DE2362431A1 - Oelhydraulische hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger verriegelung zur betaetigung von wasserhydraulischen ventilen - Google Patents
Oelhydraulische hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger verriegelung zur betaetigung von wasserhydraulischen ventilenInfo
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Description
Düsseldorf, 3. Dezember 1973
ΡΑΤ/112/Bur
- 2507 -
ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser
gegenseitiger Verriegelung zur Betätigung von wasserhydraulischen Ventilen
Die Erfindung bezieht sich auf ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen
mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten, magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von
mindestens zwei voneinander abhängigen wasserhydraulischen Ventilen.
Es sind wasserhydraulische Ventilsteuerungen bekannt, die entweder
mechanisch oder elektro-hydraulisch über entsprechende Vorsteuerungen
und eigenem Medium oder elektro-hydraulisch bzw, elektro-pneumatisch
und fremdem Medium betätigt werden.
Diese Ventilsteuerungen werden in der Wasserhydraulik sowohl für direkten Pumpenantrieb als auch für Akkumulatorbetrieb eingesetzt.
Zum Steuern einer Kolbenfläche gehören grundsätzlich zwei Ventile.
In der Praxis werden zu diesem Zweck zwei unabhängige Ventile verwendet,
die jedoch sinnvollerweise abhängig voneinander betätigt werden.
Die Forderung nach einer abhängigen Betätigung ist dadurch begründet,
daß beispielsweise bei Akkumulatorbetrieb das Auslaßventil geschlossen sein muß, bevor das Einlaßventil öffnet, und daß vor dem öffnen des
Auslaßventils das Einlaßventil geschlossen sein muß, um Verluste von
Preßwasser während des SchaItVorganges zu vermeiden.
Ist diese Abhängigkeit bzw. Verriegelung nicht gegeben, so sind die
einer Kolbenfläche zugeordneten Ventile während des Schaltvorganges
geöffnet. Das Preßwasser strömt dann ungenutzt in den Ablaß. Somit ergibt sich bei den aufeinander folgenden Schaltspielen ein nicht
unbeträchtlicher Verlust an Energie.
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Beispiele gegenseitiger Verriegelungen zur abhängigen Steuerung von funktionell zusammenwirkenden Ventilen bei als Hubkolben ausgebildeten
Servomotoren mit ihnen zugeordneten Pilotventilen oder
Steuerschiebern sind sowohl aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 269 457 als auch aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 402
als Vorsteuerungen bekannt.
Die gegenseitige Verriegelung der Hubkolben erfolgt durch eine in diesen vorgesehene Schlitzsteuerung. Bei diesen Vorsteuerungen wird
auch bei gleichzeitigem Steuerimpuls auf die Pilotventile oder Steuerschieber über die Schlitzsteuerung die Durchführung des Steuerkommandos
am Hubkolben solange verzögert, bis die Voraussetzung erfüllt ist, daß das eine zugehörige Ventil geschlossen ist.
In der Praxis erfüllt diese Verriegelungsart mittels Schlitzsteuerung
ihre Punktion sicher. Jedoch wird durch das unvermeidliche Lecköl bei länger anstehendem fehlerhaften Steuerimpuls die Verriegelung
aufgehoben. Beispielsweise kann bei einem falschen Kommando "Auslaß auf", während zugleich der Einlaß auch noch offen ist, mit der
Zeit Lecköl im Zylinder des Hubkolbens des Einlaßventils von einem Schlitz zwischen Zylinder- und Kolbenwandung zum zweiten Schlitz
durchdrücken. Da das Steuer- oder Pilotventil, das zum Hubkolben des Auslaßventils gehört, den Befehl "Auslaß auf" infolge Magnetbetätigung
befolgt hat, kann jetzt das Lecköl des Hubkolbens des Einlaßventils doch allmählich über das geöffnete Steuerventil zu
dem ihm zugeordneten Hubkolben des Auslaßventils gelangen und diesen Hubkolben des Auslaßventils anheben. Dadurch wird das Auslaßventil
selbst bereits geöffnet, obwohl das Einlaßventil noch nicht ganz geschlossen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen
mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung zur Betätigung von wasserhydraulischen Ventilen zu schaffen, die auch bei
anstehendem fehlerhaften Steuerimpuls die Verriegelung auch nach längerer Zeit nicht aufheben und einfacher in ihrem Aufbau sind.
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Die Lösung besteht nach der Erfindung bei den eingangs genannten
ö!hydraulischen Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser
gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von mindestens zwei von einander abhängigen
wasserhydraulischen Ventilen darin, daß jeweils der im Öffnungssinn des Wasserventils mit Steuerdruck beaufschlagte Hubzylinderraum
der einen Hubkolbenzylindervorrichtung mit einem am Pilotventil der anderen Hubkolbenzylindervorrichtung angeordneten
Sperrkolben verbunden ist, wobei der Sperrkolben entgegen der Magnetkraft dieses Pilotventils betätigbar ist.
Aufgrund der wechselweisen Verbindung der Hubkolbenzylinderräume,
die im die Wasserventile öffnenden Sinn beaufschlagt werden, mit den Sperrkolben, die an den Pilotventilen der jeweils anderen Hub kolbenzylindervorrichtungen
angeordnet sind, ist eine.eindeutige und klar definierte Verriegelungsmöglichkeit geschaffen worden.
Wird beispielsweise der Magnet des Pilotventils der Hubkolbenzylindervorrichtung, die ein wasserhydraulisches Einlaßventil betätigt, erregt,
geht der Steuerdruck unter den Hubkolben und zugleich über die
Verbindungsleitung zum Sperrkolben des anderen Pilotventils. Die
Druckkraft dieses Sperrkolbens ist immer größer als die entgegengesetzt wirkende Magnetkraft.
Wenn zum Beispiel der Befehl "Einlaß schließen" gegeben, d.h. der Magnet des entsprechenden Pilotventils entregt wird, wird infolge
des Ablaßstaudruckes unter dem Hubkolben der mit diesem Zylinderraum verbundene Sperrkolben am anderen Pilotventil solange ein Durchschalten
dieses Pilotventils trotz hier erregtem Magnet verzögert, bis der Ablaßstaudruck abgebaut und damit der Abwärtshub des Hubkolbens
beendet bzw. das zugehörige zu betätigende wasserhydraulische Ventil geschlossen ist. Unterstützt wird der sich aufbauende Staudruck
noch durch zwischen Pilotventil und Hubkolbenzylindervorrichtung angeordnete einstellbare Drosseln.
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Es ist also rait dieser Verriegelungsanordnung eine einfache und
dabei auch bei falschem Befehlsimpuls auf die Magnete der Pilotventile nicht lösbare Verriegelung geschaffen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht bei ö!hydraulischen Hub- .
kolbenzylindervorrichtungen zum Betätigen von mehr als zwei wasserhydraulischen Ventilen, beispielsweise Schnell- und Langsamfahrventilen
darin, daß im Verriegelungssystem jeweils den im Öffnungssinn der Schnellfahrventile mit Steuerdruck beaufschlagten Hubkolbenzylinderräumen
Rückschlagventile zugeordnet sind.
Damit wird erreicht, daß auch bei sinnvoller Schaltfolge, bei Abschalten
der Schnellfahrventile bis zum endgültigen Schließen dieses wasserhydraulischen Ventils und damit der unteren Stellung des entsprechenden
Hubkolbens, durch die Beaufschlagung bzw. durch den Ablaßstaudruck des Hubkolbens des Langsamfahrventils ohne Beeinflussung
des Hubkolbens des Schnellfahrventils der wirksame Steuerdruck auf den Sperrkolben zum Pilotventil der Hubkolbenzylindervorrichtung des Einlaßventils
erhalten bleibt.
Ein Beispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung nachstehend
näher erläutert:
Ein Arbeitskolben 1 gleitet in einem Arbeitszylinder 2, Ein Zylinderraum
5 unter dem Arbeitskolben 1, der beispielsweise mit Wasserdruck beaufschlagt wird, ist über eine Leitung 4 mit einem Ventilblock 5
verbunden. Der Ventilblock 5 weist einen Druckwassereinlaß 6 und einen
Wasserablaß J auf. Innerhalb des Blockes 5 befinden sich ein wasserhydraulisches
Einlaßventil 8, ein Schnellfahrventil 9 und ein Langsamfahrventil 10 als Ablaßventile für das Druckwasser.
Die Ventilkörper 8 a, 9 a und 10 a der wasserhydraulischen Ventile
8, 9 und 10 sind mit Ventilstösseln 8 b, 9 b und 10 b verbunden.
Diese Ventilstössel stehen in Wirkverbindung mit außerhalb des Ventilblockes 5 angeordneten Hubkolbenstangen 11, 12 und 1} der entsprechenden
Hubkolben 14, I5 und 16. Diese Hubkolben gleiten in Hubzylindern
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1θ und 19. Diesen Hubkolbenzylindervorrichtungen, deren Hubkolben
14, 15 und 16 mittels ölhydraulischem Steuerdruck beaufschlagbar
sind, sind je ein Pilotventil 20, 21 und 22 als Steuerschieber des Typs 4/2 zugeordnet.
Zu den Pilotventilen 20, 21 und 22 führt jeweils eine Steuerdruckleitung
25. An jedem Pilotventil 20, 21 und 22 ist eine Steuerölablaßleitung
24 vorgesehen. Leitungen 25, 26 und 27 verbinden die Pilotventile 20, 21 und 22 mit den jeweiligen Zylinderräumen I7 a,
18 a und 19 a der Hubzylinder I7, 18 und I9. Diese Zylinderräume
wirken im schließenden abwärtsgehenden Sinn der Hubkolben 14, I5
und 16. Je eine weitere Leitung 28, 29 und 30 verbindet die Pilotventile
20, 21 und 22 mit den Zylinderräumen I7 b, 18 b und 19b
der Hubzylinder I7, 18 und I9. In diesen Leitungen 28, 29 und 30
sind je eine einstellbare Drossel 28 a, 29 a und JO a vorgesehen.
Die Pilotventile 20, 21 und 22 sind mittels Magneten 20 a, 21 a und 22 a steuerbar. Entgegen diesen Magneten sind Sperrkolben 20 b,
21 b und 22 b an den Pilotventilen 20, 21 und 22 angeordnet, die mittels Steuerdruck beaufschlagbar sind. Der Sperrkolben 20 b ist
über eine Verriegelungsleitung 3I mit den im öffnenden Sinn für
die Wasserventile 9 und 10 arbeitenden Hubzylinderräumen 18 b und
19 b verbunden. Dabei ist in der Leitung 3I a, die zum Hubzylinderraum
18 b führt, ein Rückschlagventil 32 angeordnet.
Eine weitere Verriegelungsleitung 33 verbindet den Hubzylinderraum
17 b mit den Sperrkolben 21 b und 22 b. Die Sperrkolben 20 b, 21 b
und 22 b werden bei Ausbleiben des Steuerdruckes mittels nicht dargestellter
Federn, die gleichzeitig als Federrückzug für den Schieber der Pilotventile dienen, in ihre Grundstellung zurückgezogen. Sind
die Sperrkolben vom Steuerdruck beaufschlagt, blockieren sie ein Verschieben der Pilotventile, selbst bei erregten Magneten, da die
Sperrkolbenkraft größer als die entgegengesetzt wirkende Magnetkraft ist.
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Nachstehend wird die Funktion der Vorrichtung erläutert. Es bestehen folgende Forderungen:
1. Wasserhydraulisches Einlaßventil 8 soll öffnen, wenn die Ablaß
ventile 9 und 10 geschlossen sind (Einlaß auf die Fläche des Arbeitskolbens 1),
2. Ablaßventile 9 und 10 sollen gemeinsam öffnen, wenn Einlaßventil 8
geschlossen ist (voller Ablaß von der Fläche des Arbeitskolbens 1, d.h. Schnellfahrt),
j5. Ablaßventil 9 soll schließen, während Einlaßventil 8 geschlossen
ist und Ablaßventil 10 geöffnet bleibt (gedrosselter Ablaß von der Fläche des Arbeitskolbens 1, d.h. Langsamfahrt).
Alle Pilotventile 20, 21 und 22 sind in ihren Magneten 20 a, 21 a und 22 a stromlos. Infolge der V2-Ventilfunktion der Pilotventile
stehen alle Hubkolben 14, I5 und 16 auf Rückzug. Alle wasserhydraulischen
Ventile 8, 9 und 10 sind geschlossen.
Durch Erregung des Magneten 20 a des Pilotventils 20 wird der Zylinderraum
17 b und damit der Hubkolben 14 im öffnenden Sinn des Wassereinlaßventils
8 vom Steuerdruck beaufschlagt, während der Zylinderraum 17a
oberhalb des Hubkolbens 14 auf Ablaß geschaltet ist. Das Einlaßventil 8 wird vom Hubkolben 14 geöffnet. Gleichzeitig mit der Beaufschlagung
des Hubzylinderraumes I7 b erhalten die Sperrkolben 21 b und 22 b der Pilotventile 21 und 22 über Leitung 33 Steuerdruck, der dadurch
ein Durchschalten der5 Pilotventile 21 und 22 entgegen der Magnetkraft
verhindert. Damit können die Hubkolben I5 und 16 nicht beaufschlagt
und damit die Wasserablaßventile 9 und 10 nicht geöffnet werden.
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" - 7 -
"Rückzug-schnell" der Einrichtimg
Aus Gründen der schnelleren Schaltfolge und einer weniger aufwendigen
elektrischen Schaltung werden die Steuerimpulse zweckmaßigerweise gleichzeitig gegeben. Der Magnet 20 a des Pilotventils 20, das zum
Hubkolben 14 und damit zum Wassereinlaßventil 8 gehört, wird entregt. Zugleich werden die Magnete 21 a und 22 a der Pilotventile 21 und 22,
die zu den Hubkolben 15 und 16 und damit zu den Wasserablaßventilen
9 und 10 gehören, erregt.
Durch eine gesteuerte Abwärtsbewegung des Hubkolbens 14 verbleibt
im Ablaßsystem jeweils entsprechend der Einstellung der Drossel 28 a ein gewisser Staudruck, der auf die Sperrkolben 21 b und 22 b wirkt
und ein Durchschalten dieser Pilotventile 21 und 22 und damit ein öffnen der Ablaßventile 9 und 10 über deren Hubkolben 15 und 16 verhindert
.
Erst nach Hubende des Hubkolbens 14 bricht dann plötzlich dieser über.
Leitung 33 auf die Sperrkolben 21 b und 22 b wirkende Staudruck zusammen.
Die in den Magneten 21 a und 22 a anstehende Magnetkraft schaltet nun die Schieber der Pilotventile 21 und 22, wodurch Steuerdruck
auf die Hubkolben I5 und 16 wirkt und die Ablaßventile 9 und
10 öffnen. Der unter den Hubkolben I5 und 16 anstehende Steuerdruck
verriegelt nunmehr über Leitung 3I und den Sperrkolben 20 b das
Pilotventil 20 und damit über Hubkolben 14 das Einlaßventil 8.
"Rückzug-langsam" der Einrichtung
Infolge Entregen des Magneten 21 a des Pilotventils 21, das über
Hubkolben I5 auf das Ablaßventil 9 wirkt, wird der Hubkolben I5 auf
Rückzug geschaltet. Das Ablaßventil 9 schließt. Der nach wie vor in
der Leitung 3I v/irkende Steuerdruck bleibt durch das in Leitung 3I a
angeordnete Rückschlagventil 32 auf den Sperrkolben 20 b des Pilotventils
20 erhalten. Ein Durchschalten kann hier nicht erfolgen. Ein langsamer Rückzug des Arbeitskolbens 1 ist dadurch sichergestellt.
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Claims (2)
- Patentansprüche:(1,) Ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von mindestens zwei voneinander abhängigen was reraydrau Ii sahen. Ventilen,dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der im Öffnungssinn des Wasserventils (8, 9) mit Steuerdruck beaufschlagte Hubkolbenzylinderraum (17 b, 18 b) der einen Hubkolbenzylindervorrichtung mit einem am Pilotventil (21, 20) der anderen Hubkolbenzylindervorrichtung angeordneten Sperrkolben (21 b, 20 b) verbunden ist, wobei der Sperrkolben ent&e^en der Magnetkraft dieses Pilotventils betätigbar ist.
- 2. ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen nach Anspruch 1 zum Betätigen von mehr aIc· zwei wasserhydraulischen Ventilen, beispielsweise Schnell- und Langsamfahrventilen, dadurch gekennzej ciiriet, dsß im Verriegelungssystem jeweils den im Öffnung s ε inn der ocf'inellfahrventile (9) mit Steuerdruck beaufschlagten Hubkolbenzylinderräuinen (18 b) Rückschlagventile (32) zugeordnet cjind.509825/0184
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Also Published As
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