DE2544987C2 - Steuereinrichtung für ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel zur abwechselnd einseitigen Beaufschlagung von zweiseitig beaufschlagbaren Hubkolben für Kraftmaschinen, bei welcher zur Umsteuerung des Kolbens von Vorlauf auf Rücklauf jeder Endlage des Kolbens eine über die eine Zuführleitung von einer Druckmittelquelle unmittelbar und ununterbrochen gespeiste Staudruckdüse, vorzugsweise Fluidik-Düse, zugeordnet ist, die jeweils mit einem an der Kolbenstange vorgesehenen Verschlußstück zusammenwirkt, das in einer der Endlagen die Mündung der zugehörigen Staudruckdüse abdeckt, wodurch sich in der Zuführleitung ein höherer Druck aufbaut, der auf ein für bei Staudruckdüsen gemeinsames Steuerventil für das Druckmittel zur Beaufschlagung des Kolbens im Umsteuersinn einwirkt, wobei nach Patent 21 42157 die Mündungen der Staudruckdüsen und die Verschlußstücke koaxial bzw. so weitgehend wie möglich koaxial zur Druckkolbenstange ausgerichtet sind.

Bei der Hauptanmeldung ist jeder der Staudruckdüsen ein an der Kolbenstange befestigtes scheibenförmiges Verschlußstück zugeordnet, was bedeutet, daß der Kraftangriff zwischen Verschlußstück und Mündungsbereich der Staudiuckdüse zwar koaxial zur Kolbenstangenachse , jedoch zu dieser etwas, zumindest um den Kolbenstangenradius versetzt erfolgt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Steuereinrichtung gemäß dem Hauptpatent derart zu verbessern, daß zumindest an einem Endanschlag bzw. bei einer Umsteuerung ein genau zentraler Kraftangriff in der Kolbenstangenachse des Verschlußstückes auf den Mündungsbereich der Staudruckdüse möglich ist.

Erfingüngsgmäß ist vorgesehen, daß das eine Verschlußstück in Verlängerung angeordnet und von einem Ende der Kolbenstange betätigbar oder von diesem selbst gebildet ist und daß die Mündung der

einen zugeordneten Staudruckdüse in der Kolbenstangenachse liegt

Außer der Anordnung der Mündung der Staudruckdüse in Verlängerung der Kolbenstangenachse und damit einem mittigen Angriff genau in Verlängerung des Kraftangriffs am Kolben ergibt sich der weitere Vorteil, daß an der Kolbenstange kein gesondertes Verschlußstück erforderlich ist, sondern daß in herstellungstechnisch und aufwandsmäßig einfacher Weise das Ende der Kolbenstange das VerschluGstück bilden kann und damit nur mit einer planen stirnseitigen Verschlußfläche versehen sein muß oder daß das Verschlußstück mit der Staudruckdüse eine Einheit bilden kann. Insbesondere beim im Hauptpatent dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem ein externer Rahmen vorgesehen ist und die Kolbenstange entsprechend verlängert ist ergibt sich der weitere Vorteil, daß an demjenigen Umsteuerpunkt an dem schon kleine Versetzungen außerhalb der Kolbenstangenachse wegen des erheblichen Hebelarms große Drehmomente auftreten können, dort der zentrische Ang» iff erfolgen kann, so daß kein Drehmoment auftritt, das von der Lagerung der Kolbenstangen oder von dieser selbst aufgefangen werden müßte.

Bei einer anderen Ausführungsform verliegender Erfindung ist die eine Staudruckdüse in das eine Ende des Zylinders zentrisch eingesetzt. Es ist eine kostengünstig herzustellende Steuereinrichtung, da hierbei keine externen Rahmen, Führungselemente u.dgl. vorgesehen werden müssen . Zu einer sehr kompakten und platzsparenden Baueinheit kann dabei ferner beitragen, wenn der Kolben das andere Verschlußstück ist und die andere Staudruckdüse in das andere Ende des Zylinders eingesetzt ist und wenn das Verschlußstück in den Zylinderenden relativ zu den Staudruckdüsen verschiebbar gelagert ist. Auch für den anderen Umsteuerbereich sind dadurch keine zusätzlichen Bearbeitungen am Kolben oder dessen Stange notwendig. Ferner erfolgt auch in diesem Falle der Kraftangriff des Kolbens auf die betreffende Staudruckdüse in unmittelbarer Verlängerung des auf den Kolben ausgeübten Druckes, so daß die leichte Versetzung der Staudruckdüsenmündung zur Kolbenstangenachse praktisch unerheblich ist.

Zur einfachen Befestigung und Verstellungsmöglichkeit der Staudruckdüse relativ zur Verschlußfläche von Kolben oder Kolbenstange ist es zweckmäßig, die Staudruckdüsen in den Zylinder bzw. die Querstreben axial verstellbar einzuschrauben und mittels einer Kontermutter zu sichern.

Beim Hauptpateni sind die Verschlußstücke mit einer Dichtfläche versehen. Insbesondere für den Fall, in dem die Kolbenstange selbst das Verschlußstück bildet, ist es vorteilhaft, wenn die Mündung der Staudruckdüse von einem Dichtring umgeben ist, so daß die Kolbenstange selbst nicht gesondert bearbeitet werden muß.

Die Staudruckdüsen können in vielfältiger Weise ausgebildet sein. Gemäß dem Hauptpatent ist eine Anschlußöffnung der Düse koaxial zur Mündung und die andere radial zu dieser angeordnet, wobei die Mündung unmittelbar axial ausbläst. Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung weist die Staudruckdüse an ihrem der als Ausblasöffnung dienenden Mündung abgewandten Ende zwei vorzugsweise axiale Anschlußöffnungen auf, die untereinander und mit der einen geringeren Querschnitt aufweisenden Mündung verbunden sind. Die Staudruckdüse kann also als gesondertes Teil an die entsprechenden Steuerventile und Druckmediumspeisungen angeschlossen und an die Kolben-Zylinder-Einheit angebaut weiden. Dabei dient die eine Anschlußöffnung zur konstanten und kontinuierlichen Speisung mit dem Druckmedium und die andere Anschlußöffnung als Zuleitung zum Steuerventil, wenn die Mündung verschlossen isL Bei einer anderen Ausführungform vorliegender Erfindung besitzt die Staudruckdüse eine Anschlußöffnung und eine mit der Mündung verbundene Ausblasöffnung geringeren ίο Querschnitts, wobei es konstruktiv günstig ist wenn die Ausblasöffnung die Anschlußöffnung umgibt Hier kann der mit dem Steuerventil verbundene Anschluß auch außerhalb der Staudruckdüse vorgesehen sein. Insbesondere dann, wenn die Staudruckdüse im Zylinderende eingebaut ist, ist es zweckmäßig, wenn die Anschluß- und Ausblasöffnungen radial verlaufen.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem die Staudruckdüsen unmittelbar im Zylinderdeckel angeordnet sind, und

Fig.2a und 2b eine Seitenansicht bzw. Draufsicht eines bzw. auf ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung, bei der die Staudruckdüse extern an einem Rahmen angeordnet sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung 11 für hydraulische oder pneumatische Druckmittel ist der Arbeitszylinder 12 beidseitig von einem eingeschraubten Abschlußelement 13 bzw. 14 oder Deckel druckdicht abgeschlossen, wobei das eine Abschlußelement 13 als Durchführung und dichtendes Lager für die nach außerhalb des Zylinders 12 führende Kolbenstange 16 dient, an deren dem Kolben 17 abgewandten externen Ende 18 ein nicht dargestelltes von der Kolben-Zylinder-Einheit angetriebenes Arbeit- oder Steuerorgan angreifen kann. Die dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit ist über Anschlußstutzen 42, 46 doppelt beauf-ίο schlagbar und demgemäß entsprechend Doppelpfeil A hin und her bewegbar. Das am Ende des Arbeitszylinders 12 angeordnete andere Abschlußelement 14 besitzt eine mittige, in der Kolbenstangenachse 19 liegende Gewindebohrung 21, in die die Hülse 27 einer Ί5 Staudruckdüse 23 eingeschraubt ist und die zur Innenseite des Zylinders 12 hin in eine kleinere, mit einer ebenen Oberfläche versehenen, koaxialen Durchgangsbohrung 22 übergeht, an welche sich das vordere Ende der Hülse 27 der Staudruckdüse 23 über einen O-Ring 24 von innen dicht anlegt. Die axial verstellbare Staudruckdüse 23 ist durch eine Kontermutter 26 am Abschlußelement 14 festklemmbar. Die Hülse 27 besitzt eine in Einbaulage sich von außen nach innen stufenweise verkleinernde Durchgangsbohrung 28, in ⁵S deren durchmessergrößtes Ende ein Staudruckdüsen-Mundstück 29 eingepreßt ist, das über den Umfang verteilt zwischen sich und der Bohrung 28 Ausblaskanäle 31 aufweist, und in das ein Schlauchansatzstutzen 32 dicht eingesetzt ist. Das Mundstück 29 weist eine seine Mündung 33 ringförmig umgebende Anlagefläche 34 für eine Druckfeder 36 auf, die sich andererseits an einer Schulter eines axialen Schiebers 37 abstützt, der in der Kolbenstangenachse 19 angeordnet ist und der mit seinem innerhalb der Druckfeder 36 angeordneten Veri>chlußstück 38 der ebenfalls zentrischen Mündung 33 der Staudrückdüse 23 gegenüberliegt. Der Schieber 37, der im anderen Bereich der Bohrung 28 über einen O-Ring 40 dichtend axial verschiebbar gelagert ist, ragt

mit seinem in der Kolbenstangenachse 19 liegenden Betätigungsende 39 in den Zylinder 12.

Das Abschlußelement 14 besitzt ferner eine radiale Bohrung 41 zum Zuführen des Druckmittels, in die der Anschlußstutzen 42 geschraubt ist und die über einen ■> Kanal 43 mit dem Innenraum des Zylinders 12 in Verbindung steht. Das dem Abschlußelement 14 gegenüberliegende, als Durchführung ausgebildete Abschlußelement 13 besitzt ebenfalls eine radiale Bohrung 44 zum Zuführen des Druckmittels, in welche der Anschlußstutzen 46 eingeschraubt ist und die über den zwischen ihrer Innenwandung und der Kolbenstange 16 verbleibenden Ringspalt 47 mit dem Innenraum des Arbeitszylinders 12 verbunden ist.

Der Bohrung 44 für das Druckmittel diametral gegenüberliegend oder um 90° verdreht, ist in einer stufenförmigen Sacklochbohrung 48 des Abschlußelementes 13 eine zweite Staudruckdüse 23' angeordnet, die im Prinzip in derselben Weise aufgebaut ist wie die Staudruckdüse 23. Im hinteren durchmesserkleineren Bereich der Sacklochbohrung 48 ist ein Mundstück 29' vorgesehen, das wie das Mundstück 29, nur etwas kleiner ausgebildet ist. An seinem der Mündung 33 abgewandten Bereich ist das Mundstück 29' mit einem in der Bohrung 48 mündenden radialen Kanal 49 im Abschlußelement 13 in Verbindung, in den ein Schlauchanschlußstutzen 51 eingeschraubt ist. An die die Mündung 33 ringförmig umgebende Anlagefläche kommt die Druckfeder 36 zur Anlage, deren anderes Ende sich an einem Schieber 37' abstützt, der dem Schieber 37 entspricht, nur etwas kürzer ist. Zwischen dem Verschlußstück 38 des Schieber 37 und der Mündung 33 des Mundstücks 29' mündet ein zweiter radialer Kanal 52 in die Bohrung 48, der einen kleineren Querschnitt als der Kanal 49 aufweist und zum Ausblasen beispielsweise der konstant über den radialen Kanal 49 zugeführten Druckluft dient. Das Betätigungsende 39 des Schiebers 37' ragt in das Innere des Arbeitszylinders 12, wobei seine Achse von der Kolbenstangenachse 19 nur um wenig mehr als dem in Radius der Kolbenstange 16 plus dem Radius einer Lagerhülse 27 für den Schieber entspricht.

im Beirieb wird den Staudruckdüsen 23, 23' über den Anschlußstutzen 32 bzw. 51 ständig ein Druckmittel, beispielsweise Druckluft, zugeführt und durch die Kanäle 31 bzw. 52 nach außerhalb des Zylinders 12 so lange ausgeblasen, bis die eine oder andere Mündung 33 der Mundstücke 29,29' durch das Verschlußstück 38 des Schiebers 37,37' verschlossen wird, so daß die gesamte zugeführte Druckluft über einen externen, gedrosselten Abzweig einem Steuerventil 55 zugeführt werden kann, welches die Druckmittelzuführung zum Anschlußstutzen 42 oder 46 steuert. Der Verschluß der Mündung 33 erfolgt im Falle der Staudruckdüse 23 dadurch, daß das Ende 53 der Kolbenstange 16 auf den Schieber 37 drückt, wodurch dieser sich entgegen der Wirkung der Druckfeder 36 verschiebt und die Mündung 33 mit seinem Verschlußstück 38 dichtend überdeckt. Über das Steuerventil 55 wird der Kolben 17 umgesteuert, wonach der Schieber 37 unter der Wirkung der Druckfeder 36 die Mündung 33 wieder freigibt. Am anderen Hubende drückt der Kolben 17 mit seiner einen Ringfläche 54 gegen das Betätigungsende 39 des Schiebers 37', worauf dieser sich entgegen der Wirkung der Druckfeder 36 verschiebt und sein Verschlußstück 38 die Mündung 33 dichtend überdeckt. Nach der Umsteuerung durch das Steuerventil 55 gibt der Schieber 37 unter der Wirkung der Druckfeder 36 die Mündung 33 wieder frei.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Steuereinrichtung ti' Staudruckdüsen 63, die extern an einem Rahmen 60 am doppelt beaufschlagbaren Arbeitszylinder 12 angeordnet sind. Die in ihrem Bereich innerhalb des Arbeitszylinders 12 mit dem Kolben 17 versehene Kolbenstange 16' durchdringt sowohl das Abschlußelement 13 als auch das gegenüberliegende Abschlußelement 14' und ist in diesen beiden Abschlußelementen 13', 14' verschiebbar und dicht nach außen hin gelagert. Der Rahmen 60 besitzt einen am Abschlußelement 14' befestigten Flansch 56, an welchem zwei parallel zueinander und achsparallel zur Kolbenstange 16' verlaufende Längsstangen 57 gehalten sind, die an ihrem anderen Ende durch einen Querträger 58 auf Abstand gehalten werden, der längs der Längsstangen 57 verschiebbar und in jeder Lage festklemmbar ist. Das freie Ende 51 der Kolbenstange 16' trägt längsverstellbar und festklemmbar gelagert ein Verschlußstück 61, das mittels halbkreisförmiger Nuten an den Längsstangen 57 passend und im wesentlichen ohne Spiel geführt ist. Eine der beiden Staudruckdüsen 63, die bei diesem Ausführungsbeispiel identisch sind, ist in eine in Verlängerung der Kolbenstangenachse 19 liegende Gewindebohrung 64 des Querträgers 58 axial verstellbar eingeschraubt und mittels einer Kontermutter 66 feststellbar. Ihre Mündung 67, die von einem Dichtring 68 umgeben ist, ist somit unmittelbar in der Kolbenstangenachse 19 gelegen. Die andere Staudruckdiise 63 ist genau über der Kolbenstange 16 angeordnet und in eine Gewindebohrung 69 im Flansch 56 axial verstellbar eingeschraubt und ebenfalls mittels einer Kontermutier 66 festklemmbar.

Bei der Bewegung der Kolbenstange 16' gemäß Doppelpfeil A wird im einen Falle die Mündung 67 der rechten Staudruckdüse 63 durch die Stirnfläche 71 der Kolbenstange 16' und im anderen Falle durch die Fläche des Verschlußstücks 61 verschlossen. Bei den Staudruckdüsen 63 dient die Mündung 33 ebenfalls als ständige Ausblasöffnung für das Druckmittel, beispielsweise Druckluft Die Mündung 67 ist über einen Kanal mit zwei parallelen Kanälen 74 größeren Querschnitts mit jeweils einem Anschlußstutzen 76 bzw. 77 verbunden, von denen der eine Stutzen 76 mit der Druckluftspeisung und der andere Stutzen 77 mit dem Steuerventil 55 verbunden ist Beide Stutzen 76, 77 münden parallel zueinander in das stirnseitige Ende der Staudruckdüsen 63.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel zur abwechselnd einseitigen Beaufschlagung von zweiseitig beaufschlagbaren Hubkolben für Kraftmaschinen, bei welcher zur Umsteuerung des Kolbens von Vorlauf und Rücklauf jeder Endlage des Kolbens eine über je eine Zuführleitung von einer Druckmittelquelie unmittelbar und ununterbrochen gespeiste Staudruckdüse, ίο vorzugsweise Fluidik-Düse, zugeordnet ist, die jeweils mit einem im Bereich der Kolbenstange vorgesehenen Verschlußstück zusammenwirkt, das in einer der Endlagen die Mündung der zugehörigen Staudruckdüse abdeckt, wodurch sich in der Zuführleitung ein höherer Druck aufbaut, der auf ein für beide Staudruckdüsen gemeinsames Steuerventil für das Druckmittel zur Beaufschlagung des Kolbens im Umsteuersinn einwirkt, wobei nach Patent 21 42 157 die Mündungen der Staudruckdüsen und - die Verschlußstücke koaxial bzw. so weitgehend wie möglich koaxial zur Kolbenstange ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Verschlußstück (38, 71) in Verlängerung der Kolbenstangenachse (19) angeordnet und von einem Ende der Kolbenstange (16,16') betätigbar oder von diesem selbst gebildet ist und daß die Mündung (33, 67) der einen zugeordneten Staudruckdüse (23,63) in der Kolbenstangenachse (19) liegt.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Staudruckdüse (23) in das eine Ende (14) des Zylinders (12) zentrisch eingesetzt ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Verschlußstück (38, 54) vom Kolben (17) betätigbar oder der Kolben selbst ist und die andere Staudruckdüse (23') in das andere Finde (12) des Zylinders (12) eingesetzt ist.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (38) im Zylinderende (13, 14) relativ zur Staudruckdüse (23,23') verschiebar gelagert ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (38) in einer Hülse (27) der Staudruckdüse (23, 23') angeordnet ist.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück an einem federbelasteten Schieber (37,37') vorgesehen ist.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Staudruckdüse (63) in einer zwei unter sich und zur Kolbenstangenachse (19) parallelen Längsstangen (57) eines am Zylinder (12) befestigten Rahmens (60) verbindenden und dem Zylinder abgewandten Querstrebe (58) gehalten ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an der dem Zylinder (12) zugewandten Querstrebe (56) angeordnete andere Staudruckdüse (63) durch ein im Bereich des Kolbenstangenendes (59) angeordnetes Verschlußstück (61) betätigt ist, welches an den parallelen Längsstangen (57) geführt ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudruckdüse (23, 63) in den Zylinder (12) bzw. die Querstreben (56, 58) axial verstellbar eingeschraubt und mittels einer Kontermutter (26, 66) gesichert sind.

10. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (33,67) der Staudruckdüse (23,23', 63) von einem Dichtring (68) umgeben ist.

11. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudruckdüse (63) an ihrem der als Ausblasöffnung dienenden Mündung (67) abgewandten Ende zwei vorzugsweise axiale Abschlußöffnungen (74) aufweist, die untereinander und mit der einen geringeren Querschnitt aufweisenden Mündung (67) verbunden sind.

^.Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Staudruckdüse (23,23') eine Anschlußöffnung (49) und eine mit der Mündung (33) verbundene Ausblasöffnung (31, 52) geringen Querschnitts besitzt.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausblasöffnung (31) die Anschlußöffnung konzentrisch umgibt.

14. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschluß- und Ausblasöffnungen (49, 52) radial durch das Zylinderende (13) verlaufen.