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Die Erfindung betrifft Vorrichtungen mit einem Kolben, bei denen die Flüssigkeit die Hin- und Her- bewegung eines der beiden Teile durch den Flüssigkeitsstrom bewirkt wird. Dabei ist davon ausgegangen, dass die zu beiden Seiten des Kolbens befindlichen Räume durch ein im Kolben angeordnetes Ventil ver- bindbar sind, das am Ende des Hubweges des Kolbens durch Anschlag am Zylinder geöffnet wird.
Bei den bekannten hydraulischen Steuerorganen wird eine Umsteuerung zur Umkehrung der Bewegungs- richtung meist dadurch erreicht, dass zwei Flüssigkeitsströme mit unterschiedlichem Druck derart eingeführt werden, dass bei Überwiegen des einen oder des andern die Bewegungsrichtung geändert werden kann. Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen die Steuerung durch nur einen Flüssigkeitsstrom, der mit unterschiedlichem Druck eingeführt wird, erfolgt. Hiebei wird ein Steuerkolben gegen eine Federkraft in eine Richtung gedrückt und bei Nachlassen des Druckes durch die Federkraft wieder zurückgezogen.
Diese bekannten Vorrichtungen haben alle jedoch den Nachteil, dass mit ihrer Hilfe keine vollautomatische Steuerung unter ständig gleichbleibendem Druck möglich ist. Ausserdem sind bei den bekannten Vorrichtungen mehr oder weniger komplizierte Umsteuerorgane notwendig, die jedoch vielfach kein einwandfreies Arbeiten gestatten und oftmals dann versagen, wenn die Steuerorgane nicht mehr in direktem Einflussbereich des Bedienungsmannes stehen. Daneben ist auch die Anordnung eines Ventiles im Kolben hydraulischer Einrichtungen in der Weise bekannt, dass das Ventil in einem Totpunkt des Kolbens verstellt und hiedurch die Kolbenbewegung beeinflusst wird.
Das Anheben des Ventiles dient in einem Fall'zur Belüftung des auf einer Seite des Kolbens liegendenZylinderraumes. In einem andern Fall handelt es sich um ein auf den unteren Totpunkt beschränktes Verschliessen von Öffnungen im Steuerkolben eines Schalters, das die Aufwärtsbewegung des Kolbens beschleunigen soll. In beiden Fällen reicht die Beeinflussung der Kolbenbewegung durch Öffnungen, die beim Einlaufen des Kolbens in einen Totpunkt durch ein Ventil geschlossen oder geöffnet werden, das durch seine Anlage an der Zylinderwandung betätigt wird, nur über einen kleinen Teil des Kolbenhubes.
Ziel der Erfindung ist es hingegen, mittels des im Kolben angeordneten Ventiles den die Kolbenbewegung bewirkenden Flüssigkeitsstrom so zu steuern, dass die gesamte Relativbewegung von Kolben und Zylinder zwischen den beiden Totpunkten beeinflusst wird. Hiezu weist nach der Erfindung derKclben einen hohlen Mittelteil auf, der dauernd unter dem Druck der ankommenden Flüssigkeit steht, und es steht der eine der beiden durch den Kolben getrennten Räume des Zylinders als Steuerraum ständig mit dem hohlen Mittelteil des Kolbens in Verbindung, wobei der durch diese Verbindung fliessende Nebenstrom der ankommenden Flüssigkeit in der Geschlossen-Stellung des Ventiles in einem im Kolben eingesetzten Ventilkörper einen die Kraftwirkung des Hauptstromes auf den Kolben überwiegenden Überdruck erzeugt.
Der Flüssigkeitsstrom behält in dem hohlen Mittelteil des Kolbens der Vorrichtung nach der Erfindung ständig die gleiche Richtung bei ; der Nebenstrom des den Kolben durchsetzenden Druckmittels erzeugt bei geschlossenem Ventil im Steuerraum den für die Bewegung des Kolbens im Sinne einer Vergrö- sserung des Steuerraumes erforderlichen Überdruck, wogegen bei geöffnetem Ventil und dem dadurch gegebenen freien Durchtritt des Nebenstromes durch den Steuerraum und den Kolben die sodann allein be-
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stehende Kraftwirkung des Hauptstromes die Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder umkehrt.
Die kinematische Umkehrung dieses Bewegungsablaufes tritt ein, wenn nach einem weiteren Merk- mal der Erfindung der Zylinder gegenüber dem feststehenden Kolben verschieblich angeordnet ist.
Liegt das Ventil zur Kolbenachse parallel, durchsetzt das Ventil ferner mit seinem Schaft den Boden, wobei der Ventilkopf und das Schaftende auf beiden Seiten des Kolbens über diesen hinausragen, und wirkt schliesslich auf das Ventil eine Feder ein, wie dies bei den erwähnten bekannten Ausbildungsvorschlägen von im Kolben angeordneten Ventilen der Fall ist, so kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der
Ventilkopf im Steuerraum bzw.
das gegenüberliegende mit einer Sicherung versehene Ventilschaftende im Abflussraum je zumindest dann über den Kolben hinausragen, wenn sie sich der Zylinderwand nähern, und kann die auf das Ventil wirkende Feder so bemessen sein, dass das geschlossene Ventil durch den Druck im Steuerraum geschlossen bleibt, jedoch das geöffnete Ventil entgegen seinem Strömungswiderstand bei der Kolbenbewegung unter dem Einfluss des sich im Abflussraum aufbauenden Druckes offen gehalten wird.
Die auf das Ventil einwirkende Feder kann auch als Blattfeder ausgebildet sein.
ZurFixierung des Ventiles in seiner Schliessstellung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Ventileinsatz eine arretierbare Spannhülse für die auf das Ventil einwirkende Feder enthalten. Durch diese Spannhülse ist es möglich, die Federkraft, die auf das in der Schliessstellung befindliche Ventil ein- wirkt, herabzusetzen. Hiezu können an dem Ventileinsatz eine Kugelhalterung mit Kugeln, die bei ge- schlossenem Ventil den Ventilschaft arretieren, und in der Innenwandung der Spannhülse Ausnehmungen zur Aufnahme der Kugeln bei gespannter Feder angeordnet sein.
Zur Anpassung der Vorrichtung nach der Erfindung an den Druck der die Vorrichtung speisenden Flüs- sigkeit kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Spannung der Feder einstellbar sein.
Sind an den Enden des den Zylinder enthaltenden Gehäuses der Vorrichtung je düsenartige Austritts- öffnungen angeordnet, die in den beiden Totpunktlagen des Steuerkolbens je abwechselnd von dem hiefür als Rohrschieber wirkenden Kolben zum Austritt von Flüssigkeit aus der Vorrichtung freigegeben sind, so findet damit die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise als selbsttätig wirkende Sprüheinrichtung Anwendung, wie sie etwa bei Hochdruckreinigungsanlagen verwendet wird.
Zur Dämpfung des Bewegungsablaufes zwischen Kolben und Zylinder im Bereich der Totpunkte der hin-und hergehenden Bewegung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das den Zylinder enthaltende Gehäuse der Vorrichtung innen einen zapfenförmigen Ansatz tragen, der beim Eintretendes Kolbens in die zugehörige Endlage in den Kolben dessen Verbindung mit'den zugeordneten düsenartigen Austritts- öffnungen unterbrechend eintaucht.
Die Einzelheiten der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausbildungsformen von Anwendungsbeispielen für die Vorrichtung nach der Erfindung beschrieben. Fig. l zeigt ein für eine Vorrichtung nach der Erfindung bestimmtes Ventil im Längsschnitt, das sich in geschlossener Stellung befindet. Fig. 2 - 4 zeigen in gleicher Darstellung andere Ausbildungsformen eines solchen Ventiles. Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 durch das dort dargestellte Ventil. Fig. 6 und 7 zeigen einen mit der Vorrichtung nach der Erfindung versehenen Sprühkopf mit geschlossenem bzw. geöffnetem Ventil, im Längsschnitt, Fig. 8 und 9 den Längsschnitt durch einen andernSprühkopf mit geschlossenem bzw. geöffnetem Ventil.
Fig. 10 gibt ein Spritzrohr zur Reinigung von Siebbändern unter Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt wieder. Fig. 11 zeigt den Teil einer Tankreinigungsanlage, in dem sich die Vorrichtung nach der Erfindung befindet, im Längsschnitt und Fig. 12 in gleicher Darstellung den entsprechenden Teil einer Bewegungsvorrichtung an Supporten von Werkzeugmaschinen.
Das für die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendete Ventil besteht aus einem Ventileinsatz 1, der mit einem Aussengewinde 2versehen und in einen Ventilkörper bzw. Kolben 3 eingeschraubt ist. Der Ventileinsatz weist in seiner Mitte eine Längsbohrung 4 auf, in der der Ventilschaft 5 verschieblich angeordnet ist. Ausserdem sind im Ventileinsatz 1 Radialbohrungen 6 vorgesehen, die mit einem Ringkanal 7 im Ventilkörper 3 in Verbindung stehen. Von diesem Ringkanal 7 gehen ausserdem noch Entlastungsbohrungen 8 ab, so dass die Flüssigkeit von einer durch Erweiterung der Vertikalbohrung 4 im Ventileinsatz 1 gebildeten Ventilkammer 9 über die Radialbohrungen 6, den Ringkanal 7 und die Entlastungsbohrungen 8 unter den Kolben gelangen kann.
DerVentilschaft 5weist an einem Ende eine Sicherung 10 auf, die verhindert, dass der Ventilschaft 5 aus dem Ventileinsatz 1 gleiten kann. Am andern Ende des Ventilschaftes ist ein Ventilkopf 11 vorgesehen. Eine Schraubenfeder 12 ist um den Ventilschaft in der Ventilkammer 9 angeordnet.
Im unbelasteten Zustand nimmt das Ventil die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Das Ventil wird geschlossen gehalten, da der auf den Ventilkopf einwirkende Druck die entgegengesetzt wirkende Federkraft
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überwiegt. Das Ventil öffnet sich, wenn der auf den Ventilkopf ausgeübte Druck nachlässt, so dass die Feder den Ventilschaft 5 vorschiebt oder wenn die Sicherung 10 gegen die Fläche 13 gedrückt wird. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, kann die Schraubenfeder 12 auch durch eine einseitig (Fig. 2) oder doppelseitig (Fig. 3) eingespannte Blattfeder 15 ersetzt werden, ohne dass sich an der Wirkungsweise etwas ändert. Die Blattfeder ist mittels der Schrauben 14 am Ventilgehäuse befestigt.
Um ein Öffnen des Ventiles bei abfallendem Druck auf den Ventilkopf 11 zu verhindern, kann eine Arretiervorrichtung vorgesehen sein, wie sie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Hiebei ist in dem Ventileinsatz 1 eine Federspannhülse 16 eingesetzt. Diese Federspannhülse weist an einer Stelle ihrer Innenwandung Ausnehmungen 17 auf, die z. B. konisch abgeschrägte Flächen 18 haben. Innerhalb der Federspannhülse 16 ist, mit dem Ventileinsatz 1 ) fest verbunden, ausserdem eine Kugelhalterung 19 angeordnet, in der Kugeln 20 gelagert sind. Der Ventilschaft 5 ist bei dieser Ausführungsform an einer Stelle verjüngt, wobei dieser verjüngte Teil 21 von vorzugsweise abgeschrägten Flächen 22 begrenzt wird.
Auch beim Nachlassen des Druckes auf den Ventilkopf 11 öffnet sich das Ventil nicht, da es durch die Kugeln fixiert und die Feder 12 nur schwach gespannt ist. Die Feder wird erst dann gespannt, wenn die Federspannhülse 16 derart vorgeschoben wird, dass die Kugeln 20 aus der in Fig. 4 gezeigten Stellung in die Ausnehmungen 17 eintreten und damit die Arretierung des Ventilschaftes 5 aufgeben, aber die Ventilspannhülse gleichzeitig arretieren. Jetzt kann die Federspannung wirksam und die Ventilstange vorgeschoben werden, um das Ventil zu öffnen.
Der umgekehrte Vorgang tritt beim Schliessen des Ventiles ein. Durch Zurückschieben des Ventiles wird die Feder 12 wieder vorgespannt. Erreicht der Ventilschaft eine Lage, in der die Kugeln 20 in die Verjüngung 21 gelangen, wird die Arretierung der Federspannhülse 16 gelöst und diese schnellt durch den Druck der Feder 12 in ihre Ausgangsstellung (Fig. 4) zurück, wodurch der Ventilschaft 5 wieder durch die Kugeln 20 arretiert ist.
Das Ventil findet im Rahmen der Umsteuervorrichtung nach der Erfindung als automatisches Steuerventil Anwendung. In den Fig. 6 - 9 ist eine Umsteuervorrichtung in einem Sprühkopffür Hochdruckreinigungsvorrichtungen dargestellt. Die Bewegung des Kolbens erfolgt durch die Wirkung der verschieden grossen Steuerflächen F 1 und F2.
Der Sprühkopf besteht aus einem Gehäuse 23 mit vorderen Düsen 24 und hinteren Düsen 25 sowie einem Auslass 26. Zwischen den vorderen Düsen 24 ist ein zapfenförmiger Ansatz 34 angesetzt. In dem Gehäuse 23 ist der Kolben 27 verschieblich angeordnet. Dieser Kolben ist als Hohlkörper ausgebildet und besitzt einen scheibenförmigen Teil 28. Der Teil 28 trennt den Steuerraum 29 vom Abflussraum 29a. Eine Bohrung 30 im Kolben 27 verbindet den Raum 29 mit dem Innenraum 31 des Kolbens, der seinerseits über eine Vorkammer 32 mit der Flüssigkeitszufuhr 33 in Verbindung steht.
In dem Kolbenteil 28 ist ein Ventil eingesetzt, dessen Bauart der des in Fig. 1 gezeigten Ventiles entspricht und dessen Ventilgehäuse durch den scheibenförmigen Teil 28 des Kolbens gebildet wird. In dem Ventileinsatz 1 ist der Ventilschaft 5 mit Sicherung 10 und Ventilkopf 11 sowie der Feder 12 verschieblich angebracht.
Die Wirkungsweise des Sprühkopfes ist folgende : Der Sprühkopf befindet sich in der in Fig. 7 gezeigten Ausgangsstellung. Die Flüssigkeit strömt hier durch den Einlass 33 und den Innenraum 31 bis zu den vorderen Düsen 24 und tritt hier nach aussen. Während der Zuspeisung von Reinigungsflüssigkeit und deren Ausströmen durch die vorderen Düsen 24 tritt in einem Nebenstrom dauernd eine kleine Teilmenge durch die Bohrung 30 in den Steuerraum 29. Da das Ventil geöffnet ist, kann die durch die Bohrung 30 kommende Flüssigkeit über die Entlastungsbohrung 8 des Ventiles den Steuerraum 29 verlassen und aus dem Abflussraum 29a durch den Auslass 26 abfliessen. Die Feder 12 des Ventiles verhindert ein Schliessen des Ventiles durch den Strömungswiderstand der durchfliessenden Flüssigkeit.
Der unter dem Druck des Hauptstromes der Reinigungsflüssigkeit stehende Kolben 27 wird mit einer Kraft, die gleich der Angriffsfläche Fl multipliziert mit dem Druck der Reinigungsflüssigkeit ist, in die Richtung auf die vorderen Düsen bewegt. Dabei werden zunächst die vorderen Düsen 24 unter Zuhilfenahme des Ansatzes 34 geschlossen und die hinteren Düsen 25 über die Vorkammer 32 geöffnet. Beim Weitervorschieben des Steuerkolbens 27 drückt der Ventilkopf 11 gegen die Gehäusewand 35 des Steuerraums 29, so dass sich das Ventil schliesst (Fig. 6). Sofort baut sich in dem Steuerraum 29 durch weiteres Zuströmen von Flüssigkeit durch die Bohrung 30 ein Druck auf, der auf die Kolbenfläche F2 wirkt.
Dieser Druck der weiter einströmenden Flüssigkeit schiebt den Kolben wieder zurück, wobei das Ventil geschlossen bleibt, da der Druck auf den Ventilkopf 11 grösser ist als die Federkraft. Beim Zurückgehen des Kolbens 27 werden die vorderen Düsen 24 wieder geöffnet und die hinteren Düsen 25 geschlossen. Erst wenn das Ende des Ventilschaftes 5 gegen den Boden 36 des Reinigungskopfes stösst, öffnet sich das Ventil wieder
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und die Flüssigkeit kann aus dem Steuerraum 29 über die Entlastungsbohrung 8 und den Auslass 26 abflie- ssen. Der Druck im Raum 29 fällt ab und der Kolben 27 bewegt sich wieder nach vorne.
In den Fig. 8 und 9 ist ebenfalls ein Sprühkopf gezeigt, der sich jedoch dadurch von dem der Fig. 6 und 7 unterscheidet, dass hier der für den Flüssigkeitsanschluss verlängerte Kolben feststehend ist, während das Gehäuse 23 des Sprühkopfes demgegenüber verschieblich angeordnet ist. Die Wirkungsweise ist ähn- lich, wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.
Die Reinigungsflüssigkeit strömt durch den Innenraum 31 des Kolbens 27 zu den vorderen Düsen 24.
Dabei drückt die Flüssigkeit das Gehäuse 23 des Sprühkopfes nach vorn, so dass er in einer Stellung steht, wie sie in Fig. 9 gezeigt ist. Die einwirkende Kraft ist dabei wieder das Produkt aus der Fläche F und dem
Flüssigkeitsdruck. Das Reinigungsmedium kann in dieser Stellung den vorderen Düsen entströmen. Gleich- zeitig dringt ein Nebenstrom durch die Bohrung 30 in den Steuerraum 29. Da das Ventil geschlossen ist, entsteht in dem Raum 29 ein Druck, der bei entsprechender Grösse der Fläche F 2 des Gehäusebodens 35 die Kraft überwindet, die durch den auf F einwirkenden Flüssigkeitsdruck entsteht, so dass schliesslich das
Gehäuse des Sprühkopfes zurückgedrückt und beim Anstossen des Endes des Ventilschaftes 5 am Gehäusebo- den 36 das Ventil geöffnet wird.
Nun kann die Flüssigkeit aus dem Raum 29 durch das Ventil über die
Entlastungsbohrung 8 und den Auslass 26 abfliessen (Fig. 8), wodurch der Druck sich verringert und auch beim anschliessenden Vorschieben des Gehäuses das Ventil durch die Federkraft geöffnet bleibt, bis der
Ventilschaft an dem Gehäuseboden 35 einen Widerstand findet. Auch hiebei werden beim Hin- und Hergleiten des Gehäuses des Reinigungskopfes die vorderen und hinteren Düsen abwechselnd geöffnet und geschlossen, so dass eine automatische Steuerung der Umkehr der Spritzrichtung gegeben ist. Eine entspre- chende Wirkung ergibt die selbsttätige Umsteuerung auch bei jeder andern hydraulischen Förderung.
In Fig. 10 ist die Vorrichtung nach der Erfindung zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes bei einem Spritzrohr zum Reinigen von Siebbändern, Saugwalzen od. dgl. gezeigt. Der Vorgang ist auch bei dieser Ausführungsform im Prinzip der gleiche.
Zum besseren Verständnis sind dabei entsprechende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Die Reinigungsflüssigkeit dringt hier durch den Anschluss 33 in das Spritzrohr 37, das mit mehreren Spritzdüsen 38 versehen ist. Dieses Spritzrohr 37, das mit dem Kolben 27 fest verbunden ist, wird durch die Steuerung des Ventiles V innerhalb der feststehenden Halterung 39 hin-und herbewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 11, das ein schwenkbares Tankreinigungsgerät zeigt, dient die Steuerung durch das Ventil dazu, ein Zahnrad 40 derart an einer Zahnstange 41 hin-und herzuführen, dass eine Schwenkbewegung des Düsenkopfteiles 42 mit Auslassdüse 44 um etwa 1800 erreicht wird. Dabei ist die Zahnstange 41 mit dem feststehenden Kolben 27 verbunden, wogegen das Zahnrad 40 am Zuleitungsrohr 43 und dieses am hin-und herbeweglichen Gehäuse 23 angeordnetist. Eine Ausführung mit Kniehebeln zur Auslösung der Schwenkbewegung ist gleichfalls möglich.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 12 zeigt ebenfalls eine Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung zum automatischen Steuern, vorzugsweise Umsteuern, des Bewegungsvorganges an einem Support einer Werkzeugmaschine od. dgl. Die Flüssigkeit dient hier nur zum Betätigen des Ventiles und zum Auslösen der Bewegung. Ein Ausspritzen ist dagegen nicht beabsichtigt, so dass die Flüssigkeit durch einen Abfluss 46 abgeführt wird und im Kreislauf unter Druck wieder erneut zugeführt werden kann.
Bei diesem Beispiel wird der Kolben 27 hin-und herbewegt und der Support od. dgl. wird an den Teil 45 des Kolbens 27 angeschlossen.
Die angeführten Beispiele zeigen die vielfältige Anwendungsmöglichkeit der Erfindung auf, ohne jedoch die im Rahmen der Erfindung möglichen Abwandlungen der konstruktiven Einzelheiten der Vorrichtung nach der Erfindung erschöpfend wiederzugeben.
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