DE2140972A1 - Umsteuerventil - Google Patents

Description

Sperry Rand Corporation 76* 8^0

Troy, Michigan 48084

Umsteuerv en ti 1

Die Erfindung betrifft ein indirekt steuerbares Umschaltventil mit einem Gehäuse und einer innerhalb des Gehäuses verschiebbar gelagerten Walze, mit Steueröffnungen im Gehäuse und Vertiefungen in der Schiebewalze zur Umsteuerung eines Strömungsmittel-Flusses in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und zum Absperren der Zuflüsse von und zu einer Arbeitseinrichtung.

Die immer größer ausfallenden Arbeite- und Materialbewegungs-Maschinen erfordern für die bei ihnen verwendeten hydraulischen bzw. pneumatischen Antriebs systeme immer größere Umschaltventile für die Steuerung des Druckmittels für die druckmittelbetätigten Arbeitserleichterungen, welche die Eimer, Blätter, Schaufeln oder ähnliche Arbeitselemente dieser Maschinen betäti·» gen. Mit wachsender Ventilgröße wird es unwirtschaftliche diese Ventile neben der Bedienungsperson anzuordnen und die zahlreichen Zu·» und Ableitungen bis an diese Stelle führen zu müssen. Es ist vielmehr vernünftiger, diese Ventile so zu legen, wi© es für die Leitungsführung am günstigsten ist_e und stattdessen die

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Steuerbewegungen mit mechanischen Hilfsmitteln vom Steuergang auf die Ventile zu übertragen. Solche mechanischen Steuermittel erfordern jedoch verhältnismäßig schwere Konstruktionen und müssen oft auf verriegelten Wegen durch die Maschine hindurchgeführt werden, und das Ergebnis ist viel toter Gang und schlechte Übereinstimmung zwischen den Bedienungshebeln und dem letztenendes zu betätigenden Ventilelement. Außerdem wachsen mit der Größe von Druf.kmittel-Umschaltventilen auch die erforderlichen Stellk»ä£töi für Ihre Umschaltung; daraus ergibt sich eine weitere Schwierigkeit für die Zuverlässigkeit der Sperrung großer Ventile von einem fernen Bedienungsstand aus.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein indirekt steuerbares Umschaltventil zu schaffen, das unter Vermeidung der genannten Schwierigkeiten ohne großen Kraftaufwand eine präzise Steuerung von einem beliebig weit entfernten Bedienungsstand aus erlaubt. Ferner gehört es zur Aufgabe der Erfindung, bei der Umschaltung eines solchen Ventils um jede beliebige Stellung einen großen Teil der erforderH?· chen Stellkraft durch das unter Druck stehende Steuerungsmittel selbst aufbringen zu lassen, während die von der Bedienungsperson über mechanische Verbindungen übertragene Steuerkraft nur einen geringen Kraftaufwand erfordert.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem solchen Umschaltventil durch eine Zentrierfeder für die Schiebewalze; eine Einrichtung in Gestalt eines Stellkolbens, der koaxial zur Schiebewalze geführt und mit großen und kleinen Wirkflächen an entgegengesetzten Seitenflächen versehen ist; eine Druckmittel-Zuführeinrichtung zur kleinen Seite der Verstellkolben; einem Nachführ-Steuerventil zum Zuführen oder Ablassen von Druckmittel gegenüber der großen Seite des Stellkolbens; eine Zentrierfeder für das Steuerventil; und durch eine drehbare Auslöseeinrichtung für das Steuerventil^ die von einer Außenseite des Steuerventils über eine abgedichtete drehbare Welle angeschlossen ist, gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein bevorzugtes Steuerventil gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine Stirnansicht des Umschaltventils von Fig. 1

mit einem Teilschnitt durch eine Ebene 2-2; Fig. 3 eine andere Ansicht des Umschaltventils von Fig. 1

mit einem Teilschnitt durch eine Ebene 3-3; Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Ebene 4-4 der Fig. 2;

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Fig. 5 einen der Darstellung von Fig. 4 entsprechenden Teilschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ein in Fig. 1 dargestelltes erfindungsgemäßes Umschaltventil besitzt ein Gehäuse 10 und eine Schiebewalze 12, welche so ausgebildet ψ sein kann, wie man sie üblicherweise als Steuerelement zwischen

einer Druckmittelquelle und einer pneumatischen oder hydraulischen Arbeite einrichtung verwendet. Das Umschaltventil hat eine Anzahl von Ausnehmungen 14 in seinem Gehäuse 10 und mehrere Vertiefungen 16 in der Schiebewalze 12, und die in Fig. 1 dargestellte Ausnehmung 14 ist beispielsweise diejenige, welche mit der Behälterrückleitung des hier verwendeten hydraulischen Antriebssystems verbunden ist. Eine an sich bekannte Zentrie; federanordnung 18 hält die Schiebewalze 12 des Ventils in ihrer mittleren oder neutralen Stellung, in welcher der Zufluß und Abfluß zur Arbeite einrichtung unterbrochen ist. Wird jetzt die Schiebewalze 12 gegen ihre der Mittelstellung auf die eine Seite oder die andere Seite entgegen der Vorspannung der Z entrierfe der anordnung 18 verschoben, so werden entsprechende Zu- und Ableitungen zur angeschlossenen Arbeitseinrichtung an das Druckmittel angeschlossen, und die Arbeitseinrichtung wird entweder in Vorwärtsrichtung oder Rückwärtsrichtung

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betätigt. Die zuvor beschriebene Arbeitsweise ist typisch für ver«= schiedene bekannte Typen von hydraulischen Umschaltventilen_e

Erfindungsgemäß ist die Schiebewalze 12 mit einem Stellkolben 20 versehen, dessen linke Seite asinter Wirkfläche besitzt, die etwa nur halb so groß ist wie die Wirkfläche seiner rechten Seite«, An der rechten Seite des Gehäuses Γ0 ist mit Schrauben 24 ein Steuergehäuse 22 befestigt, in dessen Bohrung 26 sich der Stellkolben 20 hin« und herbewegen kann. Je eine gleitfähige Dichtung 28 und 30 aörgtfür Abdichtung gegenüber der Schiebewalze 12 bzw» den Stellkolben 20. Die Schiebewalze 12 besitzt eine zentrale Steuervetilbohrung 30, die an ihrem linken Ende über Radialbohrungen 34 mit der Behälterrückleitung-Ausnehmung 14 des Gehäuses 10 in Verbindung steht. In der Nähe ihres rechten Endes ist die Steuerventilbohrung 32 über Kanäle 36 mit der kleinen Wirkfläche des Stellkol» bens 20 verbunden, welcher ständig einem Strömungsmittel-Steuerdruck auggesetzt ist, wie später noch ausführlich beschrieben wird. Verschiebbar innerhalb der Steuerventilbohrung 32 befindet sich ein Steuer kolben 38 mit zwei Stegen 40 und 42, welche in der zeichnungsmäßig dargestellten neutralen Stellung gerade die radialen Kanäle 34 und 36 absperren. Ferner weist der Steuer kolben 38 einen Innenkanal 44 zur Verbindung seiner linken Stirnfläche mit dem

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Hohlraum, der sich rechts vom Stellkolben 20 befindet. Ein in den Steuer kolben 38 eingepreßter Stift 46 wirkt so mit einer Nut der Schiebewalze 12 zusammen, daß der Steuerkolben 38 in seiner Bewegungsfreiheit gegenüber der Schiebewalze 12 begrenzt ist. Die Stege 42 und 40 steuern den Einlaß und Auslaß von Steuer-Strömungsmittel zur bzw. von der großen Seitenfläche des Stellkolbens 20 und bewirken damit die Nachführung der Schiebe walze 12 in Abhängigkeit von Verschiebebewegungen des Steuerkolbens 38.

Der Steuer kolben 38 hat eine Nut 50, in die ein gegenüber dem Steuerkolben 38 frei drehbarer Auslösehebel 52 eingreift, welcher auf einer Welle 54 drehbar gelagert ist. Wie sich aus Fig. 3 entnehmen läßt, ist diese Welle 54 drehbar durch die Wandung des Steuer gehäuses hindurchgeführt und mit Hilfe einer Dichtung 56 abgedichtet. Durch einen außen mit der Welle 54 verstifteten Betätigungshebel 58 läßt sich die Welle 54 leicht und ohne großen Kraftaufwand von außen in jede erforderliche Stellung bringen, um den Steuerkolben 38 in die von der Bedienungsperson gewünschte Steuerstellung zu bewegen. Dieser Betätigungshebel 58 ist an irgendeine leicht zu betätigende Übertragungseinrichtung, beispielsweise an einen Maulenzug oder ein Hebelgestänge anschließbar, um von dem entfernten Bedienungsstand aus betätigt werden zu können.

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Die Oberseite des Steuergehäuses 22 ist mittels eines mit Schrauben 62 befestigten Deckelelement.es 60 abgeschlossen. Das Deckelelement 60 besitzt einen Druckanschluß 64 zur Verbindung mit einer geeigneten Steuer-Druckmittelquelle. Über Kanäle 66 im Deckelelement 60 sowie im Steuergehäuse 22 gelangt das Druckmittel zur zylindrischen Bohrung 26 auf der linken iSeite des Stellkolbens 20 und außerdem über die radialen Kanäle 36 zum Steuerkolben 38 selbst. Innerhalb einer axialen Bohrung 68 des Deckelelementes 60 ist ein zylindrischer Bolzen 70 verschiebbar gelagert und darin ist ein auf der Welle 54 befestigter Hebel 78 verschiebbar. Dieser Bolzen 70 dient teilweise als Rad-Mechanismus, und außerdem als Zentrier-Mechanismus für den Steuer kolben 38, und natürlich auch für die weiterführenden mechanischen Betätigungselemente, welche an den Betätigungshebel 58 angeschlossen sind.

Zu diesem Zweck ist der Bolzen 70 mit einer oder mehreren Nuten 74 und 76 versehen, in welche unter Federdruck stehende Kugeln 78 einrasten können, welche sich innerhalb von Radialbohrungen 80 befinden. Die Endlagen des Um Steuerventils werden somit in der Weise bestimmt, daß die Kugeln 78 jeweils in einer der Nuten 74 oder 76 einrasten.

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Der Bolzen 70 und damit das gesamte Umsteuerventil werden in ihrer Mittelstellung durch eine Zentrierfeder-Einrichtung fixiert, welche aus einer Feder 82 und zugehörigen Käfigen 84 und 86 besteht. Der gesamte Zentrier federmechanismus wird innerhalb des Deckelelementes 60 durch einen Verschluß 88 festgehalten, welcher das Einsetzen von Zentrierfedern verschiedener Stärke erlaubt, um die mechanischen Betätigungskräfte der zwiscfe&n dem Umschaltventil und dem Bedienungsstand verwendeten mechanischen Übertragungs« einrichtung anpassen zu können.

Um die Rastkugeln 78 auslösen zu können, führt ein Kanal 90 vom Steuerdruckanschluß 84 zu einer Auslöse-Ventilanordnung 92, welche in eine Bohrung 94 eingeschraubt ist, durch einen solenoid-betätigten Zwei-Wegeventil ausgebildet ist, wie die in einem vergrößerten ^ Maßstab gezeichnete Figur 4 erkennen läßt. Befindet sich die Auslöse-Ventilanordnung 92 im geöffneten Zustand, so gelangt das Steuer Druckmittel über eine Querbohrung 95 zu einem Kanal 96, der mit den Innenflächen der Rastkugeln 78 in Verbindung steht. Normalerweise, wenn die Auslöse-Ventilanordnung 92 geschlossen ist, liegt an den Rastkugeln 78 und über den Federn der gleiche Druck an, wie er auf der großflächigen Seite des Stellkolbens 20 herrscht (ungefähr die Hälfte des Steuerdruckes), weil das Spiel zwischen

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dem Bolzen 70 und der Bohrung 68 so bemessen ist, daß sich nach kurzer Zeit ein Druckausgleich einstellt. Ist jedoch die Ventilanordnung vorläufig offen, so liegt der höhere Steuerdruck an den Innenflächen der Rastkugeln 78 an und drückt diese gegen die Federspannung nach außen, so daß jetzt der Bolzen 70 freigegeben ist und unter dem Einfluß der Zentrierfeder 82 in seine Mittelstellung gleitet.

Obtarohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine elektrisch betätigte Rasteinrichtung benutzt wird, kann im Rahmen dieser Erfindung jede andere geeignete Type von Rastauslösemechanismus in die Bohrung 94 eingeschraubt sein, falls es aus irgend einem Grunde erwünscht ist, die Rasteinrichtung mit anderen Mitteln und nicht elektrisch auszulösen. So ist beispielsweise in Fig. 5 ein pneumatisch betätigtes Zwei-We ge ventil 98 dargestellt, welches in die Bohrung 94 eingeschraubt ist. Dieses pneumatische Ventil 98 besitzt einen durch eine Feder vorgespannten Kolben 100, der bei Beaufschlagung mit Druckluft über einen Anschluß 102 einen Ventilkörper 104 anhebt, um das hydraulische Druckmittel aus der Querbohrung in den Kanal 96 und damit zu den Rastkugeln 78 gelangen zu lassen«, Ferner besteht die Möglichkeit, in die Bohrung 94 einen hydraulischen Anschluß einzuschrauben, durch den hydraulisches Druckmittel

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aus einer anderen Steuer-Druckmittelquelle direkt in den Kanal 96 gelangen kann, um die Rasteinrichtung auszulösen.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Indirekt steuerbares Umschaltventil mit einem Gehäuse und einer innerhalb des Gehäuses verschiebbar gelagerten Walze, mit Steuer öffnungen im Gehäuse und Vertiefungen in der Schiebe walze zur Umsteuerung eines Strömungsmittels-Flusses in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und zum Absperren der Zuflüsse von und zu einer Arbeitseinrichtung,

gekennzeichnet durch eine Zentrierfeder anordnung (18) für die Schie* bewalze (12); eine Einrichtung in Gestalt eines Stellkolbens (20), der koaxial zur Schiebewalze (12) geführt und mit großen und kleinen Wirkflächen an entgegengesetzten Seitenflächen versehen ist; eine Druckmittel-Zufuhr einrichtung (66) zur kleinen Seite des Stellkolbens (20); ein Nachführ «Steuerventil (38) zum Zuführen oder Ablassen von Druckmittel gegenüber der großen Seite des Stellkolbens (20); eine Zentrierfeder (82) für das Steuerventil; und durch eine drehbare Auslöseeinrichtung (52) für das Steuerventil (38), die von einer Außenseite des Steuerventils über eine abgedichtete drehbare Welle (54) angeschlossen ist.

2. Umschaltventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil ein austauschbares Deckelelement (60) besitzt, in

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dem sich die Zentrierfeder (82) befindet.

3. Umschaltventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelelement (60) einen Rastmechanismus (78...) enthält, welcher das Steuerventil (38) in einer vorbestimmten Lage festhält.

4. Umschaltventil nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem Deckelelement (60) ein drittes Ventil (92) befindet, über das Druckmittel zum Rastmechanismus zu dessen Freigabe zuführbar ist.

5. Umschaltventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil ein Zwei-Wegeventil (92) ist; und daß zwischen dem Rastmechanismus (28...) und der großen Seite des Stellkolbens (20) eine Leckleitung angeordnet ist.

6. Umschaltventil nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Auslöseeinrichtung (52) sich auf der großen Seite des Stellkolbans (20) befindet und dem Druckmittel auf dieser Kolbenseite ausgesetzt ist.

7_e Umschaltventil nach mindestens einem der Ansprüche 1-6,

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dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (38) sich innerhalb der Schiebewalze (12) befindet und Druckmittel von der großen Seite des Stellkolbens (20) zu einem Behälter-Rückführanschluß (14) des Umsteuerventils abführt«

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