DE2759089A1

DE2759089A1 - Schaltschieber

Info

Publication number: DE2759089A1
Application number: DE19772759089
Authority: DE
Inventors: Raymond Grant Reip
Original assignee: Vapor Corp
Current assignee: Vapor Corp
Priority date: 1977-05-25
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1978-12-07
Also published as: US4220074A; CA1099189A; GB1598401A; JPS53146322A; SE7800035L

Description

g DlPL-ING. HANS H. HILGERS

PATENTANWALT

D-8OOO MÜNCHEN MaximSianstraße 43 Telefon (O 89) 22 2862 Telex O5-29 38O
Telekopierer (O 89) 222862

Postscheckkonto München Nr. 255 71-8O9 Deutsche Bank
München Nr. 46/29226

hr Zeichen/Your Ref. Mein Zeichen/Our. Ref. Datum/Date

H-PH 135 - H/sg 30. Dezember 1977

VAPOR CORPORATION
West Howard Street
Chicago, Illinois 60648
U.S.A.

Schaltschieber

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltschieber.

Mit einem doppeltwirkenden Zylinder arbeitende Antriebe für die Betätigung einer größeren Vorrichtung, etwa eines Absperrschiebers auf einem öltanker, erfordern für ihre Steuerung einer Schalt- oder Steuereinrichtung, welche

809849/0558

mit einer unter sehr hohen Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit zu arbeiten vermag. Bekannte Steuereinrichtungen dieser Art arbeiten mit einem Servoventil oder -schieber, welches bzw. v/elcher seinerseits über eine Anordnung von Tellerventilen steuerbar ist. Bekannte Anordnungen derartiger Steuerschieber und Tellerventile sind in den US-Patentschriften 3 790 127 und 3 838 710 der Anmelderin beschrieben, auf welche hier insoweit bezug genommen ist.

Insbesondere die US-PS 3 838 710 beschreibt eine Anordnung von Tellerventilen, welche im wesentlichen die gleichen Punktionen ausübt wie der erfindungsgeraäße Schaltschieber. Diese bekannte .Anordnung arbeitet zwar zufriedenstellend, sie weist jedoch eine sehr große Anzahl von beweglichen Teilen auf, welche äußerst genau bearbeitet sein müssen, wodurch die gesamte Anordnung ziemlich störungsanfällig ist und die Fertigungskosten dafür sehr hoch sind.

Außerdem hat eine solche bekannte Anordnung von Tellerventilen aufgrund der vorhandenen vier unabhängig voneinander mittels einzelner Kolben betätigbaren Tellerventile sehr große Abmessungen, welche darüber hinaus von den Abmessungen und Kapazitäten der einzelnen Ventile abhängig sind.

Eine andere Steuereinrichtung für den genannten Zweck arbeitet mit einem Schieber für die Steuerung der hydrau lischen Druckkreise. Ein solcher Schieber bietet den Vor teil einer äußerst vereinfachten Ausführung und einer beträchtlich verringerten Anzahl von Einzelteilen. Bei bekannten Schiebern dieser Art treten jedoch große Mengen der hydraulischen Flüssigkeit zwischen dem Schieberkolben und seinem Gehäuse durch, so daß sie für eine Schaltfunktion nicht gut geeignet sind. Ein weiterer

809849/055«

?-ΪΓ-ΐΓιΡ:-3ΐ be::·:.:· α te ν 3^-ier siiiri ; Y;vjrr.-::-ü ;| Lr-; J 3t¹ Ar ir ist darin zu sehan, d-iR sie nicht in der La^o sind, einen zu steuernden Betätigungsantrieb in einer vorbestimmten Stellung zu arretieren, weshalb zu diesem Zweck Jeweils ein zusätzliches Rückschlagventil in den einzelnen Leitungen vorhanden sein muß.

¹O ^v

Die Unfähigkeit, einen Betätigungsantrieb zu arretieren, und die ungenügende Betriebssicherheit bei der Verwendung in hydraulischen Druckkreisen, in denen sehr große Druckunterschiede über einen solchen Schieber auftreten, stellen wesentliche Mangel bekannter Steuereinrichtungen dieser Art dar. Das Auftreten großer Druckunterschiede über den Schieber und die dadurch auf den Schieberkolben einwirkenden großen Kräfte führten bei bekannten Anordnungen häufig zum Blockieren des Kolbens in seiner Bohrung, so daß sich der Schieber nicht mehr bewegen ließ, insbesondere wenn er längere Zeit hindurch nicht betätigt wurde. Um diesem Mangel zu begegnen, wurde die Verwendung von Druckausgleichseinrichtungen und eine besonders Bemessung der druckbeaufschlagten Flächen des Kolbens vorgeschlagen. Diese Maßnahmen führten Jedoch zumeist zu einer verstärkten Undichtigkeit um den Schieberkolben herum, wodurch die Fähigkeit, den zu steuernden Betätigungsantrieb zu arretieren, beeinträchtigt wurde.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung für die Steuerung der Zufuhr eines Druckmittels von einer Druckquelle zu einem Antrieb.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Schaltschiebers mit einem lecksicher abgedichteten Schieberkolben.

Noch ein v/eiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Druckmittel-Schaltschiebers, v/elcher so ausgebildet

809849/0558

ist, daß er den zu steuernden Antrieb bei Ausfall des Steuerdrucks oder in Abwesenheit eines Steuersignals in der ,jeweils innegehabten Stellung arretiert.

Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines selbsthaltenden, weitgehend lecksicheren Schaltschiebers mit spanabhebend bearbeiteten Dichtungen und Dichtungsflächen.

Weiterhin bezv/eck die Erfindung die Schaffung eines hydraulischen Schaltschiebers, welcher auch bei durch Druckunterschiede in den äußeren Druckkreisen hervorgerufener unausgeglichener Belastung des Schieberkolbens zuverlässig arbeitet.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines weitgehend lecksicheren Schaltschiebers, bei welchem die aufeinander gleitenden Dichtungsflächen keiner Hochpräzisionsbearbeitung bedürfen, und bei welchem die verschieblichen Dichtungsflächen des Schieberkolbens mit einem Feststoff-Schmiermittel versehen sind, vorzugsweise mit durch Anodisieren infundiertem Polytetrafluoräthylen oder mit einer Metallplattierung.

Die Erfindung schafft einen Schaltschieber mit einem verschieblichen Schieberkolben, welcher an wenigstens einem Ende mit einer Steuerdruckquelle strömungsverbunden ist. Der das betreffende Ende des Kolbens beaufschlagende Steuerdruck liefert eine Betätigungskraft für die Verschiebung des Kolbens in seinem Gehäuse.

Der Kolben ist mit einem oder mehreren Durchlässen in Strömungsverbindung versetzbar, um eine Druckquelle mit einem Durchlaß an einer Seite eines Antriebs, etwa eines doppeltwirkenden Zylinders, und die andere Seite des Antriebs mit einem Rücklaufbehälter zu verbinden.

809849/055»

2753089

Perηor v/eist der Schaltschieber eine von Hand betätigbai'e Steuereinrichtung auf. Diese ist bei Ausfall des Steuerdrucks betätigbar, um das Ende des Schiebers mit der
Arbeitsdruckquelle zu verbinden.

Für die weitgehend lecksichere Abdichtung des Schiebers enthalten die mit dem verschieblichen Schieberkolben in Stromungsverbindung versetzbaren Durchlässe jeweils ein verschiebliches Dichtungsteil, welches in abdichtende
Anlage am Schieberkolben belastet ist.

In einer Ausführungsform schafft die Erfindung einen
mittels eines Steuerdrucks betätigbaren Schaltschieber
mit einem verschieblichen Schieberkolben, welcher durch den Steuerdruck betätigbar ist, um die Zufuhr eines
Arbeitsdruckmittels zu einem Antrieb zu steuern. Die
Enden des Kolbens sind mit dem Steuerdruck beaufschlagbar, um den Kolben im Schiebergehäuse zu verschieben.
und dadurch die Strömung des Druckmittels durch mit dem Kolben verbindbare Durchlässe zu steuern. In bestimmten Stellungen des Kolbens werden die Durchlässe von diesem abgesperrt, so daß der Durchtritt des Druckmittels im
Inneren des Schiebers auf ein Mindestmaß gedrosselt und dadurch der zu steuernde Antrieb hydraulisch arretiert
ist. Der Schaltschieber weist ferner eine von Hand
betätigbare Steuereinrichtung auf, welche mit einer
Druckmittelquelle strömungsverbunden ist. Die Steuereinrichtung ist von Hand betätigbar, um den Steuerdruck einem der beiden Enden des verschieblichen Kolbens zuzuführen und damit den Schaltschieber von Hand zu betätigen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht eines'erfindungsgemäßen
Schaltschiebers,

809849/0558

Pip. 2 ein Hydraiilik-Dia.gramm des mit einem ¹Su steuerndon Antrieb verbundenen Schaltschiebers,

Fig. 3 eine schematisierte Darstellung des Schaltschiebers in einer ersten Stellung,

Fig. 4- eine Fig. 3 entsprechende Darstellung des Schaltschiebers in einer zweiten Stellung,

Fig. 5 eine aufgeschnittene Teilansicht des Schaltschiebers in der zweiten Stellung,

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Ansicht des Schaltschiebers in der Neutral- oder Haltestellung,

Fig. 7 eine aufgeschnittene Schrägansicht eines Dichtungseleraents,

Fig. 8 eine Schnitt ansicht des in den Schaltschieber eingebauten Dichtungselements,

Fig. 9 eine Schnittansicht eines handbetätigten Steuerventils ,

Fig.10 eine Ansicht in Richtung der Pfeile 10-10 in Fig. 9 und

Fig.11 eine Teil-Schnittansicht des handbetätigten Steuerventils.

Ein in Fig. 1 dargestellter hydraulischer Schaltschieber 10 dient beispielsweise zur Steuerung eines in Fig. schematisiert dargestellten Antriebs 12 in Form eines doppeltwirkenden Zylinders, welcher in einer bevorzugten Ausführungsform seinerseits der Betätigung eines großen Absperrschiebers etwa auf einem Hochseetanker dient.

809849/0558

Der hydraulisch-; ochi^ber ': 0 amfai't oinon für große Durchflußmengen bemessenen Kolbenschieber, welcher mittels druckbelasteter Dichtungen weitgehend lecksicher abgedichtet ist,und ein von Hand betätigbares Steuerventil 14, welches bei einem Gtromausfall an den elektrisch betätigten Steuerventilen verwendet wird.

Die Steuerung des Schaltschiebers 10 erfolgt über zwei elektrisch betätigte Steuerventile 16, 18, welche über einen Anschlußblock 20 mit einer Stromquelle verbunden sind. Eine ins einzelne gehende Beschreibung des Aufbaus und der V/irkungsweise der Steuerventile 16, 18 findet sich in den eingangs genannten US-Patentschriften 3 338 710 und 3 790 127, auf welche hier insoweit bezug genommen ist.

Ferner v/eist der Schaltschieber 10 einen in einem Gehäuse 23 geführten Schieberkolben 22 auf. Die elektrisch betätigbaren Steuerventile 16, 18 steuern die Zufuhr eines hydraulischen Druckmittels für die Betätigung des Schieberkolbens 22.

Die Wirkbeziehung zwischen den einzelnen Teilen des Schaltschiebers 10 ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die Steuerventile 16, 18 sind von einer Leitung 19 aus über ein Filter 25 mit einem Druckmittel gespeist. Das gefilterte Druckmittel fließt über Leitungen 24 und 26 zum handbetätigten Steuerventil 14, über Leitungen 24, 28 und 30 zu den elektrisch betätigten Steuerventilen 16, 18 und über Leitungen 24 und 27 zum Schieberkolben 22.

Bei Betätigung des elektrischen Steuerventils 16 fließt das Druckmittel von der Leitung 28 über eine Leitung zu einem Ende des Schieberkolbens 22. Dementsprechend fließt das Druckmittel bei Betätigung des anderen Steuerventils 18 über eine Leitung 34 zum anderen Ende des

809849/0558

Schieber>oloori3 22. Auf diese 1/oise v;ird dar Kolben 22 in dor .jeweils gewünschten Richtung verschoben, um die Strömung des Druckmittels von der Leitung 27 über eine von zwei Leitungen 36, 38 zum Antrieb 12 freizugeben.

Wird beispielsweise das eine Steuerventil 16 betätigt, um das Druckmittel dem einen Ende des Kolbens 22 zuzuleiten, so v/ird dadurch der Kolben 22 derart verschoben, daß die Leitung 38 über die Leitung 27 mit der Druckmittelquelle und die Leitung 36 über eine Leitung 43 mit einem Rücklaufbehälter 4-2 verbunden ist. Das von der Leitung 27 aus der Leitung 38 zufließende Druckmittel durchströmt einen Drosseldurchlaß 44, welcher dazu dient, die Betätigungsgeschwindigkeit des Antriebs 12 zu begrenzen. Zwei derartige Drosseldurchlässe 44 sind in einem Gehäuse 45 untergebracht (Fig. 1). Das Druckmittel fließt von der Leitung 38 über eine Leitung 46 zur Vorderseite eines Kolbens 48 des Antriebs 12. Die mit der Kolbenstange verbundene Rückseite des Kolbens 48 ist über eine Leitung 4$ mit der Leitung 36 und über diese mit dem Rücklaufbehälter 42 verbunden. In diesem Zustand bewegt sich der Kolben 48 nach links in Fig. 2.

In den Leitungen 36, 38 ist jeweils, ein überdruckventil 50 bzw. 52 angeordnet, welches über eine Leitung 54 bzw. 56 mit dem Rücklaufbehälter 42 verbunden ist. In den Leitungen 36, 38 kann sich etwa aufgrund eines Temperaturanstiegs ein übermäßig hoher Druck entwickeln. In diesem Falle werden die Überdruckventile 50 bzw. 52 öffnend betätigt, um den Abfluß des Druckmittels zum Rücklaufbehälter 42 freizugeben und die gesamte Anordnung dadurch vor Schäden zu schützen.

Beim Ausfall wenigstens eines der elektrischen Steuerventile 16, 18 ist der Schieberkolben 22 mittels des

809849/0550

rofi Hnad bedienb^ren StJuerveuoils 14 betätigbar. Dieses ist über die Leitung 26 dauernd mit der Druckmittelquelle strömungsverbunden und von Hand betätigbar, um die Druckmittelquelle unter Umgehung der elektrischen Steuerventile 16, 18 mit der Leitung 34 oder 32 und über diese mit einem der Enden des Schieberkolbens 22 zu verbinden. Im übrigen ist das handbetätigte Steuerventil 14 so eingerichtet, daß es bei Freigabe selbsttätig in die Absperrstellung zurückkehrt, so daß es die Fernbedienung des Schiebers über die elektrischen Steuerventile niemals stören kann.

Die Wirkungsweise des Schieberkolbens 22 geht insbesondere aus Fig. 3 und 4 hervor. Fig. 3 zeigt den Schaltschieber 10 in einem ersten Betriebszustand für die Bewegung des Kolbens 48 nach links, während Fig. 4 den Betriebszustand bei der Bewegung des Kolbens 4-8 nach rechts zeigt.

In dom in Fig. 3 dargestellten Zustand ist das Steuerventil 18 betätigt, so daß das Druckmittel von der Leitung 30 über die Leitung 34 dem einen Ende des Schieberkolbens 22 zufließt. Der Kolben 22 ist von drei Bohrungen 58, 60, 62 durchsetzt. In Fig. 3 befindet sich der über die Leitung 34 mit dem Druckmittel beaufschlagte Kolben 22 in einer Stellung, in v/elcher die Leitung 27 mit der Bohrung 62 strömungsverbunden ist. Die Bohrung 62 ist andererseits mit der Leitung strömungsverbunden, so daß das Druckmittel über diese und die Leitung 46 zur Vorderseite des Kolbens 48 fließt und dieser sich in Richtung des Pfeils 64 nach links bewegt.

In diesem Zustand ist die Bohrung 60 des Kolbens einerseits mit der Leitung 36 und andererseits über die Leistung 43 mit dem Rücklaufbehälter 42 strömungsverbunden.

809849/0558

Dadurch ist die Kammer an der Rückseite des Kolbens 43 druckentlastet, so daß dieser sich unter dem Einflußdes dem Antrieb 12 über die Leitung 46 zugeführten Druckmittels ungehindert nach links bewegen kann.

In Fig. 4 ist das andere Steuerventil 16 betätigt, so daß sich der Schieberkolben 22 in Richtung des Pfeils nach rechts bewegt hat. In diesem Zustand ist die Leitung 27 über die Bohrung 58 des Schieberkolbens 22 und die Leitungen 36, 45 an der Rückseite des Kolbens mit dem Antrieb 12 strömungsverbunden. Gleichzeitig ist die Leitung 46 über die Bohrung 60 des Schieberkolbens 22 und die Leitung 43 mit dem Rücklaufbehälter 42 strömungsverbunden. Dadurch ist die Vorderseite des Kolbens 48 druckentlastet, so daß dieser sich in Richtung des Pfeils 68 nach rechts bewegen kann.

In Fig. 5 und 6 ist die neuartige Abdichtung des Schieberkolbens 22 zu erkennen. Der Kolben 22 ist verschieblich in einer Bohrung 70 des Gehäuses 23 geführt. Aufgrund der verschieblichen Führung des Kolbens und des sehr hohen Drucks des durch den Kolben zu steuernden Druckmittels kann dieses in beträchtlichem Maße zwischen der Außenfläche des Kolbens 22 und der Innenfläche der Bohrung hindurchtreten und über die Bohrung zum Rücklaufbehälter entweichen. Um dieses Entweichen des Druckmittels zu vermeiden, sind gemäß der Erfindung den Bohrungen 58, 60, 62 des Kolbens zugeordnete, in Anlage am Kolben belastete Dichtungsanordnungen 74A, 74B, 74C vorhanden.

Die Dichtungsanordnungen 74A., 74B, 7^C enthalten jeweils einen von einer Bohrung durchsetzten Dichtungskolben mit einer selbstrichtenden, zylindrisch ausgekehlten Dichtungsfläche aus einem Kunststoff wie etv/a Polytetrafluoräthylen. Jader Dichtungskolben 76 hat eine Axialbohrung 78, welche mit der jeweils zugeordneten Bohrung

809849/0558

53, 60, Γ·2 do; Kol>-;:?.s 22 L": Strörnuir^overbindun^ bringbar ist, und eine entlang dem äußeren Umfang verlaufende Ringnut 79 für die Aufnahme einer O-Ringdichtung

Ein erstes Ende 80 des Dichtungskolbens 76 hat eine zylindrisch ausgekehlte Dichtungsfläche, Vielehe durcn eine sich am anderen Ende des Dichtungskolbens abstützende Feder 82 und durch den in der betreffenden Leitung herrschenden Druck in gleitende Anlage an der Umfangsfläche des Schieberkolbens 22 belastet ist. Die Dichtungsanordnung 74A sitzt in der Leitung 27 und dichtet die Strömungsverbindung derselben nit einer der Bohrungen 58 oder 62 des Kolbens gegen den Austritt des Druckmittels ab. Die Dichtungsanordnung 7^B sitzt in der an der Rückseite des Kolbens 48 mit dem Antrieb 12 strömungsverbundenen Leitung 36, und die Dichtungsanordnung 74-C sitzt in der an der Vorderseite des Kolbens 48 mit dem Antrieb 12 strömungsverbundenen Leitung 38.

Wie vorstehend ausgeführt ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung die Schaffung eines im wesentlichen vollständig lecksicher abgedichteten Schieberkolbens, v/elcher auch unter Einwirkung sehr großer Druckunterschiede zuverlässig arbeitet. Die Abdichtung des Schieberkolbens 22 gegenüber den mit den Bohrungen zusammenwirkenden Dichtungsanordnungen 7^A, 7^B, 7^C ist ohne das bei bekannten Schiebern notwendige Präzisionsläppen bewerkstelligbar, und zwar einerseits durch die Verwendung von Dichtungen aus einem nachgiebigen Kunststoff und andererseits durch Beschichten der in herkömmlicher Weise spanabhebend bearbeiteten Oberflächen des Schieberkolbens 22 mit einer anodisierten und/oder mit einem Kunststoff infundierten Metallplattierung. In der beschriebenen Ausführungsform wurde eine anodisierte, mit Polytetrafluorath.ylen infundierte Beschichtung verwendet. Es sind Jedoch auch andere

809849/0558

Kombinat; ion on von rait Kunststoffen infundierten Beschichtungen, Fietallplattierungen und anderen Beschichtungen aus Feststoff-Schmiermitteln mit zufriedenstellenden Erfolg anwendbar.

Die Bewegungen des Schieberkolbens 22 unter Einwirkung von durch Druckunterschiede hervorgerufenen beträchtlichen Kräften sind durch die Kombination von Kunststoff dichtungen mit der Beschichtung des Kolbens mit einem Feststoff-Schmiermittel wesentlich erleichtert.

In der in Fig. 4 und 5 gezeigten Stellung des Schieberkolbens 22 ist die Druckleitung 27 über die Bohrung 58 des Kolbens mit der Leitung 36 strömungsverbunden. Die Vorderseite des Kolbens 48 ist dabei über die Leitung und die Bohrung 60 des Schieberkolbens zum Rücklauf- · behälter 42 hin druckentlastet. Die durch die Federn sov/ie durch den Druck in den betreffenden Leitungen belasteten Dichtungsanordnungen 7^-A, 743, 74C verhindern dabei den Durchtritt des Druckmittels zwischen der Umfangsfläche des Schieberkolbens 22 und der Innenfläche der Bohrung 70. Dank dem reibungsarmen Material, aus welchem die Dichtungskolben 76 und ihre zylindrisch ausgekehlten Dichtungsflachen 80 geformt sind, vermag der Schieberkolben 22 innerhalb der Bohrung 70 mühelos über die Dichtungsanordnungen 74A, 74B, 7^-C hinwegzugleiten.

Der Schieberkolben 22 des Schaltschiebers 10 ist so in der Bohrung 70 geführt, daß die den Arbeitsdruck für den Antrieb 12 führenden Leitungen durch die Dichtungsanordnungen 74A, 74B, 74C sicher von den den Steuerdruck führenden Leitungen getrennt sind. Dadurch ist der Schaltschieber 10 in wesentlichen allein durch den Steuerdruck sicher und schnell betätigbar, unabhängig von durch wechselnde Belastungen des Antriebs hervorgerufenen Schwankungen des Arbeitsdrucks.

809849/0558

Das Steuerventil 18 ist für die Zufuhr des Druckmittels über die Leitung 34- zum Schieberkolben 22 betätigbar. Dadurch bewegt sich der Schieberkolben 22 in eine Stellung, in welcher die Druckleitung 27 über die Bohrung des Kolbens mit der Vorderseite des Arbeitskolbens 48 strömungsverbunden ist.

An der Rückseite des Kolbens 48 ist der Antrieb 12 über die Leitung 45 und die Bohrung 60 des Schieberkolbens mit dem Rücklaufbehälter 42 strömungsverbunden. In dieser Stellung sind der Einlaß bzw. der Auslaß der Bohrung 62 durch die Dichtungsanordnungen 7^A bzw. 7^C und der Einlaß der Bohrung 60 durch die Dichtungsanordnung 74B abgedichtet.

Die vorstehend beschriebenen Kunststoffdichtungen verringern in Kombination mit der reibungsarmen Beschichtung des Schieberkolbens bei einem sehr großen Druckgefälle über die Durchlässe des Schieberkolbens die zum Bev/egen desselben notwendigen Kräfte. Diese niedrigen Betätigungskräfte erlauben die Verwendung einer einfachen und betriebssicheren Einrichtung zum Zurückstellen des Schieberkolbens in eine Haltestellung in Abwesenheit des Steuerdrucks. Eine solche Ruckstelleinrichtrung in Form einer Feder 87 oder einer ähnlichen Belastungseinrichtung dient dazu, den hydraulischen Zylinder 12 hydraulisch zu arretieren. Dies geschieht jeweils, wenn das vorher betätigte Steuerventil 16 oder 18 abgeschaltet wird oder wenn der Strom für die Betätigung der Steuerventile oder der Steuerdruck ausfällt. In diesem Falle stellt die Feder 87 den Schieberkolben 22 in seine Mittelstellung zurück, in welcher die Ein- und Auslässe der Bohrungen 58, 60, 62 des Schieberkolbens 22 durch die Innenfläche der Bohrung 70 abgesperrt sind, so daß von der Leitung 24 aus kein Druckmittel dem Zylinder des Antriebs 12 zufließt und dieser

809849/0558

dadurch ic der vor dem i)ruek- oder Stromausfall innegehabten Stellung arretiert wird.

Das von Hand betätigbare Steuerventil 14 hat einen relativ zu Einstellmarkierungen 82 am Gehäuse 23 verdrehbaren Einstellknopf 88 (Fig. 1). Das Steuerventil 14 ist im einzelnen in Fig. 2 und insbesondere in Fig. 9 "bis 11 dargestellt.und dient dazu, das Druckmittel bei einem Ausfall wenigstens eines der elektrischen Steuerventile 16, 18 dem Schieberkolben 22 zuzuleiten, um über diesen den Antrieb 12 an der einen oder anderen Seite des Kolbens 48 mit dem Druckmittel zu speisen.

Das Steuerventil 14 ist so eingerichtet, daß es von einer Bedienungsperson über den Drehknopf 88 in die eine oder andere Stellung verdreht werden und in dieser festgehalten werden kann, um das Druckmittel dem Antrieb 12 zuzuführen und den Kolben 48 in der gewünschten Richtung zu bewegen. Darauf wird dann der Drehknopf 88 in die Neutralstellung zurückgedreht oder einfach freigegeben, v/obei dann der Antrieb 12 durch das ihm zugeführte Druckmittel in der gewünschten Stellung festgehalten wird.

Der Drehknopf 88 ist bewegungsübertragend mit einer Antriebswelle 90 des handbetätigten Ventils 14 verbunden. Die Welle 90 trägt an einem Ende eine mit ihr einstückige Scheibe 92 und ist zusammen mit dieser drehbar in einer Bohrung 94 des Gehäuses 23 des Schaltschiebers 10 gelagert. In der Bohrung 94 münden die zu den beiden Enden des Schieberkolbens 22 führenden Leitungen 32 und 34 aus. An den Ausmündungen der Leitungen 32, 34 sind Ventilsitze 96, 98 geformt, in denen jeweils eine Ventilkugel 100 bzw. 102 sitzt.

Außerdem mündet in der Bohrung 94 eine Druckleitung 26 aus,

809849/0558

über v;ciche die Bohrung 9·'+ dauernd i::i^Lj dan "Dx'uounitt gespeist ist. Durch das Druckmittel sind die beiden Kugeln 100, 102 in Anlage an ihren Sitzen 96 bzw. 98 belastet.

Die Scheibe 92 hat an der Unterseite einen Vorsprung mit einer darin geformten Vertiefung 106, welche einen Sits für eine in einer Bohrung 110 des Gehäuses 23 sitzende Arretierkugel 108 bildet. Die Kugel 103 ist durch eine Feder 112 in Singriff mit der Vertiefung belastet.

Die Welle 90 und der Drehknopf 88 sind durch die Kugel 108 in der Neutralsteilung gehalten. Soll das über die Druckleitung 26 zugeführte Druckmittel einer der Leitungen 32, J>^LY zugeführt werden, so wird die Welle 90 mittels des Knopfs 88 verdreht, so daß sich der Vorsprung 104- um ein Stück gegenüber der Kugel 108 verschiebt. Die Ventilkugeln 100 und 102 sind in bezug auf die Arretisrkugel 108 so angeordnet, daß der Vorsprung 104- bei seiner Verdrehung oder Verschiebung an einer der Ventilkugeln 100 oder 102 angreift und sie um ein kleines Stück von ihrem Sitz 96 bzw. 98 abhebt. Dadurch kann das Druckmittel durch die jeweilige Leitung 32 bzw. 3^- dem Schieberkolben 22 zufließen, um diesen zu betätigen und damit den Antrieb 12 zu speisen.

Nachdem sich der Antrieb 12 dann in die gewünschte Stellung bewegt hat, kann der Drehknopf 88 freigegeben v/erden, worauf er sich unter Einwirkung der Arretierkugel 108 in die Neutralstellung zurückdreht. Das über die Leitung 26 zugeführte Druckmittel drückt dann die vorher abgehobene Ventilkugel 100 oder 102 zurück auf ihren Sitz 96 bzw. 98, wodurch die Druckmittelzufuhr zum Antrieb 12 v/ieder gesperrt wird. Dieser Vorgang unterstützt auch die Rückkehr der Welle 90 und des

809849/0558

Drehknopfs 83 in die Neutralstellung.

Somit weist der Schaltschieber 10 also ein handbetätigtes Steuerventil 14 auf, mittels dessen der Antrieb 12 bei einem Ausfall wenigstens eines der elektrischen Steuerventile 16, 18 betätigbar ist. Das handbetätigte Steuerventil 14 ist darüber hinaus so eingerichtet, daß es selbsttätig in die Neutral- oder Sperrstellung zurückkehrt,sobald eine Handbetätigung nicht langer notwendig ist.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

809849/0558

Claims

DlPL-ING. HANS H. HILGERS

PATENTANWALT

D-8OOO MÜNCHEN

MaximilionstraSe 43 Telefon (O 89) 222862 Telex C5-29 33O Telekopierer (O 89) 222862

Postscheckkonto München Nr. 25571-8O9 Deutsche Bank München Nr. 46/29226

Ihr Zeichen/Your Ref.

Mein Zeichen/Our. Ref.

H-PH 135 - H/sg

Datum/Date

30. Dezember 1977

'1J Servorbetätigter Schaltschieber, welcher zur Steuerung der Zufuhr eines Arbeitsdruckmittels von einer Druckquelle zu einem hydraulischen Antrieb von wenigstens einer Steuerdruckquelle aus betätigbar ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (23)» durch eine im Gehäuse geformte Bohrung (70), durch ein verschieblich in der Bohrung geführtes Steuerglied (22) mit an einem ersten und an einem zweiten Ende geformten, zur Ausübung einer das Steuerglied in der Bohrung zu verschieben trachtenden Kraft von dem Druckmittel

809849/0558

ORIGINAL INSPECTED

jo.iui'iic::iagbax-e:i ev^^eu uaa Ziveiccn Jrucl-cfiächen, durch, eine eryto Durchlauanoxdnung (32) zum Verbinden des ersten Endes des Steuerglieds mit der Steuerdruckquelle, durch eine zweite Durchlaßanordnung (34) zum Verbinden des zweiten Endes des Steuerglieds mit der Steuerdruokquelle, durch eine dritte Durchlaßanordnung (27) zum Verbinden der Bohrung mit der Arbeitsdruckquelle, durch eine vierte Durchlaßanordnung (45, 46) zum Verbinden der Bohrung mit dem Antrieb (12) und durch eine am Steuerglied vorhandene fünfte Durchlaßanordnung (58, 62) zum Verbinden der dritten mit der vierten Durchlaßanordnung bei Betätigung des Steuerglieds mittels des Steuerdruckmittels in eine vorbestimrate Stellung in der Bohrung.
2. Schaltschieber nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Abdichten der Berührungsfläche zwischen dem Steuerglied (22) und der dritten und vierten Durchlaßanordnung (27 bzw. 45, 4-6), mit einem ersten, verschieblich in der vierten Durchlaß-anordnung geführten und durch ein in der vierten Durchlaßanordnung sitzendes Belastungselement (82) in gleitende Anlage am Steuerglied belasteten Dichtungsteil (76) und einem zweiten, verschieblich in der dritten Durchlaßanordnung geführten und durch ein in der dritten Durchla^anordnung sitzendes Belastungselement in Anlage am Steuerglied belasteten Dichtungsteil.
3- Schaltschieber nach Anspruch 1, ferner g e k e η η zeichnet durch ein in der vierten Durchlaßanordnung (45» 46) angeordnetes Drosselglied (44) zum Begrenzen der Durchströmung der vierten Durchlaßanordnung und damit der Betätigungsgeschwindigkeit des Antriebs (12).
4. Schaltschieber nach Anspruch 1, ferner g e k e η η zeichnet durch eine handbetätigte Einrichtung zum Steuern der Zufuhr des Druckmittels von der Druck-

809849/0558

mittelquelle zur .Bohrung (70), mit einem im Gehäuse (23) angeordneten, von Hand betätigbaren Ventil (14), einer sechsten Durchlaßanordnung (26) für die Verbindung des handbetätigten Ventils mit der Druckmittelquelle, einer siebenten Durchlaßanordnung (32) für die Verbindung des handbetätigten Ventils mit der ersten Durchlaßanordnung, einer achten Durchlaßanordnung für die Verbindung des handbetätigten Ventils mit der zweiten Durchlaßanordnung, ferner mit wenigstens einem Absperrglied (100, 102) und mit einer Betätigungseinrichtung (88, 90, 92) zum wahlweisen Betätigen des Absperrglieds für die Freigabe der Durchströmung der siebenten oder achten Durchlaßanordnimg,
5. Mittels eines Steuerdruckmittels betätigbarer Schaltschieber zum Steuern der Zufuhr eines Druckmittels von einer Druckmittelquelle zu einem Antrieb, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (23)> durch erste Einrichtungen (32, 3¹O für die Verbindung des Gehäuses mit wenigstens einer Steuerdruckquelle, durch zweite Einrichtungen (27) für die Verbindung des Gehäuses mit einer Arbeitsdruckquelle, durch dritte Einrichtungen (45, 46) für die Verbindung des Gehäuses mit dem Antrieb (12), durch eine im Gehäuse geformte längliche Bohrung (70), durch die ersten, zweiten und dritten Verbindungseinrichtungen mit der Bohrung verbindende Durchlässe, und durch ein mittels des Steuerdrucks betätigbares, verschieblich in der Bohrung geführtes Steuerglied (22) mit wenigstens einer über die Durchlässe und die erste Verbindungseinrichtung mit der Steuerdruckquelle verbindbaren und zur Betätigung des Steuerglieds von dem Steuerdruckmittel beaufschlagbaren Druckfläche sowie mit wenigstens einem Durchlaß (58, 62) für die Zufuhr des Arbeitsdruckmitteis von der zweiten Verbindungseinrichtung und den zugeordneten Durchlässen zu dem Antrieb in einer ersten Stellung und zum Unterbrechen der

809849/0550

Zufuhr des Druckmittels zum Antrieb in einer zweiten Stellung.
6. Schaltschieber nach Anspruch 5> ferner g e k e η η zeichnet durch mit den Durchlässen strömungsverbundene Einrichtungen (50, 52) zum Entlasten von einen vorbestimmten Wert übersteigenden Drücken im Gehäuse (23).
7. Schaltschieber nach Anspruch 5» ferner g e k e η η zeichnet durch in den Durchlässen (4-5, 46) angeordnete Drosseleinrichtungen (44) zum Begrenzen, der Strömung des Druckmittels vom Schaltschieber (10) zum Antrieb (12).
8. Schaltschieber nach Anspruch 5» ferner g e k e η η zeichnet durch ein der Durchlaßanordnung (32, 34-) zugeordnetes, mit der zweiten Verbindungseinrichtung (27) und der Druckfläche strömungsverbundenes handbetätigtes Ventil (14) mit wenigstens einem Absperrglied (100, 102) und einem in der Durchlaßanordnung gebildeten Ventilsitz (96, 98), an welchem das Absperrglied in Anlage bringbar ist, um die Strömung des Arbeitsdruckmittels von der Druckquelle zur Druckfläche zu steuern.
9· Schaltschieber nach Anspruch 5» ferner g e k e η η zeichnet durch wenigstens eine gleitende Dichtung (74-) zwischen dem Durchlaß (58, 62) und der Durchlaßanordnung, sowie durch eine Einrichtung (82) zum Belasten der Dichtung in abdichtende Anlage an dem Durchlaß.
10. Schaltschieber nach Anspruch 5» ferner g e k e η η zeichnet durch eine Rückstelleinrichtung (87), mittels welcher das Steuerglied (22) in Abwesenheit einer Betätigungskraft in eine vorbestimmte Stellung in der Bohrung (70) zurückstellbar ist.

809849/0558
11. Mittels eines Stauerdruckmitteis betätigbarer Schaltschieber zum Steuern der Strömungsverbindung zwischen einer Arbeitsdruckmittelquelle, einem Antrieb und einem Rücklaufbehälter, gekennzeichnet durch ein Schiebergehäuse (23) mit einem mit der Arbeitsdruckmittelquelle verbindbaren Druckeinlaß, ersten und zweiten, mit einem ersten bzw. zweiten Steuerventil (16 bzw. 18) verbindbaren Steuerdruckauslässen, ersten und zweiten, mit dem ersten bzw. zweiten Steuerventil verbindbaren Steuerdruckeinlässen, einem mit dem Rücklaufbehälter (42) verbindbaren Rücklaufauslaß und ersten und zweiten, mit dem Antrieb verbindbaren Druckauslässen, durch einen verschieblich im Gehäuse geführten, ein erstes und ein zweites Ende aufweisenden Kolben (22), durch eine erste Durchlaßanordnung für die Verbindung des Druckeinlasses mit dem ersten und dem zweiten Steuerdruckauslaß, durch eine zweite Durchlaßanordnung (27) für die Verbindung άβε Druckeinlasses mit dem Kolben, durch eine dritte Durchlaßanordnung (32) für die Verbindung des ersten Steuerdruckeinlasses mit dem ersten Ende des Kolbens, durch eine vierte Durchlaßanordnung (34) für die Verbindung des zweiten Steuerdruckeinlasses mit dem zweiten Ende des Kolbens, durch eine fünfte Durchlaßanordnung (45) zum Verbinden des ersten Druckauslasses mit dem Kolben, durch eine sechste Durchlaßanordnung (46) für die Verbindung des zweiten Druckauslasses mit dem Kolben, durch eine siebte Durchlaßanordnung (43) zum Verbinden des Kolbens mit dem Rücklaufauslaß, durch eine im Kolben gebildete achte Durchlaßanordnung (58) für die Verbindung der zweiten mit der fünften Durchlaßanordnung in einer ersten Stellung des Kolbens, durch eine im Kolben gebildete neunte Durchlaßanordnung (62) für die Verbindung der zweiten mit der sech*en Durchlaßanordnung in einer zweiten Stellung des Kolbens und durch eine im Kolben gebildete zehnte Durchlaßanordnung (60) für die Verbindung der sechten und der siebten Durchlaßanordnung in der

809849/0558

2759083

ersten und der fünften und der siebten Durchlaßanordnung in der zweiten Stellung des Kolbens.
12. Schaltschiober n.?eh Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch ein von Hand betätigbares Ventil (14) für die Verbindung des Druckeinlasses mit der dritten oder der vierten Durchlaßanordnung (32 bzw. 34), mit einem mit dem Druckeinlaß strömungsverbundaren ersten Durchlaß (26), einem mit der dritten Durchlaßanordnung stromungsverbundenen zweiten Durchlaß (96) und einem mit der vierten Durchlaßanordnung stromungsverbundenen dritten Durchlaß (98), sowie mit wenigstens einem verdrehbaren Absperrglied (100, 102) und einer Einrichtung (88 bis 92) zum Verdrehen des Absperrglieds in eine Öffnungsstellung gegenüber dem zweiten oder dem dritten Durchlaß.
13· Schaltschieber nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch Drosseleinrichtungen (44) zum Begrenzen der Durchströmung der fünften und sechsten Durchlaßanordnungen (45 bzw. 46).
14. Schaltschieber nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch in der fünften und sechsten Durchlaßanordnung (45 bzw. 46) angeordnete Einrichtungen (50, 52) zum Entlasten von einen vorbestimmten Wert übersteigenden Drücken zum Rücklauf behält er (42).
15. Schaltschieber nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch Einrichtungen (74A, 74B, 74C) zum Abdichten der zweiten, fünften und sechsten Durchlaßanordnung (27, 45, 46) an ihrer Berührungsfläche mit dem Kolben (22), mit einem ein erstes und ein zweites Ende aufweisenden Dichtungselement (76), welches so in der zweiten bzw. fünften bzw. sechsten Durchlaßanordnung angeordnet ist, daß sich das erste Ende (80) in Anlage

809849/0558

aa Kolben befindet,' und mit jeweils einem in der zweiten bzw. fünften bzw. sechsten Durchiaßanordnung sitzenden Belastungselement (82), welches am zweiten Ende des jeweiligen Dichtungselements angreift und dieses mit seinem ersten Ende in Anlage an dem Kolben belastet.
16. Schaltschieber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche des Schieberkolbens (22) ein Feststoff-Schmiermittel aufweist.
17. Schaltschieber nach Anspruch 11, ferner gekennzeichnet durch eine Rückstelleinrichtung (87), mittels welcher der Schieberkolben (22) in Abwesenheit des Steuerdrucks in eine Stellung bewegbar ist, in welcher die zweite Durchlaßanordnung (27) zwischen der achten und der neunten Durchlaßanordnung (58 bzw. 62) und die fünften und sechsten Durchlaßanordnungen (45 bzw. 46) zwischen der siebten, achten und neunten Durchlaßanordnung liegen.
18. Schaltschieber nach Anspruch 17» dadurch gekennze ichnet, daß die Rückstelleinrichtung ein am Schieberkolben (22) befestigtes Belastungselement (87) aufweist.

809849/0558