DE3810273C2 - Ansteuervorrichtung für ein Wegeventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Ansteuervorrichtung für ein Wegeventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei den bisher bekannten Konstruktionen erfolgt die überlagerte mechanische Betätigung (Notbetätigung) durch direkte Verbindung eines Handhebels mit dem hydraulischen Bauteil, beispielsweise dem Hauptkolben eines Wegeventils. Das bedeutet, daß bei einer hydraulischen oder elektro­ hydraulischen Ansteuerung der Handhebel immer mit angetrieben werden muß. Üblicher Weise ist die Durchführung der den Handhebel tragenden Achse vom Steuerraum nach außen hin durch eine Dichtung abgedichtet. Die durch die Dichtungsspannung erzeugte Reibkraft bewirkt bei Betätigung und Umkehrung der Betätigungsrichtung eine Umkehrspanne, die bei Steuerung die Wiederholgenauigkeit verkleinert.

In dem DE-Gbm 17 48 060 sind Maßnahmen zur Lagerung und Anbringung eines solchen Handhebels gezeigt.

Es sind ferner bereits Ausführungen bekannt, die einen ausrastbaren Handhebel verwenden, wobei sich allerdings bei Betätigung ein dem Wegeventilhub entsprechender Tothub ergibt.

Aus dem DE-Gbm 82 31 891 U1 ist ferner eine Ansteuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.

Der Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Handhebel anzugeben, der ausrastbar ist und eine verringerte Hysterese, sowie Wiederholgenauigkeit ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildeten Vorrichtung, die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen vor. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß der Handhebel vom Steuerschieber (bzw. allgemein einem hydraulischen Betätigungselement) im nicht betätigten Zustand, d. h. in seiner Ruhestellung abgekoppelt ist, wodurch sich eine verringerte Hysterese ergibt. Ferner wird durch das Ausrasten des Handhebels die Lebensdauer der Dichtungen erheblich erhöht, die zur Abdichtung der Durchführung vom Steuerraum nach außen verwendet werden. Erfindungsgemäß nimmt dabei nicht nur, wie bereits erwähnt die Wiederholgenauigkeit zu, sondern es wird auch ein unbeabsichtigtes Betätigen eines hydraulischen Geräts, beispielsweise eines Ventils nicht möglich. Auch ein Tothub tritt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf.

Erfindungsgemäß wird der Handhebel durch eine Feder in seine Ruhestellung gedrückt und die Führung des Handhebels im Gehäuse beispielsweise einer Ansteuerung erfolgt über ein kugelartig ausgebildetes Element, wobei sich das Handhebelsegment in einer Kulisse bewegt.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines bekannten Wegeventils mit einer bekannten Ansteuerung, sowie einem bekannten Handhebel;

Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht aus Richtung des Pfeiles B in Fig. 2;

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer der Fig. 2 ähnlichen Schnittdarstellung, wobei aber hier der Elektromagnet weggelassen ist;

Fig. 5 eine Einzelheit der Fig. 4;

Fig. 6 eine mit 33 in Fig. 4 bezeichnete Einzelheit;

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bis auf vorgesehene Rastmittel ähnelt, und im Gegensatz zu der den Handhebel in seiner Ruhestellung zeigenden Fig. 4, den Handhebel in seiner Arbeitsstellung darstellt.

In Fig. 1 ist insgesamt und in Fig. 2 im Detail eine elektrohydraulische mechanische Ansteuerung 1 für ein Wegeventil 2 dargestellt. Das Wegeventil 2 kann durch zwei Elektromagnete 20, 21 betätigt werden, die ein hydraulisches Druckmedium dem rechten oder linken Steuerraum zuführen können. Der Hauptschieber oder Hauptkolben 3 des Wegeventils 2 weist an einem (rechten) Ende eine Schieber- oder Kolbenverlängerung 5 auf, um auch eine mechanische Ansteuerung zu ermöglichen. Hauptschieber 3 und Schieberverlängerung 5 erstrecken sich in den vom Ansteuergehäuse 6 gebildeten Steuerraum 17. Das aus zwei Teilen 27, 28 bestehende Ansteuergehäuse 6 ist am Wegeventilgehäuse 7 befestigt.

Zwischen Hauptschieber 3 und Schieberverlängerung 5 sind Rückholfedermittel 8 angeordnet, die sich über Federteller 29, 30 am Wegeventilgehäuse 7 bzw. am Ansteuergehäuse 6 abstützen und den Hauptschieber 3 in seiner gezeigten Mittel- oder Ruhestellung halten.

Zur hydraulischen Betätigung des Hauptschiebers 3 ist ein Kanal 16 vorgesehen, über den hydraulisches Strömungsmittel auf den Hauptschieber 3 mittel- oder unmittelbar einwirken kann, um diesen nach links in seine eine Arbeitsstellung zu verschieben. Will man den Hauptschieber 3 nach rechts in seine andere Arbeitsstellung verschieben, so muß ein Druckmedium durch Ansteuern des Anschlusses 32 des Elektromagneten 21 dem anderen, am anderen Ende des Hauptschiebers 3 angeordneten Steuerraum 18 zugeführt werden.

Bei der Ansteuerung 1 kann die Zufuhr von hydraulischem Strömungsmittel zum Kanal 16 durch den Elektromagneten 20 gesteuert sein, der einen elektrischen Anschluß 31 zum Anlegen eines entsprechenden Steuersignals aufweist. Bei einer Erregung des Elektromagneten 20 wird die Verbindung zwischen einer nicht gezeigten Druckmittelquelle und dem Kanal 16 hergestellt.

Neben dieser elektrohydraulischen Betätigung des Wegeventils 2 ist auch eine hydraulische Betätigung möglich, was aber nicht dargestellt ist. Bei der hydraulischen Betätigung wird über ein handbetätigtes Hydraulikventil der Kanal 16 mit Steuerdruck beaufschlagt.

Fig. 1 zeigt allgemein und Fig. 2 im einzelnen die Möglichkeit der oftmals für Notbetätigungen zweckmäßigen überlagerten mechanischen Betätigung des Wegeventils 2 mittels eines Handhebels 13. Der Handhebel 13 ist mit einer in die Zeichenebene hinein und aus dieser heraus verlaufenden Achse 12 verbunden und kann diese um ihren Drehpunkt 14 herum verschwenken. Das Ansteuergehäuse 6 bildet eine Lagerschale für die Schwenkbewegung der Achse 12, wobei bei 19 Strömungsmitteldichtungen angedeutet sind, die zwischen der durch das Ansteuergehäuse 6 gebildeten Lagerschale und dem Außenumfang der Achse 12 vorgesehen sind. Dies ist deutlich in Fig. 3 dargestellt.

In eine Bohrung der Achse 12 ist ein Betätigungsstift 10 eingeschraubt, der mit einem Kugelende 11 in eine Bohrung ragt, die in der Schieberverlängerung 5 ausgebildet ist. Im einzelnen ist zu diesem Zweck an der Schieberverlängerung 5 ein Ansatz 9 ausgebildet, der die zur Aufnahme des Kugelendes 11 erforderliche Bohrung besitzt.

Wenn das Wegeventil 2 mechanisch betätigt werden soll, so verschwenkt man den Handhebel 13 in der einen oder anderen Richtung, wobei dieser über seine zuvor beschriebene Verbindung mit dem Hauptschieber 3 diesen verschiebt. Es ist ersichtlich, daß das Kugelende 11 stets also bei mechanischer Betätigung und auch sonst mit der Bohrung im Ansatz 9 in Eingriff bleibt.

Wie bereits erwähnt, ist die Durchführung (Achse 12 - Handhebel 13) vom Steuerraum 17 nach außen hin durch die Dichtungen 19 abgedichtet. Die durch die Dichtungsspannung erzeugte Reibkraft bewirkt bei Betätigung und Umkehr der Betätigungsrichtung eine Umkehrspanne, die bei Steuerungen die Wiederholgenauigkeit verkleinert. Darüber hinaus ist bei der Ansteuerung 1 gemäß Fig. 1-3 eine unbeabsichtigte Betätigung des Ventils 2 möglich, beispielsweise wenn versehentlich gegen den Handhebel 13 gestoßen wird.

Anhand der Fig. 4-6 sei nunmehr ein erstes Ausführungs­ beispiel der Erfindung beschrieben. Man erkennt, daß die erfindungsgemäße elektrohydraulische mechanische (Ansteuerung) Ansteuervorrichtung 22 einen prinzipiell ähnlichen Aufbau wie die bekannte Ansteuerungvorrichtung 1 gemäß Fig. 2 besitzt. Insofern werden auch in Fig. 4 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet, und zwar für das Wegeventil 2, den Hauptschieber 3 und auch die Rückholfedermittel 8. Der Einfachheit halber ist in Fig. 4 der Elektromagnet 20 nicht dargestellt, sondern nur der Kanal 16 durch den ein Druckmedium in den hier ebenfalls mit 17 bezeichneten Steuerraum eingeleitet werden kann. Der Aufbau am anderen, d. h. linken Ende des Wegeventils 2 ist der gleiche wie bei Fig. 1.

Im einzelnen weist die Ansteuerungvorrichtung 22 eine Schieberver­ längerung 23 auf, die in einer Bohrung 25 eines Ansteuergehäuses 24 angeordnet ist. Das Ansteuergehäuse 24 ist beispielsweise durch mehrere Bolzen, von denen einer bei 34 gezeigt ist am Gehäuse des Wegeventils 2 befestigt. Die Bohrung 25 ist durch zwei Vorsprünge 35, 36 verengt, wobei sich in die dadurch gebildete Nut eine Zunge 37 der Schieberverlängerung 23 erstreckt, um so eine Verdrehsicherung für die Schieberverlängerung und somit den Hauptkolben 3 zu bilden. Die Bohrung 25 ist an ihrem rechten offenen Ende durch einen Schraubstopfen 38 strömungsmitteldicht abgeschlossen.

Am freien Ende der Schieberverlängerung 23 ist eine Nut 39 ausgebildet, die sich parallel zur Längsachse 40 der Schieber­ verlängerung 23 und des Wegeventils 2 erstreckt. Die Länge der Nut 39 ist so groß bemessen, daß ein noch näher zu beschreibender Betätigungsstift 42 in die Nut 39 ragen und in dieser enden kann ohne die Hin- und Herbewegung der Schieberverlängerung 23 zu stören. Am Boden der Nut 39 ist eine Bohrung 43 ausgebildet, die im ganzen senkrecht zur Längsachse 40 verläuft. In der Neutralstellung des Wegeventils 2 ist die Längsachse des Betätigungsstiftes 42 mit der Längsachse der Bohrung 43 ausgerichtet.

Das Ansteuergehäuse 24 ist im Bereich der Nut 39 mit einer Öffnung 44 ausgestattet, die sich von innen her zunächst konisch verjüngt und dann eine kugelförmige Lagerschale 47 bildet. Am oberen Ende der kugelförmigen Lagerschale 47 ist eine Ringausnehmung 48 vorgesehen, in der eine Dichtung 49 sitzt, was im einzelnen in Fig. 6 zu erkennen ist. Die Dichtung 49 ist vorzugsweise zweiteilig aufgebaut.

Der bereits erwähnte Betätigungsstift 42 ist in einer Mittelbohrung 50 einer Lagerkugel 51 hin und her beweglich gelagert. Zur Abdichtung des Betätigungsstiftes 42 ist eine Dichtung 53 vorgesehen. Die Dichtung 53 sitzt in der Bohrung 50, und zwar in einer Ringnut des Betätigungsstiftes 42. Ferner liegt eine untere Dichtung 52 in einer Ringnut der Lagerkugel 51.

Bei der weiteren Beschreibung sollte man im Auge behalten, daß sich die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 4-6 und Fig. 7 lediglich durch die Rastmöglichkeit des Handhebels 26 unterscheiden, wobei die Rastmöglichkeit durch den noch zu beschreibenden Federring 54 gebildet wird. Ansonsten stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein, allerdings zeigen die Fig. 4 und 5 die Ruhestellung des Handhebels 26, während in Fig. 7 die Arbeitsstellung des Handhebels 26 dargestellt ist.

Zur Ergänzung der Lagerschale 47 ist eine weitere kugelförmige Lagerschale 55 an einem Lagerteil 56 ausgebildet, welches durch Befestigungsmittel 57 am Ansteuergehäuse 24 derart befestigt ist, daß sich insgesamt ein einwandfreies Lager für die Lagerkugel 51 ergibt.

Das Lagerteil 56 besitzt eine vorzugsweise konische Öffnung 59, die an ihrem unteren Ende die bereits erwähnte kugelförmige Lagerschale 55 bildet. Am oberen Ende der Öffnung 59 sitzt ein Kulissenteil 60, welches einen Führungsschlitz 61 bildet, der sich wie gezeigt in Längsrichtung erstreckt und eine Breite besitzt, die eine Querbewegung (in die Zeichnungsebene hinein und aus dieser heraus) des Handhebels 26 verhindert.

Der Betätigungsstift 42 ist mit einem oberen Ende in eine Bohrung des Handhebels 26 eingeschraubt und bildet an seinem unteren Ende einen Bund 64, daran anschließend eine konische Verjüngung 65 und daran wiederum anschließend ein kugelförmiges Ende 66. Zwischen den beiden zuletzt genannten Teilen ist eine ringförmige Rastvertiefung 67 gebildet. Eine Hubbegrenzung des Handhebels in Richtung x₁ erfolgt somit durch den Bund 64.

Rückholmittel 70 sind am Handhebel 26 vorgesehen und bringen diesen in die in Fig. 5 gezeigte Ruhestellung zurück. Die Rückholmittel 70 weisen eine den Handhebel umgebende Schraubenfeder 71 auf, die zum einen an einem Federanschlag 72 und zum anderen an einem Federanschlag 73 anliegt. Der Federanschlag 72 liegt seinerseits unbeweglich an einem am Handhebel fixierten Ring 74 an. Der untere Federanschlag 73 liegt gegen die Oberseite des Kulissenteils 60 an, und zwar in den Bereichen wo der Schlitz 61 nicht vorhanden ist. Durch die Feder 71 wird der Handhebel 26 in die in Fig. 5 gezeigte Stellung vorgespannt.

Fig. 5 zeigt in einer gegenüber Fig. 4 um 90° verdrehten Schnittansicht die Befestigung des Kulissenteils 60 am Lagerteil 56 durch Befestigungsmittel 77.

Bevor nun auf die Funktionsweise der beiden Ausführungs­ beispiele eingegangen sei, sei noch kurz das zweite Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 erläutert, welches einen Federring 54 aufweist, der in einer Ausnehmung der Bohrung 43 angeordnet ist. Beim Einführen des kugelförmigen Endes 66 in die Bohrung 43 gibt der Federring 54 nach und hält den Betätigungsstift 42 in der in Fig. 7 gezeigten Position entgegen der Kraft der Rückholmittel 70.

Es sei noch kurz auf die Arbeitsweise der beiden Ausführungs­ beispiele eingegangen. In Fig. 4 befindet sich der Handhebel 26 in seiner Ruhestellung, d. h. außer Eingriff mit der Schieberverlängerung 23. Das Wegeventil 2 kann somit ohne jede Störungen durch den Handhebel 26 elektrohydraulisch oder hydraulisch betätigt werden. Sollte eine mechanische Betätigung des Wegeventils 2 erforderlich sein, beispielsweise bei Stromausfall, so befindet sich die Bohrung 43 in Ausrichtung mit dem Betätigungsstift 42. Durch eine Bewegung des Handhebels 26 in Richtung des Pfeiles x₂ gelangt das kugelförmige Ende 66 in die Bohrung 43. Der Hub des Handhebels 26 in Betätigungsrichtung x₂ ist durch das Maß L vorgegeben. D. h. die Lagerkugel 51 bewirkt mit ihrem oberen Ende 80 eine Hubbegrenzung in der x₁ Richtung. Wird nun der Handhebel 26 in seinem niedergedrückten Zustand in Richtung des Pfeiles 78 oder 79 verschwenkt, so kann das Wegeventil in der einen oder anderen Richtung betätigt werden. Die Führung bei der in Richtung der Pfeile 78 und 79 erfolgenden Bewegung geschieht durch den erwähnten Führungsschlitz 61 im Kulissenteil 60. Sobald der Benutzer beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 den Handhebel 26 losläßt, wird dieser durch die Rückholmittel 70 aus einer in Fig. 7 gezeigten Arbeitsstellung zurück in die in Fig. 5 gezeigte Ruhestellung gebracht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 kann der Betätigungsstift 42 wie gezeigt verrasten. Aus seiner Raststellung kann er durch Ziehen in Richtung x₁ wieder befreit werden.

Claims (13)

1. Ansteuervorrichtung (22) für ein Wegeventil (2), dessen Schieber (3) elektrohydraulisch oder hydraulisch bzw. von Hand durch einen Handhebel (26) verstellbar ist, wobei: der Handhebel (26) zwischen einer Ruhestellung (Fig. 4), in der er nicht mit dem Schieber (3) gekuppelt ist, und einer Arbeitsstellung (Fig. 7), in der er mit dem Schieber (3) gekuppelt ist hin und her bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung des Handhebels (26) mit einer Schieberverlängerung (23) des Schiebers (3) erfolgt, und daß zwischen dem Handhebel (26) und dem Schieber (3) ein Betätigungsstift (42) vorgesehen ist, der mit einer Bohrung (43) in der Schieberverlängerung (23) durch Betätigung in Richtung der Bohrung (43) in letzterer in Eingriff bringbar ist.

2. Ansteuervorrichtung (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (26) in seine Ruhestellung durch eine Feder (70) vorgespannt ist.

3. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstift (42) am Handhebel (26) befestigt, vorzugsweise in diesen eingeschraubt ist.

4. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schieberverlängerung (23) eine Nut (39) oberhalb der Bohrung (43) ausgebildet ist, welche die ungestörte Hin- und Herbewegung der Schieberverlängerung (23) gestattet.

5. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zunge (37) der Schieberverlängerung (23) in einer Nut des Gehäuses (24) zur Bildung einer Verdrehsicherung des Schiebers (3) geführt ist.

6. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (26) in einer am Gehäuse (24) angeordneten Kulisse (60) geführt ist.

7. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstift (42) zusätzlich in der Nut (39) geführt ist.

8. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstift (42) in einer Lagerkugel (51) hin und her verschiebbar gelagert ist, wobei die Lagerkugel (51) mit gehäusefesten Lagerflächen (47, 55) zusammenwirkt.

9. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen (52, 53) zwischen Lagerkugel (51) und Betätigungsstift (42) vorgesehen sind.

10. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Feder (70) auf der Kulisse (60) einerseits und am Betätigungshebel (26) andererseits abstützen, um die Vorspannung des Handhebels (26) in seine Ruhestellung zu bewirken.

11. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rastmittel (54) in der Schiebeverlängerung (23) ausgebildet sind, um den Betätigungsstift (42) in der Arbeitsstellung des Handhebels (26) verrasten.

12. Ansteuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastmittel (54) in der Form eines Federrings ausgebildet sind, dessen Rastkraft größer ist als die Rückholkraft der Feder (70).

13. Raststeuervorrichtung (22) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkbewegung (78, 79) des Handhebels (26) durch die konische Fläche der Öffnung (59) begrenzt ist.