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Die vorliegende Erfindung betrifft
Verbesserungen von hydraulischen Verteilern, wie sie in dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 definiert sind.
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In der 1 der
anliegenden Zeichnungen ist beispielhaft im Querschnitt eine bekannte
Ausführungsform
eines solchen Verteilers dargestellt, wie sie in der 1 des Dokuments FR-A-2 689
575, auf den Namen der Anmelderin, erscheint.
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Der Verteiler weist einen Körper 1 mit
einer Öffnung
P für den
Einlass von unter Druck stehendem Fluid auf, das von einer Hydraulikquelle
(nicht dargestellt) herkommt. In dem dargestellten Beispiel ist
diese Öffnung
P in Form eines Kanals 2 ausgebildet, die den Körper 1 quer
in der Zeichenebene durchquert und auf den beiden Hauptflächen des Körpers mündet, die
als Anschlag beim Stapeln von mehreren Verteilern nebeneinander
und gegeneinander dienen. Zumindest eine Öffnung T (in Form eines Kanals,
der den Körper 1 quer
in der Zeichenebene durchquert und auf den beiden Hauptflächen des Körpers mündet) dient
zur Rückführung des
Fluids in Richtung eines Reservoirs (nicht dargestellt). Zwei Arbeitsöffnungen
A, B sind mit einem hydraulischen Gerät oder Aufnehmer (nicht dargestellt)
verbunden. Ein Verteilschieber 4 kann in einer Bohrung 5 gleiten, die
den Körper 1 in
Längsrichtung
durchquert und auf zwei gegenüberliegenden
Endflächen 6, 7 des
Körpers
mündet.
Auf klassische Art und Weise weisen der Körper 1 und der Schieber 4 Passagen
und/oder Kanalisationen und/oder Durchlässe auf, die so angeordnet
sind, dass sie zusammenwirken, um Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Öffnungen
P, A, B, T des Körpers
des Verteilers gemäß der von
dem Schieber in der Bohrung eingenommenen axialen Position herzustellen
und/oder zu unterbrechen. Die bestimmten Anordnungen dieser Passagen
und/oder Kanalisationen und/oder Durchgänge werden vom Fachmann mit
Bezug auf die für
den Verteiler gewünschten
Funktionen bestimmt.
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Außerdem weist in diesem spezifischen
Beispiel der Körper 1 noch
einen anderen quer verlaufenden Kanal 8 auf, der sich zwischen
den Hauptflächen
des Körpers
erstreckt und der mit zumindest einem Druckwähler kombiniert ist, der es
ermöglicht,
in einem stromabwärts
des Verteilschiebers 4 befindlichen Kanal 18 den
stärkeren
der beiden Drücke
(den "load sensing" oder LS-Druck), die von dem Druck in diesem
Kanal stromaufwärts
des Verteilers und einen Arbeitsdruck des Verteilers gebildet werden,
zu übertragen.
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Der mit der Einlassöffnung P
verbundene Kanal 2 mündet
in die Bohrung 5 des Körpers
in einer Einlasskammer 10 des Körpers, und in der Nähe davon
kommuniziert eine andere Kammer 11 über eine Passage 12 mit
einem Sitz 13, in welchem ein Kolben 14 für ein freies
dichtes Gleiten vorgesehen ist. Die Passage 12 mündet in
den Sitz 13 an einem der Enden, hier dem unteren Ende (entsprechend
einer Endfläche
des Kolbens 14, hier seinem unteren Ende), während am
gegenüberliegenden
Ende (hier dem oberen Ende) der Sitz 13 in einen Hohlraum 15 mündet, in
welchem sich der Kopf 16 des Kolbens 14 bewegen
kann. Der Kopf 16, bezüglich
des Körpers des
Kolbens vergrößert, kann
gegen eine an der Mündung
des Sitzes 13 in dem Hohlraum 15 ausgebildeten
Schulter anschlagen, um den Kolben 14 zurückzuhalten.
Eine Feder 17 ist in dem Hohlraum 15 vorgesehen,
um den Kolben 14 gegen dies Schulter so zu drücken, dass
in Abwesenheit von Druck die Position fixiert ist. Der eben genannten
Kanal 8 mündet
in den Hohlraum 15 so, dass der in dem Kanal 8 vorherrschende
Druck ebenfalls in dem Hohlraum 15 vorhanden ist und so
auf das entsprechende Ende des Kolbens 14 (hier sein oberes
Ende) einwirkt.
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Außerdem wird der Kolben 14 von
einem axialen Kolben 18 durchquert, der auf einer Seite
in seine Endfläche
gegenüber
dem Kanal 12 mündet
und an seinem anderen Ende in einen diametralen Kanal 19,
der den Kolben 14 durchquert und so angeordnet ist, dass
er von der Wand des Sitzes 13 verschlossen ist, wenn der
Kolben 14 sich in seiner von der Feder 17 aufgeprägten Ruhestellung
(siehe 1) oder in einer
nicht vollständig
angehobenen Position befindet. Ein Bereich 28 des axialen
Kanals 18 ist in Form einer Beschränkung oder einer Düse ausgebildet. Der
Bereich des Schiebers 4, der sich in der neutralen Schlitz
zwischen den Kammern 10 und 11 erstreckt und sie
voneinander isoliert, ist mit schrittweisen Kerben 20 versehen,
die dazu bestimmt sind, ein gesteuertes Strömen des Hydraulikfluids in
dem geeigneten Sinn sicherzustellen, wenn der Schieber in dem einen
oder anderen Sinn bewegt wird.
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Von dem Sitz 13 aus erstrecken
sich in zwei annähernd
diametral gegenüberliegenden
Richtungen zwei Leitungen 21, wobei in zumindest einer
dieser beiden Leitungen ein Rückschlagventil 22 angeordnet
ist, wobei die beiden Leitungen 21 in der Bohrung 5 in
jeweilige Kammern 23 münden.
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In der Nähe dieser Kammern 23 sind
zwei Verteilkammern 24 der Bohrung 5 über Leitungen 25 mit
Arbeitsöffnungen
oder Ausgangsöffnungen
A und B des Verteilers verbunden.
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Schließlich sind jenseits der Verteilkammern 24 zwei
Rückführkammern 26 der
Bohrung 5 über Leitungen 27 mit
dem Rückführkanal 3 verbunden, der
auf der Rückführöffnung T
mündet.
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Die Funktion des eben beschriebenen
Verteilers ergibt sich in detaillierter Art und Weise aus dem eben
schon genannten Dokument FR 2 689 575, auf das man zurückgreifen
kann.
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Obwohl ein wie eben beschrieben aufgebauter
Verteiler in seinem allgemeinen Prinzip zufriedenstellend ist, hat
er unter bestimmten Betriebsbedingungen immer noch einen Nachteil.
Ein solcher Verteiler ist nicht dazu bestimmt, allein verwendet
zu werden, sondern mit mehreren anderen Verteilern der gleichen
Art, um eine hydraulische Mehrfachverteileinrichtung zu bilden.
Die Verteiler sind daher vorzugsweise auf dichte Art und Weise gegeneinander mit
ihren Hauptflächen
oder großen
Flächen
gestapelt, so dass die jeweiligen Leitungen P, T und LS (Kanäle 8)
alle miteinander kommunizieren und Leitungen bilden, die den Stapel
durchqueren, um die Funktionsweise der Mehrfachverteileinrichtung
sicherzustellen.
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Wenn in einer solchen Mehrfachverteileinrichtung
mehrere Scheiben (einzelne Verteiler) gleichzeitig für starke
Bewegungen von geregelten Hydraulikempfängern angesteuert werden, gibt
es Instabilitäten
aufgrund einer unzureichenden Dämpfung
von Ausgleichsbewegungen. In anderen Worten reagieren aufgrund der
gleichzeitigen Ausgleichsbewegungen in den jeweiligen Verteilern
die Waagen aufeinander mittels des Kanals LS, und ein Gleichgewicht
des Drucks LS kann sich nur schwer einstellen.
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Die Erfindung hat daher das Ziel,
eine verbesserte Ausgestaltung des Verteilers vorzuschlagen, die
diesen Nachteil nicht mehr aufweist und zu einer schnellen Stabilisierung
des Drucks LS im Fall einer Mehrfachsteuerung führt.
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Zu diesem Zweck wird ein Hydraulikverteiler gemäß dem Anspruch
1 vorgeschlagen.
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Die Ausgestaltung der hier beschriebenen Waage
konserviert die grundlegenden Merkmale und Eigenschaften der Waage,
die Teil des in 1 dargestellten
bekannten Verteilers ist. Der feste mittlere Kern verkörpert die
Düse der
Verbindungsleitung zwischen dem ersten Ende des Sitzes oder der
Aufnahme, das das Zugangsfluid aufnimmt, und dem zweiten Ende der
Aufnahme oder des Sitzes unter dem Druck LS; der röhrenförmige Kolben,
der um den mittleren Kern herum gleitet, stellt die Erzeugung des
Differentialdrucks Δp
zwischen dem Fluiddruck, der von der Hydraulikquelle ausgeht, und
dem Ladungsdruck sicher, der der seitlichen Öffnung des Sitzes zugeführt wird,
und dann der Arbeitsöffnung.
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Vorzugsweise ist außerdem die
zweite Öffnung
des Durchgangs des Kerns mit einer Beschränkung versehen, so dass die
Auslenkung des Kolbens hydraulisch bremsbar ist: Man hat so ein
Dämpfungsmittel
(Kammer mit variablem Volumen, definiert zwischen dem röhrenförmigen Kolben
und dem mittleren Kern und verbunden über die zweite Düse mit der zentralen
Passage), welches die Auslenkung des röhrenförmigen Kolbens steuert und
seine Schwingung verhindert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Kern auf der Seite des zweiten Endes der Aufnahme einen
verbreiterten Körper
auf und auf der Seite des ersten Endes der Aufnahme einen verengten
Bereich; der röhrenförmige Kolben
weist außerdem
einen Bereich mit großem
Durchmesser auf, der den verbreiterten Körper des Kerns umgibt, und
einen Bereich mit kleinem Durchmesser, der den verengten Bereich
des Kerns umgibt; und der verbreiterte Körper des Kerns hat eine Länge, die
kürzer
ist als der Bereich mit großem
Durchmesser des Kolbens, um so zwischen dem Kern und dem Kolben
die oben genannte ringförmige
Kammer zu definieren.
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Die Beschränkung der Waage kann in der vorgenannten
dritten Öffnung
des Durchgangs des Kerns angeordnet sein.
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In einer strukturell einfachen Ausführungsform
der Erfindung ist die Aufnahme durch eine Bohrung gebildet, die
auf einer Fläche
des Körpers
des Verteilers mündet,
und diese Bohrung ist durch einen dichten Stopfen verdeckt, der
den Kern in der Aufnahme versperrt.
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Schließlich kann, um den Verschleiß der Elemente
soweit wie möglich
zu reduzieren, der zentrale Kern aus Guss oder aus roh gegossener
Bronze bestehen, und der röhrenförmige Kolben
kann aus Stahl bestehen und auf seiner inneren Fläche fein
geschliffen sein.
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Die Erfindung wird besser verstanden
beim Lesen der nun folgenden ausführlichen Beschreibung einer
bevorzugten Ausführungsform
eines Hydraulikverteilers gemäß der Erfindung.
In dieser Beschreibung nehmen wir Bezug auf die 2A und 2B,
die teilweise Ansichten des Verteilers der 1 sind, die, im Schnitt in zwei funktionell
unterschiedlichen Positionen, die Regelungswaage gemäß der Erfindung
zeigen.
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In den 2A und 2B werden die gleichen Bezugsziffern
verwendet, um die Elemente zu bezeichnen, die gleich sind wie in
der 1.
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Die Waage, insgesamt mit der Bezugsziffer 29 bezeichnet,
besteht aus zwei in der Aufnahme 13 geschützten Elementen,
nämlich
aus einem festen zentralen Kern 30 und einem röhrenförmigen Kolben 31,
der zwischen dem festen Kern 30 und der Aufnahme 13 eingesetzt
ist und frei gleiten kann.
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Der feste Kern 30 erstreckt
sich über
die gesamte Länge
der Aufnahme 13 und koaxial dazu. In der in den 2A und 2B dargestellten strukturell einfachen
Ausführungsform
erstreckt sich der Kern 13, der aus Guss oder aus roh gegossener
bronze bestehen kann, ebenfalls durch die untere Kammer 12 hindurch.
Die Aufnahme 13 mündet
auf die obere Wand 32 des Verteilers, und ein dichter Stopfen 33 verschließt diese Öffnung und
drückt
dabei den Kern gegen die gegenüberliegende
Fläche 34 der
Kammer 12, was den Kern unbeweglich macht.
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Der röhrenförmig Kolben 31, der
aus Stahl bestehen kann, wobei seine innere Fläche fein bearbeitet ist, besitzt
eine Länge,
die kürzer
ist als die des Kerns, und er ist außen so ausgestaltet, dass er
gemäß der von
dem Kolben eingenommenen Position die seitliche Öffnung, durch die die Leitungen 21 in die
Aufnahme 13 münden,
verschließen
(2A) oder mehr oder
weniger öffnen
(2B) kann.
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Außerdem sind der zentrale Kern 30 und
der röhrenförmige Kolben 31 wechselseitig
aneinander angepasst, so dass sie zwischen sich eine ringförmige Kammer 35 mit
einer radialen Erstreckung definieren, deren Volumen als Funktion
der Patient des Kolbens variiert.
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Der Kolben 31 hat eine ringförmige Oberfläche 36 mit
radialer Erstreckung, die dem Einlassdruck P des Fluids unterworfen
werden kann. In gleicher Art und Weise hat der Kolben eine ringförmige Oberfläche 37 mit
radialer Erstreckung, die so gedreht ist, dass sie der Fläche 36 gegenüber liegt,
und die dem Druck LS unterworfen werden kann, der in der Leitung
LS 8 und der oberen Kammer 15 vorherrscht; diese
ringförmige
Oberfläche 37 gehört zu einer
der Wände,
die die genannte ringförmige
Kammer 35 definieren, die sich zwischen dem Kern und dem
Kolben befindet.
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Schließlich ist, um die geeignete
Druckverteilung sicherzustellen, der Kern 30 von einer
zentralen Passage 38 durchdrungen, die hier axial verläuft. An
ihrem oberen Ende oder in Richtung ihres oberen Endes kommuniziert
diese Passage 38 über
einen radialen Kanal 39 mit der oberen Kammer 15,
in welcher der Druck LS vorherrscht. Ein zweiter radialer Kanal 40 verbindet
die axiale Passage mit der ringförmigen
Kammer 35, so dass der Druck LS, der in der axialen Passage 38 herrscht, über den
radialen Kanal 39 auf die genannte ringförmige Fläche 37 aufgebracht
wird. Schließlich
befindet sich ein dritter radialer Kanal 41 in Richtung
des unteren Endes des Kanals 30; dieser dritte radiale
Kanal 41 ist als Beschränkung
oder Düse 28 ausgestaltet
oder hat eine solche Düse,
und er bleibt von dem Kolben 31 verschlossen, solange der
Ladungsdruck des Verteilers nicht den höchsten Ladungsdruck bildet,
d. h. unter dem in der oberen Kammer 15 vorherrschenden Druck
LS bleibt.
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Um die Bewegung des Kolbens 31 zu
dämpfen
und so seine Schwingung im Fall der gleichzeitigen Mehrfachsteuerung
zu vermeiden, bremst man den Strom des Fluids unter Druck LS in
der ringförmigen
Kammer 35 oder aus dieser Kammer heraus, indem der zweite
radiale Kanal 40 als Düse
ausgestaltet ist oder indem eine Düse in diesem Kanal vorgesehen
wird.
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Um eine strukturell einfache Ausgestaltung zu
erhalten mit einer kleinen Anzahl von Bauelementen mit wenig komplexer
Herstellung, hat der Kern 30 in seinem oberen Bereich einen
verbreiterten Körper 42 und
in seinem unteren Bereich einen als Stange 43 ausgestalteten
Bereich mit kleinerem Durchmesser. Auf die gleiche Art und weise
weist der röhrenförmige Kolben 31 einen
oberen Bereich 44 mit größerem Durchmesser auf, der
den verbreiterten Körper 42 des
Kerns umgibt und zwischen diesem und der Wand der Aufnahme 13 angeordnet
ist, und einen unteren Bereich 45 mit kleinerem Durchmesser,
der den stangenartigen Bereich 43 des Kerns umgibt. Außerdem hat
der verbreiterte Körper 42 des
Kerns 30 eine Länge,
die kürzer
ist als der obere Bereich 44 mit dem größten Durchmesser des Kolbens 31,
so dass die oben genannte ringförmige
Kammer 30 zwischen den Bereichen vis-a-vis des stangenförmigen Bereichs 43 des
Kerns und des Bereichs des Kolbens mit dem größten Durchmesser 44 definiert
ist.
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Schließlich sind der obere Bereich 44 mit dem
größten Durchmesser
und der untere Bereich 45 mit dem kleinsten Durchmesser
des Kolbens miteinander über
eine ringförmige
Wand mit radialer Erstreckung 46 verbunden, bei welcher
die obere Fläche (innere
der Kammer 35) und untere Fläche (in Richtung der Kammer 12 gedreht)
jeweils die beiden vorgenannten Oberflächen bilden, nämlich die
Fläche 37,
die dem Druck LS unterworfen ist, und die Fläche 36, die dem Einlassdruck
P unterworfen ist.
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Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann
nicht nur die neuartige Gestalt der Regelungswaage, die Funktion
des Erfassens des höchsten
Ladungsdrucks, der Antisättigung
und des Aufteilens der Last unabhängig von der Ladung auf die
gleiche Art und Weise wie die herkömmliche Waage des in dem Dokument
FR-A-2 689 575 beschriebenen Verteilers sicherstellen, sondern die
Regelungswaage gemäß der Erfindung
ist gegen Schwingungen geschützt,
die im Fall einer gleichzeitigen Mehrfachansteuerung in einer Mehrfachverteileinrichtung
auftreten könnten.
Man verbessert so die Funktionsweise eines mit dem Verteiler angesteuerten
Hydraulikempfängers
wesentlich, und man vereinfacht wesentlich die Arbeitsbedingungen
des Verbrauchers, der sich von nun an nicht mehr darum kümmern muss,
es zu vermeiden, mehrere Hydraulikempfänger gleichzeitig anzusteuern.
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Außerdem bleiben die hier zu
diesem Zweck durchgeführten
technischen Maßnahmen
einfach, und die Anzahl der Bauelemente ist reduziert, und ihre
Herstellung benötigt
nichts anderes als herkömmliche
Vorrichtungen.
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Schließlich ist auch deutlich geworden,
dass die erfindungsgemäße Regelungswaage
in den Körper
eines Verteilers anstelle einer herkömmlichen Regelungswaage eingebaut
werden kann.