DE2232864C3 - Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil zur Steuerung eines doppeltwirkenden hydraulischen Motors, mit einem durch die Kraft einer Rückstellfeder in Richtung zur Neutralstellung vorgespannten Schieberkolben, der in seinen zwei Arbeitsstellungen verriegelbar ist und der durch eine hydraulisch betätigbare Auslösevorrichtung entriegelt wird, sobald in der betreffenden Arbeitsstellung der Arbeitsdruck einen bestimmten Wert erreicht, wobei für jede Arbeitsstellung der die Auslösevorrichtung betätigende Arbeitsdruck über eine radial in die den Schieberkolben aufnehmende Gehäusebohrung ausmündende Axialbohrung im Schieberkolben an axial auseinanderliegenden Druckmittelzufuhrkanälen abgegriffen wird.

Es liegt die Aufgabe vor, das Steuerventil der einleitend genannten Art so auszubilden, daß es nach einer anfänglichen manuellen Einstellung des Schieberkolbens zur Betätigung des hydraulischen Motors in einer Arbeitsrichtung automatisch eine Umschaltung in die entgegengesetzte Arbeitsrichtung bewirkt und nach Ende des Arbeitszyklus den Motor abschaltet. Es ist also die Schaffung eines halbautomatisch arbeitenden Steuerventils beabsichtigt, dessen Schieberkolben nur einmal zur Einleitung eines Arbeitszyklus verstellt werden muß und bei dem anschließend automatisch für die Vervollständigung des Arbeitszyklus gesorgt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die zwei Arbeitsstellungen auf ein und derselben Seite der Neutralstellung vorgesehen sind und daß die entgegen der Kraft der Rückstellfeder zuerst einzustellende Arbeitsstellung die von der Neutralstellung am weitesten entfernte ist.

Bei einem entsprechend dem einleitenden Absatz ausgebildeten bekannten Steuerventil gemftß der US-PS 28 48 014 liegen die beiden Arbeitsstellungen auf verschiedenen Seiten der Neutralstellung, so daß es nicht möglich ist, ohne Durchfahren der Neutralstellung von der einen Arbeitsstellung in die andere zu kommen. Bei beiden Arbeitsstellungen dieses Steuerventils kann nur eine Rückstellung unmittelbar zur Neutralstellung erfolgen; das heißt, eine Abfolge von mehreren Betriebsstellungen des Steuerkolbens in einer vcgegebenen Reihenfolge kann damit nicht erhalten werden.

Zwar ist das Teilmerkmal der Erfindung, daß neben einer Neutralstellung zwei Arbeitsstellungen in unterschiedlichem Abstand auf der gleichen Seite der Neutralstellung vorgesehen sind, der DE-AS 11 70 736 zn entnehmen. Hier fehlt jedoch die Möglichkeit einer Verriegelung des Schieberkolbens und eine druckabhängige Auslösung. Bei diesem letzterwähnten Steuerventil bewegt sich der Schieberkolben von seiner Ausgangsstellung in eine erste Arbeitsstellung, sobald sich der eingangsseitige Druck entsprechend erhöht Die Bewegung des Schieberkolbens hört auf, wenn seine eine Stirnfläche an der Stirnfläche eines Hilfskolbens zur Anlage kommt Dieser Hilfskolben fixiert in gewissem Maße die erste Arbeitsstellung. Wenn dann anschließend der Druck noch weiter ansteigt, wird der Schieberkolben entgegen dem mit einem Steuerdruck beaufschlagten Hilfskolben weiter verschoben, wobei dann auch der Hilfskolben seine Lage ändert Mit einem solchen System ist keine betriebssichere halbautomatisehe Arbeitsweise möglich, weil sich schon bei geringen Druckschwankungen im System vor oder hinter dem Steuerkolben die Lage des Hilfskolbens und des Steuerkolbens verändern kann.

Eine Ausgestaltung der Erfindung geht aus dem Unteranspruch hervor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßer; Steuerventils in Neutralstellung,

Fig.2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, bei der der Schieberkolben des Steuerventils in einer den Arbeitszyklus einleitenden Stellung steht,

Fig.3 eine der Fig.2 ähnliche Darstellung, bei der der Schieberkolben in einer die Arbeitsrichtung des gesteuerten Hydraulikzylinders reversierenden Stellung steht und

Fig.4 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines abgewandelten erfindungsgemüßen Steuerventils, das in der Neutralstellung die Motoranschlüsse blockiert.

Der in den F i g. 1 bis 3 dargestellte, im Gehäuse 5 des Steuerventils untergebrachte Schieberkolben 7 dient zur Betätigung eines reversiblen Hydromotors, beispielsweise eines Hydraulikzylinders 6.

Gemäß Fig. 1 steht der langgestreckte Schieberkolben 7 in der Neutralstellung. Der Schieberkolben läßt sich entgegen der Kraft der Rückstellfeder S in zwei Arbeitsstellungen (Fig. 2 und 3) verschieben, in denen die Verbindungen zwischen den Motoranschlüssen 8 und 9 und den Druckmittelzu- und Druckmittelabflüssen reversiert sind. Die Rückstellung des Schieberkolbens in die Neutralstellung erfolgt durch die Rückstellfeder S.

Eine Gehäusebohrung 10 nimmt den Schieberkolben 7 axialverschieblich auf. Mehrere Kanäle schneiden die Bohrung 10 an axial auseinanderliegenden Stellen an. Zu diesen Kanälen gehören zwei Motoranschlußkanäle 11, 12, die mit den Motoranschlüssen 8 und 9 verbunden sind, Einlaßkanäle 13 und 14 für das Druckmittel

beidseitig eines Auslaßkanale» 15, ein Brüekenspeisekanal 16, der mit dem Druckmitteleinlaß in Verbindung steht und zwei Arme 17 und 18 aufweist, die zwischen den Motoranschlußkanälen 11 und 12 außerhalb der Einlaßkanäle 13 und 14 einmünden, und weiterhin ein Brückenauslaßkanal 19, dessen beide Arme 20 und 21 außerhalb der Motoranschlußkanäle 11 und 12 in die Bohrung 10 einmünden.

Bei der dargestellten Einfachschieberanordnung stehen die mit Druckmittel gespeisten Einlaßkanäle 13 und 14 mit dem Ausgang der durch eine Pumpe gebildeten Druckmittelquelle P in Verbindung. Der Auslaßkanal 15 ist mit dem Steuerschieberausgang verbunden. Der Brückenaaslaßkanal 19 ist ebenfalls über einen Kanal 22 an den Steuerschieberausgang angeschlossen.

In der in F i g. I dargestellten Neutralstellung des Steuerventils verbinden Umfangsrinnen des Schieberkolbens die beiden Einlaßkanäle 13 und 14 mit dem Auslaßkanal 15. Auf diese Weise kann das von der Pumpe am Schiebereinlaß eintretende Druckmittel frei durch die Speisekanäle zum Auslaß des Steuerventils strömen und zum Sammelbehälter zurückkehren. In der Neutralstellung des Schieberkolbens sind beide Motoranschlußkanäle 11 und 12 mit den ihnen benachbarten Armen 20 und 21 des Brückenauslaßkanals 19 verbunden. Der Schieberkolben bringt somit den angeschlossenen Hydraulikzylinder 6 in eine Treibstellung. Für die vorliegende Erfindung ist es aber nicht wesentlich, daß der Schieberkolben in der Neutralste!- lung für eine Treibstellung sorgt. Es kann gemäß F i g. 4 der Schieberkolben T auch so ausgebildet sein, daß er in der Neutralstellung den Hydraulikzylinder in einer Blockierstellung hält

Die zwei Arbeitsstellungen liegen in unterschiedlichen Entfernungen — mit Bezug auf F i g. 1 — rechts der Neutralstellung. Durch Verschieben des Schieberkolbens kann man den an das Steuerventil angeschlossenen Hydraulikzylinder 6 in entgegengesetzte Richtungen betätigen. In der ersten Arbeitsstellung des Schieberkolbens, die am weitesten von der Neutralstellung entfernt ist (Fig.2), versperren die Kolbenabschnitte des Schieberkolbens den Druckmittelfluß des von der Pumpe kommenden Druckmittels zum Auslaßkanal 15. Das von der Pumpe kommende Druckmittel wird über ein lasthaltendes Rückschlagventil 24 dem Brückenspeisekanal 16 zugeführt und strömt dann durch dessen linken Arm 17 in die Bohrung 10, über eine Umfangsrinne 25 des Schieberkolbens zum Motoranschlußkanal 11 und schließlich zum Motoranschluß 8 am so kopfseitigen Ende des Zylinders 6. Das Druckmittel drückt die Kolbenstange 2G in die Ausfahrstellung, um den Arbeitshub des Zylinders 6 einzuleiten. Das am stangenseitigen Ende des Zylinders 6 abgegebene Druckmittel tritt in den Motoranschlußkanal 12 ein und strömt über den Arm 21 des Brückenauslaßkanals 19 zum Sammelbehälter.

Die vorstehend beschriebene Arbeitsstellung des Schieberkolbens ist mit einer automatisch lösbaren Verriegelungsvorrichtung 28 festgelegt. Diese befindet eo sich in einem rohrförmigen Gehäuse 29, das mit dem Ventilgehäuse 5 fest verbunden ist und den rechts vorspringenden Endteil des Schieberkolbens 7 umgibt. Der umhüllte rechte Endteil des Schieberbolbens ist hohl und enthält in seinen Wandungen in einer es gemeinsamen Radialebene Sperrkugeln 30. Im hohlen Endteil des Schieberkolfcens befindet sich ein axial verschielicher Kolben 31. der mit einer Feder 32 in Richtung zum Ventilgehäuse 5 vorgespannt ist, um mit einer an ihm vorgesehenen Nockenfläche die Sperrkuge|n 30 nach außen gegen die Innenwand des rohrförmigen Gehäuses 29 zu drücken. Die Sperrkugeln 30 können je nach der Lage des Schieberkolbens in axial auseinanderliegende Ausnehmungen 33,34 oder 35 der Gehäusewandung eingreifen.

In der Neutralstellung des Schieberkolbens werden die Sperrkugeln 30 federnd in die dem Ventilgehäuse am nächsten liegenden Ausnehmungen 33 gedruckt Jn der Arbeitsstellung des Schieberkolbens, in der die Kolbenstange 26 ausgefahren wird, dringen die Sperrkugeln 30 in die Ausnehmungen 35 ein, die am weitesten vom Ventilgehäuse entfernt sind.

Die Sperrkugeln können durch am Schieberkolben angreifende Kräfte, mit denen dieser aus der Neutralstellung in die in Fig.2 dargestellte Arbeitsstellung verschoben wird, leicht aus ihrer Verrastung herausbewegt werden. Die Verriegelungsvorrichtung kann aber trotz der Kraft der Rückstellfeder Sden Schieberkolben in den Stellungen gemäß F i g. 2 oder i halten.

Die Verriegelung läßt sich automatisch entsperren, um den Schieberkolben freizugeben, wenn der Druck des zum Hydraulikzylinder strömenden Druckmittels einen zuvor festgelegten Auslösewert überschreitet Zu diesem Zweck ist das linke Ende des Kolbens 31 entweder dem Druck in den Einlaßkanälen 13, 14, im Brückenspeisekanal 16 oder im gespeisten Motoranschlußkanal ausgesetzt.

Der Schieberkolben ist mit einer langen Axialbohrung 36 versehen, die an einem Ende über den Ventilsitz 37 eines Überdruckventils 40 mit dem hohlen Endteil des Schieberkolbens in Verbindung steht.

Am gegenüberliegenden Ende des Schieberkolbens befindet sich eine diesen durchdringende Querbohrung 38, die in der Kolbenstangenausfahrstellung des Schieberkolbens mit dem druckmittelgespeisten Einlaßkanal 13 in Verbindung steht

Wenn die Kolbenstange 26 das Ende des Arbeitshubes erreicht, steigt der Strömungsmitteldruck im Einirißkanal 13 sehr schnell auf den zuvor festgelegten Auslösewert an, der das Oberdruckventil 40 öffnet, so daß das Druckmittel vom Einlaßkanal 13 in den hohlen Endteil des Schieberkolbens eintreten kann, um den Kolben 31 entgegen der Feder 32 nach rechts zu bewegen. Auf diese Weise entfällt die radial nach außen gerichtete Vorspannkraft an den Sperrkugeln 30, so daß der Schieberkolben durch die Rückstellfeder S in Richtung Neutralstellung nach links verschoben wird.

Das ein Rückschlagventil darstellende Überdruckventil 40 und der Kolben 31 der Auslösevorrichtung der Verriegelung geben den Schieberkolben immer danvi zur Rückkehr in Richtung Neutralstellung frei, wenn in Zylinder 6 und demzufolge auch im Einlaßkanal des Steuerventils der zuvor festgelegte Auslösedruck erreicht wird. Der Auslösedruck kann auch erreicht werden, bevor die Kolbenstange 26 des Zylinders 6 das Ende des Arbeitshubes erreicht, wenn nämlich die am Zylinder angreifer Je Last eine vorbeslimmte Gegenkraft ausübt

Die Rückbewegung des Schieberkolbens von der mit Bezug auf Fig. 1 am weitesten rechts von der Neutralstellung liegenden Arbeitsstellung mit ausgefahrener Kolbenstange wird in der zweiten Arbeitsstellung des Schieberkolbens zwischen der Neutralstellung und der erstbeschriebenen Arbeitsstellung dann unterbrochen, wenn die Sperrkugeln 30 durch die Nockenfläche des Kolbens 31 in die Ausnehmuneen 34 hineinsedrückt

werden. Denn der Kolben 31 der Auslösevorrichtung wird von der Feder 32 in Richtung zum Ventilgehäuse in eine die Sperrkugeln beaufschlagende und speisende Stellung gedruckt, sobald der Schieberkolben in Richtung zur Neutralstellung soweit bewegt ist, daß die Querbohrung 38 den Bereich des Einlaßkanals 13 verlaßt Sobald dies geschieht, schließt das Überdruckventil 40 durch Federkraft. Das Druckmittel vor dem Kolben 31 kann zwischen dem Kolben 31 und dem ÄuBeren des hohlen Schieberkolbenendteites frei zum Arm 21 des Brückenauslaßkanals abströmen.

In der in Fig. 3 gezeigten zweiten Arbeitsstellung vertauscht der Schieberkolben die Verbindungen zwischen den MotoranschluBkanälen und den Ein- und Auslaßkanälen. So gelangt das Druckmittel vom Brückenspeisekanal 16 zum Motoranschlußkanal 12 und damit zum stangenseitigen Ende des Zylinders 6. während das am Kopfende des Zylinders abgegebene Druckmittel zum Motoranschlußkanal 11 strömt, um von dort in den Arm 20 des Brückenauslaßkanals 19 zu gelangen.

Die von dem Überdruckventil 40 und dem Kolben 31 gebildete Auslösevorrichtung für die Sperrktigeln wird erneut betätigt, wenn der Druck am siangenseitigen Ende des Zylinders den vorbestimmten Auslösedruck erreicht. Wenn die Kolbenstange das Ende des Riickhubes erreicht, wird momentan die Verriegelung durch die Sperrkugeln aufgehoben und dem Schieberkolben die Möglichkeit zur Rückkehr in die Neutralsiellung gegeben.

Bei Erreichen der Ncutralstellung werden die Sperrkugeln nach außen in die Ausnehmungen 33 hineingedrückt, so daß der .Schieberkolben in seiner Neutralstellung gehalten ist.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß die Schieberkolbenanordnung halbautomatisch arbeitet. Zunächst ist ein manuelles Eingreifen erforderlich, um den Schieberkolben aus der Neutralstellung in die erstbe schriebene Arbeitsstellung zu bringen, damit die Kolbenstange des Zylinders ausgefahren und ein Arbeitshub des Zylinders eingeleitet wird. Anschließend wird der Schieberkolben automatisch schrittweise in die Neutralstellung zurückgeführt in der Weise, daß eine

ίο Unterbrechung der Bewegung in der zweitbeschriebenen Arbeitsstellung stattfindet, in der die Rückbewegung der Kolbenstange erfolgt. Ein Arbeitszyklus ist immer dann vervollständigt, wenn der Schieberkolbcn in die Neutralstellung zurückbewegt worden ist. aus der er erneut in die am weitesten von der Neutralstellung entfernte Arbeitsstellung bewegt werden kann, um einen weiteren Arbeitszyklus einzuleiten.

Wie schon erwäinii, uiäüCni ucf SCnicücrKüiuci'i Γι ic Ii i notwendigerweise in der Neutralstellung die Motoran- Schlußkanäle mit dem Auslaßkanal zu verbinden. Gemäß Fig.4 kann der Schieberkolben T den Hydraulikzylinder in der Ncutralstellung hydraulisch blockieren und dann genauso gut eine halbautomatische Arbeitsweise des Zylinders in der vorbeschriebenen Weise ermöglichen. In dem Falle gemäß Fig.4 enthält das Durchflußsystem nur einen Einlaßkanal 113 und einen A^aslaßkanal 115. Der Schieberkolben T ist derart mit Kolbenabschnitten und Umfangsrinnen versehen, daß die Kanäle 113 und 115 in der Neutralstellung

in miteinander Verbindung haben, daß aber in. beiden Arbeitsstellungen des Schieberkolbens diese Verbindung unterbrochen wird, so daß es zu einer Druckbeaufschlagung des Brückenspeisekanals 16 kommt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Steuerventil zur Steuerung eines doppeltwirkenden hydraulischen Motors, mit einem durch die Kraft einer Rückstellfeder in Richtung zur Neutralstellung vorgespannten Schieberkolben, der in seinen zwei Arbeitsstellungen verriegelbar ist und der durch eine hydraulisch betätigbare Auslösevorrichtung entriegelt wird, sobald in der betreffenden Arbeitsstellung der Arbeitsdruck einen bestimmten Wert erreicht, wobei für jede Arbeitsstellung der die Auslösevorrichtung betätigende Arbeitsdruck über eine radial in die den Schieberkolben aufnehmende Gehäusebohrung ausmündende Axialbohrung im Schieberkolben an axial auseinanderliegenden Druckmittelzufuhrkanälen abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Arbeitsstellungen (R, E) auf ein und derselben Seite der Neutralstellung (N) vorgesehen sind und daß die entgegen der Kraft der Rückstellfeder (S) zuerst einzustellende Arbeitsstellung (E) die von der Neutralstellung (N) am weitesten entfernte ist.
2. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, bei dem die Verriegelungsvorrichtung in einem rohrförmigen Ansatz des Schieberkolbens gelagerte Sperrkugeln umfaßt, welche mittels Nocken nach Beaufschlagung der Auslösevorrichtung über ein ein Überdruckventil bildendes Rückschlagventil radial nach außen spreizbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken am Schaft des steuerungsaktiven Teils des Überdruckventils (40) ausgebildet sind.