DE1750413C3

DE1750413C3 - Steuerventil

Info

Publication number: DE1750413C3
Application number: DE1750413A
Authority: DE
Inventors: Homer Ralph Pretty Prairie Graber; Robert Donald Hutchinson Krehbiel
Original assignee: Cessna Aircraft Co
Current assignee: Cessna Aircraft Co
Priority date: 1967-05-15
Filing date: 1968-04-29
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE1750413B2; US3596566A; DE1750413A1; GB1177056A; SE341532B; FR1562719A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zur Steuerung eines hydraulischen Doppelkammermotors, mit zwei Druckmittelkanälen, die jeweils mit einer Kammer des hydraulischen Motors verbunden sind, mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Druckmitteleinlaß, mit einem an einen Druckmittelvorratsbehälter angeschlossenen Druckmittelauslaß, mit einem zwischen den Druckmittelkanälen und dem Druckmitteleinlaß und Druckmittelauslaß angeordneten Steuerkolben, und mit zwei jeweils in einem Druckmittelkanal liegenden und in Fließrichtung zum hydraulischen Motor öffnenden entsperrbaren Rückschlagventilen, die jeweils mit einem Öffnungsschieber zusammenwirken, welche in einer Steuerdruckkammer liegen, wobei das Steuerventil einen Steuerkanal aufweist, der mit der Steuerdruckkammer verbunden ist.

Derartige bekannte Steuerventile (US-PS 32 74 902 und 33 81 587) haben den Nachteil, daß sich beim Bewegen von trägen Lasten durch den hydraulischen Motor der Pumpendruck in der zur Druckkammer des hydraulischen Motors führenden Leitung auf Null erniedrigen kann, wodurch die Rückschlagventile in die Schließstellung geraten und ein Rattern des hydrauli

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I)O sehen Motors hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einen ratterfreien Betrieb eines hydraulischen Motors auch bei Beaufschlagung desselben mit trägen Lasten ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß der Steuerkanal so geführt ist, daß bei Bewegung des Steuerkolbens aus seiner neutralen Stellung eine Verbindung des Steuerkanals mit der Druckmittelquelle hergestellt wird, bevor einer der Druckmittelkanäle mit der Druckmittelquelle verbunden wird.

Vorzugsweise sind in dem Steuerkolben zusätzliche Kanäle vorgesehen, die die Steuerdruckkammer nur in der neutralen Stellung des Steuerkolbens mit einem Druckmittelauslaß verbinden.

Gemäß einer Weiterbildung sind zwischen den Druckmittelkanälen und der .Steuerdruckkammer rückschlagventilgesteuerte Kanäle in jedem der Öffnungsstößel vorgesehen, die ein Einströmen des in die Druckmittelkanäle durchgesickerten Druckmittels in die Steuerdruckkammer gestatten, ein Ausströmen von Druckmittel aus der Steuerdruckkammer in die Druckmittelkanäle jedoch verhindern.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Steuerventil, wobei sich der Steuerkolben in der neutralen Stellung befindet,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der F i g. 1, Fig.3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Steuerkolben aus seiner neutralen Stellung nach rechts in die zweite Stellung bewegt ist, und eine der F i g. 3 ähnliche Darstellung, in der der Steuerkolben über die zweite Stellung hinaus nach rechts in die dritte Stellung bewegt ist.

Nach den F i g. 1 und 2 besteht das Steuerventil aus einem Gehäuse 10 mit einem Druckmitteleinlaß 11, den Druckmittelauslässen 12 und 13 und zwei Druckmittelkanälen 14 und 15, die mit den Druckräumen eines hydraulischen Doppelkammermotors 16 verbunden sind. Durch das Gehäuse verläuft eine Ventilbohrung 17, in der zusätzlich zu den Druckmittelauslässen 12 und 13 sechs in Längsrichtung auf Abstand gehaltene Ausnehmungen vorgesehen sind, nämlich Druckmittelkanäle 18 und 23 und Steuerkanäle 19 bis 22. Die Steuerkanäle 21 und 22 stehen miteinander und mit dem Druckmitteleinlaß 11 in Verbindung. Die Steuerkanäle 19 und 22 sind über einen Längskanal 24 miteinander verbunden.

In der Bohrung 17 ist ein Steuerkolben 25 gleitfähig angeordnet, der auf Abstand gehaltene Nuten 26,27,28 aufweist, die Steuerstege 29 bis 32 begrenzen. An den Steuerstegen 29 und 31 sind abgesetzte Steuerkerben 33 und 34 vorgesehen (siehe F i g. 2).

Im Inneren des Steuerkolbens 25 ist ein Kugel-Rückschlagventil 35 angeordnet, das das eine Ende eines Kanals 36 verschließt. Die Kammer des Kugel-Rückschlagventils ist außerdem über die in Längsrichtung auf Abstand gehaltenen radialen Kanäle 37 und 38 mit der Ventilbohrung 17 verbunden. Der Steuerkolben 25 hat eine zweite innere Kammer 39, die über in Längsrichtung versetzt angeordnete radiale Kanäle 40 und 41 mit der Ventilbohrung 17 verbunden ist.

Im Gehäuse 10 sind einander gegenüberliegende, unter Federwirkung verschlossene entsperrbare Rückschlagventile 42 und 43 untergebracht, die jeweils über Zapfen 46 bzw. 47 mit einem der sich gegenüberliegen-

den Öffnungsstößel 44 bzw. 45 verbunden sind. Das Rückschlagventil 42 ist zwischen den Druckmittelkanälen 18 und 14 eingesetzt und verhindert in der Schfoßlage einen Hydraulikfluß vom Druckmittelkanal 14 in den Druckmittelkanal 18. In ähnlicher Weise ist das Rückschlagventil 43 zwischen den Druckmittelk malen 23 und 15 eingefügt und verhindert in der geschlossenen Lage einen Druckmittelfluß vom Druckmittelkanal 15 in den Druckmittelkanal 23.

Die Öffnungsstößel 44 und 45 sind in einer Steuerdruckkammer 48 hin- und herbewegbar angeordnet, die mit dwn Steuerkanal 20, der mit der Ventilbohrung 17 in Verbindung steht, verbunden ist Im Inneren sind die Öffnungsstößel 44 und 45 jeweils mit Kugel-Rückschlagventilen 49 bzw. 50 versehen, die einen Druckmittelfluß in einer Richtung, nämlich von der Steuerdruckkammer 48 zu den Druckmittelkanälen 18 bzw. 23 verhindern.

Am linken Ende des Steuerkolbens 25 ist eine übliche Steuerkulben-Rückstelleinrichtung 51 angeordnet, die eine Zentrierfeder 52 enthält und den Steuerko'jen in die in Fig. 1 gezeigte neutrale Stellung zurückstellt, wenn der Steuerkolben von der Bedienungsperson freigegeben wird.

Eine federbelastete Kugelarretierung 53, die in einer im Gehäuse ausgebildeten Bohrung untergebracht ist, wirkt mit einer in der Nähe des Kolbenendes angeordneten Ringnut 54 zusammen und hält den Steuerkolben 25 in dieser Stellung, wie weiter unten erläutert wird.

Vor dem Betrieb wird der Druckmitteleinlaß 11 mit einer Hydraulikpumpe, und die Druckmittelauslässe 12 und 13 werden mit einem nicht gezeigten Druckmittelvorratsbehälter verbunden. In der in F i g. 1 gezeigten neutralen Stellung des Steuerkolbens sind der Druckmitteleinlaß und die Druckmittelauslässe ebenso wie die beiden zum hydraulischen Motor führenden Druckmittelkanäle voneinander getrennt, und der Kolben und die Kolbenstange des hydraulischen Motors 16 ist gegen eine Bewegung in beiden Richtungen verriegelt.

Um den Kolben des hydraulischen Motors 16 nach rechts zu bewegen, verschiebt die Bedienungsperson den Steuerkolben 25 nach rechts. Wenn der Steuerkolben die in F i g. 3 dargestellte Stellung erreicht, strömt vom Druckmitteleinlaß 11 Druckmittel über den Kanal 36 an dem Kugelventil 35 vorbei und über die radialen Kanäle 37, 38 und den Steuerkanal 20 in die Steuerdruckkammer 48 und drückt die beiden Öffnungsstößel 44 und 45 augenblicklich auseinander. Durch diese Bewegung der Öffnungsstößel werden die Rückschlagventile 42 und 43 voll geöffnet (siehe F i g. 3). In der in Fig.3 dargestellten Stellung des Steuerkolbens verhindert der Steuersteg 30 einen Druckmittelfluß von dem Steuerkanal 19 zum Druckmittelkanal 18, und der Steuersteg 31 verhindert einen Druckmitte!fluß vom Stellmotor über den Druckmittelkanal 23 zum Druckmittelauslaß 13. Der Raum hinter den Rückschlagventilen 42 und 43 steht über die mit Filtermaterial versehenen Entlüftungsbohrungen 55 bzw. 56 mit der Atmosphäre in Verbindung. M)

Wird die Bewegung des Steuerkolbens 25 nach rechts bis in die in F i g. 4 dargestellte Stellung fortgesetzt, gestattet die Steuerkerbe 34 am linken Ende des Steuersteges 31 eine genaue Regulierung der aus der rechten Druckkammer des hydraulischen Motors 16 i>". zum Druckmittelauslaß 13 fließenden Hydraulikmenge, und gleichzeitig bewirkt die linke Seite des Steuersteges 30 einen Druckmittelfluß vom Druckmitteleingang 11 über den Längskanal 24 und die Druckmittelkanäle 18 und 14 zur linken Druckkammer des hydraulischen Motors ■ ■ iolgedessen bewegt sich der Kolben desselben ftontrolliert nach rechts.

Wenn sich der Steuerkolben in der in Fig.4 dargestellten Stellung befindet oder erwünschtenfalls noch weiter nach rechts verstellt ist, bleibt die Steuerdruckkammer 48 über die Kanäle 36, 37 und 20 mit dem Druckmitteleingang 11 in Verbindung, und die Rückschlagventile 42 und 43 werden infolgedessen gänzlich unabhängig von einem möglicherweise stattfindenden Hydraulikfluß zu oder von dem hydraulischen Motor 16 über die Druckmittelkanäle 18 und 23 in der vollständig geöffneten Lage gehalten. Daher werden die Rückschlagventile von Druckveränderungen in den Druckmittelkanälen 18 und 23 oder 14 und 15 nicht beeinflußt und beeinträchtigen daher in keiner Weise die genaue, durch den Steuerkolben 25 erfolgende Bemessung der Rückström-Flüssigkeitsmenge. infolgedessen kann die Bedienungsperson die Lage und Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens des hydraulischen Motors 16 sehr genau kontrollieren.

Wenn die Bedienungsperson den Steuerkolben 25 freigibt, stellt die Rückstellvorrichtung 51 den Steuerkolben in die in F i g. 1 gezeigte neutrale Stellung zurück. Wenn sich der Steuerkolben in diese Stellung verschiebt, wird zunächst der Strömungsmittelfluß zu und von den beiden Druckkammern des hydraulischen Motors 16 durch die Steuerstege 30 bzw. 31 unterbrochen. Unmittelbar danach werden die beiden Rückschlagventile 42 und 43 durch die Federkraft geschlossen, wodurch das in der Steuerdruckkammer 48 enthaltene Strömungsmittel über die radialen Kanäle 41, 40 und die zweite Innenkammer 39 (Fig. 1) zum Druckmittelauslaß 12 fließt.

Um sicherzustellen, daß keines der beiden Rückschlagventile 42 oder 43 durch möglicherweise in die Druckmittelkanäle 18 oder 23 durchsickerndes Druckmittel geöffnet wird, sind an den inneren Enden der Zapfen 46 und 47 Sickerkanäle 57 und 58 (Fig. 1) vorgesehen. Sich ansammelnde Sickerflüssigkeit kann über diese an den Kugel-Rückschlagventilen 49 und 50 vorbei in die Steuerdruckkammer 48 einströmen, von wo es zum Druckmittelauslaß 12 fließen kann, wie oben beschrieben ist.

Wenn der Steuerkolben aus seiner in F i g. 1 gezeigten neutralen Stellung nach links bewegt wird, um den Stellmotorkolben nach links zu verschieben, erfolgt ein entsprechender Arbeitsablauf. Zunächst strömt Druckmittel über die Kanäle 36, 37, 38 und 20 in die Steuerdruckkammer 48, und die Öffnungsstößel 44 und 45 drücken die Rückschlagventile 42 und 43 in ihre in Fig.3 dargestellte vollständig geöffnete Lage. Bei weiterer Bewegung des Steuerkolbens 25 nach iinks kann das Druckmittel vom Druckmitteleinlaß 11 über die Ausnehmung 23 und den Druckmittelkanal 15 zur rechten Druckkammer des hydraulischen Motors 16 fließen, und gleichzeitig beginnt die Mengenregulierung der von der linken Druckkammer des hydraulischen Motors über die am Steuersteg 29 angeordneten Steuerkerben 33 zum Druckmittelauslaß 12 strömende Flüssigkeit, und der Kolben des hydraulischen Motors bewegt sich unter der genauen Kontrolle der Bedienungsperson nach links.

Wenn der Steuerkolben weit genug nach links verstellt ist, greift die Kugelarretierung 53 in der Ringnut 54 ein und hält den Steuerkolben zeitweise gegen die Federkraft der Steuerkolben-Rückstellein-

richtung 51 in dieser Lage.

In der Arretierlage führt der Steuerkolben 25 der Steuerdruckkammer 48 vom Druckmitteleinlaß 11 über den Kanal 36, an dem Kugel-Rückschlagventil 35 vorbei und über die Kanäle 38 und 20 Druckmittel zu, wodurch die Rückschlagventile 42 und 43 in der voll geöffneten Stellung gehalten werden. Die Nut 26 verbindet den Druckmittelkanal 18 mit dem Druckmittelauslaß 12, und die Nut 28 verbindet den Druckmittelkanal 23 mit dem Druckmittelauslaß 13. Der Steuersteg 30 verhindert einen Druckmittelfluß vom Druckmitteleinlaß 11 und vom Längskanal 24 zu dem Druckmittelkanal 18, und der Steuersteg 31 verhindert einen Druckmittelfluß vom Druckmitteleinlaß 11 zu dem Druckmittelkanal 23. In dieser Arretierlage des Steuerkolbens stehen beide Druckkammern des hydraulischen Motors 16 mit den unter Niederdruck stehenden Druckmittelauslässen 12 und 13 in Verbindung, und der Kolben und die Kolbenstange des hydraulischen Motors 16 sind in beiden Richtungen durch eine äußere an der Kolbenstange angreifende Last frei verschiebbar.

Das Steuerventil kann zusätzlich noch mit einer Hilfseinrichtung versehen sein, durch die die Rückschlagventile geöffnet werden können. Diese Hilfseinrichtung ist für den Fall vorgesehen, daß die Druckversorgung gestört ist und die beiden Rückschlagventile unter der Federkraft in die Verschlußlage gelangen, wodurch der Kolben des hydraulischen

Motors 16 an einem Ende eines zugelassenen Hubes blockiert und die von der Kolbenstange getragene Last in einer instabilen oder gefährlichen Lage gehaltert werden könnte.

Um eine derartige Gefährdung auszuschließen, ist ein normalerweise ruhender Stift 59 gleitfähig in dem Ventilgehäuse angeordnet und zur Verhinderung eines Drucksickerns von Druckmittel in geeignetes Packungsmaterial eingebettet. Der Stift 59 hat ein im wesentlichen keilförmig oder konisch geformtes inneres Ende, das normalerweise neben den inneren Enden der beiden Öffnungsstößel 44 und 45 liegt (siehe F i g. 1). Sollte eine Druckstörung auftreten, muß lediglich das äußere Ende des Stiftes 59 angedrückt werden, wodurch das konische innere Ende des Stiftes in Berührung mit den benachbarten inneren Enden der Öffnungsstößel 44 und 45 gebracht wird. Hierdurch werden die Öffnungsstößel nach außen gedruckt und die beiden Rückschlagventile entsperrt, wodurch der Kolben des hydraulischen Motors durch seine Last in beiden Richtunger verschiebbar ist. Das während dieser Kolbenbewegung aus der einen Druckkammer des hydraulischen Motors 16 verdrängte Druckmittel strömt über einen der beiden Sickerkanäle 58 oder 57 (Fig. 1), je nach Bewegungsrichtung des Kolbens des hydraulischen Motors, in die Steuerdruckkammer 48 und von dort über den Druckmittelauslaß 12 aus dem Steuerventil, wie ober beschrieben ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerventil zur Steuerung eines hydraulischen Doppelkammermotors, mit zwei Druckmittelkanälen, die jeweils mit einer Kammer des hydraulischen Motors verbunden sind, mit einem an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Druckmittelein-Iaö, mit einem an einen Druckmittelvorratsbehälter angeschlossenen Druckmittelauslaß, mit einem zwischen den Druckmittelkanälen und dem Druckmittel- ι ο einlaß und Druckmittelauslaß angeordneten Steuerkolben, und mit zwei jeweils in einem Druckmittelkanal liegenden und in Fließrichtung zum hydraulischen Motor öffnenden cntsperrbaien Rückschlagventilen, die jeweils mit einem Öffnungsschieber zusammenwirken, welche in einer Steuerdruckkammer liegen, wobei das Steuerventil einen Steuerkanal aufweist, der mit der Steuerdruckkammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkanal (36,37,38,20) so geführt ist, daß bei Bewegung des Steuerkolbens (2S) aus seiner neutralen Stellung eine Verbindung des Steuerkanals mit der Druckmittelquelle (11) hergestellt wird, bevor einer der Druckmittelkanäle (14, 18; 15, 23) mit der Druckmittelquelle verbunden wird.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Steuerkolben (25) zusätzliche Kanäle (39, 40, 41) vorgesehen sind, die die Steuerdruckkammer (48) nur in der neutralen Stellung des Steuerkolbens (25) mit dem Druckmittelauslaß (12) verbinden.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Druckmittelkanälen (18, 23) und der Steuerdruckkammer (48) in jedem der Öffnungsstößel (44, 45) rückschlagventilgesteuerte Kanäle (57, 58) vorgesehen sind, die ein Einströmen des Druckmittels aus den Druckmittelkanälen (18, 23) in die Steuerdruckkammer (48) gestatten, ein Ausströmen von Druckmittel aus der Steuerdruckkammer (48) in die Druckmittelkanäle '° (18,23) jedoch verhindern.