DE3148500C2

DE3148500C2 - Fluidischer Endschalter

Info

Publication number: DE3148500C2
Application number: DE3148500A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. 8771 Rechtenbach Mucheyer; Heinz 8772 Marktheidenfeld Schulte
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1981-12-08
Publication date: 1986-05-07
Also published as: FR2517759A1; IT8268418A0; FR2517759B1; DE3148500A1; IT1157115B; US4524945A

Abstract

Ein hydraulischer oder pneumatischer Endschalter, insbesondere für eine Vorrichtung zum Regeln eines Stellgliedes (1), abhängig von Regelgröße und Führungsgröße, hat ein Ventilglied (89), das mittels eines mindestens zeitweise unmittelbar daran anstehenden Betätigungsgliedes (94) entgegen der Wirkung einer Ventilfeder (92) von seinem Ventilsitz (90) abhebbar ist. Um einen Endschalter derart auszubilden, daß das Ventilglied beim Öffnen schnell und weit von seinem Ventilsitz abgehoben wird, damit in offenem Zustand eine Drosselwirkung auf das hindurchfließende Druckmittel weitestgehend vermieden wird, ist das Betätigungsglied mit dem Ventilglied fest verbunden und trägt auf seiner von der Ventilfeder abgewandten Seite eine axial verschiebbare Vorspannbüchse (96), zwischen der und dem Ventilglied eine Vorspannfeder (98) eingespannt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Endschalter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten, hydraulisch gesteuerten Rückschlagventil, von dem der Oberbegriff des Anspruches I ausgeht, ist das Betätigungsglied als ein unter Steuerdruck stehender Kolben ausgebildet, der abhängig von dem auf ihn wirkenden Steuerdruck das Ventilglied mehr oder weniger von seinem Ventilsitz abhebt, so daß das das Rückschlagventil durchfließende Druckmittel mehr oder weniger stark gedrosselt wird. Nachdem der Anfangsdruck auf einen bestimmten Wert gesunken ist, öffnet ein Hauptrückschlagventil, wodurch ein großer Durchflußquerschnitt freigegeben wird (Dr. Heinz Zoebl: »Öl-Hydraulik«, Springer-Verlag, Wien, 1963, S. und 163).

Es ist auch bekannt, das Betätigungsglied mittels eines Handhebels zu bewegen und in einer Endlage des Betätigungsgliedes das Ventilglied so weit von seinem Sitz abzuheben, daß kaum eine Drosselwirkung auf das durch das Rückschlagventil hindurchfließende Druckmittel ausgeübt wird (Dieter: »Öl-Hydraulik Fibel«, Krausskopf-Verlag Wiesbaden, 1960, S. 170).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Endschalter der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß das Ventilglied beim öffnen schnell und weit von seinem Ventilsitz abgehoben wird, um in offenem Zustand eine Drosselwirkung auf das hindurchfließende Druckmittel weitestgehend zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 erfindungsgemäß gelöst Nach dem Abheben des Ventilgliedes von seinem Ventilsitz wird der in Schließrichtung auf das Ventilglied wirkende Druck im Druckmittel abgebaut und das Ventilglied wird mittels der Vorspannfeder weit von seinem Ventilsitz abgehoben. Das Ventilglied im Endschalter hat somit nur zwei Betriebslagen, nämlich die Schließlage und eine von dieser Schließlage wen entfernte Öffnungslage. Der Endschalter wirkt somit wie ein bistabiler Schalter, bei dem Zwischenlagen des Ventilgliedes ausgeschlossen sind, die das durch den Endschalter hindurchfließende Druckmittel stark drosseln und damit zu einer starken Wärmeentwicklung im Di dckmittel führen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. In dieser ist eine Vorrichtung zur Regelung des Hubv/erkes eines Schleppers als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt (vgl. DE-OS 29 40 403). Es zeigt

Fig. lein Schaltbild,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen in der Schaltung benutzten Endschalter.

Ein als einfach wirkender Arbeitszylinder ausgebildetes Stellglied 1 ist über eine Leitung 2, über ein in Richtung zum Stellglied 1 Offenbares vorsteuerbares Rückschlagventil 3i, dessen Schließen verhindert werden kann, und über eine Leitung 32 mit einem in beiden Richtungen durch Druckmitteldruck betätigbaren ⁵/3-Wegeventil 3 verbunden, das als Proportionalventil ausgebildet ist An das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 4 eine Pumpe 5 angeschlossen, deren Saugleitung 6 bis zu einem Vorratsbehälter 7 reicht Das Wegeventil 3 ist über eine Leitung 8 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. An die Leitung 4 ist ein Druckbegrenzungsventil 9 angeschlossen, dessen Auslaßseite mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist

Das Wegeventil 3 hat zum Betätigen seines Schiebers beidseitig angeordnete Steuerkammern 11, 12, die bei Beaufschlagung durch ein Druckmittel (Flüssigkeit oder Gas) den Schieber entgegen der Wirkung einer der Steuerfedern 13,14 zu verschieben suchen. Die beiden Steuerfedern 13,14 halten bei gleichen Drücken in den Steuerkammern 11,12 den Schieber 3 in seiner Mittenlage. An die Steuerkammer 11 ist eine Steuerleitung 16 und an die Steuerkammer 12 ist eine Steuerleitung 17 angeschlossen.

Eine Steuerleitung 18 ist an die Druckseite einer Steuerpumpe 19 angeschlossen, deren Saugleitung 20 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Ein Druckbegrenzungsventil 18a ist an die Steuerleitung 18 angeschlossen. Die Steuerleitung 18 ist über ein von Hand betätigbares ²Ii-Wegeventil 37 mit einer Steuerleitung 21 verbunden, die zu einer Stelldrossel 22 führt. Von dieser führt eine Steuerleitung 23 zu einer Stelldrossel 24, die über eine Leitung 25 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist. Die Steuerleitung 23 ist mit der Steuerleitung 17 verbunden. Mit der Steuerleitung 16 sind über eine Steuerleitung 20 zwei Drosseln 27 und 28 verbunden, die als Stelldrosseln ausgebildet sein können. Die andere Seite der Stelldrossel 27 ist an den Vorratsbehälter 7 und die andere Seite der Stelldrossel 28 ist an die Steuerleitung 21 angeschlossen.

Mit der Steuerleitung 21 ist eine Steuerleitung 38 verbunden, in der eine Drosselstelle 39 vorgesehen ist. Die von der Steuerleitung 21 abgewandte Seite der Drosselstelle 39 ist über eine Steuerleitung 40 sowohl mit der Steuerseite des Rückschlagventil 31 als auch mit dem

Wegeventil 3 verbunden. An die Leitung 4 ist über eine Leitung 41 eine Druckwaage 42 angeschlossen, die über eine Leitung 41a mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden ist und bei einem Differenzdruck von etwa 5 bar öffnet. Die Druckwaage 42 hat ein Sitzglied 43, das eine Feder

44 in seiner Schließlage zu halten sucht, in welcher die Verbindung zwischen den Leitungen 41 und 41a geschlossen ist Das Sitzglied 43 ist mit einer Drosselstelle

45 versehen, die mit einer Steuerleitung 46 verbunden ist Die Steuerleitung 46 ist über ein zur Leitung 32 offenbares Rückschlagventil 47 mit dieser Leitung verbunden. Eine Steuerleitung 48 ist von der Steuerleitung

46 zum Wegeventil 3 abgezweigt Der bewegliche Teil des Stellgliedes 1 ist mittels eines mechanischen Verbindungsgliedes 49 mit dem Stellglied der Stelldrossel 24 mechanisch verbunden.

An die Steuerleitung 46 ist über eine Leitung 85 ein Endschalter 86 angeschlossen, dessen andere Seite über eine Leitung 87 mit der Leitung 25 verbunden ist In einem Gehäuse 88 des Endschalters 86 ist ein Ventilglied 89 axial verschiebbar gelagert, das mit. einer als Ventilsitz 90 ausgebildeten Schulter im Gehäuse 88 zusammenwirkt Auf der vom Ventilsitz 90 abgewandten Seite ist zwischen dem Ventilglied 89 und einer in das Gehäuse 88 eingeschraubten Halteschraube 91 eine Ventilfeder 92 eingespannt Der Spalt zwischen der Halteschraube 91 und dem Gehäuse 88 ist mittels eines Dichtringes 93 abgedichtet

In das Ventilglied 89 ist ein stangenförmiges Betätigungsglied 94 eingesetzt, das auf der von der Ventilfeder 92 abgewandten Seite über das Ventilglied 89 vorragt Am freien Ende des Betätigungsgliedes ist ein Anschlagbund 95 angeordnet Auf dem Betätigungsglied 94 ist eine Vorspannbüchse % axial verschiebbar gelagert, die auf Seiten des Ventilgliedes 89 einen nach innen ragenden Anschlagflansch 97 aufweist, der mit dem Anschlagbund 95 einen Anschlag für die Vorspannbüchse 96 bildet. Zwischen dieser und dem Ventilglied 89 ist eine Vorspa^nfeder 98 eingespannt Das das Ventilglied 89 durchsetzende Betätigungsglied 94 ist auf Seiten der Ventilfeder 92 mit dem Ventilglied 89 mittels einer nach Art eines Nietes ausgebildeten Verbindung verbunden. Aus seiten der Vorspannfeder 98 steht das Betätigungsglied 94 mit einem Haltebund am Ventilglied 89 an.

Im Gehäuse 88 ist senkrecht zur Af hse des Ventilgliedes 89 eine Steuerwelle 99 drehbar gelagert, die mittels eines Betätigungshebels 100 schwenkbar ist, der mit dem Verbindungsglied 49 gelenkig verbunden ist Die hohl ausgebildete Steucrwelle 99 hat einen radialen Steuerteil 101, der eine einen Zentriwinkel von etwa 130° aufweisende Ausnehmung 102 auf einer Seite begrenzt.

Die Leitung 85 ist an eine Anschlußbohrung 103 angeschlossen, die seitlich des Ventilgliedes 89 in den dieses aufnehmenden Hohlraum im Gehäuse 88 mündet. Damit Druckmittel auch in den die Ventilfeder 92 aufnehmenden Raum gelangen kann, hat das Ventilglied 89 entsprechende Längsnuten 104. Die Leiiung 87 ist mit einem abgewinkelten Kanal 105 im Gehäuse 87 verbunden, der in den die Vorspannfeder 98 aufnehmenden Raum mündet.

In der in F i g. 1 dargestellten Mittenlage des Schiebers des Wegeventils 3 sind die Steuerleitungen 40 und 48 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden und die Pumpe 5 fördert über die D₁ uckwaage 42 in den Vorratsbehälter 7. Das Stellglied 1 wird vom geschlossenen Rückschlagventil 31 in seiner jeweiligen Lage gehalten. Die Leitungen 4 und 8 sind je nach der Lage des Schiebers im Wegeventil 3 mehr oder weniger drosselnd miteinander verbunden. Zwischen den Leitungen 4 und 32 befindet sich im Wegeventil 3 eine Drosselstelle.

Wird der Sollwertgeber 22 geändert, so ändert sich der Druck in der Steuerleitung 16 und/oder 17. Wird z. B. der Schieber des Wegeventils 3 in der Zeichnung gesehen nach rechts verschoben, wird nach einem ersten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers die Drosselung zwischen den Leitungen 4 und 32 verringert

ίο und die Druckwaage 42 wird auf Druck geschaltet Nach einem zweiten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers wird die Pumpe 5 unmittelbar mit der Leitung 32 verbunden, wodurch das Stellglied 1 je nach der Drosselung im Wegeventil 3 mehr oder weniger schnell ausfährt Wegen der Verbindung der Steuerleitung 46 mit der Leitung 32 wird der Druck der Pumpe 5 auf den am Stellglied 1 anstehenden Druck begrenzt Solange zwischen den beiden Steuerkammern 11 und 12 nur ein geringer Diuckunterschied herrscht, wird abhängig von der Größe der Drosselstelle 45 in azt Druckwaage 42 nur über die Steuerleitung 46 Druckmirtel zum Stellglied 1 gefördert Die Druckwaage 42, die Drosselstelle 45, das Steuerrückschlagventil 47 und das Wegeventil 3 arbeiten nach Art eines 3-Wege-Stromreglers.

Wird jedoch der Schieber des Wegeventils 3 in der Zeichnung gesehen nach links verschoben, dann wird nach einem ersten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers die Steuerleitung 40 vom Vorratsbehälter 7 getrennt und nach einem zweiten vorbestimmten Verschiebeweg des Schiebers wird die Leitung 32 mit dem Vorratsbehälter 7 verbunden. Durch den in der Steuerleitung 40 herrschenden Druck wird das Rückschlagventil 31 entsperrt und Druckmittel kann aus dem Stellglied 1 in den Vorratsbehälter 7 fließen, wodurch das Stellglied 1 einfährt

Sobald das Stellglied i einen vorbestimmten Weg ausgefahren ist, wird der Endschalter 86 durch Drehen der Steuerwelle 99 betätigt Zuerst verschiebt die Steuerwelle 99, wenn sie entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, die Büchse 96, deren Anschlagflansch 97 an dem Anschlagbund 95 anliegt, in die in F i g. 2 dargestellte Lage, in welcher der Steuerteil 101 an dem Betätigungsglied 94 ansteht. Wird die Steuerwelle 99 entgegen der Richtung des Uhrzeigers weiter gedreht, dann wird das Ventilglied 89 von seinem Sitz abgehoben und von der Leitung 85 fließt über die Anschlußbohrungen 103 und 105 sowie den das Ventüglied 89 und das Betätigungsglied 94 aufnehmenden Raum Druckmittel in die Leitungen 87 und 25 und damit in den Vorratsbehälter 7.

Dadurch bricht der Druck in dem die Ventilfeder 92 aufnehmenden Raum zusammen und das Ventüglied 89 wird unter der Wirkung der Vorspannfeder 98 schlagartig weiter von seinem Sitz abgehoben. Durch die Entlastung der Druckwaage 42 wird das Sitzglied 43 von dem in der Leitung 41 herrschenden Druck von sfinem Sitz abgehoben und von der Pumpe 5 gefördertes Druckmittel fließt über die Leitung 41a in den Vorratsbehälter 7.

Das Ventüglied *9 wird unter der Kraft der Ventilfeder 92 geschlossen, wenn sich die Steuerwelle 99 um einen Winkel zurückdreht, der unter dem Druck der Vorspannfeder 98 den Anschlagflansch 97 der Büchse 96 wieder zur Anlage an den Anschlagbund 95 des Betätigungsgliedes 94 bringt. Hierdurch wird die Vorspannfeder 98 entspannt i-nd unter der Kraft der Ventilfeder 92 wird das Ventüglied 89 in seine Schließlage auf dem Ventilsitz 90 gebracht. In der Anschlußbohrung 103 kann sich wieder ein Druck aufbauen, der das Ventüglied 89 fest in Schließlagc hält.

Durch das Abschalten des Hubvorganges des Stellgliedes 1, wenn dieses in vorbestimmter Weise ausgefahren ist. wird vermieden, daß die Pumpe 5 unter Druck weiter fördert und das von der Vorrichtung nicht abgenommene Druckmittel über das Druckbegrenzungsventil 9 abgespritzt werden muß, was zu einer starken Wärmeentwicklung im Druckmittel führt. Auch wird vermieden, daß die am Stellglied angebrachte Krafthebermechanik von den im Stellglied 1 entwickelten großen Kräften überbeansprucht wird. Der Endschalter 86 ist derart in den Regelkreis eingeschaltet, daß die gewählte Betriebsart der Vorrichtung nicht gestört wird. Auch treten keine Funktionsschwierigkeiten auf, wenn der Schieber des Wegeventils 3 klemmen sollte. Das Abschalten der Vorrichtung bei einem bestimmten Zustand des Stellgliedes 1 ist durch den Endschalter 86 sichergestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

30

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Fluidischer Endschalter mit einem Ventilglied (89), das mittels eines mindestens zeitweise unmittelbar daran anstehenden Betätigungsgliedes (94) entgegen der Wirkung einer Ventilfeder (92) von seinem Ventilsitz (90) abhebbar ist und das derart baulich ausgebildet ist, daß Druckmittel in den die Ventilfeder (92) aufnehmenden Raum gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (94) mit dem Ventilglied (89) fest verbunden ist und auf seiner von der Ventilfeder (92) abgewandten Seite eine axial verschiebbare Vorspannbüchse (96) trägt, zwischen der und dem Ventilglied (89) eine Vorspannfeder (98) eingespannt ist, und daß eine Betätigungseinrichtung (99 bis 102) derart vorgesehen ist, daß vor deren Einwirkung auf das Beiätigungsglied |*s*) zunächst über die Vorspannbüchse (96) die Vorspannfeder (SS) vorgespannt wird.

2. Endschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (94) an seinem freien Ende einen Anschlagbund (95) hat, der mit einem nach innen ragenden und auf Seiten des Ventilgliedes (89) angeordneten Anschlagflansch (97) der Vorspannbüchse (96) zusammenwirkt, die in Ruhelage das Betätigungsglied (94) in axialer Richtung überragt.

3. Endschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne! daß das Betätigungsglied (94) das Ventilglied (89) durchsetzt, auf Seiten der Vorspannfeder (98) mittels eines Haltebundes am Ventilglied (89) ansteht und auf Seiten dar Ventilfeder (92) mit dem Ventilglied (94) nach Art eines Nietes verbunden ist.