DE2604181A1

DE2604181A1 - Steuerschieber

Info

Publication number: DE2604181A1
Application number: DE2604181A
Authority: DE
Inventors: John D Petro
Original assignee: Commercial Shearing Inc
Current assignee: Commercial Shearing Inc
Priority date: 1975-02-06
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1976-08-19
Also published as: FR2300278A1; GB1516224A; BR7600737A; US4058135A; JPS6059441B2; IT1053931B; AU1077176A; JPS5256285A; ZA7696B; DE2604181C2; FR2300278B1; CA1022428A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFEiD · Dipl.-I.ip. H, BCRXENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zurEingahevom 3. Februar 1976 vA„ Named.Aren. Commercial Shearing, Inc·

Steuerschieber

Die Erfindung bezieht sich auf einen kompensierten Steuerschieber und auf Ärbeitsöffnungskompensatoren und insbesondere auf einen Arbeitsöffnungs-Kampensatiansschieber» der sich mit der Auslaßöffnung eines üblichen Richtungssteuerschiebers unter Erzielen einer Druckkompensation für die Schieberkombination kombinieren läßt.

Eine Druckkompensation von Richtungssteuerschiebern ist nicht neu. In zahlreichen Formen und Konfigurationen ist sie bereits ausgeführt worden. Bis heute hat man die Druckkompensation in erster Linie mit; einem speziellen Einlaßabschnitt bewirkt, der an eine modifizierte Form eines Richtungssteuerschiebers angeschlossen wurde. Typische Beispiele solcher bekannten Schieberkombinationen werden in den US-PS 3 234 957, 3 255 777, 3 565 110, 3 602 104 und 3 602 243 beschrieben. Alle diese Konstruktionen sind so aufgebaut, daß sie ein konstantes Volumen Arbeitsmittel fördern. Keine Konstruktion ist jedoch so aufgebaut, daß sie sich an einen Richtungssteuerschieber von Standardbauart mit geschlossenem oder offenes Zentrum anpassen läßt. Die vorliegende Erfindung schafft dagegen ein Schieberelement zur Verwendung an der Arbeitsöffnung eines konventionellen Richtungssteuerschiebers mit geschlossenem oder offenem Zentrum zur Selbstkompensation des Schiebers mit nur einer geringen Modifikation des Richtungssteuerschiebers.

Erfindungsgemäß ist ein Gehäuse mit einer Einlaßöffnung vorgesehen, die mit der Arbeitsöffnung eines RichtungssteuerSchiebers und einer abgelegenen Arbeitsöffnung zusammenwirken kann, mindestens eine Bohrung zwischen der Einlaßöffnung und der Arbeitsöffnung, eine die Bohrung schneidende Einlaßkammer, eine in einem Abstand liegende und die Bohrung schneidende Auslaßkammer, ein in der Bohrung gleitbarer Schieber mit einer federnden Einrichtung an einem Ende, die den Schieber normalerweise in Richtung auf die Einlaßkammer vorschiebt, um eine Verbindung zwischen Aus-

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IaB- und Einlaßkammer zu verhindern, ein erster Signalkanal von der Einlaßöffnung zi der Bohrung an der federnden Einrichtung, um das eine Ende des Schiebers unter Druck zu setzen, und ein zweiter Signalkanal, der zwischen der Bohrung am anderen Ende des Schiebers und dem Einlaß des kompensierten Schiebers liegt, so daß die Stellung des Schiebers durch das Druckdifferential zwischen dem ersten und dem zweiten Signal*-kanal vorgegeben wird. Eine zweite Bohrung läßt sich allgemein zu der Bohrung anordnen und schneidet sowohl die Auslaß- als auch die Einlaßkammer und ist mit Antikavitations-Ventileinrichtungen ausgerüstet. Alternativ läßt sich im Schieber ein Entlastungsventil anordnen und damit wird eine Strömung in entgegengesetzter Richtung möglich.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist-s

Fig. 1 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompensator in Kombination mit einem Schieber konventioneller Bauart mit einem geschlossenen Zentrum,

Fig. 2 ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompensationsschiebers und

Fig. 3 ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kompensationsschiebers.

In den Zeichnungen wird ein konventioneller Schieber mit geschlossenem Zentrum mit einem Schiebergehäuse 10, mit einer Bohrung 11 und einem in diesem verschiebbaren Schieber 12 gezeigt. Arbeitskammern 13 und 14 schneiden die Bohrung 11 an den beiden Enden des Gehäuses und stehen mit den Arbeitsöffnungen 15 und 16 in Verbindung. Zueinander parallele Hochdruckkammern 1? und 18 schneiden die Bohrung 11 und stehen mit einer Hochdruckarbeitsmittelquelle in Verbindung. Das Kompensatorgehäuse 20 ist mi~ nicht g=ssi.gten Elisen se i-ph&iss 10 befestigt» Das Kompensatorgehäuss £ύ weist sins mit der A?beits8f fining 15 in Verbindung stehende Einlaßkammer Zi wa& im abstand Hierzu eine Auslaßkamme:' 22 auf, die mit eirier ein Gewinde aufweisenden Arbeits-

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öffnung 23 in Verbindung steht. Eine Bohrung 24 verläuft durch beide Kammern 21 und 22 und enthält einen in ihr gleitbaren Schieber 25. Eine Feder 26 drückt den Schieber 25 in Richtung auf die Einlaßkammer 21. Der Schieber 25 weist eine Ringnut 27 auf. Ein erster im Gehäuse 20 enthaltener Signalkanal 28 verbindet die Einlaßkammer 21 mit dem die Feder 26 enthaltenden Ende der Bohrung 24. Ein zweiter Sigid-kanal 29 verbindet die Hochdruckkammer 17 mit dem Ende der Bohrung 24, so daß der in der Kammer 17 herrschende Druck auf das Ende deqöchiebers 25 übertragen wird.

Der Betrieb des eben beschriebenen Schiebers verläuft wie folgt: Der Steuerschieber 12 wird in Fig. 1 in seiner neutralen Stellung gezeigt. Bei einer Verschiebung des Schiebers 12 nach rechts strömt das im Kanal 17 befindliche Hochdruckarbeitsmittel durch den Radialkanal 12a, die axiale Bohrung 12b, durch das Rückschlagventil 12c und durch den Radialkanal 12d in die Arbeitskammer 13. Von dort tritt es in die Einlaßkammer 21 ein. Zu diesem Zeitpunkt besteht ein Druckabfall zwischen der Kammer 21 und der Kammer 17. Dieser Druckabfall wird vom Schieber 25 erfaßt. Er verschiebt sich nun nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der Kraft der Feder 26 zusammen mit dem Druck des Arbeitsmittels aus dem ersten Signalkanal 28 und dem Druck am Ende des Schiebers 25» der durch das aus dem zweiten Signalekanal 29 kommende Arbeitsmittel bewirkt wird. Bei ausreichendem Ansteigen des Druckes im zweiten Signalkanal 29» um die gemeinsame Kraft der Feder und des Einlaßdruckes zu überwinden, wandert der Schieber 25 (bei Blickrichtung auf Fig. 1) nach links und begrenzt damit die Arbeitsmittelströmung. Damit wird der Druck in der gesamten Schieberkonstruktion beibehalten.

Zusätzlich wird in Fig. 1 noch ein Antikavitationsmerkmal gezeigt. Dieses wird im Gehäuse 20 durch die parallel zu der Bohrung 24 verlaufende Bohrung 30 gebildet. Auch diese Bohrung 30 verläuft durch beide Kammern 21 und 22. Eine schwimmende Kugel 31 befindet sich in einem vergrößerten Kammerabschnitt 32 der Bohrung Normalerweise wird diese Kugel durch den in der Kammer 21 herrschenden Druck am Ende der Bohrung 30 gehalten. Damit wird der

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Durchtritt von Arbeitsmittel durch die Bohrung 30 verhindert. Bei einem Druckabfall in der Kamme? 21 jedoch öffnet die Kugel und Arbeitsmittel strömt von der Auslaßkammer durch die Bohrung 30 unmittelbar zur Einlaßkammer. Alternativ kann die Kugel 31 auch unter Bildung eines Rückschlag-Entlastungsventils unter Federdruck gesetzt werden.

In Fig. 2 wird eine auf beiden Arbeitsöffnungen verwendete Modifikation des Schiebers gezeigt. Der Schieber nach Fig. 2 ist im wesentlichen gleich dem nach Fig. 1 mit Ausnahme der Form der Teile. Entsprechend haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen mit einem Apostroph. Ein wichtiger Unterschied liegt hier darin, daß die Bohrung 24' über die volle Länge des Gehäuses 20* verlängert ist und zwischen ihren beiden Enden durch einen Stopfen 40 gehalten wird. Dieser Stopfen wird mit einem Stift 41· oder einer anderen Einrichtung gehalten. Im Betrieb arbeitet jeder Kompensatorabschnitt genauso, wie dies oben in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde.

In Fig. 3 wird eine zweite Modifikation der Erfindung gezeigt. Hier hat ein Kompensatorgehäuse * 50 eine Einlaßkammer 51, die mit der Arbeitsöffnung 15 eines Schiebers mit geschlossenem Zentrum, wie in Fig. 1 dargestellt, und mit einer im Abstand liegenden Auslaßkammer 52 in Verbindung steht, die mit einer ein Gewinde aufweisenden Auslaßöffnung 53 verbunden ist. Eine Bohrung 54 erstreckt sich durch beide Kammern 51 und 52 und enthält einen in ihr verschiebbaren Schieber 55. Der Schieber 55 wird durch eine Feder 56 in Richtung auf die Einlaßkammer 51 vorgedrückt. Zwischen seinen Enden weist der Schieber 55 eine Ringnute 57 auf. Ein erster Signalkanal 58 verbindet die Einlaßkammer 51 mit dem die Feder 56 enthaltenden Ende der Bohrung 54. Ein zweiter Signalkanal 59 verbindet die Hochdruckkammer 17 mit dem Ende der Bohrung 54, so daß der in der Kammer 17 herrschende Druck auf das Ende des Schiebers 55 übertragen wird. Der Schieber 55 weist eine Axialbohrung 60 auf. Dieser steht an den Enden der Ringnut 57 über Radialkanäle 61 und 62 mit dem ä Äußeren des Schiebers in Verbindung. Eine am Ende der Bohrung 60 vorgesehene vergrößerte Bohrung 63 enthält ein Rückschlagventil ^{C 20/46} 609834/0281

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64. Eine Feder 65 drückt es in Schließstellung. Radialkanäle stehen über die Wände des Schiebers mit der Bohrung 63 in Verbindung.

Die Arbeitsweise des Schiebers nach Fig. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie die des Schiebers nach Fig. 1. der Hauptunterschied liegt in der Tatsache, daß statt einer besonderen ein Rückschlagventil enthaltenden Bohrung das Rückschlagventil 64 in den Schieber 55 eingebaut ist. Wie im Falle von Fig. 1 kann statt des Rückschlagventils 64 eine schwimmende Kugel vorgesehen werden. Diese würde dann entsprechend der dortigen Beschreibung eine Antikavitationsfunktkion erfüllen.

Patentansprüche

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFFAD * Dipl.-lng. H. BFRKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 3. Februar 1976 vA. Name d. Anm. Commercial Shearing, Inc.

PATENTANSPRÜCHE

M ,J Schieber mit kompensierter Arbeitsöffnung mit einem Richtungssteuerschieber mit einem Gehäuse mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung, mit einer durch das Gehäuse verlaufenden Bohrung, mit einem in der Bohrung beweglichen Schieber, mit einer die Bohrung schneidenden und mit der Einlaßöffnung verbundenen Einlaßkammer, mit einer zu der Einlaßkammer in einem Abstand liegenden Arbeitskammer, mit einer die Bohrung schneidenden Auslaßkammer, mit einer in einer Stellung des Schiebers an die Einlaßkammer und in einer zweiten Stellung des Schiebers an die Auslaßkammer anschließbaren Arbeitskammer, mit einer zweiten Bohrung in dem Gehäuse, mit einer diese Bohrung schneidenden und mit der Arbeitskammer verbundenen zweiten Einlaßkammer, mit einer die zweite Bohrung schneidenden und von der zweiten Einlaßkammer abgelegenen zweiten Auslaßkammer, mit einer an die zweite Auslaßkammer angeschlossenen Arbeitsöffnung, mit einem zweiten Schieber, der eine Ringnut aufweist und in der zweiten Bohrung verschiebbar ist, mit einer Feder, die den zweiten Schieber in Richtung auf die zweite Einlaßkammer in eine erste Stellung drückt, in der die zweite Einlaßkammer und die zweite Auslaßkammer über die Ringnut in dem zweiten Schieber in Verbindung stehen, mit einem ersten, die zweite Einlaßkammer am Gebiet der Feder an die zweite Bohrung anschließenden ersten Signalkanal, so daß der Druck in der zweiten Einlaßkammer die Feder beim Verschieben des zweiten Schiebers in die erste Stellung ergänzt, und ein zweiter Signalkanal die erste Einlaßkammer an dem von der Feder abgelegenen Ende mit der zweiten Bohrung verbindet, so daß der Druck in den ersten Einlaßkammern auf das von der Feder abgelegene Ende des zweiten Schiebers wirkt, um damit den zweiten Schieber in Richtung auf die zweite Auslaßkammer zu drücken, um damit die Strömung von Arbeitsmittel um die Nute in dem zweiten Schieber herabzusetzen, wodurch der zweite Schieber in der zweiten Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der ersten Einlaßkammer und der zweiten Einlaßkammer verscho-

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ben wird, um an der Arbeitsöffnung einen im wesentlichen konstanten Druck aufrecht zu erhalten.
2. Schieber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antikavitationsschiebereinrichtung, die die zweite Einlaß- und die
zweite Auslaßkammer miteinander verbindet.
3. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine dritte Bohrung
gebildet wird, die die zweite Einlaß- mit der zweiten Auslaßkammer verbindet, und die Schiebereinrichtung in der Bohrung
nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kammern verschiebbar ist, um eine Strömung von der zweiten Auslaßkammer
zur zweiten EinlaßkammeiTzu gewährleisten, wenn der Druck in
der zweiten Einlaßkammer unter den der zweiten Auslaßkammer
fällt.
4. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine axiale Bohrung in dem zweiten Schieber gebildet wird mit auseinanderliegenden
radialen Verbindungen durch die Seitenwand des Schiebers und
in der axialen Bohrung Schiebereinrichtungen zwischen den auseinanderliegenden radialen Verbindungen nach Maßgabe des
Druckunterschiedes zwischen den Kammern verschiebbar sind, um eine Strömung von der zweiten Auslaßkammer zur zweiten Einlaßkammer zu ermöglichen, sofern der Druck in der zweiten Einlaßkammer unter dem der zweiten Auslaßkammer fällt.
5. Schieber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die zweite Einlaßkammer mit der zweiten Auslaßkammer verbindende Entlastungs-Rückschlagventileinrichtung.
6. Schieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungs-Rückschlagventil durch eine dritte Bohrung gebildet
wird, die die zweite Einlaß- mit der zweiten Auslaßkammer verbindet, und ein in der dritten Bohrung vorgesehener und unter einem Vordruck stehender Schieber die Bohrung normalerweise
verschließt und bei einem Anstieg des Druckes in der zweiten

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Auslaßkammer über einen vorgegebenen Wert öffnet.
7. Schieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungs-Rückschlagventileinrichtung durch eine axiale Bohrung in dem zweiten Schieber gebildet wird mit auseinanderliegenden radialen Verbindungen durch die Schieberseitenwand und ein elastisch vorgedrückter Schieber in der axialen Bohrung zwischen den auseinanderliegenden Radialkanälen liegt und öffnet, sofern der Druck in der zweiten Auslaßkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt.
8. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung, die zweite Einlaß- und die zweite Auslaßkammer und die Arbeitsöffnung in einem zweiten lösbar mit dem Gehäuse verbundenen Gehäuse ausgebildet sind.
9. Arbeitsöffnungskompensator, der lösbar mit einem Richtungssteuerschieber mit einer Einlaßkammer, einer Arbeitskammer und einer Auslaßkammer verbindbar ist, mit einem Gehäuse mit einer Kompensatoreinlaßkammer, die an die Arbeitskammer des Richtungssteuerschiebers anschließbar ist, mit einer Kompensatorauslaßkammer, die in einem Abstand von der Kompensatoreinlaßkammer liegt, mit einer an die Kompensatorauslaßkammer angeschlossenen Arbeitsöffnung, mit einer die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammer verbindeneden Bohrung, mit einem in der Bohrung verschiebbaren Kompensatorschieber, der zwischen seinen Enden eine Ringnut aufweist, mit elastischen Federanordnungen, die auf den Kompensatorschieber einwirken und ihn im allgemeinen in Richtung auf die Kompensatoreinlaßkammer in eine erste Stellung drücken, in der die Kompensatoreinlaßkammer und die Kompensatorauslaßkammer über die Ringnut in Verbindung stehen, ein erster Signalkanal die Kompensatoreinlaßkammer an den Federeinrichtungen mit der Bohrung verbindet, so daß der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer mit den elastischen Einrichtungen zusammenwirkt und den Kompensatorschieber in der ersten Stellung hält, und ein zweiter Signalkanal die Einlaßkammer des RichtungsSteuerschiebers mit der Bohrung an dem von der Feder abgelegenen Ende verbindet, so daß der

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Druck in der Einlaßkammer des Richtungssteuerventils auf das Ende des Kompensatorschiebers einwirkt, das von den Federeinrichtungen abgelegen ist, um den Kompensatorschieber in Richtung auf die Kompensatorauslaßkammer zu drücken, um die Strömung um die Nute im Kompensatorschieber herabzusetzen, so daß der Kompensatorschieber in der Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der Einlaßkammer des Richtungssteuerschiebers und der Kompensatoreinlaßkammer verschoben wird, um an der Kompensatorarbeitsöffnung einen im wesentlichen konstanten Druck aufrecht zu erhalten.
10. Kompensatorschieber nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammern verbindende Antikavitationsventileinrichtung.
11. Kompensatorschieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine zweite Kompensatorbohrung gebildet wird, die die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammern verbindet, und eine Schiebereinrichtung in der zweiten Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kamin er η verschiebbar ist, um eine Strömung von Kompensatorauslaß zu der Kompensatoreinlaßkammer zu gestatten, sofern der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer unter den in der Kompensatorauslaßkammer fällt.
12. Schieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine axiale Bohrung im Kompensatorschieber gebildet wird mit auseinanderliegenden und durch die Schieberseitenwand verlaufenden Radialverbindungen und mit einem in der Axialbohrung zwischen den auseinanderliegenden Radialverbindungen verschiebbaren Schieber nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kammern, um eine Strömung vom Kompensatorauslaß zu der Kompensatoreinlaßkammer zu gestatten, sofern der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer unter den der Kompensatorauslaßkammer fällt.
13. Schieber nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein die Kompensatoreinlaß- «α mit der Kompensatorauslaßkammer verbindendes

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Entlastungsrückschlagventil.
14. Schieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsrückschlagventil durch eine zweite Kompensatorbohrung gebildet wird, die die Kompensatoreinlaß- und die Kompensatorauslaßkammer miteinander verbindet, und ein unter Federdruck stehender Schieber in der zweiten Bohrung diese normalerweise schließt und öffnet, sofern der Druck in der Kompensatorauslaßkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt.
15. Schieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsrückschlagventil durch eine axiale Bohrung im Kompensatorschieber gebildet wird mit auseinanderliegenden, durch die Schieberseitenwand durchtretenden Radialverbindungen, und ein in der Axialbohrung unter Federdruck stehendes und zwischen den auseinanderliegenden Radialkanälen liegendes Ventil öffnet, sofern der Druck in der Kompensatorauslaßkammer einen vorgewählten Wert übersteigt.

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