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Steuerschieber Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber mit zwei
in der Längsbohrung des Schiebergehäuses zwischen Anschlägen verschiebbaren, durch
einen doppeltwirkenden Kolben angetriebenen und durch eine Kolbenstange verbundenen
Schieberkolben.
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Bei einem bekannten Steuerschieber dieser Art ist der doppeltwirkende
Kolben als Differentialkolben ausgebildet, und die Druckkammern der Schieberkolben
sind ständig miteinander verbunden. Sowohl der Differentialkolben als auch die Schieberkolben
kommen in ihren Endstellungen mit ortsfesten Teilen des Schiebergehäuses in Eingriff.
Für die Betätigung des bekannten Steuerschiebers müssen nicht nur die verschieden
großen wirksamen Flächen des Differentialkolbens herangezogen werden, sondern es
sind auch noch zwei durch je ein Solenoid betätigte Steuerventile erforderlich.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen insbesondere für
äußerst hohe Flüssigkeitsdrücke in hydraulischen Vorrichtungen geeigneten Steuerschieber
zu entwickeln, in welchem die Schieberkolben eine doppelte Aufgabe erfüllen, indem
sie in Verbindung mit der Kolbenstange sowohl die Steuerung des Durchflußmediums
als auch die Dämpfung der Bewegungen der Kolbenstange bewirken.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß beide Schieberkolben
in Verbindung mit der Kolbenstange zur Steuerung des Durchflußmediums und gleichzeitig
zur Dämpfung der Bewegungen der Kolbenstange dienen und hierfür mit Abstand voneinander
auf der Kolbenstange und in getrennten Druckkammern im Gehäuse gleitbar angeordnet
sind, wobei die Anschläge in der Weise vorgesehen sind, daß der Weg der Schieberkolben
kleiner ist als derjenige der Kolbenstange.
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Durch die gekennzeichnete Ausbildung kommt die Kolbenstange nicht
mit irgendwelchen ortsfesten Teilen in Eingriff, und es wird auf diese Weise ein
stoßfreier Betrieb des Steuerschiebers erzielt. Außer- , dem wird die Abnutzung
der miteinander im Eingriff stehenden Teile wesentlich verringert, woraus sich eine
längere Lebensdauer des Steuerschiebers ergibt.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Steuerschiebers
gemäß der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt den Steuerschieber im senkrechten Längsschnitt, wobei
sich die Kolbenstange in der neutralen Stellung befindet; F i g. 2 ist eine F i
g. 1 ähnliche Ansicht und zeigt den Steuerschieber in der Offenstellung für den
Flüssigkeitsdurchgang; F i g. 3 ist eine F i g. 1 ähnliche Ansicht und zeigt den
Steuerschieber in der Flüssigkeitsaustrittsstellung; F i g. 4 ist ein Querschnitt
nach der Linie 4-4 der F i g. 2; F i g. 5 ist ein Querschnitt nach der Linie 5-5
der Fig.3; F i g. 6 zeigt eine schaubildliche Ansicht des Steuerschiebers.
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Der Steuerschieber 10 besteht aus einem länglichen hohlen Schiebergehäuse
12, das mit einer mittleren Kammer 14 versehen ist, welche an den entgegengesetzten
Enden in Druckkammern 16 und 18 übergeht.
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Die Druckkammer 16 mündet unmittelbar in das eine Ende 20 des
Gehäuses, das durch eine Endplatte 22 verschlossen ist; welche eine Öffnung
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für den Anschluß einer unter statischem Druck stehenden Leitung aufweist.
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Die Druckkammer 18 am entgegengesetzten Ende der mittleren Kammer
14 geht in eine noch größere Antriebskammer 26 über, welche in das entgegengesetzte
Ende 28 des Gehäuses mündet, das durch die Endplatte 30 verschlossen ist. Ein Anschlag
32 verbindet die Antriebskammer 26 mit der Druckkammer 18, und ein Anschlag
34 verbindet die Druckkammer 18 mit der mittleren Kammer 14, während ein
Anschlag 36 die Druckkammer 16 mit der mittleren Kammer 4 verbindet.
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In die mittlere Kammer 14 des Gehäuses münden an in der Längsrichtung
im .Abstand voneinander liegenden Stellen die Flüssigkeitseinlaßöffnung 38, die
Flüssigkeitsauslaßöffnung 40 und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 42.
Eine
für den Anschluß einer unter statischem Druck stehenden Leitung bestimmte Öffnung
44 mündet in die Druckkammer 18, und zwei Steueröffnungen 46, 48 münden an in der
Längsrichtung im Abstand voneinander liegenden Stellen in die Antriebskammer 26.
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Jede der Druckkammern 16 und 18 ist mit einer Hülse 50 ausgekleidet,
die mit einem radialen Flansch 52 versehen ist. Jede Hülse 50 ist zwischen
ihren Enden auf der der Druckkammer zugekehrten Seite mit einem inneren Dichtungsring
54 versehen. Die radialen Flansche 52 liegen gegen die Anschläge 36 und
34 an. Innerhalb der Hülse 50 und zwischen dem radialen Flansch 52
und dem äußeren Ende der Druckkammer 16 ist für eine begrenzte hin und her gehende
Bewegung ein Schieberkolben 56 gleitbar angeordnet.
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Das Ende 58 des Schieberkolbens 56 erstreckt sich in die mittlere
Kammer 14 hinein und ist mit einer Blindbohrung 60 versehen. Diese weist
am Ende eine größere Bohrung 62 auf, die mit dem mittleren Teil durch eine Schrägfläche
64 verbunden ist.
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Eine Querbohrung 66 mündet in den inneren Teil der Blindbohrung 60
in der Nähe des Bodens derselben, um bei Betätigung des Steuerschiebers Flüssigkeit
durch die Flüssigkeitseinlaßöffnung 38 in die Blindbohrung eintreten zu lassen.
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Ein zweiter Schieberkolben 68 ist ebenso wie der Schieberkolben 56
ausgebildet und innerhalb der Hülse 50 in der Druckkammer 18 am entgegengesetzten
Ende der mittleren Kammer 14 angeordnet. Der Schieberkolben 68 weist einen
etwas größeren Durchmesser auf als der Schieberkolben 56 und ist mit einer axialen
Längsbohrung 70 versehen. Am inneren Ende ist der Schieberkolben 68 mit einer erweiterten
Bohrung 72 versehen, die mit der Bohrung 70 durch eine Schrägfläche 74 verbunden
ist. Die erweiterte Bohrung 72 ist der erweiterten Bohrung 62 des Schieberkolbens
56 gegenüberliegend angeordnet. Der eingezogene Schaftteil 75 des Schieberkolbens
68 erstreckt sich in die mittlere Kammer 14.
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Die mittlere Kammer 14 ist mit mehreren Hülsen 76 ausgekleidet.
Die Endteile 78 der Hülsen sind verdickt ausgebildet, so daß die Hülsen mit Ausnahme
ihrer Enden im Abstand von der Wand der Kammer liegen. Die Hülsen stoßen mit ihren
Enden aneinander, wobei die verdickten Enden und zwischen den Hülsen angeordneten
Dichtungsringe 80
mit Federn und Nuten versehen sind. Mit den äußeren Hülsen
76 stehen Ringe 81 im Eingriff, welche sie von den radialen Flanschen 52 der Hülsen
50 in Abstand halten, die in den Druckkammern 16 und 18 angeordnet sind.
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Innerhalb der mittleren Kammer 14 des Schiebergehäuses 12 und innerhalb
der Hülsen 76 ist eine Kolbenstange 82 gleitbar angeordnet. Die Kolbenstange 82
weist zylindrischen Querschnitt auf und ist mit einem erweiterten mittleren Teil
84 versehen, der innerhalb der mittleren Kammer 14 gegenüber den Dichtungsringen
80 abgedichtet. Die Kolbenstange 82 ist mit eingezogenen Enden 86 und 88 versehen.
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Das eingezogene Ende 86 der Kolbenstange 82 ist mit dem erweiterten
mittleren Teil 84 durch eine Schrägfläche 90 und einen Anschlag 92 verbunden. Die
Schrägfläche 90 kommt mit der Schrägfläche 64 des Schieberkolbens 56 in Eingriff,
während der Anschlag 92 gegen das Ende 93 des Schieberkolbens anliegt.
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Das Ende 86 der Kolbenstange ist innerhalb der Blindbohrung
60 gleitbar und mit Reibung angeordnet. In der Längsrichtung mündet in das
Ende 86
ein axialer Flüssigkeitsdurchlaß 94, der angrenzend an die Schrägfläche
90 mit mehreren Durchlaßöffnungen 96 im Ende 86 der Kolbenstange 82 verbunden
ist.
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Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist die Öffnung 66 immer
zwischen zwei Dichtungsringen 80 angeordnet, welche zu beiden Seiten der
Flüssigkeitseinlaßöffnung 38 liegen. Bei der Betätigung des Steuerschiebers wird
die Öffnung 66 niemals über diese Dichtungsringe hinaus bewegt.
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Der erweiterte mittlere Teil 84 der Kolbenstange 82 ist mit mehreren
sich kreuzenden Querbohrungen 98 versehen, deren Öffnungen mit einer Flüssigkeitseinlaßöffnung
100 einer Hülse 76 und mit einer Längsbohrung 102 der Kolbenstange 82 in
Verbindung stehen. Die Längsbohrung 102 ist mit mehreren Durchlaßöffnungen
104 im Ende 88 der Kolben-Stange verbunden. Eine der Hülsen 76 ist
mit einer Öffnung 103 versehen, die ständig mit der Auslaßöffnung
40 verbunden ist.
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Das eingezogene Ende 88 der Kolbenstange 82 ist in der Bohrung 70
des Schieberkolbens 68 gleitbar angeordnet. Das Ende 88 ist mit dem erweiterten
mittleren Teil 84 der Kolbenstange durch die Schrägfläche 106 und den Anschlag
108 verbunden: Die Schrägfläche 106 kommt reit der Schrägfläche 74 des Schieberkolbens
68 in Eingriff, während der Anschlag 108 gegen das innere Ende
105 des Schieberkolbens 68 anliegt. Die Durchlaßöffnungen 104 münden
angrenzend an die Schrägfläche 106 in die Seitenwand des eingezogenen Endes
88 der Kolbenstange 82.
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Eine abdichtende Scheidewand 110 trennt die Antriebskammer
26 von der Druckkammer 18: .Das Ende 88 der Kolbenstange
82 ist durch diese Scheidewand abdichtend und gleitbar hindurchgeführt.
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Das äußere Ende 112 des Endes 88 der Kolbenstange
82 trägt einen Antriebskolben 114. Die Antriebskammer 26 ist mit einer
Hülse 116 ausgekleidet, und der Kolben 114 ist innerhalb dieser Hülse. gleitbar,
die gegen die Scheidewand 110 durch die Endplatte 30 festgespannt ist.
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Das äußere Ende 112 der Kolbenstange kann einen geringeren
Querschnitt aufweisen und ist mit dem Ende 88 durch eine Schulter 120 verbunden.
Das äußere Ende 112 ist mit Außengewinde 122 versehen, auf welches eine Mutter 124
aufgeschraubt ist, die den Kolben 114 gegen die Schulter 120 zur Anlage bringt.
Der Kolben 114 ist zwischen den Steueröffnungen 46, 48 und den mit
denselben: ausgerichteten Durchlässen 47, 49 in der Hülse 116
gleitbar
angeordnet.
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Bei Betätigung des Steuerschiebers wird durch die an die Öffnungen
24 und 44 angeschlossenen Leitungen statischen Druckes auf die Schieberkolben
56 und 68 ein konstanter Druck ausgeübt. Dieser Druck bewirkt gewöhnlich, daß die
Schieberkolben 56 und 68 gegeneinandergedrückt werden; so daß sie auf den
entgegengesetzten Enden 86 und 88
der Kolbenstange 82 aufsitzen,
um die Öffnungen zu verschließen und die Kolbenstange in die in F i g. 1 gezeigte
neutrale Stellung zu drücken, in welcher die
Durchlässe 94, 98 und
102 der Kolbenstange mit den Einlaß- und Austrittsöffnungen des Steuerschiebers
nicht in Verbindung stehen.
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Um den Durchgang des Durchflußmediums durch den Steuerschieber zu
bewirken, wird durch die Steueröffnung 46 Druck zur Wirkung gebracht, der größer
ist als der auf die Schieberkolben 56 und 68 wirkende konstante Druck, wobei auf
die Steueröffnung 48 kein entsprechender Druck wirkt. Dadurch wird der Antriebskolben
114 nach rechts bewegt und nimmt die Kolbenstange 82 mit.
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Wenn sich die Kolbenstange nach rechts bewegt, trachtet der Schieberkolben
68 auf dem Ende 88 der Kolbenstange sitzenzubleiben und dämpft die Bewegung derselben
in dieser Richtung durch den statischen Druck ab, der auf den Schieberkolben einwirkt,
wenn sich dieser in der Druckkammer 18 verschiebt. Gleichzeitig liegt der Schieberkolben
56 gegen den Flansch 52 an und bleibt ortsfest, so daß sich das Ende 86 der
Kolbenstange relativ zum Schieberkolben 56 verschiebt und von demselben freigegeben
wird. Es erfolgt daher ein Flüssigkeitsdurchgang von der Einlaßöffnung 38 über die
Durchlässe 100, 66, 60, 94, 96 zur Auslaßöffnung 40, wie deutlich aus der in F i
g. 2 gezeigten Stellung dieser Teile hervorgeht. Während dieses Vorganges wirkt
die Kolbenstange nicht mit irgendwelchen ortsfesten Teilen zusammen und erfordert
zu ihrer Betätigung einen sehr geringen Druck.
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Um den Steuerschieber zu entleeren, wird Flüssigkeitsdruck auf die
entgegengesetzte Seite des Antriebskolbens 114 zur Wirkung gebracht, und zwar durch
die Steueröffnung 48 und nicht durch die Steueröffnung 46. Wie F i g. 3 zeigt, wird
dadurch die Kolbenstange nach links bewegt, wobei der durch die Öffnung 24 auf den
Schieberkolben 56 wirkende statische Druck denselben auf dem Ende 86 der Kolbenstange
sitzend hält. Die Bewegung der Kolbenstange in dieser Richtung wird daher durch
den in der Kammer 16 wirkenden statischen Druck gedämpft und begrenzt. Da die hin
und her gehende Bewegung der Kolbenstange größer ist als die hin und her gehende
Bewegung jedes Schieberkolbens, wird gleichzeitig der Schieberkolben 68 abgehoben,
so daß ein Flüssigkeitsdurchgang erfolgt von der Auslaßöffnung 40 durch die Öffnungen
und Durchlässe 103, 98, 102, 104 zur Austrittsöffnung 42. Die begrenzte hin
und her gehende Bewegung der Kolbenstange erfolgt auch in dieser Richtung verhältnismäßig
stoßfrei infolge der , neuartigen Betätigung der Schieberkolben, die sowohl relativ
zur Kolbenstange als auch relativ zur mittleren Kammer beweglich sind.
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Wenn durch keine der Steueröffnungen 46 und 48 Druck zur Wirkung gebracht
wird, so daß der auf ; die gegenüberliegenden Seiten des Antriebskolbens 114 wirkende
Druck gleich ist, werden die Schieberkolben 56 und 68 durch den statischen Druck
gegen die nach innen gerichteten Flansche 52 in den Druckkammern 16 und 18 zur Anlage
gebracht. Gleichzeitig sitzen sie auf den Schrägflächen 90 und 106 der Kolbenstange
auf, wodurch diese in eine mittlere neutrale Stellung innerhalb der mittleren Kammer
14 zwischen den Grenzen ihrer hin und her gehenden Bewegung gedrückt wird. Die Schieberkolben
56 und 68 des Steuerschiebers wirken daher als zusätzliche Kolben, welche dis Kolbenstange
in die neutrale Stellung zurückführen. Jede Druckflüssigkeit, die sich in den links
vom Schieberkolben 68 und rechts vom Schieberkolben 56 liegenden Kammern befindet,
geht in ausreichender Menge durch die Lederdichtungen auf dem eingezogenen Schaft
75 hindurch, um die Tätigkeit des Steuerschiebers zu ermöglichen. Gewünschtenfalls
können diese Kammern des Steuerschiebers mit den üblichen Entlüftungsöffnungen versehen
werden.