DE167957C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Der vorliegende Erfindungsgegenstand bezieht sich auf eine Steuerung, durch welche vermittels einer geringen Kraft Ventile oder andere Einrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden, zum Zweck, eine große hydraulische Kraft auszulösen, welche sodann zum Betriebe von Schleusentoren, Aufzügen oder dergl. Einrichtungen Benutzung finden soll.

Hydraulische Steuerungen sind z. B. bei Turbinen zur Regelung ihrer Umlaufsgeschwindigkeit bekannt, jedoch fehlt jenen gerade die der vorliegenden Einrichtung eigene neue technische Wirkung. Diese besteht darin, daß durch die Anordnung eines sich gleichzeitig mit dem Hauptkolben bewegenden Ausgleichsschiebers bei Bewegung des die Steuerung bewirkenden Flüssigkeitssystems stets ein freier Raum geschaffen wird, welcher dazu bestimmt ist, einen Teil der sich bewegenden Steuerflüssigkeit schnell abzuleiten bezw. aufzunehmen, wodurch ein sofortiger Ausgleich der Kräfte sowie Stillstand in der Bewegung der einzelnen Teile der Anordnung eintritt und das Hauptventil stets schnell wieder in seine Ruhelage zurückgeführt wird.

In den Zeichnungen ist die Vorrichtung in verschiedenen Ausführungsformen zur Anschauung gebracht.

Fig. ι ist ein Querschnitt der Einrichtung in Verbindung mit einem hydraulischen Kolben.

Fig. 2 weist gegenüber der Fig. 1 insofern eine Änderung auf, als darin an Stelle des Ventiles C ein kleiner Zylinder mit dazugehörigem Kolben getreten ist, der bezweckt, die zur Steuerung der Vorrichtung verwendete Flüssigkeit mit der Hand bewegen zu können.

Fig. 3 zeigt einen Geschwindigkeitsregler, welcher in bekannter Weise unmittelbar mit dem die Flüssigkeit regelnden Ventil in Verbindung gebracht ist.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der Einrichtung in Verbindung mit einer Kupplung, durch welche der Ausgleichsschieber beeinflußt wird.

Fig. 5 ist ein Querschnitt der Vorrichtung, durch die das Steuerventil vom Hauptventil aus durch unter Druck stehende Flüssigkeit nach beiden Richtungen wirksam ist.

In den Fig. 1, 2 und 5 bezeichnet A einen ,hydraulischen Zylinder, in dem sich ein mit Kolbenstange α versehener Kolben b bewegt. Durch die Kanäle q und r wird dem Zylinder A entweder Flüssigkeit zu- oder aus demselben abgeleitet, indem die genannten Kanäle durch das .Schieberventil B abwechselnd entweder mit dem Flüssigkeitseinlaß u oder mit den Flüssigkeitsauslässen t und ν in Verbindung gebracht werden. Sobald einer der Kanäle q oder r mit einem der Auslässe in Verbindung steht, befindet sich der andere mit dem Einlaß u

Zusammenhang.

Das Schieberventil B besteht aus zwei miteinander verbundenen Kolben y und z, welche sich in einer zylindrischen Ventilkammer befinden, auf deren innerer Mantelfläche nutenartig umlaufende Kanäle vorgesehen sind, die sich mit den Kanälen q bezw. r decken. Das Schieberventil B ist außerdem an beiden Enden mit je einem mit dem Ventilkörper aus einem Stück bestellenden Plunger s und χ versehen,

ίο und zwar hat der linksseitige Plunger χ einen größeren Querschnitt wie der rechtsseitige Plunger j. Beide Plunger durchdringen die inneren Ventilkammerdeckel s^z und ragen etwas über diese hinaus. Der kleinere Plunger ί steht unter der Einwirkung eines ständigen, durch die Zuleitung ο zu ihm gelangenden hydraulischen Druckes, während der größere Plunger χ einem veränderlichen, durch den Einlaß g zu ihm gelangenden hydraulischen Druck ausgesetzt werden kann.

Vermittels eines Rohres / steht der fernerhin als Ausgleichszylinder bezeichnete Zylinder D mit dem Einlaß g in Verbindung. Der Kolben dieses Zylinders ist durch einen Querarm y¹ oder in sonst geeigneter Weise mit der Kolbenstange α des Hauptkolbens b verbunden, so daß er sich übereinstimmend mit diesem bewegen muß.

Der Rauminhalt des Zylinders D zwischen seinem rechtsseitigen Boden und dem Kolben c wird sich daher mit jeder Bewegung des Kolbens b entsprechend ändern. Die Flüssigkeitszu- bezw. -ableitung in oder aus den durch die Ventilkammer w, Zylinder D₁ Verbindungskanäle / und g, Rohr h und das Drosselventil i gebildeten Hohlräumen wird durch das Ventil C geregelt. Dieses Dreiwegventil besitzt die Form eines im Gleichgewicht befindlichen verschiebbaren Kolbens k, der sich in einem ausgebuchsten zylindrischen Gehäuse, welches die Kanäle I, m und η enthält, befindet.

Infolge einer ringförmigen, am Kolben k angeordneten Aussparung steht das Ventil stets mit dem Mittelkanal I in Verbindung.

Die Zuleitung der unter Druck stehenden Flüssigkeit erfolgt durch den Kanal m und entspringt derselben Quelle, welche die Ventilkammer w¹ des ,Schieberventiles B speist, während der Flüssigkeitsaustritt durch den Kanal η erfolgt.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende:

Bei Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers k tritt unter Druck stehende Flüssigkeit durch den Kanal m zu der ringförmigen, den Kolben k umgebenden Aussparung und gelangt durch den Kanal I, Drosselventil i, Rohr h, •Kanal g zu der Ventilkammer w. Obwohl die in dieser befindliche Flüssigkeit unter demselben Druck steht wie die in der Ventilkammer w¹ enthaltene, wird doch infolge des größeren Querschnittes des Plungers χ der darauf lastende Druck das Schieberventil B nach rechts bewegen und sowohl den zu dem Hauptaustrittskanal ν führenden Kanal r als auch den zu der Druckzuleitung u führenden Kanal q freilegen, so daß die Flüssigkeit in das rechtsseitige Ende des Zylinders A gelangt und den Kolben b nach links bewegt. Diese Bewegung verursacht eine gleichzeitige Vergrößerung des Flüssigkeitsraumes in dem Ausgleichszylmder D, so daß ein Teil der durch das Ventil C und das Rohr h zuströmenden Flüssigkeit sofort in den Zylinder D treten wird, ohne erst die Kammer w und die bereits darin befindliche Flüssigkeit zu berühren.

Dieser Vorgang läßt erkennen, daß sehr schnell Gleichgewicht der Kräfte eintreten wird, wodurch das Schieberventil B während eines gewissen bestimmten Zeitraumes geöffnet gehalten bleibt, und zwar so lange, daß die Geschwindigkeit der Bewegung des Kolbens b und des mit ihm verbundenen Schiebers e gerade genügt, um alle Flüssigkeit, welche durch das Rohr h fließt, aufzunehmen.

Infolge des allmählichen Abschlusses des Ventiles k nimmt auch die Schnelligkeit der durch das Rohr h strömenden Flüssigkeit ab, so daß in dem Ausgleichszylmder D für die Flüssigkeit schneller Raum geschaffen wird, go als dem Zufluß durch das Rohr h entspricht. Es wird daher auch ein Teil der in der Kammer zv befindlichen Flüssigkeit in den Zylinder D gelangen. Während dieses Vorganges wird sich das Schieberventil B infolge des in der Kammer w¹ bestehenden Überdruckes bis zur Mittellage nach links bewegen und die Kanäle q und r schließen. Gleichzeitig schließt auch das Ventil k den Eintrittskanal in.

Das ganze System befindet sich in dieser Lage im Ruhe- bezw. Gleichgewichtszustande, und es kann keine weitere Bewegung erfolgen, weil die Kammer w, der Zylinder D und die Verbindungswege zu dem Ventil C mit Flüssigkeit gefüllt sind, welche nicht entweichen kann.

Erfolgt nun eine entgegengesetzte bezw. Abwärtsbewegung des Ventiles k, so wird der Kolbenschieber B in entgegengesetzter Richtung, nämlich nach links, in Bewegung gesetzt, weil dann für die aus der Kammer w zu verdrängende Flüssigkeit ein Weg durch das Rohr h, Drosselventil i, Kanäle I und p nach außen oder in einen geeigneten Behälter geschaffen wird. Infolge des in der Kammer ze;¹ herrschenden und auf den Plunger .? wirkenden hydraulischen Druckes wird durch Linksbewegung des Schieberventiles B der Kanal q mit dem Abflußrohr t und Kanal r mit dem Zuleitungsrohr u in Zusammenhang gebracht, durch welchen Vorgang die Kolben b und e sich nach rechts bewegen.

Die Schnelligkeit der Bewegung wird dabei eine solche sein, daß sich der Flüssigkeitsraum in dem Zylinder D genau in demselben Verhältnis verringert, als Flüssigkeit durch den Kanal p austritt, und zwar so lange, bis das Ventil C geschlossen wird, die aus D entweichende Flüssigkeit nach zv gelangt und den Kolbenschieber B wieder in die Abschlußstellung bringt.

ίο Da die durch das Ventil C strömende Flüssigkeit dazu bestimmt ist, das Schieberventil B nur eine kurze Strecke in einer oder der anderen Richtung zu bewegen, kann der Ventilkörper k sehr klein und daher sehr leicht beweglich gestaltet werden,

Fig. 3 veranschaulicht einen Geschwindigkeitsregler G, welcher mit dem Ventil C bezw. k in bekannter Weise in Verbindung steht. Der Regler G wird durch eine Riemscheibe g³ und vermittels eines von einer Betriebsmaschine aus hergeleiteten Riemens in Umdrehung versetzt. Das kleine Hauptventil k ist durch eine Stange h¹ mit den Reglerkugeln in bekannter Weise in Verbindung gebracht, wobei die Länge der Stange h¹ so bemessen ist, daß das Ventil k bei einer bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit des Reglers die Kanäle «und η bedeckt hält, während jede Abweichung von dieser bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeit die Stellung des Ventiles k verändern und der unter Druck stehenden Flüssigkeit Gelegenheit geben würde, das Schieberventil B zu bewegen und dadurch den Hauptarbeitskolben b in Tätigkeit zu setzen.

Ein besonderer Vorzug der Einrichtung liegt darin, daß derselbe unter Druck stehende Flüssigkeitsstrom zur Inbetriebsetzung des Haupt- und Schieberventiles benutzt werden kann, der auch im Hauptarbeitszylinder Verwendung findet. Allerdings könnte dem Haupt- und Steuerventil genau ebensogut auch unter höherem oder geringeremDruck stehende Flüssigkeit aus einer besonderen Quelle zugeführt werden.

Um der Möglichkeit auftretenden Überdruckes in dem Falle zu begegnen, in dem das Drosselventil geschlossen sein und durch irgend eine fremde Ursache der Hauptkolben b bezw. der mit ihm verbundene Plunger e nach rückwärts oder nach rechts bewegt werden sollte, wodurch die Flüssigkeit aus dem Zylinder D in das Rohr / und die Kammer zv gelangen würde, kann der Plunger χ des Schieberventiles B mit einer kleinen, winkligen Bohrung b¹ versehen sein, um der Flüssigkeit aus der Kammer zu und dem Rohr / bei geringer Verschiebung des Ventiles B nach rechts ein Entweichen in den Hohlraum zu ermöglichen, wodurch der Überdruck beseitigt werden würde.

In Fig. 2 ist eine etwas geänderte Ausführungsform der vorbeschriebenen Einrichtung zur Anschauung gebracht. Vermittels des Hebels h² kann der Kolben k², welcher auf einem Flüssigkeitspolster ruht, in dem Zylinder auf- bezw. abbewegt werden, wobei aus dem Zylinder C- entweder Flüssigkeit in die Ventilkammer zv gedrückt wird oder ein Teil der in der Kammer zv enthaltenen Flüssigkeit in den Zylinder C² zurückgelangt. In beiden Fällen wird eine Bewegung des Schieberventiles B nach rechts oder nach links verursacht und dadurch die bereits erläuterte Wirkungsweise der ganzen Einrichtung herbeigeführt.

Die Vorwärtsbewegung des hydraulischen Kolbens b vergrößert den Raumgehalt des Ausgleichungszylinders D stets in demselben Verhältnis, um welches sich das Fassungsvermögen des Zylinders C² verringert, oder wenn die Bewegung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, verringert sich der Raumgehalt des Ausgleichungszylinders D in demselben Verhältnis, in welchem sich der Raumgehalt des Zylinders C² vergrößert. Mit anderen Worten gleicht jede Einheit der Veränderung in dem Raumgehalt des Zylinders C² einer ganz bestimmten Verschiebung des Kolbens k².

Da der Wechsel des Fassungsvermögens des Zylinders C² genau bemessen und auf einer Skala festgelegt werden kann, ist es beispielsweise einem Maschinenführer möglich, durch eine am Hebel /t² angeordnete bekannte Einstellvorrichtung, welche aus den Teilen I^s, I¹ und h^s besteht, die Bewegung des hydraulischen Kolbens b vorher genau zu bestimmen. Die Bewegung des hydraulischen Kolbens b tritt stets nach der Bewegung des Kolbens k" ein, jedoch stimmt dessen Schlußstellung· immer mit der Stellung, in welcher der KoI-ben k² festgelegt wird, überein, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher sich der hydraulische Kolben b bewegt, d. h. es kann eine Weiterbewegung des Kolbens b über die durch den Hebel h" bestimmte Stellung des Kolbens k² nicht stattfinden. Zum Zweck, teilweisen oder gänzlichen Druckausgleich der Flüssigkeit unter dem hydraulischen Kolben k² zu schaffen, kann bei o¹ unter demselben Druck wie bei 0 stehende Flüssigkeit zugeleitet wer- no den. Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei Verwendung der Einrichtung an hydraulischen Pressen.

In Fig. 4 ist eine geänderte Ausführungsform der Vorrichtung zur Anschauung ge- bracht, und zwar besteht die Änderung darin, daß anstatt des Arbeitszylinders A und des Kolbens b eine Achse a¹ zur Verwendung gelangt, welche zwei lose, gezahnte Scheiben y² und y³ trägt. Zwischen diesen beiden gezahnten Scheiben befindet sich ein auf der Welle befestigtes Kupplungsorgan b². ' Am

linken Ende der Achse α¹ ist ein Kolben x¹ befestigt, welchen ein Zylinder s¹ umschließt. Der eine Boden dieses Zylinders ist mit einem Rohr g versehen, welches mit der die Vorrichtung erfüllenden Flüssigkeit in Verbindung steht. Der andere Boden ist gleichfalls mit einem Flüssigkeitszuleitungsrohr ο versehen, durch welches auf den Kolben x¹ ein ständiger Flüssigkeitsdruck ausgeübt wird. Auf der

ίο Welle a¹ ist außerdem noch ein Zahnrad α³ befestigt, welches mit einem als Schraubenmutter ausgebildeten, auf der Gewindespindel des Plungers e befindlichen Zahnrad α⁴ in Eingriff steht.

Bei einer Rechts- bezw. Linksdrehung des Zahnrades α³ wird der Plunger e in bezw. aus dem Ausgleichszylinder D bewegt. Die gezahnten Scheiben y² und y³ werden durch die auf der beliebig anzutreibenden Welle m² befindlichen Triebe v² und v^z in zueinander entgegengesetzten Richtungen gedreht, und zwar geschieht das dadurch, daß die Scheibe y² in unmittelbarem Eingriff mit dem Triebe v² steht, während die Scheibe ;y³ durch ein zwischengeschaltetes, auf einer besonderen Welle t^s befestigtes Trieb t², welches mit dem Trieb v³ in Eingriff steht, angetrieben wird.

Wie aus der Zeichnung Fig. 4 ersichtlich,

befindet sich 'bei der Mittelstellung des KoI-bens x¹ der Kupplungskörper b² außer Eingriff mit den gezahnten Scheiben y² und λ>³. Sobald nun durch das Ventil C Flüssigkeit in die Ven-.tilkammer w geleitet wird, bewegt sich der Kolben s¹ bezw. die mit ihm verbundene Achse a¹ nach rechts, und der Kupplungs-. körper b" greift in die gezahnte Scheibe 3'³ ein, wodurch eine Drehung der Achse bezw.

des Zahnrades α³ in einer Richtung erfolgt.

Durch eine Druckabnahme in der Kammer w des Zylinders. 2¹, welche durch Austreten von Flüssigkeit durch das Ventil C und den Auslaß p erfolgt, würden der Kolben x¹ und die Welle α¹ sich nach links bewegen und das Kupplungsorgan b² nun mit der Scheibe y² in Eingriff kommen. Da die Scheibe y² in unmittelbarem Eingriff mit v² steht, würden die Kupplungskörper und die Achse α¹ bezw. das Zahnrad α³ nun in entgegengesetzter Richtung wie im vorhergehenden Falle in Drehung versetzt werden. Durch die wechselnde Drehung des Zahnrades α³ wird naturgemäß durch das mit ihm in Eingriff stehende Zahnrad α⁴ der Plunger e in oder aus dem Augleichszylinder D bewegt werden.

Der bei der Beschreibung von Fig. 1 und 2 erwähnte ständige, auf den Plunger ί einwirkende Flüssigkeitsdruck kann ebensogut durch eine Feder oder ein Gewicht ersetzt werden. Ebenso ist es auch nicht notwendig, daß das Hauptventil C nur allein dazu bestimmt sein soll, um Flüssigkeit in die oder aus der Ventilkammer w" gelangen zu lassen, sondern es könnten, wie dies in Fig. 5 zur Anschauung gebracht ist, ebensogut nach beiden Enden des Ventiles B Kanäle h und h¹ geleitet werden, welche in der Weise wirken, daß bei entsprechender Stellung des Ventiles Flüssigkeit zur einen Kammer geleitet und gleichzeitig aus der anderen Kammer abgeführt werden könnte. Durch diese geänderte Ventilkonstruktion würde es nämlich überflüssig sein, irgend einen ständigen Druck auf den Plunger s einwirken zu lassen, und ebenso ist es auch unnötig, den Flächeninhalt des Plungers j in diesem Falle kleiner zu halten als den des Plungers χ, da das Schieberventil B durch diese Ausführung des Zuleitungsventiles C vollständig zuverlässig wirken würde.

Bei dieser letzten Ausführungsform würde es auch empfehlenswert sein, den Ausgleichszylinder doppelt wirkend zu gestalten, so daß demselben durch die Rohrleitungen / bezw. f¹ abwechselnd Flüssigkeit von beiden Seiten zugeleitet werden kann bezw. im anderen Falle um das Ausweichen der* Flüssigkeit in beiden Richtungen zu ermöglichen.

Die Beeinflussung des Ventiles C kann natürlich entweder mit der Hand oder in beliebiger Weise auch selbsttätig bewirkt werden.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Steuerung für hydraulische Antriebsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem getriebenen Teil ein Kolben verbunden ist, dessen Zylinder mit der Druckwasserleitung für den auf seinen beiden Enden unter ungleichem Druck stehenden Steuerschieber derart in Verbindung steht, daß, wenn bei der Bewegung des Kolbens eine Vergrößerung oder Verkleinerung seines Zylinderraumes erfolgt, der Kolbenschieber (B) unbeeinflußt bleibt, solange das Ventil (C) voll geöffnet ist, dagegen die Einstellung des Schiebers in seine Mittellage erfolgt, sobald der Druckwasserzufluß bezw. -abfluß aus dem Ventil (C) gedrosselt oder abgesperrt wird.

2. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwasserleitung für den Steuerschieber und den Ausgleichskolben unter Wirkung eines von Hand nach einer Skala einstellbaren Kolbens steht, wodurch es ermöglicht wird, den angetriebenen Teil um ein durch die Skala vorher bestimmbares Maß bewegen zu können.

3. Ausführungsform der Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichszylinder an seinen beiden Enden mit der Druckwasserleitung für den Steuerschieber verbunden ist,

die unter Wirkung eines Steuerhahnes steht, durch den das Druckwasser gleichzeitig an dem einen Ende des Steuerschiebers zu- und von dem anderen Ende abgeleitet wird.

4. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil als Kupplungsorgan ausgebildet und so mit dem Ausgleichskolben verbunden ist, daß dieser nach entsprechender Verschiebung der Kupplung mittels eines Schraubeilgetriebes oder einer anderen zweckentsprechenden Einrichtung nach rechts oder links verschoben und dementsprechend behufs Herbeiführung eines schnellen Kräfteausgleiches der Fassungsraum für den Flüssigkeitsstrom verändert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.