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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur druckabhängigen Rückführung
eines in einer Gehäusebohrung zwischen mehreren Stellungen gleitend geführten, in
Arretierungen einrastbaren Steuerschiebers in eine mittlere neutrale Stellung, in
der die Druckleitung mit der Rücklaufleitung verbunden ist, mit einem Überdruckventil,
das in einem von einem freien Ende her in den Steuerschieber verlaufenden Kanal
vorgesehen ist und bei überschreiten eines vorbestimmten Druckes einer am Steuerschieber
angeordneten, die Rückführung des Steuerschiebers in die neutrale Stellung bewirkenden
Rückstellvorrichtung Druckflüssigkeit zuführt, und mit einer dem Steuerschieber
zugeordneten Rückstellfeder, die bei Verschiebung desselben aus der neutralen Stellung
gespannt wird und derart ausgelegt ist, daß sie die Sperrkraft der Arretierung nur
gemeinsam mit der der Rückstellvorrichtung zugeführten Druckflüssigkeit zu überwinden
vermag.
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Durch Verstellung des Steuerschiebers kann beispielsweise die Betätigung
eines Stellmotors gesteuert werden, wobei der Steuerschieber in der ersten Stellung
eine Verbindung zwischen der Druckmittelleitung und der Druckkammer des Stellmotors
herstellt, in der mittleren Stellung diese Verbindung unterbricht und in der dritten
Stellung die Druckkammer des Stellmotors mit der Rücklaufleitung verbindet. Häufig
werden doppeltwirkende Stellmotoren verwendet, bei denen beim Ausfahren (Heben)
des Stellmotors die eine und beim Einfahren (Senken) die andere Zylinderkammer mit
Druckmittel beaufschlagt wird. Tritt bei derartigen Anlagen ein Überdruck auf, weil
sich beispielsweise der Kolben des Stellmotors in der Endstellung befindet, übermäßig
belastet ist oder aus anderen Gründen nicht weiterbeweglich ist, so arbeitet die
Druckpumpe mit Verlusten oder kann beschädigt werden. Daher sind eine Reihe von
Vorrichtungen entwickelt worden, die den Steuerschieber bei Auftreten eines Überdrucks
selbsttätig in die neutrale Stellung zurückführen.
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Bei einer bekannten Vorrichtung erfolgt die Arretierung des Steuerschiebers
durch einen federbelasteten, druckmittelbeaufschlagbaren Kolben, und am Steuerschieber
greift eine Rückstellfeder an, die beim Verschieben des Steuerschiebers aus der
neutralen Stellung gespannt wird. In der Vorrichtung sind mehrere Steuerschieber
angeordnet, deren Arretierglieder an ein gemeinsames Überdruckventil angeschlossen
sind, bei dessen Betätigung sämtlichen Arretiergliedem Druckmittel zugeführt wird,
so daß die Steuerschieber unter der Kraft der Rückstellfeder in die mittlere Stellung
zurückgeführt werden. Da jedoch sämtliche Arretierglieder an ein gemeinsames Überdruckventil
angeschlossen sind, können bei dieser Vorrichtung die einzelnen Schieberkolben nicht
auf unterschiedliche Rückführdrücke eingestellt werden. Außerdem erfolgt die Rückführung
der Steuerschieber einzig unter der Kraft der Rückstellfeder; eine unmittelbar am
Steuerschieber angreifende druckmittelbetätigte Rückstellvorrichtung, die den i
Kolben beim Auftreten eines Überdruckes zusätzlich zur Federkraft mit einer Rückstellkraft
beaufschlagt, ist hingegen bei dieser Vorrichtung nicht vorgesehen.
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Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung ist daher zur druckabhängigen
Rückstellung des Steuerschiebers eine unmittelbar am Steuerschieber angreifende
Rückstellvorrichtung vorgesehen, die aus einer über ein Überdruckventil mit der
Druckleitung verbundenen, zwischen Stirnseite des Steuerschiebers und Stirnseite
der Gehäusebohrung ausgebildeten Druckkammer besteht. Tritt ein überdruck auf, so
wirkt dieser auf die Stirnseite des Steuerschiebers, bis der Steuerschieber in die
neutrale Stellung zurückgedrückt ist und die Druckleitung mit der Rücklaufleitung
verbindet. Es ist ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung, daß sie sich nur für
einfach wirkende Stellmotoren verwenden läßt und daß die Bewegung des Steuerschiebers
durch ein in der Druckkammer auftretendes Vakuum oder durch Druckmittelreste behindert
wird.
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Schließlich ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art Gegenstand
eines älteren Vorschlags. Hierbei steht der Kanal im Steuerschieber ständig mit
der Druckleitung in Verbindung und endet unter Zwischenschaltung eines Überdruckventils
in einer Zylinderbohrung, in der ein federbelasteter Stößel angeordnet ist, der
bei Druckbeaufschlagung gegen die Stirnwand des Gehäuses anschlägt, wodurch der
Steuerschieber aus der Stellung »Heben<< in die neutrale Stellung gelangt.
Auch diese Vorrichtung ist jedoch nur für einen einfach wirkenden Stellmotor verwendbar;
darüber hinaus läßt sich der Ansprechdruck des Überdruckventils nur schwierig ein-
und verstellen.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch
gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung aus zwei teleskopartig ineinandergreifenden,
mit Begrenzungsanschlägen des Steuerschiebers und des Gehäuses zusammenwirkenden
Buchsen besteht, die am freien Ende des Steuerschiebers gleitend angeordnet sind
und mit dem Steuerschieberende einen mit dem Auslaß des Überdruckventils verbundenen
Ringraum einschließen.
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Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäß ausgebildete Rückstellvorrichtung läßt sich auch
für doppeltwirkende Stellmotoren verwenden, da die Teleskopbuchsen beim Verstellen
des Steuerschiebers sowohl in die Stellung »Heben« als auch in die Stellung »Senken«
zusammengeschoben werden und den Steuerschieber daher aus beiden Stellungen selbsttätig
in die neutrale Stellung zurückführen, wenn sich das Überdruckventil öffnet. Außerdem
ist der Ansprechdruck des Überdruckventils für jeden Steuerschieber gesondert einstellbar,
wobei diese Einstellung leicht zugänglich ist. Schließlich ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung leicht auseinander- und zusammenzubauen und zeichnet sich durch ihren
einfachen und kompakten Aufbau aus.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung
mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung mit zwei Steuerschiebern in der neutralen Stellung, F i g. 2 einen Schnitt
gleich dem der F i g. 1, wobei die Steuerschieber in die Stellung »Heben« bewegt
sind, F i g. 3 einen Schnitt gleich dem der F i g. 1, wobei die Steuerschieber in
die Stellung »Senken« bewegt sind, und F i g. 4 einen Schnitt gleich dem der F i
g. 3, wobei sich der obere Steuerschieber in der Stellung »Heben«, und der untere
Steuerschieber in der Stellung »Senken« befindet.
F i g. 1 zeigt
einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Steuerschiebern A
und B. Es können noch weitere Steuerschieber angefügt werden. Die Bezugszahlen,
die sich auf den ersten Steuerschieber A beziehen, sind mit dem Buchstaben »a« und
die Bezugszahlen, die sich auf den zweiten Steuerschieber B beziehen, sind mit dem
Buchstaben »b« versehen.
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Die in. F i g. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse
10 mit durchgehenden Gehäusebohrungen 20 a und 20 b. In den Bohrungen sind axial
gleitbare Steuerschieber30a bzw. 30b angeordnet. Der Vorrichtung wird hydraulisches
Druckmittel von der Eingangsöffnung 80 und dem Kanal 69, die durch ein übliches,
nicht gezeigtes Rückschlagventil miteinander verbunden sind, zugeführt. Die Hydraulikfiüssigkeit
wird über den Rücklauf 81 abgeleitet.
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Im nachfolgenden wird lediglich der Steuerschieber A beschrieben;
der Steuerschieber B ist identisch ausgebildet. In der Bohrung 20a sind eine
Reihe von Ringkammern 21a, 22a, 23a, 24a, 25a,
26a, 27a, 28a
und 29a ausgebildet. Die Ringkammern sind von der jeweils benachbarten Kammer durch
einen Steg getrennt. In der Bohrung 20a ist ein axial verschiebbarer Steuerschieber
30 a so eingepaßt, daß er gegen die Stege dichtet. Auf dem Steuerschieber 30a sind
Nuten 31a, 32a und 33a ausgebildet, so daß zwischen bestimmten Ringkammern eine
Verbindung hergestellt werden kann, wenn sich der Steuerschieber 30 a in der Bohrung
20 a bewegt.
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Die Kammer 29a am linken Ende des Steuerschiebers 30a enthält
eine Rückstellvorrichtung, die aus einem in das linke Ende des Steuerschiebers 30
a eingeschraubten überdruckventilgehäuse 40a, einem Verschlußstück 41 a, einer Feder
42 a, einer Innen-und einer Außenbuchse 43 a bzw. 44 a und einer Rückstellfeder
45 a besteht. Die Innenbuchse 43 a ist konzentrisch zur Außenbuchse 44 a
und dem überdruckventilgehäuse 40a angeordnet.
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Die Außenbuchse 44 a ist durch einen Sprengring 46a in dem Überdruckventilgehäuse
40a befestigt. Eine Stellschraube 47a ist in das linke Ende des Überdruckventilgehäuses
40a eingeschraubt und ermöglicht die Einstellung der Spannung der in dem Überdruckventilgehäuse
40a angeordneten Feder 42a. Gegenüber der Stellschraube 47a verläuft ein axialer
Kana148 a zum Ende des überdruckventilgehäuses 40a und führt zu einem Überdruckventil
49 a. Zwischen seinen Enden ist das überdruckventilgehäuse 40a mit einer Öffnung
50a versehen, die nach außen in den Ringraum 51a zwischen der Außen-
und Innenbuchse 44 a bzw. 43 a führt.
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Am Ende der Rückstellvorrichtung befindet sich ein lösbarer Stopfen
60a, der durch einen Sprengring 61a gehaltert ist. Durch den Stopfen 60a ist die
Rückstellvorrichtung leicht zugänglich, so daß die Spannung der Feder 42a einreguliert
werden kann. Der Ansprechdruck, bei dem sich das überdruckventil 49a von seinem
Sitz abhebt, wird durch die auf die Feder 42a ausgeübte Spannung bestimmt, welche
den Ventilkörper 41 a nach rechts drückt.
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Am Ende der Außenbuchse 44a ist ein Flansch 84a ausgebildet, der mit
der Kappe 60a in Eingriff kommen kann. An der Innenbuchse 43a ist ein Flansch 83
a ausgebildet, der mit einer der Aufbohrung 29a zugehörigen Schulter des Gehäuses
10 in Eingriff kommen kann. Die Rückstellfeder 45 a liegt zwischen den Flanschen
84 a und 83 a. Die Ringkammern 21 a und 21 b sind durch einen Querkanal
65 miteinander verbunden. Ein Kanal 66
verbindet die Kammer 23a mit
der Kammer 23b. Ein Kanal 67 verbindet die Kammer 24 a mit der Kammer 24 b. Ein
Kanal 68 verbindet die Kammer 28 a mit der Kammer 28 b, und ein Kanal 69 ist an
die Eingangsöffnung 80 angeschlossen und verbindet die Kammer 26 a mit der Kammer
26 b. Die Kammer 26 b ist an einen Kanal 70 angeschlossen, der die Kammern 23 b
und 25 b miteinander verbindet.
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Die Kammer 21 a steht mit einem Kanal 71 in Verbindung, der seinerseits
an einen Kanal 74 angeschlossen ist. Der Kanal 74 ist mit dem Kanal 72 und der Kammer
25a sowie über den Kanal 73 und die Kammer 28 a mit dem Rücklauf 81 verbunden.
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Der Steuerschieber 30 a ist mit einer Längsbohrung 75 a versehen,
die sich von dem Kanal 48 a im überdruckventilgehäuse 40 a am linken Ende
des Steuerschiebers 30a bis zu einer quer verlaufenden Ausgangsöffnung 76a erstreckt.
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Die Kammern 27 a und 27 b sind mit Leitungen verbunden,
die zu nicht gezeigten Stellmotoren führen. Die Öffnung 87 ist mit einer Leitung
verbunden; die Verbindungsöffnung der Kammer 27a zu einer anderen Leitung ist nicht
gezeigt. Die Leitungen der Stellmotoren sind ferner mit den Kammern 22 a und 22
b verbunden.
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Im Betrieb wird von einer nicht gezeigten Pumpe Druckmittel durch
den Einlaßkana180 und den Kanal 69 zugeführt. Die Kammern 27a und
27b
werden durch ein übliches Rückschlagventil gesteuert, das sich für den
Durchtritt des Druckmittels aus dem offenen Kanal 70 öffnet.
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In Neutrallage der Steuerschieber gemäß F i g. 1 gelangt das Druckmittel
von der Eingangsöffnung 80
in die Kammer 26 b, den Kanal 70, die Kammern
25 b und 24 b, den Kanal 67, die Kammern 24 a und 25 a, die Kanäle
72, 74 und 73, die Kammer 28 a und strömt in den Sumpf 81 zurück. Die Kammern 22
a und 22 b sowie die Kammern 27 a und 27 b stehen nicht mit
der Eingangsöffnung 80 in Verbindung.
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Nach F i g. 2 sind die Steuerkolben 30 a und 30 b
nach
rechts, d. h. in die Stellung »Heben«, verschoben. Das Druckmittel tritt in die
Eingangsöffnung 80 ein und gelangt in die Vorrichtung B zur Kammer 26 b.
Wenn der Steuerschieber 30 b nach rechts verschoben ist, wird die Kammer
26 b mit der Kammer 27 b und der Ausgangsöffnung 87 verbunden. Dann wird das Druckmittel
aus der Kammer 26 b durch die Kammer 27 b und die Ausgangsöffnung 87 gepumpt, um
den Stellmotor zu betätigen. Das aus dem Motor herausgedrückte Druckmittel wird
in die Kammer 22 b zurückgeführt (die Eingangsöffnung zu der Kammer 22 b ist nicht
gezeigt) und gelangt dann über die Kammer 21 b, den Kanal 65, die Kammer 21 a, die
Kanäle 71, 74 und 73 und die Kammer 28 a zum Rücklauf 81.
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Das dem Stellmotor zugeführte und vom Motor zum Rücklauf strömende
Druckmittel steht unter einem Druck, der dem Betriebsdruck entspricht. Dieser ist
geringer als der volle Systemdruck. Wenn der Kolben sein Hubende erreicht, kann
der Druck bis zum vollen Systemdruck ansteigen.
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Die Längsbohrung 76 b im Steuerschieber 30 b ist mit der Kammer
25 b und dem Kanal 70 verbunden. Der Kanal 70 steht mit der Kammer 26 b und
der Eingangsöffnung 80 in Verbindung. Infolgedessen steht das Überdruckventil 49
b unter dem Druck, der
in der Druckkammer des Stellmotors herrscht,
d. h. zu der Zeit, in der sich der Kolben des Stellmotors bewegt, unter Betriebsdruck.
Wenn der Kolben sein Hubende erreicht, steigt der auf das Überdruckventil
49 b ausgeübte Druck an. Das Überdruckventil 49 b ist so eingestellt,
daß es sich von seinem Sitz bei einem Druck abhebt, der größer als der Betriebsdruck
und gleich oder kleiner als der volle Systemdruck ist.
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Wenn daher der Druck über den Betriebsdruck ansteigt und das Überdruckventil
49 b von seinem Sitz abhebt, entweicht das Druckmittel durch die Öffnung
50 b in den Ringraum 51 b an den Buchsen 44
b und 43 b. Der Druck in dem Raum 51 b schiebt die Außenbuchse
44 b und die Innenbuchse 43 b auseinander. Die
hierbei ausgeübte Kraft reicht aus, die Arretierung zu überwinden und den Steuerschieber
30 b mit Hilfe der Rückstellfeder 45 bin die
in F i g.1 dargestellte Neutrallage zu verschieben.
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Bei der Vorrichtung A ist der Verlauf entsprechend.
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F i g. 3 zeigt die Steuerschieber 30 a und
30 bin der Stellung »Senken«, d. h. links. Bei links befindlichem
Steuerschieber 30 b gemäß Fi g. 3 tritt das Druckmittel durch die Eingangsöffnung
80 und den Kanal 69 ein. Es fließt von der Eingangsöffnung
80 zu der Kammer 26 b, dem Kanal 70, der Kammer 23 b,
der Kammer 22 b zu einem nicht gezeigten Stellmotor. Das Druckmittel kehrt
zur Öffnung 87 und dann zu der Kammer 27 b, der Kammer
28 b, dem Kanal 68 zum Rücklauf 81 zurück. Dabei mündet
die Öffnung 76 b in die Kammer 26 b und ist daher dem Eingangsdruck
ausgesetzt. Das Druckmittel tritt daher durch die öffnung 76 b, den Kanal
75 b und den Kanal 48 b in das Überdruckventilgehäuse 40 b
ein. Am Ende des Einfahrhubes des Stellmotors steigt der Druck in dem System an.
Der erhöhte Druck reicht aus, das überdruckventil 49 b von seinem Sitz abzuheben.
Somit wird der Leitungsdruck durch die Öffnung 50 b in dem Überdruckventilgehäuse
40 b in den Ringraum 51 b zwischen der Außenbuchse 44 b und
der Innenbuchse 43 b geleitet. Der in den Ringraum 51 b
eingeleitete Druck verstärkt den von der Zentrierfeder 45 b
ausgeübten Druck so weit, daß die Außenbuchse 44b verstärkt nach links und
die Innenbuchse 43 b verstärkt nach rechts gedrückt werden. Der Flansch
84b auf der Außenbuchse 44b kommt mit dem Stopfen 60 b in Eingriff,
so daß die Buchse 44 b festgelegt wird. Die Innenbuchse 43b kommt
mit dem Ende des Steuerschiebers 30 b in Eingriff und drückt ihn nach rechts.
Bei Bewegung des Steuerschiebers 30 b nach rechts erreicht dieser eine Stellung,
wo der Flansch 83 b der Innenbuchse 43 b mit dem Gehäuse
10 in Eingriff kommt. In dieser Stellung liegt der Steuerschieber
30 b in der in F i g. 1 gezeigten Neutralstellung.
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Wenn sich der Steuerschieber 30a der Vorrichtung A links befindet,
ist der Verlauf entsprechend.
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F i g. 4 zeigt den Steuerschieber 30 b in der gleichen Lage
wie in F i g. 2 und den Steuerschieber 30 a in der Lage wie in F i g. 3.
Unabhängig von der Lage der Steuerschieber bleibt die Wirkung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung die gleiche.