weg vom Speicher 25 über den Ringraum 32, Abströmkanal 15, Drosselstelle 16, Leitung 17, Ringraum 18 des Ausschaltventils 2 zum Arbeitszylinder 19 des Schaltgerätes frei. Der Schalter geht in die Einschaltstellung über.

Durch den Ansatz 14 am Hauptventilkolben 11 ist das Einschaltventil bereits durch das an ihm vorbeifließende Druckmittel im Schließungssinne vorbelastet. Die am Ende des Einschaltvorganges im Arbeitszylinder 19 hervorgerufene Druckwelle wird zusätzlich zur schnellen Schließung des Einschaltventils herangezogen und nimmt ihren Weg über die Verbindungsleitung 28 mit dem Rückschlagventil 30 zum Zwischenventil 3 a. Der Schieber 4 wird dadurch nach unten bewegt und verschließt die Öffnungen 8. Zuvor ist durch erneutes Schließen des Kolbens 5 des Zwischenventils bereits ein Druck in den Räumen 9 und 31 aufgebaut worden, der den Hauptventilkolben 11 im Schließungssinne belastet. Die Druckwelle kann nun von dem Zwischenventil 3 a in den Raum 31 gelangen und dem Kolben 11 den Schließungsimpuls geben. Die genannten Faktoren, wie die Schließfedern 12 und 13, der Ansatz 14 und die Druckwelle, führen zu der extrem kleinen Schaltzeit des Ventils, so daß keine Gefahr besteht, daß bei einer Schaltung auf einen Kurzschluß sich die Bewegungen des Ein- und Ausschaltventils überschneiden.

Die Ausschaltung des Schaltgerätes wird durch Betätigung des Ausschaltmagneten 21 vorgenommen, wodurch der Kolben des Zwischenventils 20 a nach unten verlagert und der Raum 33 hinter dem Kolben 22 druckentlastet wird. Dieser verschiebt sich infolgedessen entgegen der Kraft einer Schließfeder nach links und öffnet damit den Abströmkanal 24, so daß das Druckmittel über die Drosselstelle 23 in das Entleerungsgefäß 27 abfließen kann. Nach vollzogenem Ausschaltvorgang schließt der Kolben 22 wieder den Kanal 24.

In Fig. 2 ist eine andere mögliche Ausführungsform der Schließseite des Kolbens 22 des Ausschaltventils, und zwar als Schieber 34 mit einer Öffnung 35, dargestellt. Diese hat den Vorteil, daß die Einschaltleitung 17 während des Ausschaltvorganges zwangläufig geschlossen wird, und zwar auch vor Beendigung einer vollendeten Einschaltung, da nicht mehr Druckflüssigkeit in das Entleerungsgefäß 27 abfließen kann, als zur Abschaltung notwendig ist.

Bei einem sich bildenden Unterdruck, durch Leckstellen verursacht, spricht ein Unterdruckventil 26 an, welches über eine Leitung 36 mit dem Raum 33 des Ausschaltventils verbunden ist. Die Druckentlastung führt so zu einer Ausschaltung des Schalters.

Die Drosselstellen 16 und 23 zur Regulierung der Ein- und Ausschaltgeschwindigkeit sind so angeordnet, daß sie ohne Abbau der Druckölleitungen von außen zugängig und einstellbar sind.

Um schließlich zu vermeiden, daß die in der Nähe von öligen Oberflächen, an denen leicht Staub und Schmutz haftet, liegenden mechanischen Teile ungünstig beeinflußt werden, ist zweckmäßig der Ventilblock mit sämtlichen hydraulischen und mechanischen Funktionsgliedern im oder am Ölbehälter untergebracht, und nur die Druckleitungen sind nach außen geführt. Dadurch sind nur wenige Dichtstellen erforderlich, die exakt hergestellt werden können. Wenn in diesem Falle Undichtigkeiten am Ventilblock auftreten, so befinden sich diese unmittelbar im Ölbehälter. Dieser kann, um zugleich als Schutzgehäuse für den gesamten Antrieb zu dienen, in Einzelräume unterteilt sein, wodurch nur eine geringe Druckmittelmenge gebraucht wird.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Ein- oder mehrstufig vorgesteuertes Ein- und Ausschaltventil für mit ölhydraulischen Antrieben versehene elektrische Schalter, wobei der Antrieb mit dem Schaltgerät über eine Druckölleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Ausschaltventil (2) zu einem Ventilblock vereinigte Einschaltventil (1) durch die gegen Ende des Einschaltvorganges auftretende rückläufige Druckwelle zusätzlich im Schließungssinne beaufschlagt wird und der Ventilblock im oder am Ölbehälter unterhalb oder oberhalb des Ölspiegels angeordnet ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit einem Rückschlagventil (30) versehene Verbindungsleitung (28) zwischen der Einschaltleitung (17) und dem Zwischenventil (3 a), wodurch in Verbindung mit einem in der Einschaltleitung angeordneten Rückschlagventil (29) sichergestellt ist, daß die Druckwelle nur die druckentlastete Ventilkolbenseite (31) des Einschaltventils (1) beaufschlagt.

3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch zur Erzielung kürzester Ventileigenzeiten frei schwimmend ausgeführte Hauptventilkolben (11, 22).

4. Ventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenventil (3 a) des Einschaltventils (1) ein Schieber (4) vorgesehen ist, der den Zwischenventilraum (9) durch die Druckwelle zusteuert und zugleich den Hauptventilkolben (11) beeinflußt.

5. Ventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptventilkolben (11, 22) der Ventile (1, 2) mit zwei starken Schließfedern (12, 13) versehen sind.

6. Ventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptventilkolben (11, 22) in die Abströmkanäle (15, 24) hineinragende tellerartige Ansätze (14) aufweisen.

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7. Ventil nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch aus Werkstoffen geringen spezifischen Gewichts, wie Leichtbaustoffen, Kunststoffen od. ä., hergestellte Hauptventilkolben (11, 22).

8. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Einschaltleitung (17) vom Einschaltventil (1) zwangläufig schließenden Hauptventilkolben (22) derart, daß dieser mit einem Schieber (34, 35) versehen ist.

9. Ventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Ein- und Ausschaltung vorgesehenen Drosselstellen (16, 23) leicht zugängig im Ventilblock eingebaut sind.

10. Ventil nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilblock aufnehmende Ölbehälter, in Einzelräume unterteilt, als Schutzgehäuse für den Antrieb dient.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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