DE2362431A1

DE2362431A1 - Oelhydraulische hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger verriegelung zur betaetigung von wasserhydraulischen ventilen

Info

Publication number: DE2362431A1
Application number: DE2362431A
Authority: DE
Inventors: Heinz Schmoll
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Hasenclever Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1973-12-15
Filing date: 1973-12-15
Publication date: 1975-06-19
Also published as: GB1452679A; DE2362431C2; US3973595A; AU7647074A; IT1027613B; FR2254745A1; FR2254745B1; JPS5091811A

Description

Düsseldorf, 3. Dezember 1973

ΡΑΤ/112/Bur

- 2507 -

ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung zur Betätigung von wasserhydraulischen Ventilen

Die Erfindung bezieht sich auf ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten, magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von mindestens zwei voneinander abhängigen wasserhydraulischen Ventilen.

Es sind wasserhydraulische Ventilsteuerungen bekannt, die entweder mechanisch oder elektro-hydraulisch über entsprechende Vorsteuerungen und eigenem Medium oder elektro-hydraulisch bzw, elektro-pneumatisch und fremdem Medium betätigt werden.

Diese Ventilsteuerungen werden in der Wasserhydraulik sowohl für direkten Pumpenantrieb als auch für Akkumulatorbetrieb eingesetzt. Zum Steuern einer Kolbenfläche gehören grundsätzlich zwei Ventile. In der Praxis werden zu diesem Zweck zwei unabhängige Ventile verwendet, die jedoch sinnvollerweise abhängig voneinander betätigt werden.

Die Forderung nach einer abhängigen Betätigung ist dadurch begründet, daß beispielsweise bei Akkumulatorbetrieb das Auslaßventil geschlossen sein muß, bevor das Einlaßventil öffnet, und daß vor dem öffnen des Auslaßventils das Einlaßventil geschlossen sein muß, um Verluste von Preßwasser während des SchaItVorganges zu vermeiden.

Ist diese Abhängigkeit bzw. Verriegelung nicht gegeben, so sind die einer Kolbenfläche zugeordneten Ventile während des Schaltvorganges geöffnet. Das Preßwasser strömt dann ungenutzt in den Ablaß. Somit ergibt sich bei den aufeinander folgenden Schaltspielen ein nicht unbeträchtlicher Verlust an Energie.

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Beispiele gegenseitiger Verriegelungen zur abhängigen Steuerung von funktionell zusammenwirkenden Ventilen bei als Hubkolben ausgebildeten Servomotoren mit ihnen zugeordneten Pilotventilen oder Steuerschiebern sind sowohl aus der deutschen Patentschrift Nr. 1 269 457 als auch aus der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 1 402 als Vorsteuerungen bekannt.

Die gegenseitige Verriegelung der Hubkolben erfolgt durch eine in diesen vorgesehene Schlitzsteuerung. Bei diesen Vorsteuerungen wird auch bei gleichzeitigem Steuerimpuls auf die Pilotventile oder Steuerschieber über die Schlitzsteuerung die Durchführung des Steuerkommandos am Hubkolben solange verzögert, bis die Voraussetzung erfüllt ist, daß das eine zugehörige Ventil geschlossen ist.

In der Praxis erfüllt diese Verriegelungsart mittels Schlitzsteuerung ihre Punktion sicher. Jedoch wird durch das unvermeidliche Lecköl bei länger anstehendem fehlerhaften Steuerimpuls die Verriegelung aufgehoben. Beispielsweise kann bei einem falschen Kommando "Auslaß auf", während zugleich der Einlaß auch noch offen ist, mit der Zeit Lecköl im Zylinder des Hubkolbens des Einlaßventils von einem Schlitz zwischen Zylinder- und Kolbenwandung zum zweiten Schlitz durchdrücken. Da das Steuer- oder Pilotventil, das zum Hubkolben des Auslaßventils gehört, den Befehl "Auslaß auf" infolge Magnetbetätigung befolgt hat, kann jetzt das Lecköl des Hubkolbens des Einlaßventils doch allmählich über das geöffnete Steuerventil zu dem ihm zugeordneten Hubkolben des Auslaßventils gelangen und diesen Hubkolben des Auslaßventils anheben. Dadurch wird das Auslaßventil selbst bereits geöffnet, obwohl das Einlaßventil noch nicht ganz geschlossen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung zur Betätigung von wasserhydraulischen Ventilen zu schaffen, die auch bei anstehendem fehlerhaften Steuerimpuls die Verriegelung auch nach längerer Zeit nicht aufheben und einfacher in ihrem Aufbau sind.

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Die Lösung besteht nach der Erfindung bei den eingangs genannten ö!hydraulischen Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von mindestens zwei von einander abhängigen wasserhydraulischen Ventilen darin, daß jeweils der im Öffnungssinn des Wasserventils mit Steuerdruck beaufschlagte Hubzylinderraum der einen Hubkolbenzylindervorrichtung mit einem am Pilotventil der anderen Hubkolbenzylindervorrichtung angeordneten Sperrkolben verbunden ist, wobei der Sperrkolben entgegen der Magnetkraft dieses Pilotventils betätigbar ist.

Aufgrund der wechselweisen Verbindung der Hubkolbenzylinderräume, die im die Wasserventile öffnenden Sinn beaufschlagt werden, mit den Sperrkolben, die an den Pilotventilen der jeweils anderen Hub kolbenzylindervorrichtungen angeordnet sind, ist eine.eindeutige und klar definierte Verriegelungsmöglichkeit geschaffen worden.

Wird beispielsweise der Magnet des Pilotventils der Hubkolbenzylindervorrichtung, die ein wasserhydraulisches Einlaßventil betätigt, erregt, geht der Steuerdruck unter den Hubkolben und zugleich über die Verbindungsleitung zum Sperrkolben des anderen Pilotventils. Die Druckkraft dieses Sperrkolbens ist immer größer als die entgegengesetzt wirkende Magnetkraft.

Wenn zum Beispiel der Befehl "Einlaß schließen" gegeben, d.h. der Magnet des entsprechenden Pilotventils entregt wird, wird infolge des Ablaßstaudruckes unter dem Hubkolben der mit diesem Zylinderraum verbundene Sperrkolben am anderen Pilotventil solange ein Durchschalten dieses Pilotventils trotz hier erregtem Magnet verzögert, bis der Ablaßstaudruck abgebaut und damit der Abwärtshub des Hubkolbens beendet bzw. das zugehörige zu betätigende wasserhydraulische Ventil geschlossen ist. Unterstützt wird der sich aufbauende Staudruck noch durch zwischen Pilotventil und Hubkolbenzylindervorrichtung angeordnete einstellbare Drosseln.

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Es ist also rait dieser Verriegelungsanordnung eine einfache und dabei auch bei falschem Befehlsimpuls auf die Magnete der Pilotventile nicht lösbare Verriegelung geschaffen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht bei ö!hydraulischen Hub- . kolbenzylindervorrichtungen zum Betätigen von mehr als zwei wasserhydraulischen Ventilen, beispielsweise Schnell- und Langsamfahrventilen darin, daß im Verriegelungssystem jeweils den im Öffnungssinn der Schnellfahrventile mit Steuerdruck beaufschlagten Hubkolbenzylinderräumen Rückschlagventile zugeordnet sind.

Damit wird erreicht, daß auch bei sinnvoller Schaltfolge, bei Abschalten der Schnellfahrventile bis zum endgültigen Schließen dieses wasserhydraulischen Ventils und damit der unteren Stellung des entsprechenden Hubkolbens, durch die Beaufschlagung bzw. durch den Ablaßstaudruck des Hubkolbens des Langsamfahrventils ohne Beeinflussung des Hubkolbens des Schnellfahrventils der wirksame Steuerdruck auf den Sperrkolben zum Pilotventil der Hubkolbenzylindervorrichtung des Einlaßventils erhalten bleibt.

Ein Beispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung nachstehend näher erläutert:

Ein Arbeitskolben 1 gleitet in einem Arbeitszylinder 2, Ein Zylinderraum 5 unter dem Arbeitskolben 1, der beispielsweise mit Wasserdruck beaufschlagt wird, ist über eine Leitung 4 mit einem Ventilblock 5 verbunden. Der Ventilblock 5 weist einen Druckwassereinlaß 6 und einen Wasserablaß J auf. Innerhalb des Blockes 5 befinden sich ein wasserhydraulisches Einlaßventil 8, ein Schnellfahrventil 9 und ein Langsamfahrventil 10 als Ablaßventile für das Druckwasser.

Die Ventilkörper 8 a, 9 a und 10 a der wasserhydraulischen Ventile 8, 9 und 10 sind mit Ventilstösseln 8 b, 9 b und 10 b verbunden. Diese Ventilstössel stehen in Wirkverbindung mit außerhalb des Ventilblockes 5 angeordneten Hubkolbenstangen 11, 12 und 1} der entsprechenden Hubkolben 14, I5 und 16. Diese Hubkolben gleiten in Hubzylindern

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1θ und 19. Diesen Hubkolbenzylindervorrichtungen, deren Hubkolben 14, 15 und 16 mittels ölhydraulischem Steuerdruck beaufschlagbar sind, sind je ein Pilotventil 20, 21 und 22 als Steuerschieber des Typs 4/2 zugeordnet.

Zu den Pilotventilen 20, 21 und 22 führt jeweils eine Steuerdruckleitung 25. An jedem Pilotventil 20, 21 und 22 ist eine Steuerölablaßleitung 24 vorgesehen. Leitungen 25, 26 und 27 verbinden die Pilotventile 20, 21 und 22 mit den jeweiligen Zylinderräumen I7 a,

18 a und 19 a der Hubzylinder I7, 18 und I9. Diese Zylinderräume wirken im schließenden abwärtsgehenden Sinn der Hubkolben 14, I5 und 16. Je eine weitere Leitung 28, 29 und 30 verbindet die Pilotventile 20, 21 und 22 mit den Zylinderräumen I7 b, 18 b und 19b der Hubzylinder I7, 18 und I9. In diesen Leitungen 28, 29 und 30 sind je eine einstellbare Drossel 28 a, 29 a und JO a vorgesehen.

Die Pilotventile 20, 21 und 22 sind mittels Magneten 20 a, 21 a und 22 a steuerbar. Entgegen diesen Magneten sind Sperrkolben 20 b, 21 b und 22 b an den Pilotventilen 20, 21 und 22 angeordnet, die mittels Steuerdruck beaufschlagbar sind. Der Sperrkolben 20 b ist über eine Verriegelungsleitung 3I mit den im öffnenden Sinn für die Wasserventile 9 und 10 arbeitenden Hubzylinderräumen 18 b und

19 b verbunden. Dabei ist in der Leitung 3I a, die zum Hubzylinderraum 18 b führt, ein Rückschlagventil 32 angeordnet.

Eine weitere Verriegelungsleitung 33 verbindet den Hubzylinderraum 17 b mit den Sperrkolben 21 b und 22 b. Die Sperrkolben 20 b, 21 b und 22 b werden bei Ausbleiben des Steuerdruckes mittels nicht dargestellter Federn, die gleichzeitig als Federrückzug für den Schieber der Pilotventile dienen, in ihre Grundstellung zurückgezogen. Sind die Sperrkolben vom Steuerdruck beaufschlagt, blockieren sie ein Verschieben der Pilotventile, selbst bei erregten Magneten, da die Sperrkolbenkraft größer als die entgegengesetzt wirkende Magnetkraft ist.

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Nachstehend wird die Funktion der Vorrichtung erläutert. Es bestehen folgende Forderungen:

1. Wasserhydraulisches Einlaßventil 8 soll öffnen, wenn die Ablaß ventile 9 und 10 geschlossen sind (Einlaß auf die Fläche des Arbeitskolbens 1),

2. Ablaßventile 9 und 10 sollen gemeinsam öffnen, wenn Einlaßventil 8 geschlossen ist (voller Ablaß von der Fläche des Arbeitskolbens 1, d.h. Schnellfahrt),

j5. Ablaßventil 9 soll schließen, während Einlaßventil 8 geschlossen ist und Ablaßventil 10 geöffnet bleibt (gedrosselter Ablaß von der Fläche des Arbeitskolbens 1, d.h. Langsamfahrt).

Stillstand der Einrichtung

Alle Pilotventile 20, 21 und 22 sind in ihren Magneten 20 a, 21 a und 22 a stromlos. Infolge der V2-Ventilfunktion der Pilotventile stehen alle Hubkolben 14, I5 und 16 auf Rückzug. Alle wasserhydraulischen Ventile 8, 9 und 10 sind geschlossen.

Vorschub der Einrichtung

Durch Erregung des Magneten 20 a des Pilotventils 20 wird der Zylinderraum 17 b und damit der Hubkolben 14 im öffnenden Sinn des Wassereinlaßventils 8 vom Steuerdruck beaufschlagt, während der Zylinderraum 17a oberhalb des Hubkolbens 14 auf Ablaß geschaltet ist. Das Einlaßventil 8 wird vom Hubkolben 14 geöffnet. Gleichzeitig mit der Beaufschlagung des Hubzylinderraumes I7 b erhalten die Sperrkolben 21 b und 22 b der Pilotventile 21 und 22 über Leitung 33 Steuerdruck, der dadurch ein Durchschalten der⁵ Pilotventile 21 und 22 entgegen der Magnetkraft verhindert. Damit können die Hubkolben I5 und 16 nicht beaufschlagt und damit die Wasserablaßventile 9 und 10 nicht geöffnet werden.

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" - 7 - "Rückzug-schnell" der Einrichtimg

Aus Gründen der schnelleren Schaltfolge und einer weniger aufwendigen elektrischen Schaltung werden die Steuerimpulse zweckmaßigerweise gleichzeitig gegeben. Der Magnet 20 a des Pilotventils 20, das zum Hubkolben 14 und damit zum Wassereinlaßventil 8 gehört, wird entregt. Zugleich werden die Magnete 21 a und 22 a der Pilotventile 21 und 22, die zu den Hubkolben 15 und 16 und damit zu den Wasserablaßventilen

9 und 10 gehören, erregt.

Durch eine gesteuerte Abwärtsbewegung des Hubkolbens 14 verbleibt im Ablaßsystem jeweils entsprechend der Einstellung der Drossel 28 a ein gewisser Staudruck, der auf die Sperrkolben 21 b und 22 b wirkt und ein Durchschalten dieser Pilotventile 21 und 22 und damit ein öffnen der Ablaßventile 9 und 10 über deren Hubkolben 15 und 16 verhindert .

Erst nach Hubende des Hubkolbens 14 bricht dann plötzlich dieser über. Leitung 33 auf die Sperrkolben 21 b und 22 b wirkende Staudruck zusammen. Die in den Magneten 21 a und 22 a anstehende Magnetkraft schaltet nun die Schieber der Pilotventile 21 und 22, wodurch Steuerdruck auf die Hubkolben I5 und 16 wirkt und die Ablaßventile 9 und

10 öffnen. Der unter den Hubkolben I5 und 16 anstehende Steuerdruck verriegelt nunmehr über Leitung 3I und den Sperrkolben 20 b das Pilotventil 20 und damit über Hubkolben 14 das Einlaßventil 8.

"Rückzug-langsam" der Einrichtung

Infolge Entregen des Magneten 21 a des Pilotventils 21, das über Hubkolben I5 auf das Ablaßventil 9 wirkt, wird der Hubkolben I5 auf Rückzug geschaltet. Das Ablaßventil 9 schließt. Der nach wie vor in der Leitung 3I v/irkende Steuerdruck bleibt durch das in Leitung 3I a angeordnete Rückschlagventil 32 auf den Sperrkolben 20 b des Pilotventils 20 erhalten. Ein Durchschalten kann hier nicht erfolgen. Ein langsamer Rückzug des Arbeitskolbens 1 ist dadurch sichergestellt.

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Claims

Patentansprüche:

(1,) Ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen mit wechselweiser gegenseitiger Verriegelung und vorgeschalteten magnetbetätigten Pilotventilen zum Betätigen von mindestens zwei voneinander abhängigen was reraydrau Ii sahen. Ventilen,

dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der im Öffnungssinn des Wasserventils (8, 9) mit Steuerdruck beaufschlagte Hubkolbenzylinderraum (17 b, 18 b) der einen Hubkolbenzylindervorrichtung mit einem am Pilotventil (21, 20) der anderen Hubkolbenzylindervorrichtung angeordneten Sperrkolben (21 b, 20 b) verbunden ist, wobei der Sperrkolben ent&e^en der Magnetkraft dieses Pilotventils betätigbar ist.
2. ölhydraulische Hubkolbenzylindervorrichtungen nach Anspruch 1 zum Betätigen von mehr aIc· zwei wasserhydraulischen Ventilen, beispielsweise Schnell- und Langsamfahrventilen, dadurch gekennzej ciiriet, dsß im Verriegelungssystem jeweils den im Öffnung s ε inn der ocf'inellfahrventile (9) mit Steuerdruck beaufschlagten Hubkolbenzylinderräuinen (18 b) Rückschlagventile (32) zugeordnet ^cjind.

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