DE2049066B2 - Fernsteueranlage fuer mehrere, an eine einzige druckmittelquelle angeschlossene hydraulische arbeitszylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fernsteueranlage für mehrere doppeltwirkende, an eine einzige Druckmittelquelle angeschlossene hydraulische Arbeitszylinder, mit mehreren, jeweils einem Arbeitszylinder zugeordneten Verteilern,.durch welche die im Arbeitszylinder angeordneten Differentialkolben in beiden Richtungen angesteuert und in ihrer Lage blockiert werden können, sowie mit Zu- und Ableitungen zwischen der Druckmittelquelle und den Arbeitszylindern.

Derartige Fernsteueranlagen finden z.B. in Schiffen, insbesondere Tankern, Verwendung, wo mehrere Ventile einer Gesamtanlage unabhängig voneinander hydraulisch bedient werden sollen. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind die Tankanlagen von Erdöl-Verteilerstationen, Raffinerien od. dgl.

Eine Anlage der eingangs genannten Art mit zwei Arbeitszylindern ist bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift 1174166). In dieser Anlage fördert die Druckmittelquelle in eine Druckleitung, von der zwei Versorgungsleitungen für die Verteiler der beiden Arbeitszylinder abzweigen. Diese Verteiler steuern

ίο jeweils den Zu- und Abfluß beider Kammern des zugeordneten Arbeitszylinders, so daß zwischen Verteiler und Arbeitszylinder jeweils ein doppelter Leitungszug vorgesehen sein muß. Jede Kammer des Arbeitszylinders kann durch den Verteiler abwech-

1= selnd mit der Druckflüssigkeitsquelle oder dem Rücklauf verbunden und so der Arbeitskolben gesteuert werden. Da die zentrale Kommandostelle häufig weit von den Arbeitszylindern entfernt ist, ist die Gesamtlänge dieser doppelten Leitungen sehr groß und bela-

ao stet die Gesamtkosten der Anlage erheblich. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist bereits daran gedacht woi den, die doppeltwirkenden Arbeitszylinder durch einfachwirkende Arbeitszylinder zu ersetzen, deren Kolben dann durch eine metallische oder pneumatische Feder in einem der von dem hydraulischen Druck in seiner einzigen Kammer entwickelten Kraft entgegengesetzten Sinn zurückgeführt wird, doch führt diese Lösung zu einem unzulässigen Platzbedarf der Rückholfeder.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anlage der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei der die Gesamtlänge der Leitungen verringert wird, ohne daß dadurch die Steuerbarkeit der Arbeitszylinder vermindert oder deren Bauaufwand erhöht wird.

Hiese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verteiler der Arbeitszylinder in einer zentralen Kommandostelle angeordnet sind, von der jeweils eine einzige Steuerleitung zu <i^r die größere Fläche des Differentialkolbens enthaltenden Kammer jedes Arbeitszylinders führt, daß die Verteiler als an sich bekannte Schiebeventile mit drei Stellungen, davon eine neutrale, den zugeordneten Differentialkolben hydraulisch blockierende Stellung, ausgebildet sind, denen jeweils durch den Verteiler angesteuerte Rückschlagventile nachgeschaltet sind, welche in der neutralen Stellung die Steuerleitungen verschließen, wobei diese Rückschlagventile ebenfalls in der Kommandostelle untergebracht sind, und daß die die kleineren Flächen der Differentialkolben enthaltenden Kammern an eine gemeinsame Speiseleitung angeschlossen sind, die unter Umgehung der Kommandostelle direkt mit der Druckmittelquelle verbunden ist.

SS Die erfindungsgemäße Anordnung kommt mit je einer Zuleitung für jeden Arbeitszylinder sowie mit einer für alle Arbeitszylinder gemeinsamen Ringleitung aus. Über die unter wechselndem Druck stehenden Zuleitungen werden jeweils von der Kommandosteile aus die eigentlichen Steuerkammern dei Arbeitszylinder angesteuert. Die an die unter konstantem Druck stehende gemeinsame Ringleitung angeschlossenen Kammern stellen eine Art Rückführfedern dar. Diese bei einem einzelnen Arbeitszylindei schon bekannte Anordnung (Zeitschrift »Oelhydraulik und Pneumatik«, 1959, Seite 23 untere Reiht rechtes Bild), bei welcher eine Kammer eines dop peltwirkenden Arbeitszylinders unter konstanten

Druck steht, ermöglicht es in der erfindungsgemäßen Zusammenschaltung, daß eine beliebige Anzahl von Arbeitszylindern an eine einzige Druckmittelquelle angeschlossen und einzeln in beiden Bewegungsrichtungen gesteuert oder in beliebiger Lage blockiert werden kann. Dabei ist die Anzahl der Leitungen gleich der der Arbeitszylinder zuzüglich einer gemeinsamen Ringleitung. Eine Verbesserung der hydraulischen Einspannung des Kolbens in der sogenannten neutralen Lage des Verteilers wird durch die zusätzliehe Nachschaltung eines gesteuerten Rückschlagvenlils hinter den Verteiler erzielt, so daß z. B. der Kolben ohne weiteres eine große Last aufnehmen kann.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist zwischen jedem Verteiler und jedem Rückschlagventil jeweils eine in beiden Strömungsrichtungen arbeitende, vorzugsweise regelbare Drosselstelle angeordnet. Damit kann die Verstellgeschwindigkeit des Arbeitszylinders und der damit verbundenen Bauteile auf einen günstigen Wert einreguliert werden. ao

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen jedem Verteiler und jedem Rückschlagventil jeweils zwei par abgeschaltete, in je einer entgegengesetzten Strömungsrichtung arbeitende Drosselstellen angeordnet sind. Diese letztere «s Anordnung gibt die Möglichkeit, die Verstellgescbwindigkeit in den beiden Stellrichtungen des Arbeitszylinders unterschiedlich einzuregeln.

Um die Verstellamplitude des Arbeitskolbens ablesen zu können, ist in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß wenigstens an ein^r Steuerleitung innerhalb der Kommandostelle ein Strönvingsmengenmesser angeordnet ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Fernsteueranlage für die Ladeventile eines Tankers,

F ν g. 2 eine Schnittansicht einer Einzelheit der Fig. 1 in größerem Maßstab,

F i g. 3 eine Ausführungsabwandlung einer anderen Einzelheit der Fig. 1.

Das nachstehende Anwendungsbeispiel betrifft eine Anlage zur Fernsteuerung von mehreren hydraulischen Arbeitszylindern, welche die beweglichen Verschlußglieder 1 der Ventile von Zisternen eines Schiffes oder einer Landanlage für Erdöl betätigen.

Die Anlage enthält eine gemeinsame Druckmittelquelle oder hydraulische Zentrale A, einen in der Nähe eines jeden beweglichen Verschlußgliedes 1 an- so geordneten, mit diesem verbundenen doppeltwirkenden Arbeitszylinder B und einen je einem Arbeitszylinder zugeordneten Verteiler C, wobei mehrere Verteiler C in einer zentralisierten Kommandostelle D zusammengefaßt sind.

Die Druckmittelquelle A wird im wesentlichen durch eine von einem Motor 3 angetriebene Pumpe 2 gebildet, welche öl einem Behälter 4 über ein Filter 5 entnimmt und es in eine Druckleitung 6 fördert. Diese Leitung ist mit einem Rückschlagventil 7 und einem regelbaren Sicherheitsventil 8 versehen, welches den Druck in der Druckleitung 6 auf einen bestimmten Wert P₀ (von z.B. 40Bar) begrenzt.

Jeder doppeltwirkende Arbeitszylinder B enthält einen ortsfesten Zylinder 9 und einen als Differentialkolben ausgebildeten Kolben 1Ö mit einer Kolbenstange 11. Der Kolben 10 grenzt in einem Zylinder 9 eine Kammer 12 mit verhältnismäßig großer Arbeitsfläche und eine Kammer 13 mit verhältnismäßig kleiner Arbeitsfläche ab, wobei die Kolbenstange 11 durch diese letztere Kammer tritt. Bekanntlich erzeugt jede* in der Kammer 12 hergestellte Druck an dem Kolben 10 eine Kraft, welche gleich dem Produkt aus dieser Kraft und der gesamten querliegenden Fläche (Arbeitsfläche) des Kolbens ist, während ein in der Kammer 13 hergestellter Druck an dem Kolben 10 eine entgegengesetzte Kraft bestimmt, welche gleich dem Produkt aus diesem letzteren Druck und der hier geltenden »Arbeitsfläche« ist, welche sich aus der Differenz zwischen der Gesamtfläche des Kolbens und dem Querschnitt der Kolbenstange 11 ergibt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist angenommen, daß das bewegliche Verschlußglied 1 an einer drehbaren WeUe 14 befestigt ist. Zur Verbindung des Kolbens M) mit dem Verschlußglied 1 kann dann z.B. das freie Ende der Kolbenstange 11 a)s eine Zahnstange Ho aasgebildet werden, welche mit einem auf der Welle 14 befestigten Zahnrad 15 in Eingriff steht. Wenn das bewegliche Verschlußglied 1 ein Gleitkörper ist, genügt, es, dieses für eine Translationsbewegung mit der Kolbenstange 11 zu verbinden.

Jeder durch einen Verteiler C gesteuerte Arbeitszylinder B ist ein Differentialarbeitszylinder, dessen Kammer 12 mit verhältnismäßig großer Arbeitsfläche durch eine Steuerleitung 16 mit dem Verteiler C verbunden ist, wekher so ausgebildet ist, daß er diese Steuerleitung 16 entweder mit der Druckmittelquelle A oder mit einem Auslaßraum, z.B. dem Behälter 4, in Verbindung setzt, od. ggfs. die Steuerleitung 16 isoliert, wobei die Kammer 13 mit verhältnismäßig kleiner Arbeitsfläche ständig mittels einer Rohrleitung 17 an eine Speiseleitung 18 zur Speisung mit Druckflüssigkeit angeschlossen ist, welche wenigstens mehreren Arbeitszylindern B gemeinsam ist, wobei die Arbeitsflächen des Kolbens 10 und die Flüssigkeitsdrücke so gewählt sind, daß die in der Kämmet 13 entwickelte, auf den Kolben 10 (in F i g. 1 nach links) ausgeübte ständige hydraulische Kraft kleiner als die in der anderen Kammer 12 (in entgegengesetztem Sinn) entwickelte intermittierende hydraulische Kraft, und zwar beispielsweise halb so groß wie diese ist.

Zur Vereinf achung der F i g. 1 sind nur ein einziger Arbeitszylinder B und ein Verteiler C dargestellt, die Komma.ndostelle D kann jedoch mehrere Verteiler C enthalten. Beispielsweise sind die einzige Steuerleitung 16 und die Rohrleitung 17 einer zweiten Anordnung mit Arbeitszylinder ß und Verteiler C in Fi g. 1 teilweise bei 16a bzw. 17a dargestellt. Es ist jedoch nur eine Speiseleitung 18 für alle Arbeitszylinder B vorhanden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckmittelquelle A nicht nur an jeden Verteiler C durch Verbindungsleitungen 19, 19a usw. angeschlossen, sondern auch an die gemeinsame Speiseleitung 18, so daß der in jeder Kammer 13 des Arbeitszyllinders hergestellte ständige Druck gleich dem Druck P₀ ist, welcher in jeder Kammer 12 hergestellt werden, kann, wobei in jedem Arbeitszylinder B die größere Arbeitsfläche etwa gleich dem Doppelten der kleineren Arbeitsfläche ist, so daß die oben definierten hydraulischen Kräfte in dem Verhältnis 1:2 stehen.

Jeder Verteiler C hat die Form eines Schiebers mit drei Stellungen, darunter eine neutrale Stellung, wo-

bei insbesondere der Verteiler in dieser neutralen Stellung nicht selbst die Abdichtung des Strömungskreises herstellt, wobei ein gesteuertes Rückschlagventil 20 in die einzige Steuerleitung 16 eingeschaltet ist.

In Fig. 1 sind das Rückschlagventil 20 und der Schieber 21 eines einzigen Verteilers C symbolisch dargestellt, während Fi g. 2 in größerem Maßstab eine bekannte Ausführungsform des Rückschlagventils 20 zeigt.

In der dargestellten Stellung bestimmt der Schieber 21 die Öffnung des Rückschlagventils 20, damit dieses die Kammer 12 des Arbeitszylinders B mit dem Behälter 4 in Verbindung setzt, so daß der Druck P₀ nur in der gegenüberliegenden Kammer 13 hergestellt wird und sich der Kolben 10 in Fig. 1 nach links verschiebt.

Hierfür setzt der Schieber 21 die Druckleitung 6 der Druckmittelquelle Λ über die Verbindungsleitung 19 und einen Kanal 22 mit einer Leitung 23 in Verbindung, welche ständig an eine Kammer 24 angeschlossen ist, welche in einem dem gesteuerten Rückschlagventil 20 angehörenden Zylinder 25 durch einen Kolben 26 begrenzt wird. Dieser unter der Wirkung einer Rückholfeder 27 stehende Kolben trägt einen Stößel 28, welcher ein bewegliches Verschlußglied 29 betätigt. Dieses wird durch eine Feder 30 gegen einen Sitz 31 gedrückt, welcher zwischen zwei Kanälen 32 und 33 ausgebildet ist, die mit je einem von zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten der Steuerleitung 16 verbunden sind. Der Kanal 32 steht ständig mit dem zu dem Verteiler C führenden Abschnitt der Steuerleitung 16 und der Kanal 33 mit dem anderen Abschnitt in Verbindung. Der Kolben 26 begrenzt in dem Zylinder 25 der Kammer 24 gegenüber eine zweit* Kammer 34, weiche mit einer Leitung 35 für den Rückfluß der Leckströmungen verbunden ist. Wenn, wie oben angegeben, die Kammer 24 durch den Verteiler C mit der Druckleitung 6 verbunden ist, geht der Kolben 26 entgegen der Wirkung der Rückholfeder 27 aufwärts, öffnet das Verschlußglied 29 entgegen der zusätzlichen Wirkung der Feder 30 und stellt so die Kontinuität der einzigen Steuerleitung 16 her, welche dann von dem Verteiler C mit dem Behälter 4 durch einen Kanal 36 seines Schieben 21 und durch eine zu diesem Behälter führende Auslaßleitung 37 verbunden wird.

In der neutralen Stellung isoliert der Schieber 21 die Verbindungsleitung 19 und verbindet durch einen doppelten Kanal 38 die Leitung 23 mit der Auslaßleitung 37, wodurch der Kotben 26 ta die Stellung der Fig. 2 gebracht und in dieser gehalten wird, in welcher er die Schließung des Sitzes 31 durch das Verschlußglied 29 bestimmt. Die einzige Steuerleitung 16 ist dann unterbrochen, was abgesehen von den etwaigen Ledcströfflungen die StüTsetzuag des Kolbens 10 bewirkt Gleichzeitig verbindet der doppelte Kanal 38 mit der Auslaßleitung 37 den zu dein Verteiler C führenden Abschnitt der Steuerleittmg 16.

lader anderen Arbeitsstellung des Schiebers 21 ist die Druckleitung 6 der DrucfcnittelqueOe A durch einen Kanal 39 mit dem Kanal 32 des gesteuerten Rückschlagventils 20 verbunden, so daß die unter dem Druck P₀ stehende Flüssigkeit entgn der Wirkung der Feder 30 auf das Verschlußglied 29 wirkt und dieses von seinem Sitz 31 abhebt. Die Druckflüssigkeit gelangt dann durch die einzige Steuerlertong 16 in die K 12 des ArbeHszyfinders B. Der Druck P₀

wirkt dann in der Kammer 12 auf eine große Arbeitsfläche und in der anderen Kammer 13 auf eine kleine Arbeitsfläche, so daß der Kolben 10 einer resultierenden hydraulischen Kraft ausgesetzt ist, welche in

S Fig. 1 nach rechts gerichtet ist, Falls die große Arbeitsfläche doppelt so groß wie die kleine Arbeitsfläche ist, ist diese Kraft der Kraft P₀ gleich und entgegengesetzt, welcher der Kolben in der ersten oben beschriebenen Stellung des Schiebers 21 ausge setzt ist.

Wie bereits ausgeführt, bewirkt der Verteiler C in der neutralen Stellung, von etwaigen Leckströmungen abgesehen, die Stillsetzung des Kolbens 10. Hierzu ist zu bemerken, daß diese Leckströmungen, welche der Verteiler C zulassen könnte, in Wirklichkeit durch das gesteuerte Rückschlagventil 20 in Fortfall gebracht werden.

Zur Darstellung der drei Stellungen des Schieben 21 ist in Fig. 1 ein federbelasteter Festhalteteil 40

ao gezeigt, welcher mit drei Rasten 41 zusammenwirkt, welche an dem Schieber 21 oder einem fest mit diesem verbundenen Teil ausgebildet sind und in der Längsrichtung Abstände voneinander haben, welche den Strecken entsprechen, um welche sich der Schieber

iS verschieben kann.

Schließlich kann man zur Regelung der Ventellgeschwindigkeit des beweglichen Verschlußgliedes 1 an jeder Steuerleitung 16 zwischen dem Verteiler C und dem gesteuerten Rückschlagventil 20 entweder, wie in F i g. 1 dargestellt, eine einzige, vorzugsweise regelbare, in beiden Suöiiiüiigsrichiurigcn arbeitende Drosselstelle 42 anordnen, oder, wie in F i g. 3 dargestellt, zwei parallele Drosselstellen.

42α und 42b, welche je in einer der beiden Strö mungsrichtungen arbeiten, da sie durch Rückschlag ventile 43a, 436 je nach der Strömungsrichtung kurzgeschlossen werden.

In dem enteren Fall (Fig. 1) kann die Veretellgeschwindigkeit des Verschlußgliedes 1 mn* auf einen günstigsten Mittelwert eingestellt werden, während in dem anderen Fall (Fig. 3) die Verstellgeschwindigkeit je nach der Stromungsrichtung getrennt auf zwei günstigste Geschwindigkeiten eingestellt werden kann.

Außer den in der Kommandostelle D angeordneten Verteilern C kann die Anlage noch wenigstens einen Verteiler C, enthalten, welcher in konventioneller Anordnung in der Nähe des Arbeitszylinder«! B₁ liegt, dessen Speisung er stet ert. In diesem Fall können zwi-

S« sehen dem Verteiler C₁ und dem Arbeitszylinder B, die beiden üblichen Leitungen 44 und 45 hergestellt werden, welche dann kurz sind, «ad z der Druckleitung 6 oder der gemeinsamen Speiseleitung 18 und der Auslaßleitung 37 einerseits und dem Ver-

SS teiler C₁ andererseits Anschlußleitnngen 46 und 47. Die Anlage (tatm fur jeden Arbeitszylinder B durch einen Strgsmengenmesser 48, welcher an der einzigen Steuei leitung 16 angeordnet und in Stellungen (Winkelstellung oder lineare Stellung) des beweg Gehen Verschlußgliedes 1 geeicht ist, und/oder durch einen Hilfsverteiler 49 vervollständigt werden, welcher in der Nähe des Arbeitszylinders B angeordnet ist, am ihn von den Leitungen 16 und 18 zu isolieren und den Anschluß einer Hüfspumpe zu ennögfi chen.

Die obige Fernsteueranlage arbeitet folgendermaßen. Wenn sich ein Verteiler C in der neutralen Stellung befindet, isoliert er jede der er 12 und

13 des zugehörigen Arbeitszylinders B, wodurch das bewegliche Verschlußglied 1 festgehalten wird.

Wenn der Verteiler in die eine oder die andere seiner beiden anderen Stellungen gebracht wird, stellt er die Verbindung der Kammer 12 entweder mit dem P ehälter 4 oder mit der Druckleitung 6 her, wodurch der Kolben 10 aus den oben erläuterten Gründen in Fig. 1 nach links oder nach rechts verschoben wird. Die auf das Verschlußglied 1 in dem einen oder dem anderen Sinn seiner Verstellrichtung ausgeübten Kräfte sind bei der bevorzugten Ausführungsform einander gleich, und die Verstellgeschwindigkeiten werden genau entweder durch die einzige Drosselstelle 42 (F i g. 1) oder durch eine der beiden Drosselsteilen 42α und 42b (Flg. 3) geregelt.

Der Hauptvorteil dieser Anlage ist eine wesentliche Verkürzung der Leitungen. Die übliche doppelte, jeden Verteiler C mit dem entsprechenden Arbeitszylinder B verbindende Leitung ist nämlich durch eine einzige Steuerleitung 16 ersetzt. Es ist zwar die gemeinsame Speiseleitung 18 zu berücksichtigen, die Gesamtlänge desselben ist jedoch erheblich kleiner als die Summe der Längen der fortgefallenen Leitungen zwischen dem Arbeitszylinder B und dem Verteiler C. Die erfindungsgemäße Anlage schließt keineswegs aus, daß gewisse Arbeitszylinder B₁ durch von der Kommandostelle D entfernte Verteiler C₁ gesteuert werden. Alle Arbeitszylinder B und B, können gleichzeitig aber unabhängig voneinander gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

P atentansprüche:

1. Fernsteueranlage für mehrere doppelt wirkende, an eine einzige Druckmittelquelle angeschlossene hydraulische Arbeitszylinder, mit mehreren, jeweils einem Arbeitszylinder zugeordneten Verteilern, durch welche die im Arbeitszylinder angeordneten Differentialkolben in beiden Richtungen angesteuert und in ihrer Lage blockiert werden können, sowie mit Zu- und Ableitungen zwischen der Druckmittelquelle und den Arbeitszylindem, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (C) der Arbeitszylinder (5) in einer zentralen Kommandostelle (D) angeordnet sind, von der jeweils eine einzige Steuerleitung (16) zu der die größere Fläche des Differentialkolbens (10) enthaltenden Kammer (12) jedes Arbeitszylinders führt, daß die Verteiler als an sich bekannte Schiebeventile mit drei Stellungen, davon eine neutrale, den zugeordneten Differentialkolben hydraulisch blockierende Stellung, ausgebildet sind, denen jeweils durch den Verteiler angesteuerte Rückschlagventile nachgeschaltet sind, welche in de r neutralen Stellung die Steuerleitungen (16) verschließen, wobei diese Rückschlagventile ebenfalls in der Kommandostelle untergebracht sind, und daß die die Kleineren Flächen der Differentialkolben (10) enthaltenden Kammern (13) an eine gemeinsame Speiseleitung (18) (Ringleitung) angeschlossen sind, die unter Umgehung der Kommandostelle direkt mit der Druckmittelquelle verbunden ist.

2. Fernsteueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Verteiler (C) und jedem Rückschlagventil (20) jeweils eine in beiden Strömungsrichtungen arbeitende Drosselstelle (42) angeordnet ist.

3. Fernsteueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Verteiler (C) und jedem Rückschlagventil (20) jeweils zwei parallelgeschaltete, in je einer entgegengesetzten Strömungsrichtung arbeitende Drosselstellen (42a, 42b) angeordnet sind.

4. Fernsteuerarlagc nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an einer Steuerleitung (16) innerhalb der Kommandostelle (D) ein Strömungsmesser (48) angeordnet ist, welcher die Verstellamplitude des entsprechenden Arbeitskolbens (10) anzeigt.