DE2604181A1 - Steuerschieber - Google Patents
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Description
zurEingahevom 3. Februar 1976 vA„ Named.Aren. Commercial Shearing, Inc·
Die Erfindung bezieht sich auf einen kompensierten Steuerschieber und auf Ärbeitsöffnungskompensatoren und insbesondere auf einen
Arbeitsöffnungs-Kampensatiansschieber» der sich mit der Auslaßöffnung
eines üblichen Richtungssteuerschiebers unter Erzielen einer Druckkompensation für die Schieberkombination kombinieren läßt.
Eine Druckkompensation von Richtungssteuerschiebern ist nicht neu. In zahlreichen Formen und Konfigurationen ist sie bereits
ausgeführt worden. Bis heute hat man die Druckkompensation in erster
Linie mit; einem speziellen Einlaßabschnitt bewirkt, der an eine modifizierte Form eines Richtungssteuerschiebers angeschlossen
wurde. Typische Beispiele solcher bekannten Schieberkombinationen werden in den US-PS 3 234 957, 3 255 777, 3 565 110,
3 602 104 und 3 602 243 beschrieben. Alle diese Konstruktionen sind so aufgebaut, daß sie ein konstantes Volumen Arbeitsmittel
fördern. Keine Konstruktion ist jedoch so aufgebaut, daß sie sich an einen Richtungssteuerschieber von Standardbauart mit geschlossenem
oder offenes Zentrum anpassen läßt. Die vorliegende Erfindung schafft dagegen ein Schieberelement zur Verwendung an der
Arbeitsöffnung eines konventionellen Richtungssteuerschiebers mit geschlossenem oder offenem Zentrum zur Selbstkompensation des
Schiebers mit nur einer geringen Modifikation des Richtungssteuerschiebers.
Erfindungsgemäß ist ein Gehäuse mit einer Einlaßöffnung vorgesehen,
die mit der Arbeitsöffnung eines RichtungssteuerSchiebers
und einer abgelegenen Arbeitsöffnung zusammenwirken kann, mindestens eine Bohrung zwischen der Einlaßöffnung und der Arbeitsöffnung,
eine die Bohrung schneidende Einlaßkammer, eine in einem Abstand liegende und die Bohrung schneidende Auslaßkammer, ein
in der Bohrung gleitbarer Schieber mit einer federnden Einrichtung an einem Ende, die den Schieber normalerweise in Richtung
auf die Einlaßkammer vorschiebt, um eine Verbindung zwischen Aus-
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IaB- und Einlaßkammer zu verhindern, ein erster Signalkanal von
der Einlaßöffnung zi der Bohrung an der federnden Einrichtung, um
das eine Ende des Schiebers unter Druck zu setzen, und ein zweiter
Signalkanal, der zwischen der Bohrung am anderen Ende des Schiebers und dem Einlaß des kompensierten Schiebers liegt, so
daß die Stellung des Schiebers durch das Druckdifferential zwischen
dem ersten und dem zweiten Signal*-kanal vorgegeben wird.
Eine zweite Bohrung läßt sich allgemein zu der Bohrung anordnen und schneidet sowohl die Auslaß- als auch die Einlaßkammer und
ist mit Antikavitations-Ventileinrichtungen ausgerüstet. Alternativ läßt sich im Schieber ein Entlastungsventil anordnen und
damit wird eine Strömung in entgegengesetzter Richtung möglich.
Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen
wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist-s
Fig. 1 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompensator in
Kombination mit einem Schieber konventioneller Bauart mit einem geschlossenen Zentrum,
Fig. 2 ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Kompensationsschiebers und
Fig. 3 ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kompensationsschiebers.
In den Zeichnungen wird ein konventioneller Schieber mit geschlossenem
Zentrum mit einem Schiebergehäuse 10, mit einer Bohrung 11 und einem in diesem verschiebbaren Schieber 12 gezeigt.
Arbeitskammern 13 und 14 schneiden die Bohrung 11 an den beiden Enden des Gehäuses und stehen mit den Arbeitsöffnungen 15 und
16 in Verbindung. Zueinander parallele Hochdruckkammern 1? und 18 schneiden die Bohrung 11 und stehen mit einer Hochdruckarbeitsmittelquelle
in Verbindung. Das Kompensatorgehäuse 20 ist
mi~ nicht g=ssi.gten Elisen se i-ph&iss 10 befestigt» Das Kompensatorgehäuss
£ύ weist sins mit der A?beits8f fining 15 in Verbindung
stehende Einlaßkammer Zi wa& im abstand Hierzu eine Auslaßkamme:'
22 auf, die mit eirier ein Gewinde aufweisenden Arbeits-
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öffnung 23 in Verbindung steht. Eine Bohrung 24 verläuft durch beide Kammern 21 und 22 und enthält einen in ihr gleitbaren
Schieber 25. Eine Feder 26 drückt den Schieber 25 in Richtung auf die Einlaßkammer 21. Der Schieber 25 weist eine Ringnut 27
auf. Ein erster im Gehäuse 20 enthaltener Signalkanal 28 verbindet die Einlaßkammer 21 mit dem die Feder 26 enthaltenden Ende
der Bohrung 24. Ein zweiter Sigid-kanal 29 verbindet die Hochdruckkammer
17 mit dem Ende der Bohrung 24, so daß der in der Kammer 17 herrschende Druck auf das Ende deqöchiebers 25 übertragen
wird.
Der Betrieb des eben beschriebenen Schiebers verläuft wie folgt:
Der Steuerschieber 12 wird in Fig. 1 in seiner neutralen Stellung gezeigt. Bei einer Verschiebung des Schiebers 12 nach rechts
strömt das im Kanal 17 befindliche Hochdruckarbeitsmittel durch den Radialkanal 12a, die axiale Bohrung 12b, durch das Rückschlagventil
12c und durch den Radialkanal 12d in die Arbeitskammer 13. Von dort tritt es in die Einlaßkammer 21 ein. Zu diesem
Zeitpunkt besteht ein Druckabfall zwischen der Kammer 21 und der Kammer 17. Dieser Druckabfall wird vom Schieber 25 erfaßt.
Er verschiebt sich nun nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der Kraft der Feder 26 zusammen mit dem Druck des Arbeitsmittels
aus dem ersten Signalkanal 28 und dem Druck am Ende des Schiebers 25» der durch das aus dem zweiten Signalekanal 29 kommende
Arbeitsmittel bewirkt wird. Bei ausreichendem Ansteigen des Druckes im zweiten Signalkanal 29» um die gemeinsame Kraft
der Feder und des Einlaßdruckes zu überwinden, wandert der Schieber
25 (bei Blickrichtung auf Fig. 1) nach links und begrenzt damit die Arbeitsmittelströmung. Damit wird der Druck in der gesamten
Schieberkonstruktion beibehalten.
Zusätzlich wird in Fig. 1 noch ein Antikavitationsmerkmal gezeigt.
Dieses wird im Gehäuse 20 durch die parallel zu der Bohrung 24 verlaufende Bohrung 30 gebildet. Auch diese Bohrung 30 verläuft
durch beide Kammern 21 und 22. Eine schwimmende Kugel 31 befindet sich in einem vergrößerten Kammerabschnitt 32 der Bohrung
Normalerweise wird diese Kugel durch den in der Kammer 21 herrschenden Druck am Ende der Bohrung 30 gehalten. Damit wird der
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Durchtritt von Arbeitsmittel durch die Bohrung 30 verhindert. Bei einem Druckabfall in der Kamme? 21 jedoch öffnet die Kugel
und Arbeitsmittel strömt von der Auslaßkammer durch die Bohrung 30 unmittelbar zur Einlaßkammer. Alternativ kann die Kugel 31
auch unter Bildung eines Rückschlag-Entlastungsventils unter Federdruck gesetzt werden.
In Fig. 2 wird eine auf beiden Arbeitsöffnungen verwendete Modifikation
des Schiebers gezeigt. Der Schieber nach Fig. 2 ist im wesentlichen gleich dem nach Fig. 1 mit Ausnahme der Form der
Teile. Entsprechend haben gleiche Teile gleiche Bezugszeichen mit einem Apostroph. Ein wichtiger Unterschied liegt hier darin,
daß die Bohrung 24' über die volle Länge des Gehäuses 20* verlängert
ist und zwischen ihren beiden Enden durch einen Stopfen 40 gehalten wird. Dieser Stopfen wird mit einem Stift 41· oder
einer anderen Einrichtung gehalten. Im Betrieb arbeitet jeder Kompensatorabschnitt genauso, wie dies oben in Verbindung mit
Fig. 1 beschrieben wurde.
In Fig. 3 wird eine zweite Modifikation der Erfindung gezeigt. Hier hat ein Kompensatorgehäuse * 50 eine Einlaßkammer 51, die
mit der Arbeitsöffnung 15 eines Schiebers mit geschlossenem Zentrum, wie in Fig. 1 dargestellt, und mit einer im Abstand liegenden
Auslaßkammer 52 in Verbindung steht, die mit einer ein Gewinde aufweisenden Auslaßöffnung 53 verbunden ist. Eine Bohrung
54 erstreckt sich durch beide Kammern 51 und 52 und enthält einen in ihr verschiebbaren Schieber 55. Der Schieber 55 wird
durch eine Feder 56 in Richtung auf die Einlaßkammer 51 vorgedrückt.
Zwischen seinen Enden weist der Schieber 55 eine Ringnute 57 auf. Ein erster Signalkanal 58 verbindet die Einlaßkammer
51 mit dem die Feder 56 enthaltenden Ende der Bohrung 54. Ein zweiter Signalkanal 59 verbindet die Hochdruckkammer 17 mit
dem Ende der Bohrung 54, so daß der in der Kammer 17 herrschende Druck auf das Ende des Schiebers 55 übertragen wird. Der Schieber
55 weist eine Axialbohrung 60 auf. Dieser steht an den Enden der Ringnut 57 über Radialkanäle 61 und 62 mit dem ä Äußeren
des Schiebers in Verbindung. Eine am Ende der Bohrung 60 vorgesehene vergrößerte Bohrung 63 enthält ein Rückschlagventil
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64. Eine Feder 65 drückt es in Schließstellung. Radialkanäle stehen über die Wände des Schiebers mit der Bohrung 63 in Verbindung.
Die Arbeitsweise des Schiebers nach Fig. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie die des Schiebers nach Fig. 1. der Hauptunterschied
liegt in der Tatsache, daß statt einer besonderen ein Rückschlagventil enthaltenden Bohrung das Rückschlagventil 64 in
den Schieber 55 eingebaut ist. Wie im Falle von Fig. 1 kann statt des Rückschlagventils 64 eine schwimmende Kugel vorgesehen
werden. Diese würde dann entsprechend der dortigen Beschreibung eine Antikavitationsfunktkion erfüllen.
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Claims (15)
- Dr.-lng. E. BERKENFFAD * Dipl.-lng. H. BFRKENFELD, Patentanwälte, KölnAnlage Aktenzeichenzur Eingabe vom 3. Februar 1976 vA. Name d. Anm. Commercial Shearing, Inc.PATENTANSPRÜCHEM ,J Schieber mit kompensierter Arbeitsöffnung mit einem Richtungssteuerschieber mit einem Gehäuse mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung, mit einer durch das Gehäuse verlaufenden Bohrung, mit einem in der Bohrung beweglichen Schieber, mit einer die Bohrung schneidenden und mit der Einlaßöffnung verbundenen Einlaßkammer, mit einer zu der Einlaßkammer in einem Abstand liegenden Arbeitskammer, mit einer die Bohrung schneidenden Auslaßkammer, mit einer in einer Stellung des Schiebers an die Einlaßkammer und in einer zweiten Stellung des Schiebers an die Auslaßkammer anschließbaren Arbeitskammer, mit einer zweiten Bohrung in dem Gehäuse, mit einer diese Bohrung schneidenden und mit der Arbeitskammer verbundenen zweiten Einlaßkammer, mit einer die zweite Bohrung schneidenden und von der zweiten Einlaßkammer abgelegenen zweiten Auslaßkammer, mit einer an die zweite Auslaßkammer angeschlossenen Arbeitsöffnung, mit einem zweiten Schieber, der eine Ringnut aufweist und in der zweiten Bohrung verschiebbar ist, mit einer Feder, die den zweiten Schieber in Richtung auf die zweite Einlaßkammer in eine erste Stellung drückt, in der die zweite Einlaßkammer und die zweite Auslaßkammer über die Ringnut in dem zweiten Schieber in Verbindung stehen, mit einem ersten, die zweite Einlaßkammer am Gebiet der Feder an die zweite Bohrung anschließenden ersten Signalkanal, so daß der Druck in der zweiten Einlaßkammer die Feder beim Verschieben des zweiten Schiebers in die erste Stellung ergänzt, und ein zweiter Signalkanal die erste Einlaßkammer an dem von der Feder abgelegenen Ende mit der zweiten Bohrung verbindet, so daß der Druck in den ersten Einlaßkammern auf das von der Feder abgelegene Ende des zweiten Schiebers wirkt, um damit den zweiten Schieber in Richtung auf die zweite Auslaßkammer zu drücken, um damit die Strömung von Arbeitsmittel um die Nute in dem zweiten Schieber herabzusetzen, wodurch der zweite Schieber in der zweiten Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der ersten Einlaßkammer und der zweiten Einlaßkammer verscho-c 2°/46 609834/0281ben wird, um an der Arbeitsöffnung einen im wesentlichen konstanten Druck aufrecht zu erhalten.
- 2. Schieber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antikavitationsschiebereinrichtung, die die zweite Einlaß- und die
zweite Auslaßkammer miteinander verbindet. - 3. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine dritte Bohrung
gebildet wird, die die zweite Einlaß- mit der zweiten Auslaßkammer verbindet, und die Schiebereinrichtung in der Bohrung
nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kammern verschiebbar ist, um eine Strömung von der zweiten Auslaßkammer
zur zweiten EinlaßkammeiTzu gewährleisten, wenn der Druck in
der zweiten Einlaßkammer unter den der zweiten Auslaßkammer
fällt. - 4. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine axiale Bohrung in dem zweiten Schieber gebildet wird mit auseinanderliegenden
radialen Verbindungen durch die Seitenwand des Schiebers und
in der axialen Bohrung Schiebereinrichtungen zwischen den auseinanderliegenden radialen Verbindungen nach Maßgabe des
Druckunterschiedes zwischen den Kammern verschiebbar sind, um eine Strömung von der zweiten Auslaßkammer zur zweiten Einlaßkammer zu ermöglichen, sofern der Druck in der zweiten Einlaßkammer unter dem der zweiten Auslaßkammer fällt. - 5. Schieber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die zweite Einlaßkammer mit der zweiten Auslaßkammer verbindende Entlastungs-Rückschlagventileinrichtung.
- 6. Schieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungs-Rückschlagventil durch eine dritte Bohrung gebildet
wird, die die zweite Einlaß- mit der zweiten Auslaßkammer verbindet, und ein in der dritten Bohrung vorgesehener und unter einem Vordruck stehender Schieber die Bohrung normalerweise
verschließt und bei einem Anstieg des Druckes in der zweitenC 20/46 609834/0281-8- 7604181Auslaßkammer über einen vorgegebenen Wert öffnet. - 7. Schieber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungs-Rückschlagventileinrichtung durch eine axiale Bohrung in dem zweiten Schieber gebildet wird mit auseinanderliegenden radialen Verbindungen durch die Schieberseitenwand und ein elastisch vorgedrückter Schieber in der axialen Bohrung zwischen den auseinanderliegenden Radialkanälen liegt und öffnet, sofern der Druck in der zweiten Auslaßkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt.
- 8. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bohrung, die zweite Einlaß- und die zweite Auslaßkammer und die Arbeitsöffnung in einem zweiten lösbar mit dem Gehäuse verbundenen Gehäuse ausgebildet sind.
- 9. Arbeitsöffnungskompensator, der lösbar mit einem Richtungssteuerschieber mit einer Einlaßkammer, einer Arbeitskammer und einer Auslaßkammer verbindbar ist, mit einem Gehäuse mit einer Kompensatoreinlaßkammer, die an die Arbeitskammer des Richtungssteuerschiebers anschließbar ist, mit einer Kompensatorauslaßkammer, die in einem Abstand von der Kompensatoreinlaßkammer liegt, mit einer an die Kompensatorauslaßkammer angeschlossenen Arbeitsöffnung, mit einer die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammer verbindeneden Bohrung, mit einem in der Bohrung verschiebbaren Kompensatorschieber, der zwischen seinen Enden eine Ringnut aufweist, mit elastischen Federanordnungen, die auf den Kompensatorschieber einwirken und ihn im allgemeinen in Richtung auf die Kompensatoreinlaßkammer in eine erste Stellung drücken, in der die Kompensatoreinlaßkammer und die Kompensatorauslaßkammer über die Ringnut in Verbindung stehen, ein erster Signalkanal die Kompensatoreinlaßkammer an den Federeinrichtungen mit der Bohrung verbindet, so daß der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer mit den elastischen Einrichtungen zusammenwirkt und den Kompensatorschieber in der ersten Stellung hält, und ein zweiter Signalkanal die Einlaßkammer des RichtungsSteuerschiebers mit der Bohrung an dem von der Feder abgelegenen Ende verbindet, so daß derC 20/46 609834/0281-9- ?6Q4181Druck in der Einlaßkammer des Richtungssteuerventils auf das Ende des Kompensatorschiebers einwirkt, das von den Federeinrichtungen abgelegen ist, um den Kompensatorschieber in Richtung auf die Kompensatorauslaßkammer zu drücken, um die Strömung um die Nute im Kompensatorschieber herabzusetzen, so daß der Kompensatorschieber in der Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen der Einlaßkammer des Richtungssteuerschiebers und der Kompensatoreinlaßkammer verschoben wird, um an der Kompensatorarbeitsöffnung einen im wesentlichen konstanten Druck aufrecht zu erhalten.
- 10. Kompensatorschieber nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammern verbindende Antikavitationsventileinrichtung.
- 11. Kompensatorschieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine zweite Kompensatorbohrung gebildet wird, die die Kompensatoreinlaß- und -auslaßkammern verbindet, und eine Schiebereinrichtung in der zweiten Bohrung nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kamin er η verschiebbar ist, um eine Strömung von Kompensatorauslaß zu der Kompensatoreinlaßkammer zu gestatten, sofern der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer unter den in der Kompensatorauslaßkammer fällt.
- 12. Schieber nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antikavitationsschiebereinrichtung durch eine axiale Bohrung im Kompensatorschieber gebildet wird mit auseinanderliegenden und durch die Schieberseitenwand verlaufenden Radialverbindungen und mit einem in der Axialbohrung zwischen den auseinanderliegenden Radialverbindungen verschiebbaren Schieber nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen den Kammern, um eine Strömung vom Kompensatorauslaß zu der Kompensatoreinlaßkammer zu gestatten, sofern der Druck in der Kompensatoreinlaßkammer unter den der Kompensatorauslaßkammer fällt.
- 13. Schieber nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein die Kompensatoreinlaß- «α mit der Kompensatorauslaßkammer verbindendesC 20/46 609834/0281- ίο - ?6Q4181Entlastungsrückschlagventil.
- 14. Schieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsrückschlagventil durch eine zweite Kompensatorbohrung gebildet wird, die die Kompensatoreinlaß- und die Kompensatorauslaßkammer miteinander verbindet, und ein unter Federdruck stehender Schieber in der zweiten Bohrung diese normalerweise schließt und öffnet, sofern der Druck in der Kompensatorauslaßkammer einen vorgegebenen Wert übersteigt.
- 15. Schieber nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsrückschlagventil durch eine axiale Bohrung im Kompensatorschieber gebildet wird mit auseinanderliegenden, durch die Schieberseitenwand durchtretenden Radialverbindungen, und ein in der Axialbohrung unter Federdruck stehendes und zwischen den auseinanderliegenden Radialkanälen liegendes Ventil öffnet, sofern der Druck in der Kompensatorauslaßkammer einen vorgewählten Wert übersteigt.C 20/46 609834/02&1
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