Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches
Betätigungsventil, das zum Einsatz in einer Baumaschine, wie z.B.
einem Löffelbagger, geeignet ist.
Technologischer Hintergrund
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Ein herkömmlicher Löffelbagger, wie er aus der
JP-U-56-13 90 64 bekannt und in Fig. 9 dargestellt ist, umfaßt
einen unteren, selbstangetriebenen, beweglichen Körper 1, der
von einem Antriebsmotor angetrieben wird (nicht dargestellt),
einen oberen Schwenktisch 2, der von einem Schwenkmotor (nicht
dargestellt) geschwenkt werden kann, und eine Arbeitsmaschine
3, die an dem Frontabschnitt des Schwenktisches 2 befestigt
ist.
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Die Arbeitsmaschine 3 besitzt einen Ausleger 6, der mit einem
Schwenkzylinder 4 nach rechts und links geschwungen werden
kann und dessen äußerstes Ende mit einem Auslegerzylinder 5
vertikal beweglich ist, und einen Arm 8, der an dem außersten
Ende des Auslegers 6 schwenkbar befestigt ist und von einem
Armzylinder 7 gedreht wird.
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Der Arm 8 besitzt ein äußerstes Ende, an welchem eine Schaufel
10 so befestigt ist, daß sie von einem Schaufelzylinder 9 zu
drehen ist. Ein Schaufelblatt 12, das durch einen
Schaufelblattzylinder 11 vertikal beweglich ist, ist an dem
Vorderabschnitt des beweglichen Körpers 1 befestigt.
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Ein an jedem Stellglied vorgesehenes hydraulisches
Betätigungsventil 13 steuert den Antriebsmotor, den Schwenkmotor und
die aus verschiedenen Zylindern bestehenden hydraulischen
Stellglieder. Jedes hydraulische Betätigungsventil 13 ist
normalerweise mit einem anderen verbunden, wie dieses in Fig. 10
dargestellt ist.
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Jedes hydraulische Betätigungsventil 13 umfaßt, wie dieses in
Fig. 11 dargestellt ist, einen Ventilkörper 13a und einen in
dem Ventilkörper 13a aufgenommenen Schieber 14 zum Andern der
Öldurchgänge in dem Ventilkörper 13a, wobei der Schieber 14
normalerweise in einer neutralen Position mittels einer
Rückstellfeder 13b gehalten ist, und unter Druck stehendes, einem
Pumpenanschluß 13c zugeführtes Öl durch einen Ablaßanschluß
13d in einen Tank 16 über einen Anschlußblock 15 abgelassen
wird.
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Der Ventilkörper 13a des hydraulischen Betätigungsventiles 13
wird üblicherweise integral durch Gießen gebildet, wie dieses
in Fig. 12 dargestellt ist. Bei dem herkömmlichen
hydraulischen Betätigungsventil 13 ist ein Hauptkern zur Formung eines
Schieberkanals 13h jedoch so kompliziert, daß schmale
Durchgänge in dem hydraulischen Betätigungsventil 13 nicht gebildet
werden können, da ein (zylindrischer) Ablaßanschluß 13e, ein
Brückenanschluß 13g und der Schieberkanal 13h in drei Stufen
separat gebildet werden. Infolgedessen bestand darin das
Hindernis, das hydraulische Betätigungsventil in einer kompakten
Größe herzustellen, da der Durchmesser des Schieberkanals 13h
nicht geringer als im Bereich von 11 mm bis 12 mm ausgebildet
werden konnte.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht des oben
dargelegten Problems und soll ein hydraulisches Betätigungsventil
schaffen, bei dem die Herstellung eines Ventilkörpers ohne den
Einsatz von Kernen mit komplizierten Strukturen möglich ist,
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Insbesondere wird das oben beschriebene, herkömmliche
Betätigungsventilgehäuse
integral durch Gießen gebildet, und ein
Durchgang eines neutralen Anschlusses in einem Ventilgehäuse
wird ebenfalls durch Gießen gebildet, wobei Kerne zur Bildung
des Durchganges des neutralen Anschlusses beim Gießen
eingesetzt werden. Der Kern wird, wie in Fig. 13 dargestellt,
gebildet, indem ein Hauptkern 19 zur Formung des Schieberkanals
13h gegossen wird und anschließend die Verbindungskerne 20 und
21 mit dem Hauptkern 19 verbunden werden. Ein Problem bestand
darin, daß eine Form beim Formen des Kernes nicht entlang der
Linie X-X geteilt werden kann, wennn die Verbindungskerne 20
und 21 miteinander vereinigt sind, was folgende Nachteile mit
sich bringt.
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(1) Der Verbindungsvorgang der Kerne wird manuell
durchgeführt, was einen automatischen Zusammenbau der Kerne unmöglich
macht und folglich ineffizient ist.
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(2) Eine Verbindungsabweichung bzw. -ungenauigkeit zwischen
den Kernen tritt leicht auf und bringt eine verschlechterte
Gießgenauigkeit mit sich.
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(3) Ein Gußgrat tritt an den Verbindungssabschnitten der Kerne
leicht auf.
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(4) Das Verbindungsmittel bewirkt eine Gaserzeugung beim
Gießvorgang, die meist eine Gußporositat erzeugt.
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Folglich besteht eine zweite Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, ein hydraulisches Betätigungsventil zu schaffen,
bei dem es möglich ist, ein Ventilgehäuse durch
(spanabhebendes) Bearbeiten des Durchganges ohne Einsatz der herkömmlichen
Verbindungskerne herzustellen, wohingegen der Durchgang
üblicherweise durch die Verbindungskerne gebildet wurde.
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Der Ventilkörper 13a des herkömmlichen Betätigungsventiles
umfaßt, wie in Fig. 14 dargestellt ist, einen Parallelanschluß
13f, die Brückenanschlüsse 13g, Einlaßanschlüsse 13i und den
(zylindrischen) Ablaßanschluß 13e, wobei ein
Lastregulierventil 17 das Drucköl lediglich von dem Parallelanschluß 13f in
den Brückanschluß 13g strömen läßt und zwischen dem
Parallelanschluß 13f und dem Brückenanschluß 139 vorgesehen ist, und
ein Hydraulikzylinder 18 mit den Einlaßanschlüssen 13i
dazwischen verbunden ist.
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Falls der Schieber 14 des die oben dargelegte Anordnung
aufweisenden Betätigungsventiles 13 nach rechts bewegt ist,
erreicht das in den Pumpenanschluß 13c eingeleitete Drucköl den
Parallelanschluß 13f und verschiebt das Lastregulierventil 17,
wobei es anschließend in die Brückenanschlüsse 139 strömt. Das
Drucköl wird des weiteren in eine Bodenseite eines Hydraulik-
Zylinders 18 von den Einlaßanschlüssen 13i geleitet, die (mit
dem Schieber 14) durch die Bewegung des Schiebers 14 in
Verbindung stehen, so daß der Hydraulikzylinder 18 bzw. dessen
Stange ausfährt, wobei das Drucköl an der Zylinderstangenseite
von den Einlaßanschlüssen 13i zu dem (zylindrischen)
Ablaßanschluß 13e strömt und anschließend in einen Tank 16 abgelassen
wird.
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Falls während der oben dargelegten Arbeitsvorgänge aus
irgendeinem Grund ein Stoß auf den Hydraulikzylinder 18 ausgeübt
wird oder eine Zugkraft an dem Hydraulikzylinder 18 wirkt,
wird ein ungewöhnlich hoher Druck oder ein Unterdruck in dem
hydraulischen Kreislauf erzeugt, der eine Beschädigung oder
Instabilität des Hydraulikzylinders 18 bewirkt. Als Folge
tritt meist eine Behinderung bzw. Unterbrechung der Arbeiten
auf.
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Um ein derartiges Problem zu verhindern, ist ein Sicherheits-
Saugventil 120 üblicherweise zwischen den Einlaßanschlüssen
13i und dem (zylindrischen) Ablaßanschluß 13e vorgesehen, wie
dieses in Fig. 15 dargestellt ist, um die Erzeugung eines
ungewöhnlich hohen Druckes oder Unterdruckes zu verhindern.
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Wenn der ungewöhnlich hohe Druck in den Einlaßanschlüssen 13i
erzeugt wird, wird ein im Inneren des Sicherheits-Saugventils
120 vorgesehener Ventilteller 121 gelöst, so daß sich der
innerhalb der Einlaßanschlüsse 13i vorliegende Druck in dem
(zylindrischen) Ablaßanschluß 13e abbaut, um zu verhindern,
daß der hohe Druck in dem Hydraulikkreislauf erzeugt wird.
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Wenn der Unterdruck in dem Einlaßanschluß 13i erzeugt wird,
wird ein Saugventil 122 durch den Unterdruck gelöst, so daß
das Drucköl im Tank 16 von dem (zylindrischen) Ablaßanschluß
13e in den Einlaßanschluß 13i eingeleitet wird, wodurch ein
Entstehen des Unterdruckes im Hydraulikkreislauf verhindert
wird.
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Insofern als das herkömmliche hydraulische Betätigungsventil
13 das Sicherheits-Saugventil 120 aufweist, das die
Sicherheitsventilfunktion und die Saugventilfunktion kombiniert in
einem einzigen Ventil erfüllt, wird die Struktur des Ventils
kompliziert, was dessen Verkleinerung erschwert.
Offenbarung der Erfindung
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Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe weist ein
erfindungsgemäßes hydraulisches Betätigungsventil die Merkmale des
Anspruches 1 auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines
hydraulischen Betätigungsventiles gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht des
hydraulischen Betätigungsventiles aus Fig. 1,
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Fig. 3 und 4 sind Ansichten, welche die Arbeitsvorgänge des
hydraulischen Betätigungsventiles aus Fig. 1 darstellen,
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Fig. 5(a) und 5(b) sind Ansichten, welche hydraulische
Betätigungsventile gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellen, wobei ein Hauptkern zur
Formung eines Schieberkanals bzw. die Form eines Gußteiles
anschaulich erläutert werden, und wobei die
Querschnittsansichten entlang der Linie V-V in Fig. 12 verlaufen,
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht einer Baumaschine,
welche ein von dem hydraulischen Betätigungsventil zu
steuernder Gegenstand ist,
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Fig. 10 ist eine Draufsicht auf ein herkömmliches
hydraulisches Betätigungsventil,
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Fig. 11 ist eine seitliche Querschnittsansicht von Fig. 10,
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Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht eines Ventilkörpers,
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Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Hauptkern zur
Formung eines Schieberkanals im Ventilkörper des herkömmlichen
hydraulischen Betätigungsventiles erläutert,
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Fig. 14 ist eine vergrößerte, vertikale Querschnittsansicht
des herkömmlichen hydraulischen Betätigungsventiles und
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Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht eines
Sicherheits-Saugventils des herkömmlichen hydraulischen Betätigungsventiles.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Erfindung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 ist ein Ventilgehäuse mit 40
bezeichnet, ein in einem Schieberkanal 20a des Ventilgehäuses
40 gleitend aufgenommener Schieber mit 41, eine Rückstellfeder
mit 22, die den Schieber 41 in einer neutralen Position hält,
ein Sicherheitsventil mit 43, ein Saugventil mit 44 und ein
Lastregulierventil mit 25.
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Das Ventilgehäuse 40 weist einen Parallelanschluß 20b sowie
Brückenanschlüsse 20c auf, die jeweils durch (spanabhebendes)
Bearbeiten eines Loches 20h gebildet werden, in welchem ein
Lastregulierventil 25 befestigt ist. Das Lastregulierventil 25
ist zwischen dem Parallelanschluß 20b und den
Brückenanschlüssen 20c befestigt, um unter Druck stehendem Öl lediglich zu
gestatten, von dem Parallelanschluß 20b in die
Brückenanschlüsse 20c zu strömen. Einströmanschlüsse 20d sind auf
beiden Seiten der Brückenanschlüsse 20c ausgebildet und mit einer
Bodenseite sowie einer Stangenseite eines Hydraulikzylinders
27 durch die Leitungen 28 verbunden. (Zylindrische)
Ablaßanschlüsse 20e sind als Durchgangsbohrungen an beiden Seiten der
Einlaßanschlüsse 20d so vorgesehen, daß sie beide
Seitenflächen des Ventilgehäuses 40 durchdringen.
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Ein Ablaßkanal 30a in einem an der Seitenfläche des
Ventilgehäuses 40 befestigten Tankanschlußblock 39 ist mit den
(zylindrischen) Ablaßanschlüssen 20e verbunden.
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Der Ablaßkanal 30a in den Tankanschlußblock 39 ist ferner mit
Ablaßanschlüssen 20e des Ventilgehäuses 40 verbunden, so daß
das von einem Pumpenanschluß 209 in die Ablaßanschlüsse 20e
ausgeströmte Drucköl durch den Ablaßkanal 30a in einen Tank 31
abgeleitet wird, wenn der Schieber in der Neutralposition
gehalten ist.
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Die Steuervorgänge des hydraulischen Betätigungsventils werden
im folgenden näher erläutert. Falls der Schieber 41 z.B. nach
rechts bewegt wird, um den in der Baumaschine od.dgl.
vorgesehenen Hydraulikzylinder 27 zu betätigen, strömt das in den
Pumpenanschluß 20g eingeleitete Drucköl in den
Parallelanschluß 20b und verschiebt das Lastregulierventil 25 in der
Weise, daß der Parallelanschluß 20b mit den Brückenanschlüssen
20c in Verbindung steht und das Drucköl in die
Brückenanschlüsse 20c strömt, wie dieses in Fig. 3 dargestellt ist.
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Das somit in die Brückenanschlüsse 20c geströmte Drucköl
strömt in die Einlaßanschlüsse 20d, welche mit den
Brückenanschlüssen 20c durch die Bewegung des Schiebers 41 in
Verbindung stehen, und fließt ferner in die Bodenseite des
Hydraulikzylinders 27, so daß eine Stange des Hydraulikzylinders 27
nach außen verlängert wird bzw. ausfährt.
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Das unter Druck stehende Öl an der Stangenseite des
Hydraulikzylinders 27 wird in die (zylindrischen) Ablaßanschlüsse 20e
eingeleitet, welche durch die Bewegung des Schiebers 21 mit
den Einlaßanschlüssen 20d in Verbindung stehen, und strömt in
den Ablaßkanal 30a des Tankanschlußblockes 39 weiter, wie
dieses in Fig. 4 dargestellt ist (eine Querschnittsansicht
entlang einer Schnittlinie IV-IV in Fig. 3), und wird schließlich
in den Tank 31 abgeleitet.
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Wenn der Schieber 41 nach links bewegt wird, ergibt sich die
gleiche Arbeitsweise des hydraulischen Betätigungsventils, wie
sie gerade zuvor beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, daß
die Stange des Hydraulikzylinders 27 nach innen in den
Zylinder bewegt wird. Folglich wird die Beschreibung des
Arbeitsvorganges
für diesen Fall weggelassen.
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Da der Parallelanschluß 20b und die Brückenanschlüsse 20c
innerhalb des Ventilgehäuses 40 jeweils durch (spanabhebendes)
Bearbeiten gebildet werden und Verbindungsabschnitte der
rechten und linken (zylindrischen) Ablaßanschlüsse 20e außerhalb
des Ventilgehäuses vorgesehen sind, verwendet der im Inneren
des Ventilgehäuses gebildete Kanal zum Zeitpunkt des Gießens
lediglich den Hauptkern zur Bildung des Schieberkanals, was
die Herstellung des Ventilgehäuses erleichtert.
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Wie in Fig. 12 dargestellt ist, wird der Kanal des neutralen
Anschlusses in dem Ventilkörper durch Gießen gebildet, wobei
der Kern zur Bildung dieses Kanals beim Gießen eingesetzt
wird, und der Schieberkanal 13h durch den Hauptkern 19
ausgebildet wird.
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Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Kanalabschnitt des neutralen
Anschlusses, der üblicherweise durch Verbinden der Verbindungskerne 20
und 21 mit dem Hauptkern 19 gebildet wurde, durch
(spanabhebendes) Bearbeiten gebildet werden kann.
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Dieses bedeutet, daß die mit 20' und 21' in Fig. 5(b)
bezeichneten Abschnitte Kanalabschnitte sind, die üblicherweise mit
den Kernen gebildet werden, jedoch erfindungsgemäß durch
(spanabhebendes) Bearbeiten gebildet werden können.
Infolgedessen können die Verbindungskerne weggelassen werden, wobei
die Gestaltung des Kernes lediglich aus dem Hauptkern 19
bestehen kann, wie er in Fig. 5(a) dargestellt ist, was die
verschiedenen Nachteile löst, die mit der Hinzunahme der
herkömmlichen Verbindungskerne einhergehen, und die
(Ab-)Gußgenauigkeit erhöht.
Industrielle Nutzung
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Wie oben bereits genauer erläutert worden ist, werden der
Parallelanschluß und die Brückenanschlüsse in dem Ventilgehäuse
erfindungsgemäß durch (spanabhebendes) Bearbeiten gebildet und
die Verbindungsabschnitte der rechten und linken
(zylindrischen) Ablaßanschlüsse außerhalb des Ventilgehäuses
vorgesehen, so daß die Anschlüsse im Ventilgehäuse zum Zeitpunkt des
Gießens lediglich den Schieberkanal umfassen, der durch den
Hauptkern gebildet werden kann.
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Da das Ventilgehäuse unter Einsatz des einstufigen bzw.
einfachen Kernes gegossen werden kann, kann mit der oben
dargelegten Anordnung ein schmaler bzw. enger Schieberkanal in dem
Betätigungsventil ausgebildet werden, so daß der Schieber mit
einem Durchmesser von weniger als 10 mm mit Leichtigkeit
hergestellt werden kann, was dessen Miniaturisierung bzw.
Verkleinerung sowie dessen Gewichtsverringerung erleichtert.
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Da der Kanalabschnitt, der üblicherweise durch den mit dem
Hauptkern zur Formung des Schieberkanals verbundenen
Verbindungskern gebildet wird, durch (spanabhebendes) Bearbeiten
gebildet werden kann, ist es möglich, auf die Verbindungskerne
zu verzichten, so daß der Kern lediglich von dem Hauptkern
gebildet wird. Infolgedessen ist es möglich, den
Kernzusammenbau automatisch zu bilden, wodurch die Arbeitsleistung
deutlich verbessert werden kann, und die Füge- bzw.
Verbindungsabweichung des Kernes, der Gußgrat an dem Verbindungsabschnitt
und die Gußporosität infolge des von dem Verbindungsmittel
erzeugten Gases jeweils ausgeschlossen werden kann. Folglich
kann die Gießgenauigkeit verbessert werden.