DE2502854A1

DE2502854A1 - Kolbenschiebersteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2502854A1
Application number: DE19752502854
Authority: DE
Inventors: Walter Voelki
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-06
Filing date: 1975-01-24
Publication date: 1975-09-11
Also published as: SE7502431L; FR2263441B3; NO750620L; CH575076A5; FR2263441A1; GB1477282A

Description

Galsbergstr. 3 · Telefon 25335 '

Walter Völki, Uetendorf (Schweiz)

Kolbenschiebersteuervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kolbenschiebersteuervorrichtung mit Gehäuse und axial beweglichem Steuerkolben, insbesondere für hydraulisch betriebene Geräte.

Steuervorrichtung, die die Menge eines Hydraulikmediums regeln, sind allgemein bekannt als Mengenregler und finden Verwendung zum Steuern der Arbeitsgeschwindigkeit von hydraulisch betriebenen Geräten wie zum Beispiel Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotoren. Steuervorrichtungen, die die Richtung eines Hydraulikmediums steuern, sind unter dem Begriff Steuerschieber allgemein bekannt und werden hauptsächlich zum Ein- und Ausschalten sowie
zum Wechsel der Arbeitsrichtung von hydraulisch betriebenen Geräten eingesetzt. Soll ein hydraulisch betriebenes Gerät in seiner Arbeitsgeschwindigkeit reguliert, und auch in seiner Arbeitsrichtung umgesteuert werden, so finden häufig Kombinationen von Mengenreglern und Steuerschiebern Verwendung. Der Aufwand für eine
solche Kombination ist beträchtlich und bietet bei beschränkten
Platzverhältnissen oftmals Schwierigkeiten beim Einbau.

Andere Steuervorrichtungen, die unter dem Begriff Servoventil bekannt sind, erlauben, die Menge und die Richtung eines Hydraulikmediums zu steuern. Sie haben den Nachteil, dass die Durchflussmenge abhängig ist von der zwischen dem Druck- und dem Verbraucheranschluss anstehenden Druckdifferenz. Ferner sind die Servoventile im allgemeinen empfindlich gegen Verschmutzungen und in ihrem Aufbau sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Steuerung der

Menge und der Richtung eines Hydraulikmediums.in einer einzigen Steuervorrichtung mit einfachsten Mitteln zu bewältigen.

Die Kolbenschiebersteuervorrichtung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist, die eine axiale Steuerkraft auf die Steuerkolben bewirken und eine Drosselöffnung vorgesehen ist, die eine Druckdifferenz erzeugt, welche derart auf den Steuerkolben wirkt, dass sie der Kraft der Mittel entgegenwirkt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das mit einer Drosselöffnung versehene Gehäuse und teilweise durch die Steuermittel sowie den mit Eindrehungen versehenen, keine Kanäle aufweisenden Steuerkolben,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Gehäuse, den mit einer Drosselöffnung versehenen Steuerkolben und teilweise durch die Steuermittel,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das mit einer Drosselöffnung versehene Gehäuse, den mit Kanälen versehenen Steuerkolben und teilweise durch die Steuermittel.

Gemäss Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Steuerkolben 2 enthalten. Das Gehäuse 1 hat in der dargestellten Form vier äussere Anschlüsse. Dem Anschluss 3 wird das Hydraulikmedium vom Druckerzeuger zugeführt. Anschluss 4 ist der Rücklaufanschluss. Die Anschlüsse 5 und 6 sind Verbraucheranschlüsse. In der gezeichneten Stellung sind alle Anschlüsse blockiert. Wenn nun auf den Steuerkolben 2 eine Kraft in Achsrichtung wirkt, wie sie zum Beispiel durch den Anker 7 eines druckdichten Elektro-Regelmagneten 8 erzeugt werden kann, so verschiebt sich der Steuerkolben 2 aus seiner Mittelstellung nach links. Dadurch werden durch die Steuerkanten 9 und 10 die Verbindungen zwischen Anschluss 3 und 6, sowie zwischen Anschluss 5 und 4 freigegeben. Das unter Druck stehende Hydraulikmedium fliesst vom Anschluss 3 über die Steuerkante 9 durch die Drosselöffnung 11 zum Anschluss 6. Durch den Anschluss 5 kann das Hydraulikmedium vom Verbraucher über die Steuerkante 10 durch den Anschluss 4 zurückfliessen. An der Drosselöffnung 11 entsteht durch das durchfliessende Hydraulikmedium ein kleiner Druckanfall. Durch die Bohrung 12 wird der Druck vor der Drossel-

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Öffnung 11 in den Druckraum 13 geleitet, wo er auf die Steuerkolben-Stirnfläche 14 einwirkt. Durch die Bohrung 15 wird der Druck hinter der Drosselöffnung 11 in den Druckraum 16 geleitet, wo er auf die Steuerkolben-Stirnfläche 17 einwirkt. Da der Druck vor der Drosselöffnung 11 um das Druckgefälle höher ist als der Druck nach der Drosselöffnung 11, ist auch die auf die Steuerkolben-Stirnfläche 14 wirkende Kraft grosser als diejenige, die auf die Steuerkolben-Stirnfläche 17 wirkt. Die Differenz dieser beiden Kräfte wirkt gegen die Kraft des Ankers 7. Der Steuerkolben 2 wird nun durch diese drei Kräfte so lange verschoben, bis sich ein Gleichgewichtszustand der Kräfte einstellt. Dieser ist erreicht, wenn die Differenz der auf die Steuerkolben-Stirnflächen wirkenden Kräfte gleich der Kraft des Ankers 7 ist. Ist zum Beispiel die . Kraft des Ankers 7 grosser als die Differenz der auf die·Steuerkolben-Stirnflächen wirkenden Kräfte, so wird der Steuerkolben 2 weiter nach links verschoben. Dadurch wird die Oeffnung zwischen der Steuerkante 9 und der Steuerkante 18 vergrössert. Durch diese vergrösserte Oeffnung fliesst eine grössere Menge des Hydraulikmediums, was an der Drosselöffnung 11 einen grösseren Druckabfall hervorruft. Durch den grösseren Druckabfall steigt die Differenz der auf die Steuerkolben-Stirnflachen wirkenden Kräfte an, bis sie schliesslich den Wert der Kraft des Ankers 7 erreicht. Der Steuerkolben 2 reguliert also die Menge des durchströmenden Hydraulikmediums so, dass an der Drosselöffnung 11 immer eine der Kraft des Ankers 7 entgegenwirkende Druckdifferenz entsteht. Die Durchflussmenge ist eine Funktion in Abhängigkeit von der Grosse der Drosselöffnung 11 und der Höhe der Druckdifferenz. Da letztere durch Variation der Kraft des Ankers 7 bestimmt wird, kann damit auch die Durchflussmenge variiert werden.

Wirkt eine Kraft durch den Anker 32 auf den Steuerkolben 2, so wird die Durchflussrichtung durch die Steuervorrichtung geändert, das heisst, der Steuerkolben 2 verschiebt sich aus der Mittelstellung nach rechts. Dadurch wird eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 3 und 5, sowie zwischen 6 und 4 geschaffen. Das vom Verbraucheranschluss 6 zurückfliessende Hydraulikmedium passiert wiederum die Drosselöffnung 11. Da die Durchflussrichtung gewechselt hat, wirkt nun auch das Druckgefälle in umgekehrter Richtung. Die Differenz der auf die Steuerkolben-Stirnflächen wirkenden

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Kräfte ist nun entgegen der Kraft des Ankers 32 gerichtet. Es findet der gleiche Regelvorgang wie vorher statt, nur dass diesmal die Steuerkanten 19 und 20 die Regulierung des abfliessenden Hydraulikmediums übernehmen.

In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsvariante gezeigt, bei der die den Durchfluss mitbestimmende Drosselöffnung 21 innerhalb des Steuerkolbens 22 angeordnet ist.

Durch sinngemässe Variation der Anordnung der die Durchflussmenge mitbestimmenden Oeffnung sowie der Steuerkanten des Steuerkolbens ist es möglich, unter Beibehaltung des beschriebenen Steuer- und Regelvorganges die Funktionen der Anschlüsse zu vertauschen und die Wirkung der Mengenregulierung so zu wählen, dass die durch die Steuerkanten gebildete Drosselstelle für zwei Anschlüsse wahlweise für die zu- oder wegfliessende Menge, oder für einen Anschluss für die zu- und die wegfliessende Menge eines Hydraulikmediums wirksam werden. Ferner können in der Mittelstellung des Steuerkolbens beliebige Verbindungen unter den einzelnen Anschlüssen geschaffen werden, sofern sie dem Funktionsprinzip der Mengenregulierung nicht zuwider laufen.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Anschlüsse vertauscht sind. Anschluss 23 ist der Druckanschluss, 24 ist der Rücklauf, während 25 und 26 Verbraucheranschlüsse sind. Ferner ist der Steuerkolben 27 so ausgeführt, dass in der Mittelstellung eine Verbindung vom Druckanschluss 23 zum Rücklaufanschluss 24 offen ist. Die Wirkung der durch die Steuerkanten 30 und 31, beziehungsweise 28 und 29 gebildeten Drosselstellen ist so gewählt, dass jeweils die vom Verbraucher zurückfliessende Menge des Hydraulikmediums gedrosselt wird. Diese Funktionsart ist nur möglich, wenn vom Verbraucher eine in einem Verhältnis zu der zufliessenden Menge eines Hydraulikmediums stehende Menge zurückfliesst.

An Stelle einer festen, die Durchflussmenge mitbestimmenden Oeffnung die in beiden Durchflussrichtungen wirksam ist, können auch zwei oder mehrere Oeffnungen so angeordnet werden, dass die einzelnen Oeffnungen, die in Serie mit je einem Rückschlagventil geschaltet sind, erst bei einer bestimmten, durch den Oeffnungsdruck der Rückschlagventile festgelegten Druckdifferenz wirksam werden. Dadurch wird es möglich, die Durchflusscharakteristik ei-

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ner Steuervorrichtung in weiten Grenzen den jeweiligen Verhältnissen optimal anzupassen.

Ferner können an Stelle der Elektro-Regelmagnete andere Krafterzeuger wie zum Beispiel Federn, mechanische Stellglieder, Gewichte, pneumatische oder hydraulische Druckerzeuger eingesetzt werden.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Steuervorrichtung ist nebst dem einfachen Aufbau die Möglichkeit, auch kleinste Durchflussmengen zuverlässig zu regeln, da wegen der bis Null einstellbaren Druckdifferenz eine relativ grosse, die Durchflussmenge mitbestimmende Oeffnung gewählt werden kann und dadurch die Verstopfungsgefahr entsprechend klein bleibt.

Claims

Patentansprüche ;

Kolbenschiebersteuervorrichtung mit Gehäuse und axial beweglichem Steuerkolben, insbesondere für hydraulisch betriebene Geräte, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel aufweist,, die eine axiale Steuerkraft auf die Steuerkolben (2, 22, 27) bewirken und eine Drosselöffnung (11, 21) vorgesehen ist, die eine Druckdifferenz erzeugt, welche derart auf den Steuerkolben (2, 22, 27) wirkt, dass sie der Kraft der Mittel entgegenwirkt.
2. Kolbenschiebersteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erzeugung der axialen Regelkraft Elektromagnete (7, 8, 32), mechanische oder fluidische Mittel sind.
3. Kolbenschiebersteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselöffnung (11, bzw. 21) im Gehäuse (1), bzw. im Steuerkolben (22) angebracht ist.
4. Kolbenschiebervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Oeffnungen zur Druckübertragung angebracht sind, so dass sich bei verschiedenen Druckdifferenzen verschiedene Regelwirkungen ergeben.

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