DE1929482A1

DE1929482A1 - Sperrventilanordnung fuer hydraulische Steueranlagen

Info

Publication number: DE1929482A1
Application number: DE19691929482
Authority: DE
Inventors: Bottrell Paul Gerrard; Griffith Williard Denis Ludlow
Original assignee: FW McConnel Ltd
Current assignee: FW McConnel Ltd
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1969-06-11
Publication date: 1970-01-02
Also published as: US3563261A

Description

"Sperrrventilanordnung für hydraulische Steueranlagen"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Sperrventilanordnungen für hydraulische Steueranlagen. Derartige Ventilanordnungen sind bei hydraulischen Steueranlagen verwendbar, bei denen eine doppeltwirkende hydraulisch betätigte Vorrichtung, wie z.B„ ein hydraulischer Presskolben, von einem hydraulischen Steuerventil gesteuert wird, das in einer Stellung hydraulisches Strömungsmedium unter Druck der einen Seite der Vorrichtung zuführt und die andere Seite der Vorrichtung mit der Ablaßleitung verbindet und in einer anderen Stellung die genannte eine Seite der Vorrichtung in Verbindung mit der Ablaßleitung bringt und hydraulisches Strömungsmedium unter Druck der genannten anderen Seite zuführt.

Derartige hydraulische Steuerventile haben den Nachteil, daß zunächst einmal ein hoher Grad an Präzision in der Ausbildung des Ventils erforderlich ist, um eine angemessene Abdichtung der -Ärbeitsöffnungen zu erzielen, die in Verbindung mit den entgegengesetzten Seiten der Vorrichtung stehen, und daß zweitens, wenn die Vorrichtung gegen eine schwere Last be-

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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tätigt wird und diese Last plötzlich umgekehrt wird (wenn beispielsweise ein Kran- oder Baggerausleger über eine Totpunkt— stellung gelangt), die Last "weglaufen" kann, bevor die Bedienungsperson das hydraulische Steuerventil betätigen kann, um dem veränderten Zustand Rechnung zu tragen.

Um diese Nachteile zu überwinden, kann die oben erwähnte "Sperrventilanordnung" zwischen dem hydraulischen Steuerventil und der hydraulisch betätigten Vorrichtung eingebaut werden.

Eine bekannte Art einer Sperrventilanordnung umfasst ein erstes und ein zweites Rückschlagventil, die dazu dienen, die Strömung von dem hydraulischen Steuerventil zu jeweils einer Seite der doppeltwirkenden hydraulischen Vorrichtung zu gestatten. Jedes Rückschlagventil dieser bekannten Anordnung weist eine Kammer auf, die in Verbindung mit einer Arbeltsöffnung des hydraulischen Steuerventils gebracht werden kann, und ein bewegbares Hauptventilelement, das in einen Ventilsitz bewegt werden kann, der einen Auslaß aus dieser Kammer umschliesst, sowie ein Steuerventilelement, das in eine Steueröffnung in dem Hauptventilelement bewegt werden kann. Zwischen dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil ist eine hin— und herbewegbare Kolbenanordnung vorgesehen, die mit je einem Ende in die Ventilkammern hineinragt und dazu dient, wenn sie weiter in die Ventilkammer hineinbewegt wird, an dem Steuerventilelement anzugreifen und dieses zu bewegen, um die Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung zu gestatten.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist die folgende: wenn das hydraulische Steuerventil betätigt wirö₉ um hydraulisches . Strömungsmedium unter Druck eines- Seite der hydraulischen Vorrichtung zuzuführen, gelangt das Strömungsmedium, unter Druck durch das erste Rückschlagventil, wodurch, der Druck in der/Ven-tilkammer dieses Ventils erhöht wird» Dadurch wird die Konbenanordnung so bewegt, daß ihr entgegengesetztes Ende weiteijin die

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Vent!!kammer des zweiten Rückschlagventils-"hineinragt,, nta dadurch das Steuerventllelement" des' zweiten Rückschlagventils eo zu bewegen, MhydraulischesStro'mfogsmeäirai dureh die Steueröffnung in dem Hauptventiielemesrt strömen kann. Das Hauptventileleiaent kann sich dann aus ssimsnä Sitz herausbewegen, so daß hydraulisches Strömungsmediuia von der anderen Seite der hydraulisch betätigten Vorrichtung zurück zu der anderen Arbeitsöffnung des hydraulischen Steuerventils und von dort in die Ablaßleitung strömen kann. Falls die Last, die auf dar hydraulischen Vorrichtung ruht, plötzlich weggenommen oder umgekehrt wird, wie es beispielsweise vorkommt ₉ wenn ein Kran- ■ oder Baggerausleger über eine Totpunktsteilung gelangt, findet · auf der Hochdruckseite der Vorrichtung ein Druckabfall statt, sobald die Vorrichtung "wegzulaufen" beginnt, woraus sich ein · Druckabfall in der Kammer des ersten Rückschlagventils ergibt. ' Dadurch wifi die Koltoenanordnung in der zu der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt, so daß das End® der Kolbenanordnung weiter in die Kammer des ersten Rückschlagventils hineinragt und ihr entgegengesetztes Ende aus der Ventilkammer des zweiten Ventils herausgezogen wird. Die Steueröffnung des zweiten Ventils wird daher verschlossen und infolgedessen wird das Hauptventil geschlossen, um die Vorrichtung zu sperren oder zu blockieren.

Bei den in der Technik bekannten Sperrventilanordnungen bewirkt diese Sperrung der Vorrichtung wiederum den Druckaufbau in der ersten Venti!kammer, so daß die Kolbenanordnung wieder in die zweite Ventilkaaaer aineinbewegt wird, um die Steueröffnung und damit das Hauptventil zu öffnen, um wiederum das Entweichen von'hydraulischem'Strömungsmedium-.aus der Vorrichtung zu gestatten. Das "Weglaufen" beginnt daher nochmals, und das Sperrventil bewirkt abermals die Sperrung der Vorrichtung, wie oben beschrieben. Infolgedessen hat das von der hydraulischen Vorrichtung betätigte Werkzeug oder Aggegat die Neigung, sich in einer Reihe von Sto.ss.en zu bewegen, die oft heftig sein können.

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Die vorliegende Erfindung schafft eine Sperrventilanordnung mit Merkmalen, durch die dieser Nachteil verringert oder ausgeschieden wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Sperrventilanordnung geschaffen, die ein erstes und ein zweites Rückschlagventil umfasst; die dazu dienen, die Strömung von einem hydraulischen Steuerventil zu jeweils einer Seite einer doppeltwirkenden Vorrichtung zu gestatten, wobei jedes Rückschlagventil eine Kammer umfasst_p die in Verbindung mit einer Arbeitsöffnung des hydraulischen Steuerventils gebracht werden kann, sowie ein bewegliches Hauptventilelernent, das in einen Ventilsitz bewegt werden kann, der einen Auslaß zur Verbindung mit einer Seite der doppeltwirkenden Vorrichtung umgibt, und ein Steuerventilelement, das in eine Steueröffnung in dem Hauptventil« element bewegt werden kann. Zwischen dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil ist eine hin- und herbewegbare Kolbenanordnung vorgesehen, die mit je einem Ende in jede Ventilkammer hineinragt und bei weiterer Bewegung in die Kammer des jeweiligen Ventils hinein dazu dient, an dem Steuerventilelement anzu- greifen und es so zu bewegen, daß es die Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung gestattet. Diese Sperrventilanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, durch die die Geschwindigkeit der Bewegung des Steuerventileletoentes in der Richtung zur Absperrung der Strömung des hydraulischen Strömungsmediums durch die Steueröffnung eingeschränkt wird. Dadurch, daß die Einrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit vorgesehen ist, wird die Geschwindigkeit gesteuert, mit der sich das Steuerventil schliesst, wenn die Last "wegzulaufen¹¹ beginnt, so daß der oben erwähnte stoßweise erfolgende Betrieb verringert wird.

Mit dem Ventilefement kann ein Kolbenteil bewegbar sein, das in einer Bohrung hin- und herbewegbar ist, die an einem Ende verschlossen ist. Dabei ist ein verengter Durchgang vorgesehen, durch den das hydraulische Strömungsmedium entweichen

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kann, wenn das Kolbenteil sich in Richtung auf das versdiosseue Ende ,der Bohrung bewegt.

Der verengte Durchgang steht vorzugsweise in Verbindung mit einem Teil des Hydraulikkreises, der sich auf der Seite des Hauptventilelementes befindet, die näher an der doppeltwirkenden hydraulischen Vorrichtung liegt.

Der verengte Durchgang kann durch einen Spielraum zwischen dem Kolbenteil und der Wandung der Bohrung gebildet werden.

Es kann eine Feder vorgesehen sein, die der Bewegung des Kolbenteiles in Richtung auf das geschlossene Ende der Bohrung entgegenwirkt.

In jeder der oben erwähnten Anordnungen kann die hin- und herbewegbare Kolbenanordnung einen ersten Kolben und einen ' zweiten, längeren Kolben ifiit kleinerer Querschnittsfläche [ umfassen, der durch" den ersten Kolben hindurchverläuft und j diesem gegenüber in begrenztem Maß hin- und herbewegfear ist. Jedes Steuerventilelement und jede Steueröffnung sind dabei so j angeordnet, daß durch die Bewegung der Kolbenanordnung als Ganzes das Steuerventilelement so weit bewegt wird, daß es eine begrenzte Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung gestattet, und daß durch die weitere Bewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem ersten Kolben das Steuerventilelement weiter bewegt wird, so daß es eine größere Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung gestattet, die dazu ausreicht, dem Haüptventilelement zu gestatten, sich aus seinem Ventilsitz herauszubewegen." j

Vorzugsweise sind das Steuerventilelement und die Steueröffnung so ausgebildet, daß die Bewegung des Ventilelementes durch die Kolbenanordnung eine allmählich ansteigende, begrenzte Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung hervorruft.

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Die Steueröffnung kann ein Durchgang mit einheitlicher Querschnittsfläche in dem äauptventilelement sein, und das Steuerventilelement kann einen in dem und aus dem Durchgang bewegbaren Teil aufweisen, dessen Querschnitt sich entlang seiner Länge ändert. Beispielsweise kann der Durchgang kreisförmigen Querschnitt haben und der Teil des Steuerventilelementes kann ebenfalls vorwiegend kreisförmigen Querschnitt haben, so daß er in dem Durchgang verschiebbar ist, wobei jedoch dieser Teil an seiner Außenfläche mit mindestens einer flachen Ebene ausgebildet ist, die in Richtung auf die Mittelachse dieses Teiles des Steuerventilelementes geneigt ist. _ ■

Der oben genannte zweite Kolben ist vorzugsweise mit Anschlagflächen ausgebildet, die so angeordnet sind, daß sie an Teilen des ersten Kolbens anschlagen, um die Bewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem ersten Kolben zu begrenzen» Die Anschlagflächen können aus erweiterten Köpfen an den entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbens bestehen

Jeder Kolben kann in zwei aneinander anstossenden aber in sonstiger Hinsicht unverhundenen Teilen ausgebildet sein»

Nachstehend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. In den Zeichnungen sind

Figur 1 eine Querschnittsansicht durch eine Sperrventil·»- anordnung, in der sich die Einzelteile in einer neutralen Stellung befinden,

Figuren 2, 3 und % der Figur 1 ähnliche Ansichten von ahgewandelten Ausführungsformen der Anordnung,

Figur 5 eine schematische Ansicht, in der die in Figur 1 gezeigte Ventilanordnung sich in einer Betriebsstellung befindet,

Figur 6 eine der Figur 5 ähnliche Ansicht, in der die Ventilanorndung in einer anderen Betriebsstellung gezeigt ist.

Figur 7 eine Schnittansicht durch ein .Steueraggregat tür ein hydraulisches Werkzeug, das die in Figur 1 gezeigte Ven- - 909881/0987 .

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tilanordnung enthält, und

Figur 8 eine weitere Schnittansicht durch das in Figur 7 gezeigte Steueraggregat, in der das hydraulische Umschaltventil gezeigt ist.

Die in Figur 1 gezeigte Ventilanordnung dient dagu, zwischen den Arbeitsöffnungen eines hydraulischen Steuerventils und den entgegengesetzten Seiten einer doppeltwirkenden hydraulisch betätigten Vorrichtung angeschlossen zu werden, wie z.B. eines doppeltwirkenden hydraulischen Zylinders, der ein Werkzeug, wie ζ.^ΰ. einen Lader, betätigt.

Die Ventilanordnung umfasst einen Block 10, in dem eine abgestufte Querbohrung ausgebildet ist, die aus Teilen 11, 12, 15, tk und 15 besteht.

Zwei gleiche Rückschlagventile sind in den entgegengesetzten Enden der Bohrung angeordnet. In dem ersten, linken Ventil liegt ein ringförmiger Hauptventilsitz 16 an der ringförmigen Fläche zwischen den beiden Bohrungsteilen 11 und 12 an und wird durch einen hohlen Stopfen 17 in Anlage an dieser Fläche gehalten. Der Stopfen 17 ist in den Teil 11 der Bohrung eingeschraubt. Zwischen dem Stopfen und der Bohrung ist ein elastischer Dichtungsring 18 vorgesehen.

Der Stopfen 17 ist mit einer Mittelbohrung 19 ausgebildet, und eine Durchflußöffnung 20 stellt die Verbindung der Bohrung 19 mit einem Durchgang 21 her, der so angeordnet ist, daß er sich in Verbindung mit einem Ende des doppeltwirkenden hydraulischen Zylinders befindet.

Ein hohles Hauptventilelement 22 sitzt in enger gleitender Berührung mit der Bohrung 19 in dieser, und der Kopf 23 des Ventilelementes 22 kann in Anlage an dem Ventilsitz l6 gebracht werden. Eine Öffnung 2k in dem Ventilelement 22 bringt die Öffnung 20 in Verbindung mit dem Inneren des Ventileifementes.

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Der Kopf 23 des Ventilelementes ist im "der "Mitte ffiit einer Steueröffnung 25 ausgebildet, in der ein Teil 26 eines beweg- \ baren Steuerventilelementes 27 verschiebbar sitzt» Der Teil - »V 26 ist mit einer Abflachung 28.ausgebildet, äersn Fläche -g@g©&*>* * \ ~ über'der Längsachse des Steuerveniileleaientes 27 geneigt ist₀ Das Venti!elemente 27 weist ferner einen Teil 29 mit verringertem Querschnitt¹ auf, der über das feil 26 hinaus Verläuft., so« wie einen erweiterten Teil 30, der in dam Haupt ventil© lernest-"-22 angeordnet ist. Von dem erweiterten Teil 30 nach linka verläuft ein Kolbenteil 51, dessen freies Ende in einer verseibilcßsenen Bohrung 32 in dem Ende des Stopfes 17 verschiebbar sitzt, Eine Schraubendruckfeder 33 umgibt das Kolbenteii 31 des Ventilelementes 27 zwischen dem Boden der Bohrung 19 und einem Ring 34, der das Ventilelement 27 in Nähe des erweiterten ftiles 30 umgibt.

Das zweite, rechte Rückschlagventil ist dem oben beschrie» > benen Ventil gleich, und die Teile 36 bis $k das zweiten Rückschlagventils entsprechen den Teilen l6 bis 3* des ersten Ventils.

Die Teile 12 und 14 der Bohrung In dem Block 10 bilden die oben genannten ersten und zielten Ventilkammern, und Durchgänge 55 und 56, die von den ArbeiteÖffnungen eines hydraulischen Steuerventils kommen, stehen in Verbindung mit der Kammer 12 bzw. 14.

Eine Kolben- oder Stosse!anordnung 57 ist in dem Teil 13 der Bohrung hin- und herbewegbar angeordnet und umfasst einen Kolben 58, der an seinen entgegengesetzten Enden mit Flaaiehen : 59 bzw. 60 ausgebildet ist, die die Hin- und Herbewegung des Kolbens 58 in dem Bohrungsteil 13 begrenzen. Ein zweiter Kolben 6l sitzt hin- und herbewegbar in einer Mittelbohrung 62, die in dem ersten Kolben 58 ausgebildet ist. Der zweite Kolben ist an seinen Enden mit Köpfen 63 bzw. 64 auegebildet, die • die Hin- und Herbewegung des Kolbens 6i in dem Kolben 58

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Korben SS WE&& 6l wirkt alseia.® ©iaaig© teid© Kolföea smr Erl©ioht©rräg. ü®& Zusa

aias mf©i aneiaaaS-arliegeaaem T©il©n Gesteht, wie QB in <äer Zeictoraag torgostall't ist.

Das Sperrventil wirkt in ά®τ folgendes. W©i@©₉ wobei Besug auf die Figuren 5 und 6 geuommeH, wird.

In Figur 5 ist das hydraulische Steuerventil 70 gezeigt, das den doppeltwirkenden hydraulischen Zylinder 7i steuert. Das Steuerventil 70 ist in der Ansicht der Figur 5 dahingehend betätigt worden, den Durchgang 56 in Verbindung mit dem Druck des Strö'mungsmediums zu bringen und den Durchgang 55 in Verbindung mit der Ablaßleitung zu bringen, die beispielsweise zu einem Vorratsbehälter für hydraulisches Strömungsmedium führt. Der Druck des Strömungsmediums steigt in der Kammer an und bewirkt, daß das Hauptventilelement 42 des rechten Rückschlagventils sich zusammen mit dem Steuerventilelement 47 aus dem Ventilsitz 36 herausbewegt, so daß Strömungsmedium unter Druck durch die Öffnung 40 in den Durchgang 41 und von dort zu dem Zylinder 71 strömen kann.

Der hohe Druck in der Kammer 14, bewirkt, daß sich die Kolbenanordnung 57 als Ganzes nach links in die in Figur 5 gezeigte Stellung bewegt, in der die Flanschen 60 und 64 eine Abdichtung hervorrufen, die das Entweichen von Strömungsmedium in die unter niederem Druck stehende Kammer 12 verhindert. In dieser Stellung hat die Kolbenanordnung 57 das Steuerventilelement 27 nach links gedrückt, so daß der Teil 26 aus der Steueröffnung 25 in dem Ventilkopf 23 herausbewegt worden ist. Die Steueröffnung 25 ist größer als die Öffnung 24, so daß das aus dem oberen Ende des hydraulischen Zylinders 71 verdrängte Strömungsmedium das Ventilelement 22 frei bewegen kann und ungehindert in die Kammer 12 strömen kann und von dort über den Durchgang 55 und das Steuerventil 70 abfHessen kann.

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Es sei nw&w.ehT angenommen,. daS Qg Q<TwUms®ht ist, lischen Zylinösr 71 dazu zu" verwenden,, ®ins s eitere re Last senken. Um dies sä erreichen^ ist es ©rforderllsh, flas medium unter Druck in dem unteren Ende fies hydraulischen, ders in gesteuerter Weise abzulassep«. Unter gleiehfel-öibenöea -. ■ Bedingungen wird der.Druck in dem unteren Ends cues.- hydraulisch©η Zylinders in das Innere des Ventileleiaents h2. rand der geschlossen nen Bohrung 52 übertragen, wodurch äas Tent i Ie lerne nt 42 unäjÄss ; Steuerventilelement 47 auf ihren entsprechend©». Ventilsitzen gehalten werden. Um die Öffnung 45 zu öffnen und dadurch das Entweichen von Strömungsmedium aus dem unteren Ende des Zylinders 71 zu dem Vorratsbehälter über den Durchgang 56 zu gestatten, ist es erforderlich, das Steuerventil 70 so zu betätigen, daß der Durchgang 55 in Verbindung mit dem Druck des Strömungsmediums gebracht wird und der Durchgang 56 mit dem Vorratsbehälter verbunden wird. In Figur 6 ist das in diese Stellung betätigte Steuerventil gezeigt. In dieser Stellung des Steuerventils wird das hydraulische Strömungsmedium in die Kammer 12 an dem Ventilelement 22 vorbei zu dem oberen Ende des Zylinders 71 geschickt. Infolge der Trägheit der Last vergeht jedoch eine bestimmte Zeit, bevor die Last auf eine Geschwindigkeit nach unten beschleunigt worden ist, die dem Maß der Zufuhr des Strömungsmediums in das obere Ende des Zylinders entspricht. Während dieser Zeit steigt der Brück in den Durchgängen, die zu dem oberen Ende des Zylinders führen, auf einen veig.eichsweise hohen Wert an, und drückt die Kolbenanordnung 57 nach rechts über ihre maximale Bewegungsstrecke. Dadurch wird das Ventilelement 47 gegen den Druck in der Bohrung 52 und gegen die Kraft der Feder 55 nach rechts in die Stellung der maximalen Öffnung bewegt. Dies gestattet die uneingeschränkte Strömung des Strömungsmediums aus dem unteren Ende des Zylinders, so daß die Last frei nach unten beschleunigen kann* Nach einer bestimmten Zeit erreicht die Geschwindigkeit der Last einen Wert, der dem Maß der Strömung des Strömungsmediums in das obere Ende des Zylinders entspricht, woraufhin der Druck.

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im-öi©aeia Inäe des Efliaaüifs setae 13. am ©lad&exi "Beginnt. Wenn utea stattfindet, bsgiiaiiess. Öl© vereinigt©© Sr-äfte fl.©r Feder 5S imä des la eier - SoMnang 52 lierrscaanÄea Xfcrae&esg ü®& Ventil Λ7 zu ecnlieesesL» Dieses Scfeli©sa«a. des Ventils 47 bm*ä nun aiser so- gesteuert w©i*Ä©e₉- 4ßß die ■ Beseaisranigung ä©r Last beendet wird unü üer lelisea des Eylia<äer^ii©ii mit konstanter = Geschwindigkeit weiter Isewegt. Wenn Sera Ifsatii 4t7 gestattet · ' \ •würde, sich .imgee.tettert ".'fitt sohlieesen, uiirös es toreh den in der Bohrung 52 aohneil ansteigenden Brack. .zugesclilagen, und die Last würde dadurch in litrer Abwärtsbewegung heftig angehalten werden, wodurch eine stoßweise Senkung der Last Siervogeruien würde, wie oben erwähnt. '

Die erforderlleM© Steuerung des Schliessens des Ventils wird dadurch orsi€-It₃ SaO die Bohrung 52 durch einen gedrosselten B&rehgpQg lsi 'ferliinduz&g mit dem Inneren des Ventilelementes hZ gebracht wird. In dem vorliegenden Fall wird der gedrosselte Bis2?ö£igang dadurch gebildet, daß ein Spielraum zwischen dem Teil 51 und der Bohrung 52 gelassen wird, jedoch könnte der gedrosselte Durchgpig auch als ein getrennter Durchgang ausgebildet werden.

Die relativen Durchmesser der Teile 46 und 51 und die Stärke der Feder 55 sind so bemessen, daß die Feder außer Stande ist, daß Ventil 47 gegen etwas erhöhten Druck zu schliessen, und die Schliessung des Ventils wird nur durch den Aufbau von Druck in der Bohrung 52 ermöglicht. Das Haß der Strömung von Strömungsmedium in die Bohrung 52 wird durch den Zwischenraum zwischen dem Teil 51 ,-und der Bohrung gesteuert, so daß das Ventil 47 mit bestimmter Geschwindigkeit nach links In die geschlossene Stellung bewegt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß jede Verringerung der Geschwindigkeit der fallenden Last allmählich stattfindet, aber wenn es erforderlieh ist, die Last zu halten, wird das Nadelventil durch statischen Druck geschlossen gehalten.

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Die Ausbildung der Kolbenanordnung 57 in zwei Teilen unterstützt die Kontrolle über den stoßweisen Betrieb der Absenkung einer Last, da dadurch das Ventil 47 in zwei Stufen geöffnet , wird. Ein kleiner Druck in der Kammer 12 führt dazu, daß die Anordnung über die maximale Bewegungsstrecke bewegt wird, wie dargestellt, wenn der Flansch 59 an der Schulter zwischen den Bohrungsteilen 12 und 13 anliegt. Diese erste Bewegung öffnet einen gedrosselten Durchgang zwischen dem Teil 46 und der Öffnung 45 und gestattet, daß die Last die Abwärtsbewegung mit einer gemässigten Geschwindigkeit beginnt. Wenn es erforderlich ist, die Last schneller zu bewegen und wenn mehr Strömungsmedium zu dem oberen Ende des Zylinders 71 geschickt wird, wird der innere Kolben 6l von einem höheren Druck in der Kammer 12 beaufschlagt und weiter über eine maximale Bewegungsstrecke bewegt, wenn der Kopf 63 an dem Flansch 59 anliegt, wodurch ein größerer Durchgang zwischen dem Teil 46 und der Öffnung 45 geöffnet wird und der Last eine schnellere Abwärtsbewegung gestattet wird.

Der Hauptwert der zweiteiligen Kolbenanordnung kommt dann zur Geltung, wenn zwei oder mehr hydraulische Zylinder oder Vorrichtungen aus der gleichen Quelle für Strömungsmedium betätigt werden sollen. In derartigen Fällen ist es normalerweise so, daß die verschiedenen Zylinder verschiedenen Lasten unterworfen sind und daher das gesamte Strömungsmedium zu demjenigen Zylinder gelangt, der den geringsten Betriebsdruck erfordert, und wenn sich die Stellung beispielsweise eines Baggere ändert und die Lastverteilung verschoben wird, gelangt das Strömungsmedium zunächst zu einem Zylinder und dann zu einem anderen, was zu einer stoßweisen Bewegung führt. Es sei angenommen, daß eine Last mit voller Geschwindigkeit gesenkt wird, wobei sich die Kolben 58 und 61 beide in der rechten Stelling befinden. Wenn dann ein weiterer Steuerhebel betätigt würde, um beispielsweise den Greifer eines Baggers zu schliessen oder zu öffnen (was nur geringen Druck erfordert), würde ein plötzlicher

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Druckabfall in der Anlage stattfinden, was dazu führt, daß die Kolbenanordnung 57 nach links bewegt wird, um die Schließung des Ventils 47 zu gestatten, und daß infolgedessen die Absenkbewegung angehalten wird. Infolge der zweiteiligen Ausbildung der Kolbenanordnung bewegt sich jedoch zunächst der innere Kolben 6l, wodurch die Absenkgeschwindigkeit verringert wird, ohne sie anzuhalten. Ein Gleichgewichtszustand wird dann sohnell hervorgerufen, bei dem sich beide Vorrichtungen glatt und stufenlos bewegen, wobei das Strömungsmedium von und zu jeder Vorrichtung durch die erste Bewegungsstufe des Ventils 47 gedrosselt wird, wie es in Figur 6 gezeigt ist.

Die Figuren 7 und 8 sind parallele Schnittansichten durch ' I ein Steueraggregat für ein hydraulisches Werkzeug. Figur 7 zeigt die in Figur 1 gezeigte Sperrventilanordnungj die in , dem Aggregat eingebaut ist, und zeigt ferner, wie die Durch- '' gange 21 und 41 in Verbindung mit Auslassen 73 und 74 stehen, j an denen Leitungen angeschlossen sind, die zu den entgegen- j gesetzten Enden des durch das Aggregat zu steuernden Zylinders j führen. j

Figur 8 zeigt das hydraulische Umschaltsteuerventil 70 in seinen Einzelheiten. Das Ventil 70 umfasst zwei Kammern 75 und 76, die in dem Hauptblock 77» des Steueraggregates ausgebildet sind. Abgestufte Bohrungen 78 und 79 verlaufen von den unteren Enden der Kammern nach unten und stehen mit einer Rück-

ί leitungsstrecke 80 in Verbindung, die ihrerseits in⁵ Verbindung j mit der Quelle für hydraulisches Strömungsmedium steht, die beispielsweise ein hydraulischer Vorratsbehälter ist.

Schieber 81 und 82 sind in den Kammern 75 und 76 und in den Bohrungen 78, 79 hin- und herbewegbar. Die Schieber sind mit Teilen 83 bzw. 84 mit verringertem Querschnitt sowie mit unteren Endteilen 85 bzw. 86 ausgebildet, die ebenfalls verringerten Querschnitt haben. Stopfbuchsen 87 und 88 umgeben

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die Schieber an den Verbindungsstellen zwischen den Kammern 75f 76 und den Bohrungen 78, 79 und bilden flüssigkeitsdichte Abdichtungen mit den Schiebern. Ventilstopfbuchsen 89, 90 sind an der Schulter zwischen den beiden Teilen jeder abgestuften Bohrung 78 und 79 angeordnet und sind so angeordnet, daß die Teile 91, 92 der Schieber dichtend an ihnen anliegen.

Die beiden Schieber werden durwh Federn 93 bzw. 94 nach oben in Anlage an einen gelenkig angebrachten Schwingarm gedrückt, an dem das untere Ende eines Steuerhebels 96 befestigt ist, der durch einen elastischen Deckel 97 hindurch— verläuft, der an dem oberen Teil des Aggregates angebracht 1st.

Durchgänge 98 und 99 führen von den Kamera 75 bzw. 76 zu der Hochdruckquelle der hydraulischen Anlage. Die oben erwähnten Durchgänge 55 und 56, die in die Kanern 12 und 14 der Sperrventilanordnung führen, stehen Bit den oberen Teilen der abgestuften Bohrungen 78 und 79 in Verbindung.

Wenn sich der Hebel 96 in der in Figuren 7 und 8 gezeigten neutralen Stellung befindet, sind die beiden Teile der abgestuften Bohrungen 78 und 79 und die Durchgänge 55 und 56 von den Durchgängen 98 und 99 und damit von der Hochdruckquelle getrennt und stehen über die Rüekleitungsstrecke 80 in Verbindung mit dem Vorratsbehälter für das hydraulische Strömungsmedium. Die beiden Kammern 12 und 14 der in Figur 7 gezeigten Sperrventilanordnung stehen daher beide in Verbindung mit dem Vorratsbehälter, und die von der Ventilanordnung gesteuerte Vorrichtung ist hydraulisch gesperrt.

Wenn der Hebel 96 nach links geschwenkt wird, wird der Schieber 81 nach unten gedrückt, so das sein Teil 91 an der Ventilstopfbuchse 89 anliegt und der Durchgang 55 von. der Verbindung mit der Rückleltungsstrecke 80 abgeschnitten" wird. Gleichzeitig gelangt jedoch der Teil 83 sit verringertem

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Querschnitt des Schiebers 81 in die Stopfbuchse 87, wodurch der Durchgang 55 in Verbindung mit dem Durchgang 98 gebracht wird, der zu der Druckmittelquelle führt. Die Kammer 12 in ler Sperrventilanordnung wird daher in Verbindung mit der Druekmittelquelle gebracht, während die Kammer, 14 in Verbindung mit der Ablaßleitung bleibt, und die Sperrventilanordnung arbeitet so, wie es oben beschrieben worden ist. Wenn der Hebel 96 nach rechts geschwenkt wird, wird der Schieber 82 nach unten gedrückt, so daß entsprechend der Kanal 56 und die Kammer Ik in Verbindung mit der HocndrackqueELe gebracht werden, während die Kammer 12 und der Durchgang 55 slit der Ablaß leitung in Verbindung bleiben.

Das in den Figuren 7 und 8 gezeigte Steuerventilaggregat kann eine Anzahl von einzelnen Anordnungen, beispielsweise vier Anordnungen der gezeigten Art enthalten, um mehrere Werkzeuge zu steuern.

Es ist ersichtlich, daß bei den oben beschriebenen Anordnungen der Druck, bei dem die Steuerventile vollständig geöffnet werden, von der Querschnittsfläche des inneren Kolbens 61 abhängt, und Figur 2 zeigt eine Anordnung, bei der dieser innere Kolben größeren Durchmesser hat, so, daß ein kleinerer Druck erforderlich ist, um den Kolben genügend weit zu bewegen, um das Steuerventil vollständig zu öffnen.Die in Figur 2 gezeigte Anordnung ist sonst gleich der in Figur 1 gezeigten Anordnung.

Figur 3 zeigt eine Anordnung, bei der die Kolbenanordnung nur einen einzigen Kolben. 65 umfasst.

Wenn es erforderlich ist, die Absenkgeschwindigkeit ständig einzuschränken, kann die in Figur 3 gezeigte Anordnung verwendet werden. Wie in dieser Figur gezeigt, (und wie es auch in den Figuren 5 und 6 in gestrichelten Linien gezeigt ist) sind in den Bohrungen der Ventilelemente 22 und k2 Kolben 66 bzw. 67 vorgesehen, die die Ventilelemente 27 und 47 umgeben

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und Köpfe 68 bzw. 69 aufweisen, die mit konischen Öffnungen ausgebildet sind, die in dichtende Anlage an die erweiterten Teile 30 und 50 der Ventilelemente gelangen. Die Kolben 66 un_d 67 -schränken das Maß der Öffnung der Steuerventile ein, um die Feinsteuerung des hydraulischen Zylinders zu verbessern, und verhindern gleichzeitig einen plötzlichen Druckabfall hinter den Hauptventilelementen 22 oder 42, wenn das Steuerventil vollständig geöffnet ist, wodurch die Absenkgeschwindigkeit auf das Maß der Strömung allein durch die Steueröffnungen und 45 begrenzt wird.

Figur 4 zeigt eine Abwandlung der in Figur 1 gezeigten Anordnung, in der die Kolben 66 und 67 vorgesehen sind.

Da die Einschränkung der Strömung des Strömungsmediums in die und aus den Bohrungen 32 und 52 von dem Zwischenraum zwischen denKolbenteilen 31 und 51 und diesen Bohrungen abhängt, ist es erforderlich, daß die Kolbenteile und die Bohrungen vergleichsweise sorgfältig zusammenpassen müssen. Um die Notwendigkeit zu vermeiden, die Bohrungen 32 und 52 genau herauszuarbeiten, können diese daher größeren Durchmesser als die Kolbenteile 31 und 51 haben, und diese Kolbenteile können dann genauer und enger in ringförmigen Dichtungsteilen verschiebbar sitzen, die an den Eintrittsöffnungen zu den Bohrungen 32 und 52 anliegen.

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Claims

TE NTANWALTE ., Dipl.-Ing. MARTI N LI CHT

PATENTANWXtTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. R E I N H O L D SC H M I DT

DipL-Wirtsch.-lng. AXEL HANSMANN Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

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Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung: "Sperrventilanordnung für hydraulische Steueranlagen"

PATENTANSPBÜCHE

f 1. Äperrventilanordnung mit einem ersten und einem zweiten Rückschlagventil, die die Strömung von einem hydraulischen Steuerventil jeweils zu einer Seite einer doppeltwirkenden hydraulischen Vorrichtung gestattet, wobei jedes Rückschlagventil eine Kammer zur Verbindung mit einer Arbeitsöffnung des hydraulischen Steuerventils,, ein bewegliches Hauptventilelement, das in einen Ventilsitz· bewegt werden kann, der einen Auslaß umgibt, der mit einer Seite der doppeltwirkenden Vorrichtung verbunden ist, und ein Steuerventilelement umfasst, das in eine Steueröffnung in dem Hauptventilelement bewegt werden kann, und wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Rückschlagventil eine hin- und herbewegbare Kolbenanordnung vorgesehen ist, die mit jeweils einem Ende in die Ventilkammern der Rückschlagventile hineinragt und bei weiterer Belegung in eine der Kammern dazu dient, an dem Steuerventilteil anzugreifen und es so zu bewegen, daß die Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung stattfinden kann, dadurch

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

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gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (51« 52) vorgesehen ist, mittels derer die Geschwindigkeit der Bewegung des Steuerventilelementes (47) in der Richtung eingeschränkt wird, in der die Strömung des hydraulischen Strömungsmediums,durch die Steueröffnung (45) aufgehalten wird.
2. Sperrventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ventilelement (47) ein Kolbenteil (51) bewegbar ist, das in einer Bohrung (52) hin- und herbewegbar ist, die an einem Ende verschlossen ist, und daß- ein gedrosselter Durchgang vorgesehen ist, durch den das hydraulische Strömungsmedium entweichen kann, wenn das Eolbenteil sich in Richtung auf das geschlossene Ende der Bohrung bewegt, und durch den das Strömungsmedium hindurchgehen muß, um in die Bohrung zu gelangen und das Schliessen des Steuerventils zhervorzurufen.
3« Sperrventilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gedrosselte Durchgang in Verbindung mit einem Teil des Hydraulikkreises steht, der sich aul der Seite des Hauptventilelementes (42) befindet, die näher an der doppeltwirkenden Vorrichtung (7l) liegt.
4. Sperrventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gedrosselte Durchgang durch einen Zwischenraum zwischen dem Kolbenteil (51) und der Fandung der Bohrung (52) gebildet wird. .
5* SperrventiJanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (55) vorgesehen ist, die der Bewegung des Kolbenteiles (5l) in Richtung auf das geschlossene Ende der Bohrung entgegenwirkt.
6. Sperrventilanordnung nach einem der Ansprüche i bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß die hin- und herbewegbare Kolben-

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anordnung (57) einen ersten Kolben (58) und einen zweiten, längeren Kolben (6l) mit kleinerem Querschnitt umfasst, der durch den ersten Kolben hindurchverläuft und diesem gegenüberin begrenztem Maß hin-und herbewegbar ist, daß das Steuerventilelement (47) und die Steueröffnung (45) so angeordnet sind, daß die Bewegung der Kolbenanordnung als Ganzes das Steuerventilelement so bewegt, daß eine begrenzte Strömung - ■ von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung ; stattfinden kann, und daß die weitere Bewegung des zräten ! Kolbens gegenüber dem ersten Kolben das Steuerventilelement { weiter bewegt, wodurch eine größere Strömung von hydraulischem ■ Strömungsmedium durelyiie Steueröffnung ermöglicht wird, die dazu ausreicht, das Hauptventilelement (42) aus seinem Ven— i tilsitz (36) herauszubewegen. '
7· Sperrventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- j zeichnet, daß das Steuerventilelement (47) und die Steueröffnung (45) so ausgebildet sind, daß die Bewegung des Yentilelementes durch die Kolbenanordnung (57) eine allmählich } zunehmende gedrosselte Strömung von hydraulischem Strömungsmedium durch die Steueröffnung hervorruft.
8. Sperrventilanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnung aus einem Durchgang (45) mit einheitlichem Querschnitt in dem Hauptventilelement (42) besteht, und dass das Steuerventilelement (4?) einen Teil (46) umfasst,'der In den und aus dem Durchgang (45) bewegbar ist, wobei sich der Querschnitt des Teiles (46) entlang seiner Länge ändert·
9. Sperrventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgang (45) kreisförmigen Querschnitt hat, und daß der Teil (46) des Steuerventilelementes auch vorwiegend kreisförmigen Querschnitt hat, so daß er in dem Durchgang (45) verschiebbar ist, daß jedoch dieser Teil (46) an seiner Fläche mit mindestens einer Abflachung (48) ausge-

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bildet ist, die zu der Mittelachse des Teiles des Steuerventilelementes geneigt ist.
10. Sperrventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (6l) mit Anschlagflächen (63, 64) ausgebildet ist, die so angeordnet sind, daß sie an Teilen des ersten Kolbens (58) anliegen, um die Bewegung des zweiten Kolbens gegenüber dem ersten Kolben zu begrenzen.
11. Sperrventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagflächen (63, 6-ji) von erweiterten Köpfen an entgegengesetzten Enden des zweiten Kolbens ,gebildet wenden.
12. Sperrventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis H₉ dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben aus zwei Teilen besteht, die aneinander anliegen, aber in sonstiger Hinsicht nicht miteinander verbunden sind.

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