DE2008092C3 - Ventileinrichtung zur hydraulischen Blockierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung zur hydraulischen Blockierung eines doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinders, mit zwei die Arbeitsräume des Stellzylinders absperrenden und bei Druckmittelzuführung gegen Federkraft öffnenden Schließventilen sowie mit einem zwischen den Schließventilen fluchtend zu diesen angeordneten Ventilzylinder, der mit Stellstutzen zum Öffnen der Schließventile versehene, vom Druckmittel beaufschlagbare gleichgroße Steuerkolben aufweist, welche einen wesentlich größeren, vorzugsweise doppelt so großen Durchmesser wie der Sitzdurchmesser der Schließventile haben.

Ventileinrichtungen der zuvor beschriebenen Art sind bekannt. Sie dienen zur Verriegelung der jeweils mit dem Stellzylinder eingestellten Position und werden daher häufig auch als hydraulische Schlösser bezeichnet. Bei einer aus der US-PS 32 74 902 bekannten Ventileinrichtung dieser Art ist zwischen zwei Kugelventilen ein damit fluchtender Ventilzylinder mit zwei Steuerkolben angeordnet, deren Stellstutzen die Kugelventile gegen Federkraft öffnen. Hierzu wird bei einer Steuerung des Stellzylinders der Raum zwischen den Steuerkolben über ein Ventilsystem mit Druckmittel versorgt, wodurch beide Kugelventile gleichzeitig öffnen. Das Druckmittel kann dsiher der einen Seite des Stellzylinders zugeführt und von der anderen gleichzeitig abgeführt werden. Wird kein Druckmittel zugeführt, dann schließen beide Kugelventile und blockieren damit die vom Stellzylinder eingestellte Position. Die Ventileinrichtung hat den Nachteil, beim Auftreten von Überlasten nicht als Überdruckventil zu wirken, und ist daher aus Sicherheitsgründen für einen universellen Einsatz ungeeignet.

Bei einer weiteren, aus der US-PS 32 72 086 bekannten Ventileinrichtung sind ebenfalls zwei Ventile mit kugelförmigen Schließelementen vorgesehen, die zwischen sich einen Zylinder mit einem Steuerkolben aufweisen. Der Steuerkolben ist hierbei mit beidseitigen Stellstutzen und federnd nachgebenden Auflaufelementen versehen, wodurch allein durch das je nach Stellrichtung zugeführte Druckmittel ein Ventil direkt und das andere über einen Stellstutzen des Steuerkolbens geöffnet wird Auch diese als hydraulisches Schloß wirkende Ventileinrichtung hat den Nachteil, beim

ίο Auftreten von Überlasten als Überdruckventil nicht zu wirken, und ist daher aus Sicherheitsgründen nur im begrenzten Umfang einsetzbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Art in baulich einfacher Weise so auszubilden, daß sie in der Lage ist, sowohl unzulässige Überdrücke als auch das Entstehen von Vakuum im hydraulischen System zu verhindern.

Gemäß der Frfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Ventilzylinder drei Steuerkolben jeweils mit beidseitigen Stellstutzen angeordnet sind, daß jeder der beiden von benachbarten Steuerkolben begrenzten Räume im Ventilzylinder einen Steuereingang aufweist, der jeweils an den mit dem Stellzylinder verbundenen Ausgang des auf derselben Seite liegenden Schließventils angeschlossen ist, und daß die Druckfedern der Schließventile so bemessen sind, daß in der blockierten Stellung des Arbeitskolbens des Stellzylinders bei einem Überdruck in diesem das jeweils auf der Niederdruckseito liegende Schließventil zum Nachströmen von Druckmittel öffnet.

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung hat den Vorteil, neben der Blockierung der jeweils eingenommenen Stellung des Arbeitskolbens auch als Überdruckventil bei Überdruck im Stellzylinder zu wirken und ein Nachgeben aufgrund von Wärmeausdehnungen des Druckmittels bei ungewöhnlicher Sonneneinstrahlung oder aufgrund von Stoßlasten bei bestimmungsgemäß eingesetzten Stellzylindern verhindert werden. Der einfache Aufbau der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung gewährleistet dabei eine einwandfreie Funktion und bedeutet damit eine wesentliche Verbesserung der Zuverlässigkeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Der Ventilzylinder 70 der dargestellten Ventileinrichtung ist an beiden Seiten offen und nimmt drei gleiche Steuerkolben 71, 72,73 auf. Alle Steuerkolben 71, 72,73 sind auf jeder Seite mit einem Stellstutzen 75 und darüber hinaus auf ihrem Mantelumfang mit einer Ringnut 76 für einen Kolbenring 77 versehen. An beiden offenen Seiten des Ventilzylinders 70 ist je ein als Schließventil 78, 79 wirkendes Kegelventil angeordnet. Beide Schließventile weisen den gleichen Aufbau auf. Sie bestehen aus einem Führungszylinder 80, deren Böden 81 an den offenen Seiten des Ventilzylinders 70 anliegen. Die Böden 81 sind je mit einer axialen Bohrung 82 versehen, deren Durchmesser derart gewählt sind, daß die entsprechenden Stellstutzen 75 der Steuerkolben 71 und 73 in die Bohrungen eingreifen können. Die Führungszylinder 80 enthalten je einen Ventilkolben, dessen Schließseite die Form eines Kegelstumpfes hat und im folgenden als Ventilkegel 83 bezeichnet wird. Die Ventilkegel greifen etwas in die Bohrungen 82 ein, deren Randkanten die Ventilsitze 84 bilden. Jeder Ventilkolben ist auf seinem Umfang mit Längsnuten 85 zum Durchströmen des Druckmittels versehen. Von der Rückseite aus ist in jeden Ventilkolben ein Sackloch 86 eingebohrt, in das je eine Druckfeder 87 eingesteckt ist

Jede Druckfeder 87 stützt sich einerseits im Sackloch 86 und andererseits an einem Deckel 88 ab. Jedes Schließventil 78, 79 ist von einem solchen Deckel verschlossen.

Das Druckmittel wird über ein Steuerventil 90 dem Ventilzylinder 70 zugeführt, und zwar je nach Steuereteilung entweder dem rechten Eingang 91, der zwischen dem Boden 81 des rechten Schließventils 78 und dem Steuerkolben 73 liegt, oder dem in entsprechende-· Weise auf der linken Seite des Ventilzylinders 70 angeordneten Eingang 92. Jeder Führungszylinder 80 weist stromab des betreffenden Schließventils einen Ausgang 93 bzw. 95 auf. Der Ausgang 93 auf der rechten Seite ist mit dem Kopfende des Stellzylinders 97 und einem zwischen dem mittleren Steuerkolben 72 und dem rechten Steuerkolben 73 vorgesehenen Steuereingang 94 im Ventilzylinder 70 verbunden. Entsprechendes gilt auch für die linke Seite der Ventileinrichtung. Dort hat der Ausgang 95 zum „'inen mit dem kolbenstangenseitigen Ende des Stellzylinders 97 und zum anderen mit einem Steuereingang 96 zwischen dem linken Steuerkolben 71 und dem mittleren Steuerkolben 72 im Ventilzylinder 70 Verbindung.

Die beschriebene Ventileinrichtung funktioniert folgendermaßen: Soll der Arbeitskolben 98 im Stellzylinder 97 nach rechts bewegt werden, also soll die mit dem Arbeitskolben verbundene Kolbenstange 99 einfahren, dann muß der Systemdruck Ps vom Steuerventil 90 dem Eingang 92 und damit dem Schließventil 79 zugeleitet werden. Der Systemdruck Ps drückt dabei den Ventilkegel 83 des Schließventils 79 zurück, so daß es öffnet. Das Druckmittel strömt somit durch die axiale Bohrung 82 und die Längsnuten 85 zum Ausgang 95, von wo es zur linken Seite des Stellzylinders 97 und zum Steuereingang 96 gelangt. Mit dem Öffnen des Schließventils 79 wird gleichzeitig auch das Schließventil 78 geöffnet, da der Systemdruck Ps auch auf den Steuerkolben 71 wirkt und über diesen und die Steuerkolben 72, 73 den Ventilkegel 83 vom Ventilsitz 84 abhebt. Dadurch, daß der Durchmesser der Steuerkolben 71,72,73 wesentlich größer ist als der der Bohrung 82, ist gewährleistet, daß zuerst immer das Schließventil für den Rücklauf geöffnet wird. Das Druckmittel kann sich somit im Stellzylinder 97 niemals aufstauen.

Die Steuerung in entgegengesetzter Richtung ist entsprechend analog. Dabti wird der Systemdruck Ps vom Steuerventil 90 dem Schließventil 78 zugeleitet, während der Rücklauf Pr an das Schließventil 79 geschaltet wird. Die Stellbewegung des Arbeitskolbens 98 im Stellzylinder 97 wird über die Kolbenstange 99 einem Stellglied zugeführt, das wiederum eine durch einen Pfeil 100 gekennzeichnete Last darstellL

In der Ruhestellung des Steuerventils 90 liegen beide Schließventile 78, 79 am Rücklauf des hydraulischen Systems und sind daher geschlossen. Der Arbeitskolben 98 des Stellzyiinders 97 ist daher in dieser Stellung blockiert. In dieser Stellung dienen die Schließventile 78, 79 auch als Oberdruckventile. Entsteht z. B. auf einer Seite des Stellzylinders 97 ein Überdruck, so kann dieser nur bis zu einem bestimmten Wert ansteigen. Dadurch, daß das Druckmittel nach dem Durchströmen der Schließventile 78, 79 gleichzeitig auch je einem Steuereingang 94, 96 des Ventilzylinders 70 zugeleitet ist, wirkt der Oberdruck immer zwischen zwei Steuerkolben, und zwar zwischen den Steuerkolben 71 und 72 oder 72 und 73. Dadurch werden die betreffenden beiden Steuerkolben auseinanderbewegt und öffnen durch Mitnahme des dritten Steuerkolbens über ihre Stellstutzen 75 die Schließventile 78, 79, und zwar zuerst das Schließventil auf der Niederdruckseite, da der Ventilkegel 83 des_ Schließventils auf der Oberdruckseite durch den Überdruck zusätzlich auf seinen Ventilsitz gepreßt wird. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Druckmittel auf der Niederdruckseite nachströmen kann, bevor auf der Überdruckseite das Schließventil geöffnet wird. Ein Vakuum kann sich somit auf der nachströmenden Seite nicht bilden. Der Wert des Überdrucks, bei dem die Schließventile öffnen, ist durch die Druckfedern 87 und das Verhältnis der Außendurchmesser der Steuerkolben 71, 73 sowie der die Ventilsitze bildenden Bohrungen 82 bestimmt und kann durch eine geeignete Bemessung dieser Bauteile eingestellt werden.

Wie bereits erwähnt, ist damit möglich, unzulässige Oberdrücke bei bestimmungsgemäß eingesetzten Stellzylindern zu verhindern. Solche Überdrücke können z. R bei Stoßlasten oder bei Wärmeausdehnungen des Druckmittels auftreten. Wärmeausdehnungen des Druckmittels können entstehen, wenn ein Stellzylinder längere Zeit ungewöhnlicher Wärmezufuhr, z. B. starker Sonneneinstrahlung, ausgesetzt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentanspruch:

Ventileinrichtung zur hydraulischen Blockierung eines doppeltwirkenden hydraulischen Stellzylinders, mit zwei die Arbeitsräume des Stellzylinders absperrenden und bei Druckmittelzuführung gegen Federkraft öffnenden Schließventilen sowie mit einem zwischen den Schließventilen fluchtend zu diesen angeordneten Ventilzylinder, der mit Stellstutzen zum Öffnen der Schließventile versehene, vom Druckmittel beaufschlagbare gleichgroße Steuerkolben aufweist, welche einen wesentlich größeren, vorzugsweise doppelt so großen Durchmesser wie der Sitzdurchmesser der Schließventile haben, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilzylinder (70) drei Steuerkolben (71, 72, 73) jeweils mit beidseitigen Stellstutzen (75) angeordnet sind, daß jeder der beiden von benachbarten Steuerkolben (71, 72; 72, 73) begrenzten Räume im Ventilzylinder (70) einen Steuereingang (94, 96) aufweist, der jeweils an den mit dem Stellzylinder (97) verbundenen Ausgang (93,95) des auf derselben Seite liegenden Schließventils (78. 79) angeschlossen ist, und daß die Druckfedern (87) der Schließventile (78, 79) so bemessen sind, daß in der blockierten Stellung des Arbeitskolbens (98) des Stellzylinders (97) bei einem Oberdruck in diesem das jeweils auf der Niederdruckseite liegende Schließventil (78, 79) zum Nachströmen von Druckmittel öffnet.