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Steuerventil mit einer Mehrzahl von Schiebern
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der VerschiebungFig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Anlage mit dem erfindungsgemässen Steuerventil, Fig. 2 einen Schnitt durch das bei der Anlage nach Fig. l verwendete Steuerventil, Fig. 3 einenschnitt durch eine Einzelheit des Ventiles nach Fig. 2 in vergrössertem Massstab, Fig. 4 eine Teilansicht nach der Linie A-A der Fig. 2 und Fig. 5 einen Schnitt nach Linie B-B der Fig. 4.
Das in Fig. 1 gezeigte Steuerventil l weist einen Flüssigkeitseinlass 2 und einen Fliissigkeitsauslass 3 auf. Die Auslassseite der Pumpe 4 ist mit dem Einlass 2 verbunden, während der Auslass 3 mit dem Einlass der Pumpe in Verbindung steht. Zur Pumpe 4 gehören ein Rückftihrungskreis 5 und ein Fll1ssigkeits- sumpf 6.
Das Steuerventil l enthält eine Anzahl von Sätzen von Arbeitsanschlüssen 7 ; in Fig. l sind vier solcher Sätze vorgesehen, doch ist es vorteilhaft, sechs Sätze von Arbeitsanschlilssen 7 zu verwenden. Jeder Satz dieser Anschlüsse kann mit einem zu steuernden hydraulischen Kreis verbunden werden, von denen ein Kreis schematisch bei 8 angedeutet ist. Ein solcher Kreis 8 besteht aus einem doppeltwirkenden Kolben 9 in einem Zylinder 10. Jeder Satz der Arbeitsanschlüsse 7 ist mit einem Schieber 11 gekoppelt, der zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung zu und von den verschiedenen hydraulischen Kreisen 8 dient.
Die Schie- ber 11 werden durch Kolben gebildet, die gleitbar in zylindrischen Bohrungen gelagert sind, die in einem Zylinderblock 12 (Fig. 2) angebracht sind.
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dargestellten Stellung in beiden Richtungen axial zu den im Block 12 angebrachten zylindrischen Bohrungen zu ermöglichen. In der zylindrischen Wand jeder Bohrung, welche einen Schieberkolben aufnimmt, sind fünf ringförmige Nuten 18, 19, 20, 21 und 22 angebracht.
Jede der Nuten 18 und 22 steht mit dem zugehörigen Arbeitsanschluss 7 über (nicht dargestellte) Leitungen in Verbindung. Jede der eine Einlasskammer bildenden Nuten 19 ist über die Kanäle 23 und 24 (Fig. 3) mit einem Einlasskanal 25 verbunden. Ein federbelastetes Rückschlagventil 26 trennt jeden Kanal 23 von dem zugehörigen Kanal 24. Der Einlasskanal 25 verläuft in der Längsrichtung durch den Block 12 quer zu den Achsen der Schieberkolben 13, 14 und 15. Er ist allen Schiebern gemeinsam, wogegen jedem Schieber 13,14 bzw. 15 eigene Kanäle 23 und 24 und jeweils ein Rückschlagventil 26 zugeordnet sind. Ein Ende des Kanales 25 ist verschlossen, und das andere Ende ist mit einem Kanal 27 verbunden, der zum Einlass 2 führt.
Der Kanal 27 steht über einen Kanal28 mit der ringförmigen Nut20 in der Bohrung für den Schieberkolben 13 in Verbindung. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind die ringförmigen Nuten 20 und 21 voneinander durch ein Feld 29 getrennt. Die dem Kolben 15 zugeordnete ringförmige Nut 21 steht mit ei- nem Kanal 30 in Verbindung, der über Kanäle 31 und 32 zu den Kanälen 16 bzw. 17 führt. Der Kanal 16 steht ferner über einen Kanal 33 mit dem Auslass 3 und über einen Ansatzkanal 34 und ein Entlastungsventil 35 mit dem Kanal 27 in Verbindung.
Die zu den Schieberkolben 13 und 14 gehörigen ringförmigen Nuten 21 sind durch eine Bohrung 36 verbunden, und die ringförmigen Nuten 20, die zu den Schiebern 14 und 15 gehören, sind miteinander über eine Bohrung 37 verbunden. Jeder Kolbenschieber 13, 14 oder 15 enthält im Innern eine axial verlaufende Bohrung 38, wobei das untere Ende jeder Bohrung 38 über einen Satz von radial gerichteten Durch- lässen 39 mit einer an der Aussenfläche des Kolbens angebrachten ringförmigen Nut 40 in Verbindung steht.
Das obere Ende der Bohrung 38 ist mit zwei Sätzen von radial gerichteten Kanälen 41 und 42 verbunden.
Eine kerbartige Vertiefung 43 ist in der Mitte jedes Kolbenschiebers 13, 14 bzw. 15 angebracht und in den Fig. 4 und 5 genauer dargestellt. Jede Kerbe 43 liegt exzentrisch zur Längsachse des zugehörigen Kolbenschiebers. Die Kerben werden vorzugsweise auf der Drehbank hergestellt, u. zw. durch Drehen um eine Achse, die parallel zu der Längsachse des betreffenden Kolbenschiebers liegt, jedoch seitlich gegen diese versetzt ist.
Die besondere Form der Kerbe ergibt eine verhältnismässig glatte Flussigkeitsströmung. Zum Ausgleich des Druckes rings um die Bohrungen (für die Kolbenschieber) im Block 12, und den zugehörigen Schieberkolben kann eine flache, ringförmige Nut (Fig. 5) in jedem der Kolbenschieber angebracht sein, wobei diese Nuten wirkungsmässig eine Fortsetzung der Kerbe darstellen.
Der Aufbau des Entlastungsventiles 35 soll nun im einzelnen betrachtet werden.
Das Ventil 35 enthält ein zylindrisches Ventilglied 44, das einen in einer im Schieberblock 12 angebrachten Hülse 45 gleitbar gelagerten Schaft 44 A besitzt. Das Glied 44 ist durch eine Feder 46 belastet. Es weist einen Kopf 47 auf, dessen Durchmesser grösser als derjenige des Schaftes 44A ist. An der Unterseite des Kopfes 47 ist eine Nylonauskleidung 48 angebracht.'
Der Sitz für das Ventilglied 44 wird durch die Oberseite einer ringförmigen Wand 49 gebildet, deren Innenfläche die Verlängerung des Kanales 34 darstellt, wobei die Längsachse der Wand 49 mit derjenigen des Ventilgliedes 44 zusammenfällt. Der Aussendurchmesser der Wand 49 ist etwas geringer als derjenige des Abschnittes 44A.
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Die Oberseite der Wand 49 kann in Form einer Schneide ausgeführt sein, die als Sitz für das Ventil 44 dient, oder umgekehrt kann der Kopf 47 die Form eines Kegelstumpfes besitzen.
Eine kleine, axial gerichtete Durchbohrung 50 ist in dem Ventilglied 44 angebracht. Diese Bohrung 50 stellt eine Flüssigkeitsverbindung zum Inneren des Ventilgliedes 44 her.
Es ist zu erkennen, dass der Flüssigkeitsdruck auf der einen Seite des Ventiles auf die ringförmige Fläche 47B drilckt. Der Querschnitt der Fläche 47B ist gleich der Differenz zwischen dem Querschnitt der Bohrung und der Aussenkante des Ventilsitzes. Es ist daher eine verhältnismässig geringe Federkraft erforderlich, um das Ventilglied 44 auf seinem Sitz zu halten, d. h. um beträchtliche Flüssigkeitsdrücke zu steuern, wogegen ein verhältnismässig grosser Ventilquerschnitt für die Entlastungsdruckströmung verfügbar ist.
Ferner kann der Druckabfall am Ventil in der offenen Stellung auf eine Fläche wirken, die sehr viel grösser als die ringförmige Fläche ist, so dass ein Flattern des Ventiles vermieden wird.
Die beschriebene Vorrichtung hat folgende Wirkungsweise :
Es sollen zunächst die Bedingungen untersucht werden, die in der Anlage herrschen, wenn die Kolbenschieber die in Fig. 2 gezeigte Lage einnehmen, d. h. wenn die Flüssigkeitsverbindungen zu den Arbeitsanschlüssen 7 verschlossen sind. Die Flüssigkeit wird von der Pumpe 4 zum Einlass 2 und durch den Kanal 27 gefördert. Die Strömung teilt sich dann in zwei Pfade auf, von denen der eine durch den Kanal 25 und der andere durch den Kanal 28 verläuft.
Die Flüssigkeit strömt vom Kanal 28 über die Nut 20, die Kerbe 43 des Kolbenschiebers 13 und die Nut 21 zu dem Kanal 36, vom Kanal 36 über die Nuten 21 und 20, die zum Kolbenschieber 14 gehören, die Kerbe43 des Schiebers 14 in den Kanal 37 und vom Kanal 37 über die zum Schieber 14 gehörigen Nuten 20 und 21 und die Kerbe 43 in die Kanäle 30 und 31, den Kanal 16 und über den Kanal 33 zurück zur Rückführungsöffnung.
Ein Teil der rückkehrenden Strömung tritt in den Kanal 34 ein und wirkt auf das Entlastungsventil 35.
Falls der auf das Entlastungsventil wirkende Druck unter dem Betriebsdruck des Ventiles 35 liegt, bleibt das Ventilglied 44 auf der Oberseite der Wand 49 sitzen. Wenn einer der hydraulischen Kreise 8 betätigt werden soll, wird der zugehörige Schieber 11 von Hand oder mechanisch relativ zu dem Schieberblock 12 bewegt. Im vorliegenden Fall soll angenommen werden, dass der dem Steuerschieber 14 zugeordnete Steuerkreis so betätigt werden soll, dass der zugehörige Kolben 9 gegenüber seinem Zylinder 10 nach unten bewegt wird, d. h. dass der Oberseite des Kolbens 9 Flüssigkeitsdruck zugeführt werden muss.
Der erforderliche Betätigungshub des Kolbenschiebers bringt den Kanal 42 in eine Linie mit der ringförmigen Nut 18, so dass die Nut 18 über den Kanal 42, den oberen Teil des Kanales 38 und den Kanal 41 in Verbindung mit der Nut 19 gebracht wird. Gleichzeitig wird die Kerbe 43 des Kolbenschiebers 14 so weit nach oben bewegt, dass sie ausser Berührung mit der zugehörigen ringförmigen Nut 21 kommt, so dass die Kerbe 43 keine Flüssigkeit mehr aus dem Kanal 36 überträgt. Dadurch verhindert das dem Schieber 14 zugeordnete Feld 29 die Flüssigkeitsströmung durch den Mittelabschnitt der Schieberanordnung.
Infolge der Aufwärtsbewegung des Steuerschiebers 14 kann die Nut 22 direkt mit dem Kanal 16 in Verbindung kommen, so dass der der Unterseite des Kolbens 9 zugeordnete Arbeitsanschluss 7-mit dem Auslass 3 verbunden wird. Die Strömung von der Einlassöffnung geht über den Kanal 27 und den Kanal 25 zu dem zum Steuerschieber 14 gehörigen Kanal 24, wobei der Flüssigkeitsdruck das Rückschlagventil 26 von seinem Sitz abhebt, so dass Flüssigkeit in den Kanal 23 und zu der ringförmigen Nut 19 gelangen kann. Die Flüssigkeit geht über die Kanäle 41 und 42 in die Nut 18 und von da über den zugehörigenArbeitsanschluss 7 zu der Oberseite des Kolbens 9.
Da die Unterseite des Kolbens 9 in der oben beschriebenen Weise mit der Rückführungsöffnung 3 verbunden ist, kann die Flüssigkeit aus dem unteren Abschnitt des Zylinders 10 unbehindert zum Auslass 3 und von dort zu dem Fliissigkeitssumpf 6 zurückkehren.
Falls es erwünscht ist, den Kolben 9 im Zylinder 10 nach oben zu bewegen, wird der Steuerschieber in entgegengesetzter Richtung nach unten verschoben. Der Betätigungshub des Kolbens 14 ist so gross, dass der Kanal 39 in eine Linie mit der ringförmigen Nut 22 gebracht wird, und das zum Kolbenschieber 14 gehörige Feld 29 verschliesst die Kerbe 43 des Kolbenschiebers 14 und die Nut 21 gegenüber der zugehörigen
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Nut 20. Der Kanal 42 liegttil 14 gehörige Nut 18 steht in Verbindung mit dem Kanal 17. Die Flüssigkeit fliesst vom Kanal 25 über den Kanal 24, das Rückschlagventil 26, den Kanal 23, die Nut 19, den Kanal 42, den Kanal 38, den Kanal 39 und die zugehörige Nut 22 zu dem mit der Unterseite des Kolbens 9 verbundenen. Arbeitsanschluss 7.
Die Flüssigkeit von der Oberseite des Kolbens 9 kann über den mit der zugehörigen ringförmigen Nut 18 verbundenen Arbeitsanschluss 7 und die Kanäle 17,32, 31 und 16 zum Auslass 3 fliessen.