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Verriegelungseinrichtung für zwei gekoppelte hydraulische Stellmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungseinrichtung für zwei gekoppelte
hydraulische Stellmotoren, die von zwei unabhängigen Druckmittelkreisen über je
ein Steuerventil beaufschlagt werden, wobei bei Ausfall eines Druckmittelkreises
der andere die Funktion der Stellmotoren aufrechterhält.
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Es ist bekannt, hydraulische Stellmotoren mit einer Verriegelungseinrichtung
zu versehen, die bei Ausfall des hydraulischen Kreises für diesen Stellmotor diesen
außer Betrieb setzt und in seiner augenblicklichen Stellung feststellt. Zu diesem
Zweck ist in jeder Verbindungsleitung zwischen Steuerventil und Motor ein federbelastetes
Absperrventil vorgesehen, das in öffnungsrichtung durch den in diesem Kreis stromaufwärts
des Steuerventils herrschenden Druck über einen Kolben beaufschlagt ist. Bei Druckabfall
im Hydraulikkreis schließen die Absperrventile die Verbindungsleitungen zum Motor
und stellen diesen fest. BeiAnlagen mit mehreren hydraulischen Stellmotoren, die
von einer gemeinsamen Druckmittelquelle ausgehend unabhängig voneinander und wahlweise
mit Druckmittel beaufschlagbar sind; ist es bekannt, jeden der Hydraulikmotore mit
einer derartigen Verriegelungseinrichtung zu versehen. Es ist ferner bekannt, zwei
hydraulische Stellmotoren miteinander zu koppeln und auf ein gemeinsames Stellglied
einwirken zu lassen. Bei einem bekannten System dieser Art ist jeder Stellmotor
mit einem gesonderten Hydraulikkreis versehen, und beide Kreise sind mittels rückschlaggesteuerter
Zylinderkurzschlußverbindungen und einem Zwischengestänge miteinander derart gekoppelt,
daß bei Ausfall eines Hydraulikkreises das System nicht blockiert wird, sondern
funktionsfähig bleibt.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zwei Hydraulikkreise,
die zwei gekoppelte hydraulische Stellmotoren beaufschlagen, so auszubilden, daß
eine Steuerung aufrechterhalten wird, wenn nur ein Kreis ausfällt, und erst bei
Ausfall beider Kreise eine Verriegelung der Motoren sichergestellt wird.
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Zu diesem Zweck ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
bei einem Stellmotor in an sich bekannter Weise in jeder Verbindungsleitung zwischen
Steuerventil und Motor ein federbelastetes, in ®fänungsrichtung durch den in diesem
Kreis stromaufwärts des. Steuerventils herrschenden Druck über einen Kolben beaufschlagtes
Absperrventil vorgesehen ist und daß die Absperrventile zusätzlich noch durch den
im zweiten Kreis oberhalb des Steuerventils herrschenden Druck in gleicher Richtung
beaufschlagt sind. Die Erfindung schafft mit einer außerordentlich einfachen, sicher
wirkenden und funktionsgerechten Zusammenlegung beider Kreise, die voneinander getrennt
arbeitend sich gegenseitig unmittelbar beeinflussen, eine Verriegelungseinrichtung,
die eine Steuerung bei Ausfall lediglich eines Hydraulikkreises aufrechterhält und
erst bei Ausfall beider Hydraulikkreise eine Verriegelung der Stellmotoren herbeiführt.
Die Einrichtung spricht ohne nennenswerte Zeitverzögerung unmittelbar an, bedarf
keiner überwachung und arbeitet wartungsfrei mit einem Höchstmaß an Funktionssicherheit
und Lebensdauer.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der mehrere Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt F i g. 1 eine schematische
Darstellung einer Einrichtung nach der Erfindung mit zwei parallelgeschalteten hydraulischen
Kreisen, F i g. 2 und 3 abgeänderte Ausführungen der Einrichtung nach F i g. 1,
F i g. 4 eine abgeänderte Ausführung der Einrichtung nach F i g. 1 mit einem umgekehrten
Ventil, F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Wiedereinspeisungsvorrichtung,
F
i g. 6 eine schematische Darstellung einer automatischen Kompensationsvorrichtung.
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In einem einzigen Block 1 sind zwei Stellmotoren mit Zylindern 2,
2' und zugehörigen, als Vierwegeverteiler 3, 3' ausgebildeten Steuerventilen untergebracht.
Für beide Stellmotoren ist eine gemeinsame Kolbenstange 6 und für beide Steuerventile
eine Stange 7 vorgesehen, wobei die beiden Stangen 6 und 7 an einem gemeinsamen,
nicht dargestellten Schwinghebel aasgelenkt sind. Die Zuführung des Druckmediums
in die beiden Hydraulikkreise erfolgt bei 8 und 8', während der Abfluß zu dem Reservebehälter
für die beiden Kreise über die Bohrungen 9 und 9' erfolgt. In die Verbindungsleitungen
10 und 11 des Steuerventils bzw. Verteilers 3 zum Zylinder 2 sind zwei Ventile
12, 13 eingesetzt, deren Ventilstangen mit Kolben 14 bzw. 15 verbunden sind. Der
Kolben 14 ist ferner mit einem zweiten Kolben 22 und der Kolben 15 mit einem Kolben
23 fest verbunden. Die Kolben 14 und 15 weisen je eine Fläche auf, die über die
Leitungen 18 und 19 mit dem Druck P beaufschlagt sind, der in. dem bei 8 eintretenden
Druckmittel herrscht, während die jeweils anderen Flächen über die Leitungen
16 und 17 an den Reservebehälter angeschlossen sind. Die Kolben 22 und 23
weisen je eine Fläche auf, die über Leitungen 24 und 25 dem bei 8' eintretenden
Druck ausgesetzt sind, während die jeweils anderen Flächen der Kolben über die Leitungen
26 und 27 und über 9' an den Reservebehälter angeschlossen sind. Auf die Gruppe
der beiden Kolben 14, 22 wirkt eine tarierte Feder 28 und auf die Gruppe der beiden
Kolben 15, 23 eine tarierte Feder 29 ein. Die Federn 28 und 29 sind so austariert,
daß sie den minimalen Druck PM ausgleichen, wenn dieser Druck auf einen Kolben der
Gruppe 14, 22 und der Gruppe 15, 23 wirkt. Wie üblich sind die Federn einer wesentlich
größeren Kraft ausgesetzt, und es ist zweckmäßig, Mittel vorzusehen, um das Bewegungsmaß
der Kolben auf den für die Öffnung der Ventile 12, 13 erforderlichen Weg zu begrenzen.
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Solange der im Hydraulikkreis für den Stellmotor 2 und der im Hydraulikkreis
für den Stellmotor 2' herrschende Druck größer ist als die Kraft der Feder 28 bzw.
29 bleiben die Absperrventile 12, 13 angehoben, so daß eine Betätigung der Stellmotore
über ihre Steuerventile möglich ist, ohne daß sie durch die Verriegelungseinrichtung
beeinflußt wird. Auch bei Druckabfall in einem einzigen hydraulischen Kreislauf
bleiben die Absperrventile geöffnet und diese schließen und verriegeln die Stellmotoren
erst, wenn in beiden hydraulischen Kreisläufen der Druck unter einen den Federn
28, 29 entsprechenden Druck absinkt.
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Bei der in F i g. 1 veranschaulichten Einrichtung ist die Verriegelung
lediglich für den Zylinder 2 vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, diese Verriegelung
für die beiden Zylinder 2 und 2' vorzusehen und beide Verriegelungen dem Einfluß
beider hydraulischen Kreise auszusetzen.
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F i g. 2 und 3 stellen abgeänderte Ausführungen der Einrichtung nach
F i g. 1 dar, die sich nur in einer anderen Ausführungsform für die Steuerung der
Absperrventile unterscheiden. Zur Vereinfachung ist in jeder Figur nur ein Absperrventil
dargestellt, während das symmetrische Ventil aus Gründen der Einfachheit nicht veranschaulicht
ist. In F i g. 2 sind die beiden Kolben der Gruppe 14, 22 durch einen einzigen Differentialkolben
30 ersetzt. Die Drücke P und P' gelangen immer noch über die Leitungen 18 und 24
zu dem Kolben, jedoch besteht zu dem Reservebehälter eine einzige Verbindung 31,
die für die beiden hydraulischen Kreisläufe gemeinsam vorgesehen ist. Bei der Ausführung
nach F i g. 3 sind die beiden Kolben 14, 22 beibehalten, liegen jedoch in einem
einzigen Zylinder. Die Kolbenstange 32 des Kolbens 22 durchquert frei den Kolben
14, welcher selbst gegen den Kolben 22 derart anliegt, daß er diesen bei Abfall
des bei 24 eintretenden Druckes mitnimmt.
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F i g. 4 zeigt ebenfalls eine abgeänderte Ausführung der Einrichtung
nach F i g.1, die sich von dieser nur durch die Ausbildung der Absperrventile unterscheidet,
von denen lediglich eines dargestellt ist. Bei dieser Ausführung ist das Ventil
12 umgekehrt ausgebildet. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die gleichen
Bezugszeichen beibehalten. Bei dieser Ausführung ist die tarierte Feder 28 durch
die Feder 32 verdoppelt, um dadurch dem über die Leitung 33 vom Steuerventil 3 kommenden
Druck Rechnung zu tragen, der ebenfalls auf den Kopf des Absperrventils wirkt. Bei
dieser Ausführung ist es erforderlich, ein besonderes Sicherheitsventil vorzusehen,
da die Ventile diese Funktion nicht übernehmen können.
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Sind der oder die Zylinder verriegelt, kann ein für die Ventile oder
Sicherheitsventile schädlicher Temperaturanstieg auftreten. Außerdem stellt sich
nach Wiederabkühlung ein gewisses Spiel im Zylinder ein. Dieses Spiel kann durch
den Einbau eines Wiedereinspeiseventils ausgeglichen werden, welches sich, wenn
sich ein Unterdruck in der Zylinderkammer ausbildet, öffnet. Diese Ausführung ist
in F i g. 5 dargestellt, wobei das Ventil 33' als Rückschlagventil ausgebildet ist,
welches über eine Leitung 34 mit dem Reservebehälter verbunden ist. Dieses Spiel
kann ebenfalls dadurch unterdrückt werden, daß den beiden Kammern der Zylinder ein
gemäß F i g. 6 ausgebildeter Temperaturkompensator zugeordnet wird, der aus einem
Differentialkolben 35 besteht, dessen Querschnitte S1, S2 vorzugsweise gleich sind,
wobei jeder Querschnitt dem Druck der entsprechenden Zylinderkammer unterworfen
wird.
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Der Kolben wird bei normalem Lauf in der Hochlage, in dem Ausführungsbeispiel
der Zylinderboden, gehalten und hat keinerlei Einfluß auf die Wirkungsweise des
Zylinders.
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Demgegenüber ermöglicht die Feder 36 den automatischen Ausgleich von
Volumenänderungen, die auf Grund von Temperaturschwankungen in der verriegelten
Stellung des Kolbens eintreten. Die gleich ausgebildeten Flächen Si und S2 ermöglichen
die unabhängige Stellung des Zylinders von den Temperaturunterschieden.