DE1601729B2 - Mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische SteuerventUeinrichtung - Google Patents
Mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische SteuerventUeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische Steuerventileinrichtung von
der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.
Solche Steuerventileinrichtungen gehören zum Stande der Technik und sind beispielsweise bekannt aus der
US-Re 26 028 bzw. der dieser entsprechenden US-PS 51 455 sowie aus der US-PS 25 69 881. Die bekannten
Steuerventileinrichtungen haben den Nachteil, daß sie <>o
aufgrund des Übersetzungsverhältnisses und der Massenträgheit der Verschlußstücke ihrer einzelnen Ventile
nicht besonders feinfühlig arbeiten und dazu neigen, zunächst die erwünschte Soll-Einstellung zu überschießen,
um dann anschließend erst in Pendelbewegungen in ^ die endgültige Ruhestellung zu gelangen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Art so
zu verbessern, daß die Speiseventile ein sanfteres Ansprechverhalten zeigen.
Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1
angegebenen Merkmale gelöst Die besonders feinfühlige Arbeitsweise und die Unterdrückung der unerwünschten
Pendelbewegungen ist vor allem darauf zurückzuführen, daß bei der erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung
die Druckkammer des Speiseventils nicht mehr über ein einfaches baulich getrenntes
Rückschlagventil, sondern durch ein baulich mit dem Verschlußteil des Speiseventils vereinigtes Rückschlagventil
versorgt wird, welchem eine Einlaßdrosselbohrung vorgeschaltet ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist Inhalt des Unteranspruches. In diesem
Zusammenhange ist es grundsätzlich bereits bekannt, zur Ermöglichung der anderen Strömungsrichtung bei
Rückschlagventilen diese zwangszuentriegeln (Fachbuch H. Zoebl »Ölhydraulik«, Wien, Springer-Verlag,
1963,Seitenl62undl63).
In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung in einem Hydrauliksystem
mit doppeltwirkendem Hydraulikzylinder,
F i g. 2 einen Schnitt durch das Richtungssteuergerät der Steuerventileinrichtung in vergrößerter Darstellung
mit normalerweise geschlossenen, stopfenartigen Speise- und Rückflußventilen,
F i g. 3 einen F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch das Richtungssteuergerät, das sich in der einen Arbeitsstellung
befindet,
F i g. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch ein abgewandeltes Speiseventil des Richtungssteuergerätes,
F i g. 5 eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung des Speiseventils in einer anderen Arbeitsstellung,
F i g. δ einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Rückflußventil und
F i g. 7 eine ei iindüngsgemäue Steuervenii'ein-ichtung
für einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder.
Die F i g. 1 zeigt die Steuerventileinrichtung für einen den Servomotor darstellenden doppeltwirkenden Zylinder
15, die ein Richtungssteuergerät 16, ein Geschwindigkeitssteuergerät 17 und ein auf die Geräte 16 und 17
einwirkendes Vorsteuerventil 18 umfaßt.
Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils 18 aus seiner dargestellten Neutralstellung in Richtung auf
eine der beidseitig der Neutralstellung angeordneten Arbeitsstellungen verschoben wird, kommt es zu einem
stetig kleiner werdenden Durchfluß des Steuerdruckmittels von der Pumpe 21 durch den offenen Mittelkanal
22 des Vorsteuerventils, so daß an dessen Einlaß ein entsprechender Gegendruck entsteht. Dieser Gegendruck
wirkt über die Speiseleitung 23 auf den im Nebenschluß angeordneten Dosierventilkörper 24 des
Geschwindigkeitssteuergerätes 17, so daß die Schließbewegung dieses Ventilkörpers proportional zur Schließung
des offenen Mittelkanals des Vorsteuerventils durch dessen Schieberkolben 20 erfolgt.
Solange der Dosierventilkörper 24 nicht vollständig schließt, kann das von der Pumpe 21 kommende
Druckmittel über eine Rückleitung 27 zum Druckmittelsammelbehälter 26 zurückkehren. Die Rückleitung 27
liegt im Nebenschluß zu der an den Ausgang der Pumpe
angeschlossenen Hauptspeiseleitung 28. Durch Verändern der zum Druckmittelsammeibehälter zurückgeleiteten
Druckmittelmenge kann daher die Druckmittelmenge eingestellt werden, die die Pumpe 21 über das
Richtungssteuergerät 16 zum Zylinder 15 leitet
Das Richtungssteuergerät 16 ermöglicht somit einer Bedienungsperson, eine gewünschte Arbeitsrichtung
und Geschwindigkeit des Kolbens 19 im Zylinder 15 einzustellen.
Das Richtungssteuerventil 16 enthält zwei Motoranschlüsse 29 und 30, ein erstes Paar normalerweise
geschlossener druckmittelbetätigter Rückschlagventile, bestehend aus einem Speiseventil 31 und einem
Rückfiußventil 32 für den Motoranschluß 29, und ein ^
zweites Paar normalerweise geschlossener druckmittelbetätigter Rückschlagventile, ebenfalls bestehend aus
einem Speiseventil 33 und einem Rückflußventil 34 für den Motoranschluß 30. Die beiden Vrntilpaare sind
identisch ausgeführt Die Speiseventile 31 und 33 steuern die Verbindung zwischen den Motoranschlüssen
29 und 30 und einem gemeinsamen Speisekanal 35, dessen Einlaß 36 für das Arbeitsdruckmittel mit der
Hauptspeiseleitung 28 in Verbindung steht. Die Rückflußventile 32 und 34 steuern die Verbindung
zwischen den Motoranschlüssen und den Armen 37, 38 eines U-förmigen Rückflußkanals 39. dessen Auslaß 40
über eine Rückflußleitung 41 mit dem Druckwiittelsammelbehälter
26 in Verbindung steht.
Das Richtungssteuergerät 16 enthält ferner einen «>
ersten gemeinsamen Steueranschluß 42, dem das erste, aus einem Speiseventil 31 und einem Rückflußventii 32
bestehende Paar zugeordnet ist, und einen zweiten gemeinsamen Steueranschluß 43 für das zweite Paar
ebensolcher Ventile 33 und 34. Der Steueranschluß 42 '"'
steht über eine Steuerleitung 44 mit dem — bezogen auf
F i g. 1 — rechten Anschluß 45 des Vorsieuerventils und der andere Stcueranschluß 43 über eine Steuerleitung 46
mit dem linken Anschluß 47 des Vorsteuerventils in Verbindung. ·»<·
Wenn das Vorsteuerventil in eine Senkstellung verschoben wird, die um einen ersten Betrag links von
der dargestellten Neutralstellung liegt, wird der offene Mittelkana! 22 des Vorsteuerventils versperrt, so daß
der Dosierventilkörper 24 des Geschwindigkeitssteuer- ·''
gerätes 17 in die Schließstellung kommt und das von der Pumpe 21 kommende Druckmittel zum Einlaß 36 des
Richtungssteu::rgerätes 16 fließt. Das Steuerdruckmittel wird jetzt vom Einlaß des Vorsteuerventils 18 über
dessen Anschluß 45 zum Steueranschluß 42 des r>(1
Richtungssteuergerätes 16 geleitet. Der andere Steueranschluß 43 wird über den Anschluß 47 des Vorsteuerventils
und dessen Rückflußkanäle zum Druckmittelsammelbehälter 26 entlüftet. Wie Fig. 3 zu veideutlichen
vermag, bewirkt der Druckanstieg am Steueran-Schluß 42 ein öffnen des Speiseventils 31, so daß das
Druckmittel vom Speisekanal 35 zum Motoranschluß 29 und über die Motorleitung 48 zum Kolbenstangenende
des Zylinders 15 fließen kann und eine an der Kolbenstange angreifende Last in der einen Arbeits- b0
richtung bewegt wird. Zur gleichen Zeit ergibt sich durch Entlüftung des anderen Steueranschlusses 43 ein
Öffnen des Rückflußventils 34, so daß das am Kopfende des Zylinders 15 austretende Druckmittel über die
Motorleitung 49 und den Motoranschluß 30 zum hr>
Druckmittelsammelbehälter zurückströmen kann.
Wenn das Vorsteuerentil in eine rechts der Neutralstellung liegende Hebestellung bewegt wird,
gelangt der Dosierventilkörper 24 im Geschwindigkeitssteuergerät
ebenfalls in seine Schließstellung. Jetzt wird jedoch das Steuerdruckmittel vom Einlaß des
Vorsteuerventils zum Anschluß 47 des Vorsteuerventils und von da zum Steuemnschluß 43 des Richtungssteuergeräts
16 geleitet Es besteht dabei eine Entlüftung des anderen Steueranschlusses 42 über den Auslaß 45 des
Vorsteuerventils. Hierdurch öffnen das Speise ventil 33 und das Rückflußventil 32, so daß das Druckmittel über
den Motoranschluß 30 und die Motorleitung 49 zum Kopfende des Zylinders 15 strömt, während das
stangenseitig aus dem Zylinder abströmende Druckmittel über die Motorleitung 48 und den anderen
Motoranschluß 29 zum Druckmittelsammelbehälter zurückgeleitet wird.
Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils 18 noch um einen weiteren Betrag gegenüber der
Neutralstellung nach links in eine Treibstellung verschoben wird, werden die beiden Anschlüsse 45 und
47 des Vorsteuerventils miteinander und dessen offener Mittelkanal 22 mit dem Druckmittelsammelbehälter 26
verbunden. Nun sind beide Steueranschlüsse 42 und 43 des Richtungssteuergerätes 16 entlüftet. Demzufolge
bleiben beide Speiseventile 3i und 33 geschlossen, während die Rückflußventile 32 und 34 öffnen können,
um die beiden Zylinderräume miteinander und mit dem Druckmittelsammelbehälter zu verbinden.
Das Richtungssteuergerät 16 kann aus einem mehr oder weniger rechteckigen Metallgehäuse 50 von etwa
gleichmäßiger Dicke bestehen. Der Einlaß 36 und der Auslaß 40 des Richtungssteuergeräts sind im Gehäuse
mittig übereinander zwischen den Motoranschlüssen 29 und 30 angeordnet und bestehen aus Bohrungen, die sich
quer durch das Gehäuse von einer Stirnfläche zur anderen erstrecken können, wenn das Richtungssteuergerät
mit anderen gleichartigen Geräten in einer Ventilgruppe gestapelt werden soll. Der Speisekanal 35
erstreckt sich an beiden Seiten des Einlasses 36 horizontal in Gehäuselängsrichtung. Die Enden des
Speisekanals 35 führen über vom Einlaß 36 abgewandte ringförmige Ventilsitze 51 in die Motoranschlüsse 29
und 30.
Die — mit Bezug auf F i g. 1 — unteren Enden der Motoranschlüsse 29 und 30 sind an gegenüberliegenden
Seiten des Auslasses 40 zwischen diesem und den Armen 37 bzw. 38 des U-förmigen Rückflußkanals 39
angeordnet. Diese Motoranschlüsse sind mit den ihnen zugeordneten Rückflußkanalarmen über ringförmige
Ventilsitze 52 verbunden, die gleichachsig parallel zur Achse des Speisekanals 35 und voneinander abgewandt
angeordnet sind und nach außen zeigen.
Zu den druckmittelbetätigten Ventilen 31, 32, 33 und 34 des Richtungssteuergerätes 16 gehören stopfenartige
Rückschlagventilkörper 31',32', 33' und 34'. Jeder dieser Ventilkörper ist als Hohlkolben ausgebildet mit einem
inneren Verschlußteil 53 und einem mit größerem Durchmesser ausgebildeten Hülsenteil 54 am Außenoder
Hinterende. Der Hülsenteil 54 eines jeden Ventilkörpers bildet einen Belätigungskolben, der axial
verschieblich von einer zylindrischen Druckkammer 55 aufgenommen wird. Die Druckkammer 55 für die
Rückschlagventile 31' und 33' der Speiseventile sind koaxial zum Speisekanal 35 angeordnet. Die Rückschlagventile
31' und 33' erstrecken sich quer über die zugehörigen Motoranschlüsse 29 und 30, um mit ihren
innenliegenden Verschlußteilen 53 normalerweise die Ventilsitze 51 an den gegenüberliegenden Enden des
Speisekanals 35 zu verschließen.
Die Druckkammern 55 für die Rückschlagventilkörper 32' und 34' der Rückflußventile 32, 34 sind
gleichachsig und achsparallel zu den Rückschlagventilkörpern der Speiseventile etwas unter den letzteren
angeordnet. Die Rückschlagventilkörper 32', 34' ragen etwas über die Arme 37 und 38 des Rückflußkanals 39
hinweg. Ihre Verschlußteile stehen einander gegenüber und beaufschlagen normalerweise die Ventilsitze 52.
Die Speiseventile können in Abhängigkeit vom Druck im Speisekanal 35 öffnen, wenn das Druckmittel aus den to
Druckkammern 55 abströmen kann. Beide Speiseven tile werden aber normalerweise in Schließstellung gehalten,
in der die Strömungsmittelverbindung zwischen dem zugehörigen Motoranschluß und dem Speisekanal 35
infoige des höheren, in Schließrichiung wirkenden >j
Strömungsmitteldruckes abgesperrt ist.
Die Rückschlagventilkörper 32' und 34' der Rückflußventile 32, 34 werden normalerweise durch den
Strömungsmitteldruck am zugeordneten Motoranschiuß in ihren die Ventilsitze beaufschlagenden
Schließstellungen gehalten, so daß die Verbindung zwischen den Motoranschlüssen und den Armen 37, 38
abgesperrt ist. Zusätzlich kann jeder dieser Rückschlagventilkörper genau wie ein normales Rückschlagventil
in Abhängigkeit vom Druck im Motoranschluß öffnen, sofern die Druckkammer 55 entlüftet ist.
Die Speise- und Rückflußventile sind hier als vorgefertigte Patronen ausgebildet, die man in Gehäusebohrungen
des Richtungssteuergerätes einsetzt und mit an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses
angeordneten Deckeln 56 sichert. Diese Patronen bestehen aus Hülsen 57, die innen und außen mit
O-Ringen gegenüber der Bohrung abgedichtet werden,
und haben einen nach außen gerichteten Flansch 58, der zwischen Gehäuse und Deckel 56 eingespannt wird. So
verhindern die Deckel 56 eine axiale Verschiebung der Patronen in den Bohrungen. Die inneren Enden der
Hülsen 57 der Speiseventile ragen über die benachbarten Motoranschlüsse 29 und 30, die inneren Enden der
Hülsen 57 der Rückflußventile über die Enden der Arme to 37 und 38 hinweg.
Die Ventilsitze 51 und 52 für die Speise- und Rückflußventile befinden sich an den Übergangsstellen
zwischen einer innenliegenden Bohrung 59 der Hülse 57 und einer außenliegenden Gegenbohrung der Hülse 57,
die die Druckkammer 55 begrenzt. Die Bohrungen 59 der Hülsen der Speiseventile münden unmittelbar in den
Speisekanal 35. Die Bohrungen 59 der Hülsen der Rückflußventile münden dann in die unteren Enden der
Motoranschlüsse 29 und 30.
Die Hülsen der Speiseventile haben unmittelbar hinter den Ventilsitzen 51 radiale Öffnungen 60. Durch
diese Öffnungen 60 kann der Speisekanal 35 mit den Motoranschlüssen in Verbindung treten, wenn die
zugehörigen Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' von ihrem Sitz abgehoben werden. Die Hülsen der Rückschlagventile
sind in ähnlicher Weise mit radialen Öffnungen 60 versehen, die die Motoranschlüsse mit den entsprechenden
Armen 37, 38 des Rückflußkanals 39 verbinden, wenn die Rückschlagventilkörper 32', 34' von ihrem Sitz
abgehoben sind.
Alle Rückschlagventilkörper sind in Schließrichtung mit Schraubendruckfedern 61 vorgespannt welche sich
bei den Speiseventilen an einem Federwiderlager 62 und bei den Rückflußventilen an einem Federwiderlager *5
63 abstützen. Die Federwideriager sind gegenüber den zugehörigen Hülsen 57 abgedichtet und werden an ihren
Außenenden von den Deckeln 56 gehalten. Die Federwiderlager verschließen auch die Druckkammern
55 der Rückschlagventilkörper an deren Hinterenden.
Jedes Ventil 31,32, 33, 34 hat eine zur Druckkammer
55 führende Einlaßdrosselbohrung 64, die sich koaxial durch den Verschlußteil erstreckt. Die Bohrungen 64
verbinden den Speisekanal 35 mit den Druckkammern der Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile
bzw. die Druckkammern der Rückschlagvcntükörper
32', 34' der Rückflußventile mit den ihnen zugeordneten Motoranschlüssen. Ein Kugelrückschlagventil 65 in
jeder Erweiterung der Einlaßdrosselbohrung 64 in den Rückschlagventilkörpern 31', 33' ermöglicht einen
Zufluß zur betreffenden Druckkammer 55 aus dem Speisekanal 35 und verhindert einen Rückfluß aus dieser
Kammer zum Speisekanal.
Die an der Stirnfläche der Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile vom Druck im Speisekanal 35
ausgeübte Öffnungskraft hebt den betreffenden Rückschlagventilkörper nur dann vom Sitz ab, wenn der
Strömungsmitteldruck im zugeordneten Motoranschluß kleiner ist als der Strömungsmitteldruck im Speisekanal
35, was der Fall ist, wenn das Druckmittel aus der Druckkammer 55 hinter dem Rückschlagventilkörper
des Speiseventils abfließen kann. Zu diesem Zweck sind die zylindrischen Druckkammern 55 der Rückschlagventilkörper
3Γ, 33' der Speiseventile mit dem benachbarten Motoranschluß verbunden. Zu dieser
Verbindung gehören eine Längsrinne 66 an der Außenseite der Hülse 57, eine Radialbohrung 67 und
eine Axialbohrung 68 im benachbarten Federwiderlager, die sich koaxial zum Rückschlagventilkörper
erstreckt und über ein Rückschlagventil 69 mit einer Kugel nach vorn in die Druckkammer 55 müniiet. Das
Kugelrückschlagventil 69 ermöglicht einen Druckmittelzufluß zur Druckkammer 55 aus den entsprechenden
Motoranschlüssen, verhindert aber einen Rückfluß zu ihnen.
Die Axialbohrung 68 eines jeden Rückschlagventilkörpers 31', 33' der Speiseventile führt ferner zu einer
Gegenbohrung 70, die vom benachbarten Deckel 56 abgedeckt ist. Die Gegenbohrungen 70 bilden kleine
Zylinder für einen axial verschieblichen Kolben 71, dessen Kolbenstange 72 nach innen zum Kugelrückschlagventil
69 führt, um es zu öffnen, wenn in der Gegenbohrung 70 ein entsprechender Druck vorhanden
ist.
Jeweils eine Rinne 73 an der Unterseite der Deckel 56 verbindet die Mündung der betreffenden Gegenbohrung
70 mit dem zugehörigen Steueranschluß 42 bzw. 43, so daß die Gegenbohrungen 70 entsprechend der
Schaltstellung des Vorsteuerventils unter Druck gesetzt oder entlüftet werden können.
Die Federn 61 der Ventile 31, 32, 33, 34 stützen sich nicht nur an der Innenseite des Federwiderlagers ab
sondern umgeben auch einen axial vorragenden Ansät: 74. Jeder Ansatz 74 der Speiseventile enthält in einei
Gegenbo'irung das Kugefrückschlagventil 69. Di«
Ansätze der Federwiderlager der beiden Rückflußventi Ie 32, 34 enthalten mit Kugelrückschlagventilen 7f
gesteuerte Kanäle 75, die die benachbarten Rinnen 73 ir den Deckeln 56 mit den Druckkammern 55 verbinden
Die Kugelrückschlagventile 76 ermöglichen einer Rückfluß von der zugehörigen Druckkammer 55 zu der
entsprechenden Steueranschlüssen, je nachdem welche: über das Vorsteuerventil entlüftet ist
Wenn der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils it der in F i g. 1 gezeigten Neutralstellung steht strömt da:
Steuerdrackmittel vom Einlaß frei durch den offener
Mittelkanal hindurch, um zum Druckmittelsammelbehälter
zurückzukehren. In dieser Stellung sind beide Anschlüsse 45, 47 sowohl vom Pumpeneinlaß als auch
vom Rückflußauslaß des Vorsteuerventils abgesperrt. Somit wird die Pumpe 21 über das Geschwindigkeitssteuergerät
17 entlastet, so daß kein Druckmittel zu den Steueranschlüssen 42,43 des Richtungssteuergerätes 16
strömen kann. Ha der Einlaß 36 des Richtungssteuergerätes
16 zu diesem Zeitpunkt unter dem Druck des Druckmittelsammelbehälters 26 steht, kann das unter ι ο
Druck stehende Strömungsmittel in den Motoranschlüssen 29, 30 über die Längsrinnen 66 und die Bohrungen
67 und 68 die Druckkammern 55 auffüllen, um die Rückschlagventilkörper 3Γ, 33' der Speiseventile in der
Schließstellung zu halten. ι ■·
Steht das Vorsteuerventil 18 in seiner Senkstellung links von der Neutralstellung, so gelangen die Ventile
31, 32, 33, 34 in die Stellungen gemäß Fig.3. Der Schieberkolben 20 des Vorsteuerventils versperrt jetzt
den Mittelkanal 22, so daß der Dosierventilkörper 24 des Geschwindigkeitssteuergerätes 17 in seine Schließstellung
gelangt. Das Steuerdruckmittel wird zum Anschluß 45 geleitet und erreicht über die Steuerleitung
44 den Steueranschluß 42. Nun öffnet der Kolben 71 im Speiseventi! 31 das Kugelrückschlagventil 69, so daß das
Druckmittel aus der Druckkammer 55 in den benachbarten Motoranschluß 29 austreten kann. Der Rückschlagventilkörper
3Γ des Speiseventils wird jetzt durch den Druck im Speisekanal 35, welcher am Verschlußteil
53 angreift, geöffnet, sobald der Speisekanaldruck jo größer geworden ist als der Strömungsmitteldruck in
dem benachbarten Motori-nschluß 29. Das aus der Druckkammer 55 hinter dem Rückschlagventilkörper
3 Γ abgegebene Druckmittel erreicht den Motoranschluß 29 über den vom Kugelrückschlagventil 69 y->
freigegebenen Ventilsitz, über die Bohrungen 68,67 und
die Längsrinne 66. Dabei kann das Druckmittel aus der Druckkammer 55 schneller abfließen als Druckmittel
über die Einlaßdrosselbohrung 64 des Rückschlagventilkörpers 31' wieder zufließt. Sobald dieser öffnet, strömt
das zufließende Druckmittel über den Motoranschluß 29 und die Motorleitung 48 zum Kolbenstangenende des
Zylinders, um die mit der Kolbenstange verbundene Last abzusenken.
Der Rückschlagventilkörper 33' des anderen Speiseventils 33 bleibt in seiner Schließstellung, wenn das
Vorsteuerventil in der beschriebenen Senkstellung steht, da der Steueranschluß 43 über den Anschluß 47
des Vorsteuerventils entlüftet ist Das zugehörige Kugelrückschlagventil 69 schließt und hält die Druckkammer
55 auf dem Druck des Speisekanals 35, so daß der Rückschlagventilkörper 33' im Ventilsitz 51
gehalten bleibt.
Ein Verschieben des Vorsteuerventils in die Hebestellung rechts der Neutralstellung bewirkt in entsprechender
Weise ein Öffnen des anderen Speiseventils 33 und ein Schließen des Speiseventils 31.
Die Druckkammern 55 der Rückschlagventile 32', 34' der Rücklaufventile stehen über die Einlaßdrosselbohrungen
64 ständig mit ihren zugehörigen Motoran-Schlüssen 29,30 in Verbindung, so daß die Rückschlagventile
erst öffnen, wenn ihre zugehörigen Steueranschlüsse 42, 43 über das Vorsteuerventil entlüftet
werden. Wenn dies geschieht, kann das Druckmittel aus
der betreffenden Druckkammer des Rückflußventils 65 ta
zum Sammelbehälter abfließen, so daß der Druck im betreffenden Motoranschluß am Verschlußstück das
Rückschlagventil öffnen kann.
Wenn sich das Vorsteuerventil in der Senkstellung befindet, wird der Steueranschluß 42 durch das
Steuerdruckmittel aus dem Anschluß 45 des Vorsteuerventils unter Druck gesetzt und der Steueranschluß 43
über den anderen Anschluß 47 des Vorsteuerventils entlüftet. Somit wird der Rückschlagventilkörper 34'
des rechten Rückflußventils 34 in F i g. 3 durch das vom Kopfende des Zylinders 15 abströmende, am Verschlußstück
angreifende Druckmittel im Motoranschluß 30 im IRichtungssteuergerät 16 in seine Offenstellung verschoben.
Das Steuerdruckmittel am Steueranschluß 42 drückt das Kugelrückschlagventil 76 des anderen
Rückflußventils 32 in die Schließstellung und verhindert, daß das Steuerdruckmittel zum Motoranschluß 29
gelangt. Das Kugelrückschlagventil 76 des Rückflußventils hält somit die Druckkammer 55 unter dem Druck des
benachbarten Motoranschlusses 29, so daß der Rückschlagventilkörper entgegen der Öffnungskraft, die das
Druckmittel im benachbarten Motoranschluß 29 am Verschlußstück beim Absenken der vom Zylinder 15
bewegten Last ausübt, in der Schließstellung verbleibt.
Die Stellungen der Rückflußventile 32 und 34 sind bezüglich der Fig.3 reversiert, wenn sich das
Vorsteuerventil in der Hebestellung befindet.
In der Treibstellung des Vorsteuerventils sind beide Steueranschlüsse 42, 43 und der Einlaß 36 des
Richtungssteuergerätes 16 zum Druckmittelsammelbehälter 26 entlüftet. Die Rückschlagventilkörper 31', 33'
der Speiseventile 31,33 können somit durch den Druck in den mit den Druckkammern 55 in Verbindung
stehenden Motoranschlüssen 29, 30 geschlossen gehalten werden. Der Rückschlagventilkörper 32' bzw. 34'
eines der Rückflußventile kann jedoch in Abhängigkeit von dem durch die Last erzeugten Druck in dem
zugehörigen Motoranschluß öffnen, so daß das Druckmittel zum Rückflußkanal 39 strömt, wo es eine äußere
Ringschulter 80 des Rückschlagventilkörpers des jeweüs anderen Rückflußventils beaufschlagen kann, um
dieses zu öffnen. Eine Drosselstelle 81 in der Verbindung zwischen Rückflußkanal 39 und Auslaß 40
kann gegebenenfalls den Druck Itn Rückflußkanal
momentan so vergrößern, daß es zu einem unmittelbaren Öffnen des stromabwärts gelegenen RückfluSventilkörpers
kommt Die Drosselstelle 81 kann ein entgegengesetzt zur Durchflußrichtung öffnendes
Rückschlagventil sein.
Wichtig ist daß in der Treibstellung des Vorsteuerventils die zwei Speiseventile 31,33 des Richtungssteuergerätes
mit einer Kraft geschlossen gehalten werden können, die vom Strömungsmitteldruck in einem der
zugehörigen Motoranschlüsse 29, 30 abgeleitet wird. Wenn der Einlaß 36 und die Speisekanäle 35 sämtlich
zum Sammelbehälter belüftet sind, haben die Motoranschlüsse 29 und 30 einen höheren Druck als die
Speisekanäle 35 und können die Speiseventile 31 und 33 geschlossen halten. Zum Beispiel könnte bei Anordnung
in einem Ventilstapel das Richtungssteuergerät in der beschriebenen Treibstellung stehen, während andere
Richtungssteuergeräte im Ventilstapel sich in einer Hebe- oder Senkstellung befinden, so daß am
gemeinsamen Einlaß 36 ein Druck vorhanden ist In diesem Falle werden die Speisekanäle 35 aller im
Ventilstapel verbundenen Richtungssteuergeräte unter Druck gesetzt, um den Druck für die Arbeitszylinderbetätigung
zu liefern und die Speiserückschlagventile eines in Treibstellung stehenden Richtungssieuergerätes
geschlossen zu halten.
Die F i g. 7 zeigt einen einfachwirkenden Hubzylinder
15' mit einem Richtungssteuergerät 16', das nur ein
Speiseventil 31 und ein Rückflußventil 32 aufweist und dessen Motoranschluß 29 mit dem Kopfende des
Zylinders verbunden ist. Entsprechend enthält das Gerät 16' nur einen einzigen Steueranschluß 42', der mit
dem Auslaß 45' des für die einfachwirkende Betriebsweise ausgebildeten Vorsteuerventils 18' verbunden ist.
In der Neutralstellung des Vorsteuerventils 18' bleiben die Rückschlagventilkörper des Speise- und des
Rückflußventils geschlossen, wobei der Auslaß 45' sowohl vom Einlaß- als auch vom Auslaßkanal des
Vorsteuerventils abgetrennt ist. Diese Schließstellung beruht auf dem Strömungsmitteldruck in der Druckkammer 55 des Speise- und Rückflußventils. Das
Speiseventil 31 öffnet jedoch bei Druck am Steueranschluß 42', wenn das Vorsteuerventil 18' in eine
Hebestellung bewegt wird, so daß das Druckmittel über den Motoranschluß 29 zum Kopfende des Zylinders
strömt. Der Rückschlagventilkörper 32' des Rückflußventils 32 wird zu diesem Zeitpunkt vom Druck am
Steueranschluß 42' in Schließstellung gehalten.
Der Steueranschluß 42' wird entlüftet, wenn man das Vorsteuerventil 18' in die Senkstellung rechts von der
Neutralstellung verschiebt Nun kann das Rückflußventil 32 öffnen. Zu diesem Zeitpunkt steht die Druckkammer 55 des Speiseventils unter dem Druck des durch den
Motoranschluß 29 abfließenden Druckmittels, so daß das Speiseventil 31 geschlossen bleibt. Das Druckmittel
strömt dann vom Kopfende des Zylinders 15' ab, und die mit der Kolbenstange verbundene Last wird unter dem
Einfluß der Schwerkraft abgesenkt.
Die Fig.7 zeigt ein Merkmal, das sowohl bei einfachwirkenden als auch bei doppeltwirkenden
Steuereinrichtungen der zuvor beschriebenen Art anwendbar ist. Es betrifft eine Maßnahme zur
einstellbaren Absenkung der vom Zylinder 15' bewegten Last durch Beschränkung des Verbindungsweges
zwischen dem Anschluß 45' des Vorsteuerventils und dessen Rückflußkanal 82 mit einer oder mehreren
Dosierkerben 83 am Schieberkolben 20' des Vorsteuerventils. Wenn sich der Schieberkolben 20' in einer
dosierenden Senkstellung befindet, wie die F i g. 7 zeigt,
kann das Rückflußventil nur zum Teil öffnen, weil zwischen dessen Druckkammer und dem Rückflußkanal
82 im Vorsteuerventi'i nur eine beschränkte Verbindung
besteht und der Druck in der Druckkammer der Öffnungskraft entgegenwirkt, die der Druck im
Motoranschluß 29 an der Stirnseite des Rückschlagventilkörpers des Rückflußventils ausübt So muß das vom
Zylinder 15' abströmende Druckmittel gedrosselt durch das teilweise geöffnete Rückflußventil 32 fließen, so daß
sich das Absenken der Last am Zylinder verlangsamt Das Rückflußventil 32 läßt sich daher mit dem
Vorsteuerventil in eine Anzahl von verschiedenen Einstellungen bringen, um auf diese Weise die
Absenkgeschwindigkeit der Last am Zylinder 15' zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Abfluß des Strömungsmittels aus den Druckkammern aller beschriebenen Speiseventile mit einer Kolbenanordnung
85 gemäß Fig.4 und 5 gesteuert werden. Die
Kolbenanordnung 85 hat zwei Hauptfunktionen: sie bewirkt zum einen das Abströmen des Druckmittels aus
der Druckkammer 55 bei Druck am zugehörigen Steueranschluß und beseitigt zum anderen Oberdruck in
der Kammer, wenn sich das Vorsteuerventil in der Neutrais teilung befindet In den meisten Fällen ergeben
sich übermäßig hohe Drucke beim plötzlichen Anhalten
einer schweren sinkenden Last am Arbeitszylinder
durch Rückstellung des Vorsteuerventils in die Neutralstellung. Hierdurch ergeben sich besonders hohe
Druckstöße am Zylinderkopf, im Motoranschluß und in der Druckkammer 55 des zugehörigen Speiseventils.
Dieser Druck würde ohne eine Kolbenanordnung 85 durch die Kugelrückschlagventile 69 aufrechterhalten
werden.
Die Kolbenanordnung 85 kann, wie dargestellt, in das
ι ο Federwiderlager 62 des Speiseventils eingebaut werden.
Sie besteht aus einem Kolben 86 von kleinem Durchmesser, der in einer mit Abstand achsparallel zur
Axialbohrung 68' verlaufenden Bohrung 87 des Federwiderlagers druckabhängig verschiebbar ist. Die
Axialbohrung 68' endet in diesem Falle an der Übergangsstelle zur Radialbohrung 67. Das Außenende
der Bohrung 87 führt unter den benachbarten Deckel 56 und steht über die Rinne 73 auf der Deckelunterseite mit
dem Steueranschluß in Verbindung. Eine Feder 88 im
inneren Ende der Bohrung 87 hält den Kolben 86
federnd in einer Normalstellung, in der er gegen die Deckelunterseite stößt. In dieser Normalstellung ist ein
mittlerer Teil 89 des Kolbens 86 mit der Radialbohrung 67 des Federwiderlagers in Überdeckung.
Der Kolben 86 weist an gegenüberliegenden Enden Kolbenabschnitte auf. Der innenliegende Kolbenabschnitt 90 sperrt normalerweise die öffnung eines
Nebenschlusses 91, der zur Druckkammer 55 führt Der Durchmesser des Kolbenabschnittes 90 ist geringfügig
vermindert, um einen losen Sitz in der Bohrung 87 zu erzielen, so daß das Druckmittel aus der Druckkammer
55 zur Radialbohrung 67 abströmen kann, um übermäßig große Druckstöße in der Druckkammer zu
beseitigen. Das Strömungsmittel kann somit selbst
wenn das Kugelrückschlagventil 69 geschlossen bleibt,
aus der Druckkammer 55 zum benachbarten Motoranschluß abströmen, wenn der Druckzustand im Motoranschluß wieder normal geworden ist Somit besteht keine
Gefahr, daß das Speiseventil trotz eines Druckes am
Steueranschluß nicht öffnet wie dies bei der Anordnung
gemäß den Fig.2 und 3 auftreten könnte, wenn das Kugelrückschlagventil 69 mit einer Kraft geschlossen
gehalten würde, die größer ist als die Öffnungskraft des Kolbens 71.
■»5 Der Kolben 86 enthält eine Axialbohrung 92, die das
freie Gleiten des Kolbens 86 in der Bohrung 87 erleichtert Eine seitliche öffnung 93 der Axiaibohrung
92 mündet in dem mit vermindertem Durchmesser ausgebildeten mittleren Teil 89 des Kolbens 86. Das
äußere Ende der Axiaibohrung 92 bildet einen Drosselkanal 94.
Wenn sich der Kolben 86 bei Druck am zugehörigen Steueranschluß aus der Normalstellung gemäß F i g. 4 in
eine betätigte Stellung gemäß F i g. 5 bewegt, gibt der
Kolbenabschnitt 90 die Mündung des Nebenschlusses 91
frei, so daß die Druckkammer 55 parallel zum Kugelrückschlagventil 69 über den Nebenschluß 91, die
Radialbohrung 67 und die Längsrinne 66 mit dem zugehörigen Motoranschluß verbunden wird. Nun kann
das Speiseventil durch den Druck im Speisekanal 35 öffnen.
Die Kolbenanordnung 85 schafft die Möglichkeit zur Feineinstellung der mit dem Zylinder verbundenen Last
kleine Druckmittelmengen zum Zylinder zu fördern,
ohne daß dazu eines der Speiseventile im Richtungssteuergerät geöffnet werden muß. Eine solche Feineinstellung kann dadurch erfolgen, daß man — z.B. mit
Bezug auf F i g. 1 — den Schieberkolben des Vorsteuer-
ventils in eine übliche Dosierstellung mittig zwischen der Neutralstellung und einer der Arbeitsstellungen
bewegt, so daß eine begrenzte Steuerdruckmittelmenge vom Vorsteuerventileinlaß zu einem ausgewählten
Steueranschluß des Richtungssteuergerätes 16 strömt ■> und einen Druck hat, der geringer ist als der zur
Betätigung des Kolbens 86 der Kolbenanordnung 85 erforderliche Druck, wobei dann eine entsprechend
begrenzte Menge des rücklaufenden Druckmittels von uem anderen Steueranschluß zu den Abflußkanälen des
Vorsteuerventils strömt. Das Steuerdruckmittel strömt dann durch den Drosselkanal 94 des Kolbens 86, die
Radialbohrung 67, die Längsrinne 66 und den zugeordneten Motoranschluß zu dem dort angeschlossenen
Zylinder 15. Die geringe, vom Zylinder 15 während der π Feineinsteilung abgegebene Druckmitteimenge gelangt
zum Sammelbehälter über die mittige Kanalführung des zugehörigen, ebenfalls geschlossenen Rückflußventiles,
den zugeordneten Steueranschluß und die Rücknußkanäle im Vorsteuerventil.
Eine Feineinstellung der Last kann auch dadurch erfolgen, daß Steuerdruckmittel vom Vorsteuerventil zu
einfach- oder zweiseitigwirkenden Zylindern über die Mittelkanäle von deren Rückflußventilen geleitet wird,
wenn die letzteren so ausgebildet sind, wie es die F i g. 6 2%
zeigt. Das Rückflußventil 320 gemäß F i g. 6 ist genauso ausgebildet wie das Rückflußventil 32 gemäß der F i g. 2
und 3, nur ist das Kugelrückschlagventil 76 fortgelassen. Das Kugelrückschlagventil 76 verwendet man im
allgemeinen, wenn vom Steueranschluß 42 nur ein geringer Druckmittelfluß kommt und der Zufluß über
den Einlaß 36 das Speiseventil 31 allein öffnet. Das Kugelrückschlagventil 76 kann aber in vielen Fällen
auch fehlen, ohne die ordnungsgemäße Arbeitsweise des Rückflußventils zu beeinträchtigen. In diesem Falle
ist dann der feindosierte Fluß durch den Mittelteil des Rückfluß-Rückschlagventils 32 und die Drosselbohrung
64 begleitet von einer Vergrößerung des Steuerflusses durch den Steueranschluß 42, so daß man einen mit den
Motoranschlüssen 29 und 30 verbundenen Motor nachjustieren kann.
in einem solchen Fall öffnet das Rückflußveniil nur
noch dann, wenn dessen Steueranschluß über das Vorsteuerveniil entlüftet wird. Das Rückflußventil
bleibt geschlossen, wenn der Steueranschluß unter Druck gesetzt ist, um das zugehörige Speiseventil zu
öffnen, weil das Steuerdruckmittel in die Druckkammer 55 eintritt und die Rückseite des Rückschlagventilkörpers
beaufschlagt, um diesen in Schließstellung zu halten mit einer Kraft, die durch die Einlaßdrosselbohrung 64
an der Vorderseite des Rückschlagventilkörpers des Rückflußventils nur geringfügig vermindert ist.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Mit Vorsteuerung arbeitende hydraulische Steuerventileinrichtung für Servomotoren, bei der
für jeden Motoranschluß ein an eine gemeinsame, mit dem Vorsteuerventil verbundene Steuerleitung
zum gleichzeitigen gegensinnigen öffnen und Schließen angeschlossenes Ventilpaar mit einem
zwischen Einlaß für das Arbeitsdruckmittel und Motoranschluß liegenden Speiseventil und einem ι ο
zwischen Motoranschluß und Druckmittelauslaß liegenden Rückflußventil vorgesehen ist, wobei
jedes als Rückschlagventil ausgebildete und vom Speisedruck am Druckmitteleinlaß in Öffnungsrichtung
beaufschlagte Speiseventil eine Druckkammer aufweist, deren Druck eine Schließkraft erzeugt und
über das Vorsteuerventil beeinflußbar ist, und wobei jedes als Rückschlagventil ausgebildete und vom
Druck am zugehörigen Motoranschluß in Öffnungsrichtung beaufschlagte Rückfluß ventil eine vom
Druck am Motoranschluß gespeiste, über die Steuerleitung an das Vorsteuerventil angeschlossene
Druckkammer aufweist, deren Druck eine Schließkraft erzeugt, welche die vom gleichen Druck
erzeugte Öffnungskraft übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (55) des
Speiseventils (31, 33) über ein in Richtung zu ihr öffnendes Rückschlagventil (65) mit dem Einlaß (36)
für das Aibeitsdruckmittel verbunden ist, weiches
Rückschlagventil eine den Verschlußteil (53) des Speiseventils (31,33) durchdringende Einlaßdrosselbohrung
(64) beherrscht, und daß eine Strömungsverbindung zwischen der Druckkammer (55) des
Speiseventils (31, 33) und dem zugehörigen Motoranschluß (29, 30) vorgesehen ist, welche Strömungs- ti
Verbindung ein mit Hilfe des Steuerdruckes zu öffnendes, vom Druck in der Druckkammer (55) in
Schließrichtung beaufschlagtes Rückschlagventil (69) enthält.
2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des
Rückschlagventils (69) zwischen der Druckkammer (55) des Speiseventils (31, 32) und dem Motoranschiuß
(29, 30) ein 'Kolben (71) vorgesehen ist, dci
durch den über die Steuerleitung (44, 46) zugeführ- ^ ten Steuerdruck zum öffnen des Rückschlagventils
(69) beaufschlagbar ist.
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