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Die Erfindung betrifft ein drucknittelbetätigtes, auto-
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matisches Wendeventil, insbesondere für Drehpflüge, Schüttler, Pumpen
od. dgl., mit einem vom Druckmittel durchströmten Umschaltventil, welches den Druckmittelstrom
zum Betätigungszylinder für die Umkehrbewegung steuert. Der Zweck eines derartigen
Wendeventils ist, die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens im Betätigungszylinder
automatisch zu schalten, ohne das Hauptsteuerventil in jeder Endstellung neu betätigen
zu müssen.
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Die zur Zeit bekannten Wendeventile dieser Art bewirken die Umschaltung
entweder direkt mit Hilfe von mechanischen bzw. elektromechanischen Anschlägen (Fa.
E. Hengstler, 7613 Hausach) oder indirekt durch Druckbegrenzungsventile (bzw. Druckdifferenzventile,
ölhydraulik und Pneumatik", 26 (1982) Nr. 7, Seite 498), die beim Uberschreiten
eines bestimmten Druckes das Wendeventil umschalten.
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Bei der Verwendung dieser Wendeventile in Drehpflugzylindern ist bei
dem ersten System nachteilig, daß eine genaue Einstellung der mechanischen Anschläge
erforderlich ist, die wegen des rschleisses der Lager und der Verformungen einzelner
Teile öfter wiederholt werden muß. Des weiteren erfordern sie einen größeren Einbauaz
und einen höheren Kostenaufwand, da relativ mehr Teile erforderlich sind.
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Bei dem zweiten System erweist sich als sehr nachteilig, daß die Traktoren
verschiedene Systemdrücke aufweisen -z.B. 12o, 140, 180 bis 210 bar - und wenn ein
Pflug von mehreren Traktoren benutzt werden soll, der Umschaltdruck für den kleinsten
Systemdruck eingestellt werden muß. Das bedingt entsprechend größere Einbauzylinder
bei größerem Platzbedarf und relative Unwirtschaftlichkeit bei den Traktoren mit
den höheren Systemdrücken. Des weiteren entsteht beim Aufbau des Druckes (vom Hubdruck
bis zum Schaltdruck) eine Zeitverzögerung, die die Qualität des Schaltvorganges
verschlechtert (Stöße, Schwingungen). Ein weiterer Nachteil der Drucksysteme ist,
daß bei relativ hohem Pumpenfördervolumen die interne Drosselung einen hohen Staudruck
zusätzlich verursacht, der die hydraulische Entsperrung des Schiebers (am Traktor)
bei halbem Zyklus (Totpunkt) aufhebt, wodurch der Traktorist noch einmal den Hebel
betätigen oder die Hand daran halten muß, bis der gesamte Zyklus beendet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der genannten Schaltsysteme
zu beseitigen und ein druckmittelbetätigtes automatisches Wendeventil zu schaffen,
welches in Abhängigkeit von der Durchflußgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des
Druckmittels, z.B. bl, arbeitet und in einfacher Weise, die Endstellungen der Kolbenstrecke
der Betätigungseinrichtung sehr genau bestimmen läßt und nahezu verzögerungsfrei
eine weiche Schaltung bewirkt, die praktisch vollkommen unabhängig vom Systemdruck
und von der Förderung der Systempumpe ist und sowohl im Aufbau wie in der Funktion
erheblich praktische Vorteile gegenüber den genannten Drucksteuerungen
aufweist.
Mechanische Anschläge und die damit verbundenen Nachteile kommen in Fortfall.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die zum Umschaltventil
fließende Menge des Druckmittels gemessen und in Abhängigkeit hiervon bei Erreichung
des Nullwertes die Umschaltung bewirkt wird. Dem Umschaltventil ist ein Meßventil
vorgeschaltet, welches aus einem in einen Zylinder gleitenden Kolben gebildet ist,
der links vom Druck der Steuerhydraulik des Traktors und rechts von der Ausgleichsfeder
sowie den durch Strömungsverluste entsprechend geringeren Druck vom Kanal beaufschlagt
wird und den Durchfluß des Hydrauliköls zum Umschaltventil bzw. zum Betätigungszylinder
steuert.
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Vorzugsweise ist zur Erhöhung der kinetischen Energie in den Einfluß
des Hydrauliköls zum Meßventil eine Drosselstelle, vorzugsweise in Form einer Düse,
eingeschaltet. Das Umschaltventil ist zweckmäßig als Differentialventil ausgebildet.
Zwecks Verhinderung eines unerwünschten Abschaltens der Vorrichtung durch das Steuerventil
des Traktors ist die dem Meßventil vorgeschaltete Düse über eine Kurzschlußleitung
mit der Rückströmleitung verbunden. Schließlich können zweckmäßigerweise das Umschaltventil
und das diesem vorgeschaltete Meßventil in einem gemeinsamen Gehäuseblock untergebracht
sein, der auf den Betätigungszylinder aufgesetzt ist.
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Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten
zu. Eine davon ist in der anliegenden Zeichnung wiedergegeben, und zwar zeigen:
Fig.
1 eine schematische Darstellung der Ventile und Zylinder, die die erfindungsgemäße
Vorrichtung bilden und Fig. 2 einen Schnitt durch den Kolben des Meßzylinders in
vergrößertem Maßstab entsprechend der in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichneten
Elypse.
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Des besseren Verständnisses halber sind die verschiedenen die Vorrichtung
bildenden Aggregate durch strichpunktiert eingezeichnete Felder erkennbar gemacht,
und zwar stellt das Feld 60 einen Teil aus der Hydraulik des Traktors mit dem Steuerzylinder
dar, das Feld 70 umfaßt die Betätigungsvorrichtung für den Drehpflug, das Feld 80
das vom Druckmittel durchströmte Umschaltventil, während im Feld 9o das erfindungsgemäße
Meßventil wiedergegeben ist. Als Druckmittel gelangt hier Hydrauliköl zur Anwendung.
Selbstverständlich kann der gleiche Erfolg auch mit einem gasförmigen Druckmittel
erreicht werden.
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Das Umschaltventil 80 und das Meßventil 9o sind in dem gemeinsamen
Gehäuseblock 37 untergebracht, der einerseits an die Traktorhydraulik 60 angeschlossen
und andererseits mit dem Betätigungszylinder 70 verbunden ist.
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Wird das Traktorventil (Hauptsteuerventil) 1 mit Hebel 36 eingeschaltet,
so wird über die Leitung 2 ein ölstrom in die Kammer 30 gepumpt. Durch die Blende
35 erhöht sich die kinetische Energie des ölstroms, der über die Kammer 31 den Ventilkolben
13 beaufschlagt und diesen ausreichend schnell nach rechts gegen die Feder 11 in
Kammer 17 bewegt, so daß die Steuernut 18 nicht mehr vor der Leitung 34 steht und
der Durchfluß des ölstromes zur Leitung 5 gesperrt ist und der
Kolben
19 des Umschaltventiles in seiner Ausgangsstellung verbleibt. Das Cl, das weiter
durch die Kanäle 3, 4, 15 fließt, gelangt über die Nut 22 des Umschaltkolbens 19
und die Leitung 24 zur Stangenseite 42 des Betätigungszylinders 38 und bewirkt dessen
Einfahren. Die Kammer 43 entleert sich dabei über die Leitung 25, Ringkammer 20
und Leitungen 26 und 28. Beim Anfahren bewirkt die kinetische Energie (Stoßenergie)
des Öles, daß der Zylinder einfahren kann und nicht sofort auf Ausfahren schaltet.
Diese Wirkung wird durch die Schließkanten 32, die gegen den Schaft 41 gerichtet
sind - Plungerwirkung -, solange unterstützt, bis fast eine Anlage am Anschlag 12
erreicht ist.
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Solange im Kanal 15 ol fließt, ist der Druck links vom Ventilkolben
13 größer als rechts, da die Drosselstellen einen Druckverlust erzeugen.
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Wenn der Kolben 27 die linke Endstellung erreicht hat, drückt die
Feder 11 den Schieber 13 nach links, da der ölstrom im Kanal 15 zum Zylinder gleich
Null geworden ist und praktisch keine Stoßenergie mehr vorhanden ist. Der Druck
ist auf beiden Seiten von 13 gleich. Dann wird der Kanal 34 über der Ringkammer
18 mit der Leitung 5 verbunden. Das über den Schlitz 31 noch fließende öl bewirkt
bei den Drosselstellen 21 (jetzt noch mit dem Rücklauf verbunden) und 33 einen ausreichenden
Druckstau, der den Schieber 19 nach rechts bewegt.
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Nun verbindet der Ringkanal 20 die Zulaufbohrung 15 gleichzeitig mit
den Kanälen 24 und 25 (Differentialschaltung des Zylinders), wobei der Kolben 19
den Rücklauf über die Leitung 26 sperrt. Sobald sich der Kolben 27 wieder nach rechts
bewegt, wird der Schieber 13 durch die Verdrängung und die kinetische Energie des
öles nach rechts geschoben und die Leitung 5 gesperrt. Über die Drosselstelle 21
gelangt ein kleiner ölstrom
in die Kammer 7 (ausreichender Druck
ist wegen der Drosselstelle 44 stets vorhanden) der über die Drosselstelle 33 einen
Haltedruck erzeugt, und somit den Schieber 19 am Anschlag 9 festhält. Dabei schließt
der Anschlag 9 die öffnung 33 und verringert somit die Leckverluste.
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Wenn der Kolben 27 die rechte Endstellung erreicht hat, verschiebt
sich der Schieber 13 wieder nach links. Es fließt wieder öl durch die Leitung 5,
das aber keinen Schaltungsvorgang mehr auslösen kann, da der Schieber 19 bereits
am Anschlag 9 anliegt. Der Zyklus ist somit beendet und der Pflug gedreht. Um einen
neuen Zyklus auszulösen, muß der Steuerschieber 1 vorerst wieder in die Neutralstellung
gebracht werden, was den Forderungen der Praxis entspricht. Dann schiebt die Feder
8 das Umschaltventil 19 nach links in seine Ausgangsstellung zurück.
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Die kleine Dämpfungskerbe 31 verringert die Schwingungen des Schiebers
13, ist aber nicht unbedingt erforderlich.
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Diese läßt gerade so viel oder weniger öl durch, als in der Leitung
5 fließt. Der Kanal 22 ist entsprechend lang, um den Kippvorgang des Pfluges (Schaltvorgang)
in Zusammenwirkung mit den Blenden 21 und 33 ausreichend zu verzögern, damit beim
Einschalten des Schiebers 1 (Stellung 52) evtl. kleinere, noch durch Leitung 5 fließende
ölmengen die Schaltung nicht auslösen können. Nach relativ längerer Zeit, wenn die
Endstellung beim Einfahren erreicht ist, kommt genügend öl durch die Leitung 5,
so daß der Kippvorgang (Schaltung) noch schnell genug stattfindet. Bei größerer
ölgeschwindigkeit im Kanal 3 kann nur ein kleinerer Teil des öles durch den Kurzschlußkanal
50 über das Rückschlagventil 48 und die Drossel 47 in den Rücklauf 28 fließen. Wenn
aber eine Totpunktstellung erreicht wird - z.B. beim halben Zyklus - fließt das
gesamte öl in den Rücklauf, die hydraulische Entsperrung wird nicht betätigt, Kurzzeitige
Druckspitzen, wie sie beim Kippvorgang
(Schaltvorgang) vorkommen,
werden im Verbindungsschlauch bei Leitung 28 durch die Speicherwirkung abgebaut
und die hydraulische Entsperrung bleibt unwirksam.
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Relativ längere Druckspitzen, wie sie im Ruhezustand bei der ausgefahrenen
Stellung vorkommen, übertragen den Druck bis zum Schieber 1 und bewirken die Auslösung
der hydraulischen Entsperrung, so daß der Schieber t selbsttätig in die Neutralstellung
zurückkehrt.
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Die Rückschlagventile 45 und 48 ermöglichen den Betrieb des Kolbens
27 in unmgekehrter Richtung, wobei nur ein Ausfahren des Kolbens 27 ohne automatische
Umschaltung vorgesehen ist. Das Rückschlagventil 48 verhindert jetzt den nicht gewollten
Kurzschluß über die Drosseln 46 und den Ringkanal 47 zur Leitung 2. Der Rückstrom
umgeht über das Rückschlagventil 45 den Schieber 13 und verhindert somit den Druckaufbau
über die Leitungen 34 und 5 zur Kammer 6. Der Rücklauf strom fließt jetzt über 44,
24, 15, 49 und 45 zu 2 und durch 51 in den Tank zurück. Der Zufluß erfolgt über
51, 28, 26 und 25 nach 43 in der Bodenseite. Die gewünschte Richtung wird mit dem
Steuerschieber 1 (Handhebel 36) - Stellung 52 oder 51 - festgelegt.
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4o ist die linke Kolbenseite (Bodenseite) und 39 die rechte Kolbenseite
(Stangenseite).
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53 ist ein entsperrbares Rückschlagventil, das den Zylinder in der
Ausfahrstellung blockiert. 57 ist ein Drosselrückschlagventil, bei dem die Drossel
44 einmal die Senkgeschwindigkeit bei der zweiten Phase des Zyklusses (der Schwerpunkt
des Pfluges fällt) begrenzt und zum anderen über 21 und 33 für den notwendigen Haltestaudruck
in Kammer 6 der zweiten Phase bewirkt. Es wird vorzugsweise ein Differentialschieber
als Umschaltventil 19 verwendet, der ebenfalls einen Differentialzylinder steuert,
um gleiche Geschwindigkeiten in beiden Richtungen (Ein- und Ausfahren) zu erreichen;
dieses verringert Stöße und Schwingungen beim Umschaltvorgang.
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