Schaltelement für ein hydraulisches oder pneumatisches Steuerungssystem
EMI0001.0001
Das <SEP> Hauptpatent <SEP> bezieht <SEP> sich <SEP> auf <SEP> Schaltelemente <SEP> für
<tb> vdraulische <SEP> oder <SEP> pneumatische <SEP> Steuerungssysteme. <SEP> mit
<tb> Inen <SEP> alle <SEP> wesentlichen <SEP> Grundschaltungen <SEP> durchgeführt
<tb> erden <SEP> können. <SEP> Die <SEP> beiden <SEP> Haupttypen <SEP> wurden <SEP> in <SEP> An hnung <SEP> an <SEP> die <SEP> in <SEP> der <SEP> Elektronik <SEP> verwendeten <SEP> Begriffe
<tb> iit <SEP> n-Hydrosistoren <SEP> und <SEP> p-Hydrosistoren <SEP> bez,:ichnet.
<tb> :der <SEP> dieser <SEP> Hydrosistoren <SEP> weist <SEP> eine <SEP> stuerleitung <SEP> so ie <SEP> zwei <SEP> Hauptleitungen, <SEP> eine <SEP> Zuflussleitun' <SEP> und <SEP> eine
<tb> ,bflussleitung <SEP> auf, <SEP> wobei <SEP> der <SEP> n-Hydrosi;
tor <SEP> bei <SEP> Druck
<tb> der <SEP> Steuerleitung <SEP> die <SEP> N'erbindun, <SEP> zwischen <SEP> Zufluss tid <SEP> Abflussleitung <SEP> voneiiiatidcr <SEP> trennt, <SEP> während <SEP> der <SEP> p :vdrosistor <SEP> bei <SEP> Duck <SEP> in <SEP> der <SEP> Steucrleitun@, <SEP> die <SEP> Verbin ang <SEP> zwischen <SEP> der <SEP> Zuflussleitun; <SEP> und <SEP> der <SEP> Abflusslei ing <SEP> freigibt.
<tb>
Es <SEP> wurde <SEP> die <SEP> paarweise <SEP> Verwendung <SEP> c;nes <SEP> n- <SEP> und
<tb> nes <SEP> p-Hydrosistors <SEP> für <SEP> hydraulische <SEP> oder <SEP> pneumatische
<tb> @haltungen <SEP> vo@@;esrhla@_en. <SEP> "vob:i <SEP> die <SEP> Stcu:rleit:ingen
<tb> _r <SEP> beiden <SEP> Hvdrosistoren <SEP> miteinander <SEP> verbunden <SEP> wer ,n <SEP> und <SEP> ihre <SEP> Eindiinoe <SEP> und <SEP> Ausgänge <SEP> direkt <SEP> oder <SEP> über
<tb> eitere <SEP> Paare <SEP> von <SEP> p- <SEP> und <SEP> n-Hvdrosistoren <SEP> mit <SEP> der
<tb> iruckqti;:lle, <SEP> rnit <SEP> dem <SEP> @ <SEP> crbrauchcr <SEP> bzw. <SEP> mit <SEP> Null
<tb> \tmosphären- <SEP> oder <SEP> Behälterdruck) <SEP> verbunden <SEP> sind,
<tb> :
rart, <SEP> dass <SEP> am <SEP> Verbraucher <SEP> bei <SEP> jedem <SEP> Schaltvorgang
<tb> ur <SEP> entweder <SEP> Systemdruck <SEP> oder <SEP> Null <SEP> herrscht. <SEP> Dadurch
<tb> sst <SEP> sich <SEP> eine <SEP> einwandfreie <SEP> hydraulische <SEP> oder <SEP> pneuma scli: <SEP> Schaltung <SEP> mit <SEP> kurzen <SEP> Schaltzeiten <SEP> ermöLlichen.
<tb>
Die <SEP> paarweise <SEP> Verwendung <SEP> von <SEP> n- <SEP> und <SEP> p-Hydro storen <SEP> erfordert <SEP> bei <SEP> umfangreicheren <SEP> Schaltungen <SEP> eine
<tb> @rh:iltnisniüssig <SEP> \,rosse <SEP> Anzahl <SEP> von <SEP> n- <SEP> und <SEP> p-Hydro storen. <SEP> Die <SEP> Erfindung <SEP> hat <SEP> sich <SEP> daher <SEP> die <SEP> Aufgabe
<tb> =stellt, <SEP> unter <SEP> Verwendung <SEP> des <SEP> Schaltelementes <SEP> nach
<tb> 'nteranspruch <SEP> 3 <SEP> des <SEP> Hauptpatents <SEP> ein <SEP> Schaltelement
<tb> .i <SEP> schaffen, <SEP> das <SEP> die <SEP> Funktion <SEP> des <SEP> n-Hydrosistors <SEP> und
<tb> es <SEP> p-Hydrosistors <SEP> miteinander <SEP> vereint. <SEP> Diz <SEP> Erfindung
<tb> esteht <SEP> darin, <SEP> dass <SEP> von <SEP> der <SEP> Fliiche <SEP> der <SEP> Zwischenwand.
<tb> ie <SEP> denn <SEP> ersten <SEP> Teilraum <SEP> zu@,ewandt <SEP> ist.
<SEP> in <SEP> den <SEP> die
<tb> teuerleittin,mündet, <SEP> eine <SEP> mit <SEP> denn <SEP> Beli;iltcr <SEP> oder <SEP> mit der Atmosphäre verbindbare Nulleitung ausgeht und dass die Abflussleitung wirkun-sgeniiiss zumindest teilweise die Nulleitung umgibt.
Durch diese Abwandlung, wird der p-Hydrosistor im Rahmen seines einen Teilraunics zu cinern n-Hvdro- sistor gemacht, wodurch das Schaltelement sowohl die Funktion des p-Hydrosistors als auch die Funktion des n-Hydrosistors erfüllen kann. Wenn also in der Steuer leitung Druck herrscht, wird die Verbindung, zwischen der Abflussle;tung und der Nullcitun,- und der Abfluss- leitung hergestellt.
Diese Funktion entspricht der nor malen Funktion des p-Hydrosisters. Wenn nun in der Steuerleitung kein Druck herrscht, so wird di2 ""'erbin- dung zwischen der Zuflussleitun, und dir Abflusslei- tung unterbrochen,
gleichzeitig wird jedoch die @'er- bindung zwischen der Abflussleitung und der Nullei tung freigegeben und diese letztere Funktion entspricht der Funktion des n-Hvdro < istors. der bei fehlendem Druck in der Steuerleitung die beiden Hauptlcitun"en miteinander verbindet. @:orher beschrieben. ist die Abflussleitung des erfindun#,s-eni,is#en Scli@tlteicni:ntes bei Druck in der Steuerleitung mit der Zuflus;
lcitung, also mit Systemdruck verbunden und bei fehlendem Druck in der Steuerleitung mit der Nullcitun(" also mit Null verbunden. Das erfindune@@@niässe Schaltelement bildet somit für sich bereits ein kompietts Verstärker glied oder eine positive Relaisschaltung.
Der kombinierte n- und p-Hydrosistor kann selbst verständlich auch für Und>- und ..:Odcr>-Sclialtung:n verwendet werden, wobei für eine .(Und:>-Schaltting oder eine Oder:>-Schaltung jeNveils nur mindestens zwei kombinierte n- und p-Hvdrosistoren erforderlich sind.
Für eine Und:>-Sclialtung sind dabei die Nulleitungen von mindestens zwei kombinierten Hydrosistoren pa rallel geschaltet und mit Null verbunden, wahrend der Eingang des in Richtung von der Druckduelle zum Verbraucher ersten kombinierten Hvdrosistors finit der Druckquelle, sein Ausgang mit dem Eingang des näch sten Hydrosistors und dessen Ausgang mit dem Ver braucher verbunden ist.
Die Ein- und Ausgänge der kombinierten Hydrosistorcn sind also hintereinander ge schaltet, @vährend die Nulleitungen parallel geschaltet sind.
Eine Oder>;-Schaltune besteht ebenfalls aus minde stens zwei kombinierten n- und p-Hydrosistoren, wobei nun die Eingänge aller Hydrosistoren mit der Druck quelle. die Nulleitung des in Richtung von Null zum Verbraucher ersten konibini:rten Hydrosistors mit Null, dessen Ausgang mit der Nulleitung des nächsten Hydro- sistors und dessen Auseane mit dem Verbraucher bzw. bei weiteren kombinierten@Hydrosistoren mit der Null leitunc des nächsten Hvdrosistors verbunden ist.
Der Erfindun@s@e,,:nstand wird im folgenden an hand der Zeiclinungen-näher erläutert. Es zeigen: Fi;. 1 einen LiiiiRSsclinitt durch einen kombinier ten n-p-H\drosistor; Fig. 2 einen Schnitt ;eniäss Linie 2-2 in Fig. l;
Fig. 3 das Schaltbild für den n-p-Hydrosistor; Fig.4 eine Und> -Schaltung aus zwei n-p-Hydro- sistoren. und FiL,. 5 eine :Oder>-Schaltung aus zwei n-p-Hydro- sistoren.
Es sei zunächst auf Fig. 1 und 2 bezuggenommen. Der n-p-Hydrosistor besteht aus einem Gehäuse 1 mit zwei durch eine ZwiscliemN-and 14 voneinander ge trennten Teilräumen 15 und 16, in denen je ein Ventil plättchen 17 bz . 18 angeordnet ist. die zusammen ein Plattenventil bilden. In der ZwischenNvand 14 ist eine Öffnung 19 vorgesehen. durch die sich ein Distanzstück 20 erstreckt, das die beiden Ventilplättchen 17 und 18 in einem Abstand voneinander hält, der grösser ist als die Dicke der Zwischenwand 14.
Dadurch wird verhin dert, dass beide Ventilplättchen gleichzeitig auf den als Ventilsitze dienenden Seitenflächen 21 und 22 der Zwi- schen"vand 14 aufliegen können.
In der Stirnfläche 3 des Teilraumes 15 mündet die Steuerleitung 5 und in den Teilraum 16 mündet die Zuflussleitung B. Die Zuflussleitung 8 ist, wie ersicht lich. vorzugsweise nahe der Zwischenwand 14 angeord net. und nicht in der Stirnfläche 4 des Teilraumes 16, damit diese Zuflussleitung nicht unbeabsichtigt durch das Ventilplättchen 18 verschlossen werden kann. Die .Abflussleitung 6 geht von der Öffnung 19 in der Zwi schenwand 14 aus.
Insoweit entspricht die Bauweise vollkommen der jenigen des p-Hydrosistors, der in den Fig. 4 und 5 des Hauptpatentes dargestellt ist. Zusätzlich ist nun eine mit dem Behälter oder mit der Atmosphäre verbindbare Nulleitung 30 vorgesehen. die von der Fläche 21 der Z% ischenwand 1:
1 auseeht. die dem Teilraum 15 zuge ordnet ist, in den die Steuerleitung 5 mündet, wobei die Abflussleitung 6 wirkungsgemäss zumindest teilweise die Nulleitung 30 umgibt. Zu diesem Zweck ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, eine von der Öffnung 19 ausgehende etwa halbniondförniiee Aussparung, 6' in der Fläche 21 vorgesehen. die<B>die</B> Mündung 30' der Nulleitung 30 teilweise umgibt.
Die \\'irkune@@.:ise ist folgende: Wenn in der Steuerleitung 5 kein Druck herrscht, so drückt der Druck des durch die Zuflussleitung 8
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zugeführten <SEP> Druckmittel;
<SEP> das <SEP> \'cntilplättchcn <SEP> 18 <SEP> nacl- oben <SEP> in <SEP> die <SEP> aus <SEP> F1\;. <SEP> 1 <SEP> cr,#ichtliche <SEP> Stellung, <SEP> in <SEP> der <SEP> c\
<tb> sich <SEP> an <SEP> die <SEP> Stirnfläche <SEP> 22 <SEP> anlegt. <SEP> omit <SEP> ciic <SEP> VcrbindunL
<tb> zwischen <SEP> der <SEP> Zuflussleitung <SEP> 8 <SEP> und <SEP> der <SEP> @bflussl:
itunc
<tb> unterbrochen <SEP> ist. <SEP> Durch <SEP> das <SEP> Distanzstück <SEP> <B>20</B> <SEP> uird <SEP> gleich zeitig <SEP> das <SEP> obere <SEP> \'entilplättclicn <SEP> <B>1-7</B> <SEP> angehoben. <SEP> \i-as <SEP> zui
<tb> Folge <SEP> hat, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Abflusslcitun@-, <SEP> 6 <SEP> niit <SEP> der <SEP> Nuilcituztf
<tb> 30 <SEP> in <SEP> Verbindung, <SEP> kommt. <SEP> .auch <SEP> hier <SEP> bcstelit <SEP> die1i>e lichkeit, <SEP> dass <SEP> das <SEP> Ventilplättchen <SEP> 17 <SEP> an <SEP> die <SEP> Stii-itfliiclie
<tb> 3 <SEP> des <SEP> Teilraumes <SEP> l5 <SEP> anecdrückt <SEP> v:i:d. <SEP> \\enn <SEP> in <SEP> der
<tb> Abflussleitung <SEP> 6 <SEP> ein <SEP> liölicrcr <SEP> Druck <SEP> hcrr-lit <SEP> als <SEP> in <SEP> de:
<tb> Steuerleitung, <SEP> 6. <SEP> so <SEP> dass <SEP> ein <SEP> .Abfliessen <SEP> in <SEP> slic <SEP> Stcucrici tung <SEP> 5 <SEP> vermieden <SEP> ist.
<tb> Wird <SEP> nun <SEP> in <SEP> die <SEP> Stcuci-Icitune <SEP> 5 <SEP> Druck <SEP> @_c@@eben, <SEP> < c
<tb> wird <SEP> das <SEP> obere <SEP> \-ciitiipliittchcn <SEP> 17 <SEP> 1:1c11 <SEP> unten <SEP> auf <SEP> seinen
<tb> Sitz <SEP> 21 <SEP> Bedrückt. <SEP> d;1 <SEP> seine <SEP> drtickb:.itif#:clil@tetc <SEP> Fläche
<tb> grösser <SEP> ist <SEP> als <SEP> die <SEP> d:uekbcaufschla;@tc <SEP> Fl;iche <SEP> des <SEP> Ventil plättchens <SEP> 18 <SEP> und <SEP> der <SEP> Rau:in <SEP> unterhalb <SEP> des <SEP> Pl;ittclien#
<tb> 18 <SEP> mit <SEP> Null <SEP> verbunden <SEP> ist. <SEP> Damit <SEP> ist <SEP> die <SEP> \ <SEP> e:b;
ncun <SEP> c
<tb> zwischen <SEP> der <SEP> .Abllualeitun@e <SEP> 6 <SEP> und <SEP> der <SEP> \ui;i:un@, <SEP> 3U
<tb> unterbrochen. <SEP> Gleiclizcitie <SEP> iiird <SEP> nun <SEP> aber <SEP> das <SEP> Ventil plättchen <SEP> 18 <SEP> mit <SEP> Hilfe <SEP> des-Distiuiz < tiickcs <SEP> 2(1 <SEP> von <SEP> seinem
<tb> Sitz <SEP> 22 <SEP> abgehoben. <SEP> so <SEP> dass <SEP> die <SEP> Verbindung <SEP> zitischcii
<tb> der <SEP> Zuflussleitune <SEP> S <SEP> und <SEP> der <SEP> :
Abflusslcituiie <SEP> 6 <SEP> lier,--cstellt
<tb> ist. <SEP> Wenn <SEP> die <SEP> Nulleitung-, <SEP> 30 <SEP> mit <SEP> Null. <SEP> also <SEP> mit <SEP> dem
<tb> Behälter <SEP> oder <SEP> mit <SEP> der <SEP> @tmosph <SEP> @irc <SEP> "cibunden <SEP> ist, <SEP> so
<tb> ergibt <SEP> sich, <SEP> dass <SEP> in <SEP> der <SEP> Abfltisslcitune <SEP> 6 <SEP> nur <SEP> ent\vcdcr
<tb> Null <SEP> herrscht <SEP> Lind <SEP> zt@ar <SEP> dann. <SEP> t\cnn <SEP> die <SEP> Stcuerleitun@
<tb> nicht <SEP> unter <SEP> Druck <SEP> sickt. <SEP> oder <SEP> aber <SEP> Svstenidru;:
k. <SEP> und
<tb> zwar <SEP> dann, <SEP> wenn <SEP> in <SEP> die <SEP> Steuerleitung <SEP> 5 <SEP> Druck <SEP> gegeben
<tb> wird.
<tb> Für <SEP> eine <SEP> einwandfreie <SEP> Funktion <SEP> ist <SEP> es <SEP> wiederum
<tb> wesentlich, <SEP> dass <SEP> der <SEP> wirksame <SEP> Querschnitt <SEP> des <SEP> Ring spaltes <SEP> 12 <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Ventilplättchen <SEP> 17 <SEP> und <SEP> der
<tb> umgebenden <SEP> Wand <SEP> 13 <SEP> kleiner <SEP> ist <SEP> als <SEP> der <SEP> wirksanic <SEP> Ouer schnitt <SEP> der <SEP> Steuerl:
ittine <SEP> 5 <SEP> und <SEP> auch <SEP> kleiner <SEP> ist <SEP> als <SEP> der
<tb> Querschnitt <SEP> der <SEP> \'erbindune <SEP> zwischen <SEP> dem <SEP> Teilraum <SEP> I5
<tb> und <SEP> der <SEP> Abflussleitung, <SEP> 6.
<tb> In <SEP> Fig. <SEP> 3 <SEP> ist <SEP> das <SEP> Sinnbild <SEP> für <SEP> den <SEP> n-p-Hvclrosistor
<tb> dargestellt, <SEP> @@obei <SEP> niit <SEP> ST <SEP> die <SEP> Steticrlciiun\@ <SEP> 5, <SEP> .mit <SEP> P <SEP> di:
<tb> Zuflussleitune <SEP> S. <SEP> mit <SEP> N <SEP> die <SEP> Abflusslcitune <SEP> 6 <SEP> und <SEP> mit
<tb> die <SEP> Nulleitung <SEP> 30 <SEP> bezeichnet <SEP> ist.
<tb> Eine <SEP> Und>-Sclialtung <SEP> aus <SEP> z\@ci <SEP> n-p-Hv.lrosistoreti
<tb> I <SEP> und <SEP> <B>11</B> <SEP> ist <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 4 <SEP> dargcstell:. <SEP> \';'i:
<SEP> cr#ichtlich. <SEP> sind <SEP> die
<tb> Zufluss- <SEP> und <SEP> Abflussleitung:n <SEP> der <SEP> n-p-H\drosistoren
<tb> hintereinander <SEP> geschaltet. <SEP> tiobci <SEP> die <SEP> ZutlussLitun- <SEP> des
<tb> in <SEP> Richtun_ <SEP> von <SEP> der <SEP> Druckciticllc <SEP> -.- <SEP> zum <SEP> Verb: <SEP> aucher
<tb> V <SEP> gesehen <SEP> ersten <SEP> H@drosisto@s <SEP> 1 <SEP> finit <SEP> der <SEP> Druckquelle
<tb> und <SEP> die <SEP> Ausgangsleitung, <SEP> N <SEP> de;
<SEP> letzten <SEP> Hydrosistors <SEP> 11
<tb> mit <SEP> dem <SEP> Verbraucher <SEP> \' <SEP> verbuii < Icn <SEP> ist. <SEP> Die <SEP> Y-Leitun gen <SEP> beider <SEP> Hydro"istoren <SEP> :find <SEP> mit <SEP> Null <SEP> verbunden.
<tb> Wenn <SEP> in <SEP> keiner <SEP> der <SEP> Steticrlcittineen <SEP> ST <SEP> Druck <SEP> herrscht.
<tb> ist <SEP> V <SEP> durch <SEP> di;. <SEP> @'-Lcitune <SEP> von <SEP> #lvdrosistor <SEP> 11 <SEP> mit <SEP> Nu]:
<tb> verbunden. <SEP> Das <SEP> <B>(7</B>
<tb> gleiche <SEP> eilt, <SEP> Nenn <SEP> nur <SEP> in <SEP> der <SEP> Steuer leitung <SEP> ST <SEP> des <SEP> Hvdrosistors <SEP> 1 <SEP> Druck <SEP> CeLleben <SEP> \\ird.
<tb> Wird <SEP> nur <SEP> in <SEP> die <SEP> SCcuc:lelttine <SEP> des:
<SEP> 14vcli-o,istors <SEP> 11 <SEP> Druck
<tb> gegeben, <SEP> so <SEP> ist <SEP> V <SEP> nach <SEP> wie <SEP> vor <SEP> rnit <SEP> Null <SEP> verbunden <SEP> und
<tb> zwar <SEP> über <SEP> X <SEP> und <SEP> P <SEP> von <SEP> Hvdrosistor <SEP> 11 <SEP> so\s <SEP> ic <SEP> über <SEP> X <SEP> und
<tb> Y <SEP> von <SEP> Hydrosistor <SEP> 1. <SEP> Erst <SEP> wenn <SEP> in <SEP> die <SEP> Stcticileitun@(,ei:
<tb> beider <SEP> n-p-H_vdrosistoren <SEP> 1 <SEP> und <SEP> 1I <SEP> Druck <SEP> eeeebcn <SEP> irc'..
<tb> ist <SEP> \' <SEP> mit <SEP> - <SEP> vcrbun@'._., <SEP> ,:n'; <SEP> üb:I'\a:.:',
<tb> und <SEP> P <SEP> und <SEP> X <SEP> von <SEP> <B>11.</B> <SEP> Bei <SEP> V <SEP> herrscht <SEP> also <SEP> \wiederum <SEP> nur
<tb> entweder <SEP> Null <SEP> oder <SEP> Systemdruck.
Selbstverständlich können auch mehr als zwei n-p- Hvdrosistoren angeordnet werden. wenn die Bedingung besteht, dass bei V S@srcmdruck herrschen soll, wenn in mehr als zwei Steucheitun-en Druck gegeben wird.
Die " < Oder,>-Schaltun- gemäss Fig. 5 ist analog auf gebaut und zwar ist hierbei die Y-Leitung des n-p-Hvdro- @istors I mit Null. sein Eincanc mit + und sein Ausgang .\ mit der Y-Lcitung des n-p-Hydrosistors 11 verbunden. D:e Zuflussl-itung P von (t ist ebenfalls mit -=- und seine Ausean, sleitung X ist mit V verbunden.
Wenn in ST von 1 und ST von 1I kein Druck herrscht, ist V mit Null verbunden und zwar über X und Y von II und \C und Y von 1. Wenn in ST von 1 Druck herrscht, so wird P von 1 mit X von I verbunden, d. h. - wird mit Y von II verbunden und da Y von<B>11</B> mit X von 1I in Verbindung steht, wenn kein Druck im ST von II herrscht, ist -- mit X' verbunden. Herrscht nur in ST von 1I Druck.
#o ist 'V durch P und X von<B>11</B> direkt mit verbunden. Da.; \?lLiche gilt. wenn in ST von I und ST vc:n <B>11</B> D: uck herrscht. -auch hier können naturgemäss ;m Bedarfsfall weitere r,-p-Hydrosistoren in analoger V,im an@@cordn@t werden.