DE3707423A1 - Fernsteuerbare hydraulische steuereinrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer fernsteuerbaren hydraulischen Steuereinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine solche Steuereinrichtung aus der DE-OS 26 35 472 bekannt, die aus Sicherheitsgründen mit einer Handsteuervorrichtung ausgerüstet ist, damit bei ausgefallener Hilfsenergie noch feinfühlig gesteuert werden kann. Bei dieser Steuereinrichtung ist die fernsteuerbare Be­ tätigungseinrichtung als elektrohydraulische Stelleinheit ausgebil­ det, die zusammen mit der zusätzlichen Handsteuervorrichtung an ent­ gegengesetzt liegenden Gehäuse-Stirnseiten des eigentlichen Wegeven­ tils angebaut ist. Von Nachteil bei dieser Steuereinrichtung ist, daß der Handhebel ständig mit dem Längsschieber im Wegeventil ver­ bunden ist. Dadurch wird nicht nur die Funktionssicherheit beein­ trächtigt, sondern es müssen von der Handsteuervorrichtung verur­ sachte Reibungseinflüsse von der ferngesteuerten Betätigungseinrich­ tung überwunden werden. Dies kann zu einem größeren und stärkeren Magnetantrieb führen. Ferner benötigt diese Steuereinrichtung einen relativ lang bauenden Handhebel, um bei seiner zweiarmigen Bauweise durch eine geeignete Übersetzung eine feinfühlige Betätigung zu er­ möglichen.

Ferner ist aus der DE-OS 23 21 857 eine fernsteuerbare Steuerein­ richtung bekannt, bei der zwei einfachwirkende Hubmagnete auf einen zweiarmigen Schwinghebel einwirken, der direkt zwei Sitzventile be­ tätigt. Am Schwinghebel ist zusätzlich ein Handhebel befestigt, um bei ausgefallenem elektromagnetischen Antrieb die Sitzventile betä­ tigen zu können. Auch hier ist der Handhebel ständig mit der fern­ gesteuerten Betätigungseinrichtung verbunden, worunter die Funk­ tions- und Betriebssicherheit der Steuereinrichtung leiden. Die di­ rekte Hebelbetätigung eignet sich kaum für eine feinfühlige Steue­ rung. Gerade bei direktbetätigten Ventilen müssen die Magnete so groß ausgelegt werden, daß von der Handsteuervorrichtung verursach­ te Kräfte und Einflüsse während der Ansteuerung sicher überwunden werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße fernsteuerbare hydraulische Steuereinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen­ über den Vorteil, daß die Handsteuervorrichtung zuschaltbar ist. Beim Betrieb der ferngesteuerten Betätigungseinrichtung bleibt der Handhebel in Ruhestellung, wodurch sich die Funktions- und Betriebs­ sicherheit der Steuereinrichtung erhöht. Während der Fernsteuerung können keine störenden Reibungseinflüsse oder Kräfte von der abge­ schalteten Handsteuervorrichtung auf die ferngesteuerte Betätigungs­ einrichtung übertragen werden, so daß diese entsprechend kleiner und mit schwächeren Magneten ausgerüstet werden kann. Durch die ab­ schaltbare Handsteuervorrichtung läßt sich auch das Wegeventil fein­ fühlig steuern.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuereinrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung nach den Ansprüchen 2 und 3, da gerade bei direkter Magnetbetätigung des Längsschiebers im Wegeventil die Magnetgröße von den Reibungsverhältnissen in der Steuereinrichtung abhängt und der Aufwand für den magnetischen Antrieb gerade bei Wegeventilen mit mehreren Arbeitsstellungen von Bedeutung ist. Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich ferner aus den Ansprüchen 4 bis 7, wo­ durch eine einfache, kompakte und billige Bauart der Handsteuerein­ richtung möglich ist. Zudem ist auf diese Weise die Handsteuerein­ richtung leicht zuschaltbar und bedienbar, wobei die Steuerung auch feinfühlig ausgelegt werden kann. Besonders günstig ist eine Ausbil­ dung nach Anspruch 8, wodurch eine einzige Feder zwei Funktionen übernimmt, indem sie sowohl für das Rückstellen des Handhebels wäh­ rend der Stellfunktion des Längsschiebers als auch beim Einschalten der Handsteuervorrichtung sorgt. Vorteilhaft ist ferner eine Aus­ bildung nach Anspruch 11, wodurch die Handsteuervorrichtung leicht nachrüstbar ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die fernsteuerbare hydrau­ lische Steuereinrichtung in vereinfachter Darstellung und

Fig. 2 einen Querschnitt nach II-II in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt eine fernsteuerbare hydraulische Steuereinrichtung 10, die im wesentlichen aus dem eigentlichen Wegeventil 11, einer zu- und abschaltbaren Handsteuervorrichtung 12 sowie einer fernge­ steuerten Betätigungseinrichtung 13 besteht, die ihrerseits aus zwei einfachwirkenden, proportional arbeitenden Hubmagneten 14, 15 gebil­ det wird.

Das Wegeventil 11 ist ein an sich bekanntes, proportional arbeiten­ des 4-Wegeventil, das in einem Gehäuse 16 einen Längsschieber 17 aufnimmt. Der Längsschieber wird von Zentrierfedern 18 in einer dop­ peltwirkenden Rückholeinrichtung 19 in der gezeichneten Grundstel­ lung gehalten, in der er zwei Motorkammern 21, 22 hydraulisch von einer Zulaufkammer 23 und von zwei Rücklaufkammern 24, 25 trennt. Die Zulaufkammer 23 ist in an sich bekannter Weise über ein Rück­ schlagventil 26 und Umlaufkammern 27, 28 mit Druckmittel aus einem Zulaufkanal 29 beaufschlagbar. Der Längsschieber 17 ist mit Hilfe der ferngesteuerten Betätigungseinrichtung 13 aus der federzentrier­ ten Grundstellung nach beiden Seiten hin in Arbeitsstellungen aus­ lenkbar, wodurch jeweils eine der Motorkammern 21, 22 mit Druckmit­ tel aus der Zulaufkammer 23 beaufschlagt wird, während die andere Motorkammer 22, 21 zur angrenzenden Rücklaufkammer 25 bzw. 24 hin entlastet wird. Die Größe des jeweiligen Druckmittelstromes ist dabei abhängig vom Hub des Längsschiebers 17 und kann somit fein­ fühlig gesteuert werden.

Das Gehäuse 16 des Wegeventils 11 weist eine von der Handsteuervor­ richtung 12 abgewandte Stirnfläche 31 auf, an der koaxial zur Achse des Längsschiebers 17 die doppeltwirkende Rückholeinrichtung 19 und der erste Hubmagnet 14 der ferngesteuerten Betätigungseinrichtung 13 angebaut sind. Ein Stößel 32 des ersten Hubmagneten 14 liegt in der gezeichneten Grundstellung des Längsschiebers 17 an einer in die Rückholeinrichtung 19 hineinragenden Schieberverlängerung 33 an.

An einer zweiten, der Bedienseite zugewandten Stirnfläche 34 des Ge­ häuses 16 ist ein Schaltgehäuse 35 der Handsteuervorrichtung 12 an­ gebaut, an dem seinerseits der zweite Hubmagnet 15 koaxial zur Achse des Längsschiebers 17 fest montiert ist.

Wie die Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 näher zeigt, weist das im wesentlich hohl ausgebildete Schaltgehäuse 35 einen Innenraum 36 auf, in den ein am Längsschieber 17 befestigtes Hubglied 37 freitra­ gend ragt. Das Hubglied 37 verläuft koaxial zur Längsachse des Längsschiebers 17 und ist in seinem mittleren Bereich als Zahnstange 38 ausgebildet. Am freien Ende des Hubgliedes 37 liegt ein Stößel 39 des zweiten Hubmagneten 15 an.

Im Schaltgehäuse 35 ist in einer senkrecht zur Längsachse des Längs­ schiebers 17 verlaufenden Ebene ein Handhebel 41 mit einem bolzen­ förmigen Abschnitt 42 so gelagert, daß er drehbar und längsver­ schiebbar ist. Wie Fig. 2 näher zeigt, verläuft die Drehachse 43 des bolzenförmigen Abschnitts 42 im Abstand von der Längsachse des Längsschiebers 17 und damit auch von der Längsachse der Zahnstange 38. Am Abschnitt 42 ist in dem den Innenraum 36 durchdringenden Be­ reich ein Zahnrad 44 und daran angrenzend eine Ringnut 45 angeord­ net. Die Breite dieser Ringnut 45 ist so groß gewählt, daß in der gezeichneten Aus-Stellung des Handhebels 41 das der Zahnstange 38 zugeordnete Zahnrad 44 mit diesem nicht in Eingriff kommt. Damit ist die Wirkverbindung in diesem Zahnstangengetriebe 38, 44 in Aus-Stel­ lung des Handhebels 41 unterbrochen. Am Abschnitt 42 ist an seiner unten aus dem Schaltgehäuse 35 herausragenden Ende ein radialer Stift 46 befestigt, der in einem gehäusefesten Schlitz 47 geführt ist. Stift 46 und Schlitz 47 bilden somit eine Verdrehsicherung durch welche die Drehlage des Handhebels 41 in der gezeichneten Aus-Stellung fixiert ist. Ferner sind am Schaltgehäuse 35 zwei An­ schläge 48, 49 angeordnet, die - bezogen auf die Drehachse 43 - in einer an den Schlitz 47 angrenzend liegenden, radialen Ebene liegen. Diese Anschläge 48, 49 begrenzen den Drehwinkel des Handhebels 41 bei dessen Ausschwenken in Arbeitsstellungen.

An dem nach oben aus dem Schaltgehäuse 35 herausragenden Ende des Abschnitts 42 ist eine Rückstell-Feder 51 des Handhebels 41 angeord­ net. Diese Rückstell-Feder 51 greift mit ihrem einen freien Ende 52 verdrehfest in eine Bohrung 53 des Handhebels 41, während ihr ande­ res freies Ende 54 gegen Verdrehung gesichert an der Oberseite des Schaltgehäuses 35 sich abstützt.

Wie die Fig. 2 besonders deutlich zeigt, ist der Handhebel 41 als Schwenkhebel ausgebildet, dessen geköpfter Abschnitt 55 zwischen Ab­ schnitt 42 und einem Handgriff 56 so lange ausgebildet ist, daß die Drehachse 43 und der Handgriff 56 auf entgegengesetzten Seiten rela­ tiv zur Längsachse des Längsschiebers 14 liegen. Dadurch läßt sich in vorteilhafter Weise bei kompakter Bauweise ein relativ großer Weg für den Handhebel 41 erreichen. Am Handhebel 41 ist am Übergang des geköpften Abschnitts 55 in den bolzenförmigen Abschnitt 42 eine Schulter 57 ausgebildet, welche beim Drücken des Handhebels 41 gegen die Kraft der Rückstell-Feder 51 nach unten seine Ein-Stellung be­ grenzt, in welcher das Zahnrad 44 mit der Zahnstange 38 in Eingriff steht.

Die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 10 wird wie folgt erläutert, wobei die Funktion des Wegeventils 11 als an sich bekannt vorausge­ setzt wird.

Bei Fernsteuerung der Steuereinrichtung 10 werden die Hubmagnete 14, 15 abwechselnd erregt, wobei sie mit ihren Stößeln 32 bzw. 39 den Längsschieber 17 aus der gezeichneten Grundstellung nach beiden Sei­ ten hin in Arbeitsstellungen auslenken können, so daß jeweils eine der Motorkammern 21, 22 mit Druckmittel beaufschlagbar ist, während die andere Motorkammer 22 bzw. 21 zum Rücklauf 24, 25 entlastbar ist. Durch unterschiedlich starke Bestromung der Hubmagnete 14, 15 kann der Hub des Längsschiebers 17 stufenlos verstellt werden, so daß eine feinfühlige Steuerung des Druckmittelstroms möglich ist.

Während dieser Fernbetätigung der Steuereinrichtung 10 befindet sich der Handhebel 41 in der gezeichneten Aus-Stellung, in welche er von der Rückstell-Feder 51 gedrückt wird, wobei seine Drehlage durch den in dem Schlitz 47 geführten Stift 46 fixiert ist. Der gehäusefeste Schlitz 47 bildet für den Stift 46 zugleich einen auf die Drehachse 43 bezogenen, axialen Anschlag für den von der Rückstell-Feder 51 nach oben gedrückten Handhebel 41. In dieser Aus-Stellung ist die Wirkverbindung im Zahnradgetriebe 38, 44 unterbrochen, so daß die Zahnstange 38 mit dem Längsschieber 17 ungehindert dessen Hubbewe­ gungen durchführen kann. Damit bleibt der Handhebel 41 bei Fernbe­ tätigung der Steuereinrichtung 10 in Ruhe, so daß sich deren Funk­ tions- und Betriebssicherheit erhöht. Die abgeschaltete Handsteuer­ vorrichtung 12 verhindert ferner, daß störende Reibungseinflüsse oder -kräfte aus der Handsteuervorrichtung 12 auf die elektroma­ gnetische Betätigungseinrichtung 13 übertragen werden können. Somit kann die Ventilfunktion nicht nachteilig beeinflußt werden, so daß die Hubmagnete 14, 15 insbesondere bei der gezeichneten Direktbetä­ tigung des Längsschiebers 17 kleiner und damit schwächer ausgelegt werden können.

Fällt die ferngesteuerte Betätigungseinrichtung 13 aus, weil bei­ spielsweise die Hubmagnete 14, 15 defekt sind oder die Hilfsenergie nicht zur Verfügung steht, so muß der Längsschieber 17 aus Sicher­ heitsgründen von Hand betätigt werden können. Zu diesem Zweck drückt eine Bedienungsperson den Handhebel 41 gegen die Kraft der Rück­ stell-Feder 51 nach unten, bis die Schulter 57 an der Oberseite des Schaltgehäuses 35 aufliegt. In dieser Ein-Stellung des Handhebels 41 befindet sich der Stift 46 außerhalb des Schlitzes 47, so daß der Handhebel 41 in dieser gedrückten Stellung schwenkbar ist um seine Drehachse 43. Zugleich kommt dabei das Zahnrad 44 mit der Zahnstange 38 in Eingriff, so daß durch Schwenken des Hebels 41 um seine Dreh­ achse 43 über das Hubglied 37 der Längsschieber 17 auslenkbar ist. Mit Hilfe des Zahnstangen-Getriebes 38, 44 und des als Schwenkhebel ausgebildeten Handhebels 41 läßt sich dabei eine feinfühlige Ver­ stellung des Längsschiebers 17 erreichen. Der jeweilige Drehwinkel läßt sich dabei über die Zahnteilung festlegen. Beim Verschwenken des Handhebels 41 um die Drehachse 43 muß die Bedienungsperson die Rückstellkraft der Feder 51 überwinden. Beim ausgeschwenkten Hand­ hebel 41 verhindert der Stift 46, der auf der Unterseite des Schalt­ gehäuses 35 gleitet, ein unerwünschtes, axiales Zurückstellen des Handhebels 41 durch die Kraft der Rückstell-Feder 51 in seine Aus- Stellung. Dem Stift 46 zugeordnete, gehäusefeste Anschläge 48, 49 begrenzen den Drehwinkel des Schalthebels 41 in seinen jeweiligen Arbeitsstellungen. Schwenkt die Bedienungsperson den Handhebel 41 aus seiner Arbeitsstellung zurück in seine gezeichnete Mittellage und hebt den Druck auf den Handgriff 46 auf, so schnappt der Hand­ hebel 41 zurück in seine Aus-Stellung, worin er durch die Verdreh­ sicherung 46, 47 fixiert ist. Die Rückstell-Feder 51 dient dabei in vorteilhafter Weise sowohl zur Rückstellung der Drehbewegung als auch der Hubbewegung des Handhebels 41.

Die äußerst einfach und kompakt bauende Handsteuervorrichtung 12 kann somit im Sicherheitsfall ohne weiteres zur Betätigung des Längsschiebers 17 zugeschaltet werden, wobei insbesondere durch die Drehbewegung des Handhebels trotz kompakter Bauweise der Handsteuer­ vorrichtung 12 die gewünschte Feinsteuerung erreichbar ist. Dabei kann die Handsteuervorrichtung 12 ohne weiteres so ausgebildet wer­ den, daß sie bei vorhandenen Wegeventilen zwischen dem Hubmagneten und dem Wegeventil-Gehäuse nachrüstbar ist.

Selbstverständlich sind an der gezeigten Steuereinrichtung Änderun­ gen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So ist die Handsteuervorrichtung 12 nicht auf eine Anwendung bei direktge­ steuerten Wegeventilen 11 begrenzt, sondern kann beispielsweise auch bei einem vorgesteuerten Wegeventil verwendet werden, wobei anstelle der Hubmagnete 14, 15 elektrohydraulische Stelleinheiten vorgesehen werden.

Claims (14)

1. Fernsteuerbare hydraulische Steuereinrichtung mit einem Wegeven­ til, das einen in einem Gehäuse angeordneten Längsschieber aufweist, der von einer ferngesteuerten Betätigungseinrichtung gegen die Kraft einer Rückholeinrichtung aus einer Grundstellung in wenigstens eine Arbeitsstellung auslenkbar ist und der unabhängig von der Betäti­ gungseinrichtung von einer zusätzlichen Handsteuervorrichtung mit einem Handhebel bedienbar ist, der mit dem Längsschieber in Wirkver­ bindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuervorrichtung (12) zwischen der ferngesteuerten Betätigungseinrichtung (15) und dem Wegeventil (11) angeordnet ist und ein die Bewegungen des Längs­ schiebers (17) mitmachendes und den Hub der Betätigungseinrichtung (15) übertragendes Hubglied (37) aufweist und daß die Wirkverbindung (38, 44) zwischen dem Hubglied (37) und dem Betätigungshebel (41) ein- und ausschaltbar ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ferngesteuerte Betätigungseinrichtung (13) als elektrisch ange­ steuerte Hubmagnete (14, 15) ausgebildet sind.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Längsschieber (17) aus einer federzentrierten Grundstellung nach entgegengesetzten Richtungen in mindestens zwei Arbeitsstellun­ gen auslenkbar ist.

4. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (41) in einer im wesent­ lichen radial zur Achse des Längsschiebers (17) verlaufenden Ebene dreh- und längsbeweglich gelagert ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (41) ein Zahnrad (44) und das Hubglied (37) eine zu­ geordnete Zahnstange (38) aufweisen, deren Wirkverbindung durch ei­ ne Längsbewegung des Handhebels (41) entlang seiner Drehachse (43) schaltbar ist, während der Drehbewegung des Handhebels (41) die Stellfunktion des Längsschiebers (17) zugeordnet ist.

6. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubglied (37) mit seiner Zahnstange (38) stangenförmig ausgebildet und koaxial zum Längsschieber (17) und zu einem Stößel (39) der Betätigungseinrichtung (15) angeordnet ist.

7. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (41) mit einem bolzenför­ migen Abschnitt (42) in der radial zum Längsschieber (17) verlaufen­ den Ebene exzentrisch zur Achse des Längsschiebers (17) dreh- und längsbeweglich gelagert ist.

8. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Rückstellen des dreh- und längsbe­ weglichen Handhebels (41) für dessen beide Funktionen Schalten der Wirkverbindung (38, 44) und Stellen des Längsschiebers (17) eine ge­ meinsame Feder (51) angeordnet ist.

9. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (41) in seiner federzen­ trierten Aus-Stellung bei ausgeschalteter Wirkverbindung (38, 44) durch eine Verdrehsicherung (46, 47) in einer der Grundstellung des Längsschiebers (17) zugeordneten Drehlage gesichert ist.

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der Drehwinkel des Handhebels (41) bei dessen Aus­ lenkung in Arbeitsstellungen gehäusefeste Anschläge (48, 49) vorge­ sehen sind.

11. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuervorrichtung (12) ein gesondertes Schaltgehäuse (35) aufweist, an dessen zueinander par­ allelen Stirnseiten das Gehäuse (16) des Wegeventils (11) und der Hubmagnet (15) angebaut sind.

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgehäuse (35) einen Innenraum (36) aufweist, in dem am bol­ zenförmigen Abschnitt (42) des Handhebels (41) das Zahnrad (44) neben einer angrenzenden Ringnut (45) ausgebildet ist und daß das Hubglied (37) am Längsschieber (17) befestigt ist und freitragend in den Innenraum (36) ragt.

13. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine doppeltwirkende Rückholeinrich­ tung (19) an dem zur Handsteuervorrichtung (12) entgegengesetzt lie­ genden Ende des Längsschiebers (17) angeordnet ist.

14. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Längsschiebers (17) zwei einfachwirkende, proportional arbeitende Hubmagnete (14, 15) vorgesehen sind.