DE6918886U

DE6918886U - Steuerventil.

Info

Publication number: DE6918886U
Application number: DE6918886U
Authority: DE
Original assignee: Hydrel AG
Current assignee: Schaeffler Schweiz GmbH
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1969-05-09
Publication date: 1973-09-13
Also published as: SE342569B; US3620126A; DE1923741A1; FR2011180A1; AT290237B; CH473319A; GB1245703A

Description

I · 1

PATENTANWALT

DIPL.-ING. GERD COMMENTZ

7 STUTTGART I

KLIPPENECKSTRASSE 4 · TELEFON (0711) 4<SSÖ44

11. Januar 1973 C/P S 1092 Gm / 6852

EZDBEL AG 8590 Romanshorn Kt. Thurgau/Schweiz Steuer ventil

Die feuerung betrifft ein Steuerventil für die periodische Umsteuerung eines Hydromotors, insbesondere eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders, wobei der Steuerkolben des Tentiles Steuerflächen zum Steuern des su dieses Hydromotors und von ihm zurückströmenden Druckmittels aufweist und der Steuerkolben auf seinen beiden Seitenflächen jeweils mit einem zum umsteuern dienenden Druck beaufschlagbar ist.

Jtos der französischen Patentschrift 1 240 116 ist ein hin- und hergehender hydraulischer Antrieb für das Messer einer iäähaasehine bekannt. Hierfür ist ein doppeltwirkender Arbeitszylinder vorgesehen, dessen Solben kleine Portsätze aufweisen, die am Ende des Solbenweges in entsprechende Ausnehmungen eintauchen und dort Druckmittel verdrängen. Dieses verdrängte Druckmittel strömt zu einem Steuerventil, dessen Steuerkolben in seiner Mittellage die Zufuhr von Druckmittel sperrt, und verschiebt diesen Steuerkolben von seiner einen in die andere Endlage, wodurch die Bewegung des Arbeitszylinders umgesteuert wird.

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STDTTC«rr S2. 7751017 ~Ορξρέ^Γξρϊρϊζ&Σξ JttÄS73o - TrTrTONISCHE AUSKIJNrIE SIND UKVEaBINDUCH

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Mit eiaem solchen Steuerventil lassen sich zwar relativ hohe Arbeitsfrequenzen von 1OOO Hin- und Herbewegungen pro Minute erreichen; jedoch ist hierbei die Bewegungeumsteuerung sehr stark last- und geschwindigkeitsabhängig. Wird b9i9pielsweise bei starker Belastung des IKhbalkens die Bewegung des Arbeit «sjf Hadere verlangsamt, so tamohen. die Jortsütze auch relativ langsam in die zugeordneten Ausnehmungen ein, und die Umsteuerung erfolgt langsam. Umgekehrt 1st es bei hoher Arbeltefrequenz, so dafi ein solohes Steuerventil sich dort nicht eignet, wo an die Genauigkeit der Bewegungsumsteuerung höhere Ansprüche gestellt werden.

Is ist deshalb eine Aufgabe der Beuerung, ein Steuerventil zu schaffen, welches eine von der Qxüi· der anzutreibenden Saat und von der Arbeitsgeschwindigkeit weltgehend unabhängige Ubsteuersag eines 3ydrcaotors

FeuerungsgeaftS wird dies bei einem eingngs genannten Steuerventil dadurch erreicht, iaß der Steuerkolben in einer Zwiechsnstellung swisohen seinen Xndlagen, vorzugsweise in seiner Hittelstellung, aisdestens einen Singspalt füx den Zutritt eines unter Hra&k. otahssdem Steta^Mid±QMa ia? / Jortsetzung einer durch die Uruckbeaufschlaguag einer seiner

Seitenflächen eingeleiteten ümsteuerbewegung aufweist. ±a£ diese Weise wird ein wesentlicher ibsohnitt der Onsteuerbewegung durch das Steuermedium gesteuert, so daß last- und geschwindigkeitsabhängige Parameter auf diesen Seil der Omsteuerbewegung keinen wesentlichen Einfluß haben.

Auf der Zeichnung 1st ein jlsefQhrumgsbeispisl eines erfindungs· gemäßen. Steuerventils dargestellt, und swar zeigt:

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Mg. 1 in sohematischer Darstellung eine erste vollhydraulisohe Vorrichtung, wie sie vorteilhaft dort angewendet werden kann, wo mit kleiner oder nur unbedeutender Laetänderung zu rechnen ist, wie z.B. bei ladenführuagen zu Spul vorrichtungen,

Ä«. 2 die in Ti«. 1 dar«· stellte Vorrichtung mit einzelnen Seilen in anderen Stellungen,

'ig· 3 eine sohematische Sarstellung einer zweiten Vorrichtung, welche vorteilhaft dort zur Verwendung gelangt, wo alt einer grösseren Laetänderung zu rechnen 1st, wie z.B. bei einen einfachen Kurznobler Bit verschiedenen Spanabnahmen,

Hg. 4- ebenfalls in sohematischer Darstellung eine

dritte Vorrichtung für die inwendung bei grossen Zerspanungsaasohinen, beispielsweise Langhobelmasohinen,

Jig. 5 einen Izialsehnitt des Eauptsteuerschiebers und Ig. 6 einen Impulsgeber, ebenfalls im IxL al schnitt.

H». Ί Ή* f< nlvnm± 1 *4mb fti ±ari]r_ vad flftwi eine Santflm±±nna·

zu einer Druckpumpe 3 führt. Von dieser führt eine Öldruck-

hydraulischen SteuersoMeber 6. Dieser besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 6a (Kg· 1 und 5) und dem in diesem axial verstellbaren Solben. Mit 6b bis 61 sind verschiedene öllcammern dec Sohiebergehftnses 6a bezeichnete Von den Isanern 6b wmL IySe führen zwei Leitungen 9a und 9b zu den Hubräumen 10a und 10b des irbeitszylinders 10, in dem ein auf einer kolbenstange 10c angeordneter Kolben 1Od axial verschiebbar geführt ist. Diese Kolbenstange 10c ist (in der Zeichnung nicht dargestellt) mit dem, eine hin- und hergehende Bewegung ausführenden Hasohinen- oder Jfparateteil verbunden. As. ihren beiden Enden trägt die

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Kolbenstange 10c je ein tJmeteuerfclement 11 bzw. 12, von denen jedes mit einer sohrägen insehlagfläohe 11a bzw· 12a versehen ist.

Mit 13 und 14 sind zwei an gewünschter Stelle am Maschinen- bzw. .Apparate ge stell angeordnete hydraulische Impulsgeber bezeichnet. Diese bestehen je aus einem Zylinder 13a bzw. 14a mit einem darin verschiebbaren Kölbohen 13b bzw. 14b. Diese sind mit aus dem Zylinder 13 bzw. 14 ausladenden Kolbenstangen versehen, deren "Enden 13c bzw» 14c in die Bewegungsbahn der ttesteuerelemente 11,12 bzw. deren .Anschlagflächen 11a und 12a hineinragen. Hit 13d bzw. 14d sind in den Zylindern 13,14 angeordnete Überläufe bezeichnet, die offen sind, wenn sich die Kolben 13b, 14b» in der in Pig. 1 gezeichneten oberen Grenzstellung befinden, die jedoch zugedeckt werden, wenn sich die Kolben 13b, 14b nach unten verschieben. Von diesen Überläufen 13d, 14d führen Überströmleitungen 15 bzw. 16 zurück in den Öltank. Die Hubräuae 13a bzw. 14a der Impulsgeber 13,14 sind durch je eine Verbindungsleitung 17 bzw. 18 mit den ölkanmern 6h bzw. 6i des Steuerschiebers 6 verbunden. In jede dieser leitungen ist ein Eücksohlagventil 19 bzw. 20 eingebaut, und zwar in !Bypass—Sohalinmg mit eines eissteHbarsi* Brüssel= ventil 21 bzw. 22.

Tür die folgende}: !Punktionsbeschreibung sei angenommen, daß sich die einzelnen !Seile der Vorrichtung in der Stellung nach HLg. 1 befinden. Hierbei fließt von äer Pumpe 3 gefördertes öl durch, die Druckleitung 4 und des. Mengenregler 5 in die Sse-■er 6c des Steuerschiebers und von hier über die leitung 9b in. den Hubraum 10b des Jbrbeitszylinders 10, wobei Kolben 1Od, Kolbenstange:. 10c und der mit dieser verbundene Maschinen- ~bzv» Apparateteil im Sinne des in JIg. 1 eingezeichneten Pfeiles JL nach "M-nVg verschol>sn wird. Hierbei wird das im Hubraum 10a "befindliche öl verdrängt und HieSt über die leitung 9a, sowie die miteinander kommunizierenden Xsaetern 6b usd 6d des Steuer-

- 5 - 11. 1.1973 schieber» durch die !Leitungen 7a und 7d in den öltank 1

veitexen Yerlauf der Bewegung des Jrbeitskolhenc 1Od in Sichtung des Pfeiles A. stößt die insehlagfläehe 11a des Umsteuerelementes 11 gegen das Xolbenstangenende 13c, wobei das loTbchen 13b des Impulsgebera nach unten verschoben -wird, und dabei schon zu Beginn dieser Bewegung den Überlauf 13d abschließt. Das aus des Hubxaum 13a des Ijipulsgebers verdrängte Ul fliest nua durch die verhältnisaäßig dünne Leitung 17 und über das Drosselventil 21 in die ölkaaier 6h des Steuer-Schiebers, -wobei sich der Kolben im Sehauae 6a Mich rechts verschiebt. Hierbei wird die Daxchllueöffnung «wischen den lauern Sd und 6b des Steuerschiebers durch den lolbenteil ■ehr und sehr verengt, vobei des aus des Hubraua 10a des Axbeits^ylindere 10 verdrängten Ul ein iaaer größerer Widerstand entgegensetzt und dadurch die Bewegung des Solbens 1Oe, der Kolbenstange 10c und des daait verbundenen Kaschinen- oder Apparateteils xunehaend abgebremst wird.

Der Durchmesser und Hub des iölbchens 13b sowie der Hubraum des Steuerschiebers sind nun derart aufeinander abgestielt, daß am Ende der Bewegung der Kolbenstange 10c des KöTbohens 13b der Steuerschieber 6 in die in Hg. 2 dargestellte Mittelstellung gelangt, in welcher der Colbenteil 6k die öldruokleitung A verschlossen hält. Bei der beschriebenen Verschiebung des Kolbens des Steuerschiebers 6 nach rechts wird das in der Kauaer 61 befindliche Ul vexdrängt und fließt über das Drosselventil 22, die Leitung 18, den Hubrgtai 14a des Impulsgebers 14 sowie unter inhebung des KöTbohens 14b in seine obere Endlage über den Überlauf 14d und die Leitung 16 in den öltank zurück.

In der aus Pig. 2 ersichtlichen Mittelstellung des Kolbens des Steuerschiebers 6 läßt der Eolbenteil 61 «wischen ^Λβη Kammern 6f und 6h einen engen Ringspalt frei. Pies hat zur

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folge, daß Ton der Druckleitung 4 fiber eine Leitung 23 sit fix eingestellter Drosselvorrichtung 22 Druoköl in die Jjsmmer Sa fließt, voDei der Kolben des Steuerecliie"bers weiter mach rechts verschoben wird. In der in Mg. 2 dargestellten Hittellage des Kolbensohiehers gibt der Korbenteil 6m zwischen den Kaanern 6g und 6i ebenfalls einen engen Bingspalt frei, se daß von der Druckleitung 4 auch über die Leitung 24 «it der eingebauten Drossel 25 öl in die Kammer 6i gelangt. Dieses öl kommt alt Bezug auf den Kolbenschieber jedoch, nicht zur Wirkung, da dieses öl über das Drosselventil 22, die Leitung 18, den Überlauf 14d sowie die Leitung 16 in den öltank entweichen kann. Diese liariehtung gewährleistet die stindige Entlüftung und Versorgung der Impulsgeber mit dem erforderlichen ölquantum.

Ist der Kolben des Steuersohiebers 6 in seiner rechten Xad-Btellung angelangt, so gibt der Kolbenteil 6k die Xinmümdung der Druckleitung 4 zu der Kammer 6b frei, so das Drucköl über die Leitung 9a in den Hubraum 10a des ixbeitssjlinders gelangt. Hierbei werden Kolben 1Od, Kolbenstange 10& und der mit dieser verbundene Maschinen- oder Apparateteil im Sinne des in fig. 2 eingezeichneten Pfeiles B nach rechte verschoben, wobei das aus dem Hubraum 10b verdrängte öl über die Leitung 9b, die Kammern 6c, 6e sowie die Leitungen Tb» 70, 7d C und das Rückschlagventil 8 in den öltank 1 zurückfließen kann·

Wie aus TIg. 6 ersichtlich ist, sind die KoTbohen der Impulsgeber je durch eine feder 13e, 14e belastet, die das Bestreben haben, die KöTbchen 13b, 14b in der oberen Sndstellung zu halten.

Bei dem insführungsbeispiel nach Pig. 3 bezeichnen wieder 1 den öltank, 2 die Saugleitung, 3 die ölpumpe, 4 die Druckleitung, 6 den Steuerschieber, 9a und 9b die von diesem zu den Hubräumen 10a und 10b des .Arbeitszylindere 10 führenden

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leitungen, 11 und 12 die an der Kolbenstange 1Qc mit dem lolben 1Od angeordneten Smsteuerelememte, 13 und 14 die Impulsgeber, 15 und 16 die tfberlaufleitungen, 17 und 18 die die Impulsgeber ait dea Steuerschieber verbindenden leitungen ait den Suckschlagveatüen 19 "snd 20 und den dasu parallel geschalteten Drosselventilen 21 und 22·

Tm Gegensatz zn dem l&sftthruugebeispiel naoh den Kg. 1 und 2 sind die zu den Kammern €f und 6g des Steuerschiebers führenden Leitungen 23 und 24 nicht nach dea Mengenregler 5, sondern, bei 26, vcr dea Mengenregler 5 an die Druckleitung 4 angeschle»· sen. lnSerdea ist hier im die beiden Steuerblzuleitungen 23,24 am Stelle der fixen Drossel 22,25 je ein Mengenregler 27 bzw. 28 eingebaut« Diese ermöglichen es, die Ibetiamusg der Beschleunigungsphase noch besser vornehmen zu können. Dies ist insbesondere ait Sfioksicht auf größere, eventuell wechselnde Lasten, die es zu beschleunigen und verzögern gilt, von Bedeutung· Ia übrigen entspricht die Wirkungsweise der Torriohtung naoh Tig* 3 derjenigen naoh den Kg. 1 und 2.

Bei dea imsführuagsbeisplel naoh Kg. 4 bezeichnen wieder 1 tea öltank, 2 die Saugleitung, 3 die Druckpumpe, 4 die zu dea Hauptsteuersohleber f führende Druckleitung, 9a und 9b die von diesen zu dea Arbeitszylinder 10 führenden Leitungen, 1Od den irbeitskolben ait der Kolbenstange 10c und den an dieser befestigten Ilasteuerelementen 11 und 12, 13 und 14 die Impulsgeber mit den Überlauf leitungen 15 und 16,17 und 18 die vom den Impulsgebern zum Hauptsteuerschieber 6 führenden Leitungen mit den Rückschlagventilen 19 und 20 und den dazu parallel geschalteten Drosselventilen 21 und 22.

Im Gegensatz zu den beiden vorbesprochenen lusführungsbeisplelen ist nach dem Beispiel nach Kg. 4 die Pumpe 3 für elektrische Jördermengenverstellung und zusätzlich mit Sohl&ausgleioh für die Kompensation der internen Leckverluste der Pum-

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ρ«, je nach Belastung xmd Druck, eingerichtet. Bei diese» Aueführungsbeispiel ist der Vorrichtung zudem eine Hilfspuape 29 ait konstanter Tördermenge zugeordnet. Ton dieser Eilfspumpe führt eine leitung 30 zu einem des Irbeltszjliader 10 vorgeschalteten, als Yierwegsehieber ausgebildeten Hilfssteuerschieber 31. 7on diesem Yierwegsehieber zweigen zwei leitungen 32 und 33 zu den Leitungen 9a und 91) ab, während eine weitere leitung 34 zu« öltank zurückführt. Ton der Hilfspumpe 29 führen über Mengenregler 35 und 36 zwei weitere Leitungen 37 und 38 zu den Kammern 6f und 6g des Hauptsteuersciiebers. Die Hilfspum- -^ pe 29 ermöglicht es in Verbindung mit dem Yierwegsteuersehie- ~ ter 311 den Irheitszylindern 10 ohne die Hauptantriehspuape 3» die auf irbeitsgesohwindigkeit einreguliert ist, im Langsamgang zu Detätigen·

In fällen, hei denen nur geringe Lasten hin- und herzuhawegen sind, wie z.B. hei ?adenführungen, hei denen der Bremsweg kurz ist, können die Impulssteuerkölbohen von der Xolhenetange 10c oder den damit verhundenen Maschinen- oder Ipparatetellen direkt d.h. ohne die schrägen Auflauf flächen 11a, 12a heaufaohlagt werden, wobei die Impulssteuerkolhenstangen in der Bewegungsrichtung einander zugewendet sind.

i~) Wenn dagegen Maschinentisehe umzusteuern sind, wie 3.B. hei kleinen, oder bei schweren Werkzeugmaschinen, wie Langhobelmasehinen, sind zweckmäßigerweise Dmsteuerkurren bzw. 4nschlagfläohen zu empfehlen, die entsprechend dem Bremsweg _; den Eindrückkolbenhub der senkrecht zur Hubbewegung des Ir- \ beitskolbens angeordneten Impulssteuerkölbchen übersetzen und auch bei ausgeschalteter Hauptpump* mit dem UL der Hilfepumpe 29 im Schleichgang überfahren werden können.

Zweckmäßigerweise ist der Steuerschieber 6 derart ausgebildet, daß in der Mittellage des Kolbens (KLg. 5) die beiden Sichtungskanten 6k^r und 6k" des mittleren Kolbenbundes 6k,

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sowie auch die inneren Dichtungekanten 6 1" und 6m" der beiden 1 äußeren Kolbenbünde 6 1 und 6m mit den Diohtungskanten 6d^f, 4Ί 4" und 6e· der ölkammern 6d und 6e bzw. der lusmündung der * Druckleitung 4 bündig sind respektiv in einer Ebene liegen j und damit sieht eise flaches-, sondern, eine tj_tH ew'^^ chttmg 1 bewirken, während die äußeren Kanten 61* und 6m¹ der Kolbenbunde 6L und 6m gegenüber den Kanten 6f * und 6g* der öl- j kammern 6£ und 6g zurüokstehen und dadurch einen Ringspalt bilden.

Ss ist auch möglich, die regulierbaren Drosselrüokschlagren- ; tile 19, 21 bzw. 20, 22 in das Gehäuse 6a des Steuerschiebers 6j einzubauen, wie dies in fig. 5 schematisch angedeutet ist. \

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Claims

- 10 - 11.1.1973 Sohutaaagprüche

1. Steuerventil für die periodische Umsteuerung eines Hydromotors, insbesondere eines doppeltwirkenden Irbeitszylinders, wobei der Steuerkolben des Ventile© Steuerflächen zum Steuern des sq. diesem hydromotor und von ihm zurückströmenden Druckmittels aufweist und der Steuerkolben auf seinen beiden Seitenflächen jeweils mit einem zum Umsteuern dienenden Druck beaufschlagbar ist, dadurch fi»TrmrtY,*Ai oHne-fc. daß der Steuerkolben (13b, 14b) in einer Zwischenstellung zwischen seinen Endlagen, vorzugsweise in seiner Mittelstellung (Üg. 4) mindestens einen Singspalt für den Zutritt eines unter Druck stehenden Steuermediums zur Jortsetzung einer durch die Druckbeaufschlagung einer seiner Seitenflächen eingeleiteten Umsteuerbewegung aufweist.

2. Steuerventil nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, und daß der Kolben in seiner Mittelstellung zwei Bingspalte für den Zutritt des unter Druck stehenden Steuermediums zu den Seitenflächen des Kolbens aufweist.

3. Steuerventil nach .Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben in seiner Mittelstellung seinen Druokansohluß und seine Rüoklaufansohlüsse ohne wesentliche Überdeckung verschließt.

4. Steuerventil nach mindestens einem der .Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung zu mindestens einer der beiden Seitenflächen (61% 6m») des Steueskolbens ein Drosselrückschlagventil (19,21) angeordnet ist, dessen Gehäuse mit dem Gehäuse dee Steuerventils zu einem im ganzen beweglichen Gerät verbunden ist.

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aa&vxoh gekeanseielinet, daß es als Metorege-ScMeberventil ausgebildet 1st,

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