DE3218527A1

DE3218527A1 - Selbststeuerndes hydraulisches umschalt-ventil fuer einen doppelwirkenden arbeitszylinder

Info

Publication number: DE3218527A1
Application number: DE19823218527
Authority: DE
Inventors: Kurt 4970 Bad Oeynhausen Varlemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE3218527C2; US4513653A

Description

32Ί8527

Patentanwalt Dipl.-Ing. Gerd Lange

D-4950 Minden/Westf.

Kurt Varlemann Anwaltsakte: 314.201

Eidinghausener Str. 117

4970 Bad Oeynhausen 10. Mai 1982

Selbststeuerndes hydraulisches Umschalt-Ventil für einen doppelwirkenden Arbeitszylinder

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein selbststeuerndes hydraulisches Umschalt-Ventil für einen doppelwirkenden Arbeitszylinder mit einem gegen eine Rückstellfeder arbeitenden Steuerkolben, dessen andere Kolbenseite hydraulisch durch den Druck in einer Uberdruckkammer beaufschlagbar ist, die einerseits über ein zwischengeschaltetes Überdruckventil mit dem Arbeitsanschluß A des Arbeitszylinders verbunden ist und andererseits über eine Drosselbohrung mit dem Tank in Verbindung steht.

Doppelwirkende Arbeitszylinder, die mittels eines Steuerventils automatisch umschalten, werden in vielen industriellen Anlagen eingesetzt, wie z. B. Preßmüllcontainern, die den Müll mittels eines Pendelschildes verdichten. In solchen Anwendungsfällen wird aus Gründen der Betriebssicherheit gefordert, daß die Arbeitszy-

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linder voll hydraulisch, d. h. ohne elektrische Endschalter, die leichter Verschmutzungen und damit Störungen unterworfen sind, arbeiten. Gleichzeitig soll
aus Gründen der Sicherheit für das Bedienungspersonal gewährleistet sein, daß die Arbeitszylinder beim Wiedereinschalten, beispielsweise nach einem Notaus_/ stets zuerst einfahren, d. h. die Anlage öffnen.

Bekannte Ventile zum Steuern solcher doppelwirkenden
Arbeitszylinder schalten in der Regel in beiden Richtungen selbsttätig druckabhängig um, jedoch handelt es sich um sog. vorgesteuerte Ventile, deren Herstellungskosten wegen der aufwendigen Vorsteuerung beachtlich
sind. Ventile dieses Typs ohne Vorsteuerung sind in der US-PS 2 711 717 im Jahre 1951 beschrieben worden, doch sind sie wegen fehlender Funktionssicherheit auf dem Markt nicht zur Anwendung gekommen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerventil dieses Typs zu schaffen, das die vorstehend beschriebenen Bedingungen mit hoher Betriebssicherheit erfüllt und ohne aufwendige Vorsteuerung wesentlich kostengünsiger in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindunggemäß dadurch gelöst, daß beim Ansprechen des Überdruckventils der Steuerkolben mittels eines separaten Schubkolbens, der zwischen Überdruckkammer und zugeordneter Schubkolbenseite des Steuerkolbens angeordnet ist, aus seiner Ruheposition, in der der Druckanschluß P auf den Arbeitsanschluß A ge-

schaltet ist, in eine Anfahrposition vorschiebbar ist, wobei der Steuerkolben in der Anfahrposition durch negative Überdeckung den Arbeitsanschluß A zur Schubkolbenseite des Steuerkolbens öffnet und daß die Schubkolbenseite des Steuerkolbens über einen in dem Steuer- ^: kolben gelagerten Sperrschieber mit dem Tank verbunden ist, wobei der Sperrschieber durch den federseitigen Endanschlag des Steuerkolbens geöffnet und durch den schubkolbenseitigen Endanschlag des Steuerkolbens geschlossen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Ventil wird der Steuerkolben druckabhängig, d. h. beim Öffnen des Überdruckventils aus seiner Ruheposition in eine Anfahrposition vorgeschoben, in der durch die genannte negative Überdeckung Hydraulikmedium, nachstehend kurz Öl genannt, auf die Schubkolbenseite des Steuerkolbens gelangt und den Steuerkolben weich und störungsfrei bis zu seinem Endanschlag vorschiebt. Wird der Steuerkolben durch seine Rückstellfeder in die umgekehrte Richtung bewegt, wobei er ebenfalls die genannte negative Überdeckung zu durchlaufen hat, dann sorgt ein in dem Steuerkolben gelagerter Sperrschieber dafür, daß bei dieser Stellbewegung das auf die Schubkolbenseite gelangende Öl durch den Steuerkolben hindurch in den Tank frei abströmen kann, so daß die für die Vorschubbewegung gewünschte negative Überdeckung bei der Rückstellbewegung des Steuerkolbens nicht hinderlich ist.

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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sperrschieber durch ein koaxial in dem Steuerkolben angeordnetes Innenrohr gegeben.

Durch diese kostengünstige und verblüffend einfache Maßnahme der Anordnung des Sperrschiebers in dem Steuerkolben können die Herstellungskosten der Steuerventile diesses Typs wesentlich gesenkt werden, da bisher zur Erzielung der gleichen Betriebssicherheit sehr viel aufwendigere Einrichtungen erforderlich waren.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand des Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1-7 ein Steuerventil gemäß der Erfindung in unterschiedlichen Schaltzuständen,

Fig. 8 eine spezielle Ausführungsform des Steuerventils gemäß den Figuren 1-8

In konstruktiver Hinsicht besitzt das als Beispiel dargestellte Steuerventil im wesentlichen den Steuerkolben (10) mit dem als Sperrschieber wirkenden Innenrohr (11), der gegen eine Rückstellfeder (12) arbeitet.

Der Schubkolben (13) besitzt Drosselbohrungen (14 u. 15) und eine Auslaßbohrung (16) zum Tank und ist mittels der Haltefeder (17) in der in Fig. 1 dargestellten Ruheposition eindeutig fixiert.

Die Haltefeder (17) des Schubkolbens (13) ist stärker ausgelegt als die Rückstellfeder (12) des Steuerkolbens (10).

Das in dem Steuerkolben (10) als Sperrschieber angeordnete Innenrohr (11) ist in zwei Positionen schaltbar, wie nachstehend noch genauer beschrieben, wobei diese Schaltpositionen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Kugelrasten (18), die durch einen O-Ring (19) radial verspannt sind, und durch zugeordnete Kerben (20) eindeutig fixiert sind.

Im Betrieb ist der Druckanschluß P des dargestellten Steuerventils mit der Öldruckpumpe (21) verbunden, wobei diese Druckleitung mit einem Druckbegrenzungsventil (22) abgesichert ist. Die Arbeitsanschlüsse A und B sind mit dem Arbeitszylinder (23) verbunden und das in der Arbeitsleitungliegende Überdruckventil (24) steht mit der Überdruckkammer (25) in Verbindung.

Wird die Hydraulikpumpe eingeschaltet (vgl. Fig. 1), so strömt das Öl in dem Steuerventil vom Druckanschluß P zum Arbeitsanschluß A zur Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders (23). Der Arbeitszylinder (23) fährt ein. Das von der Kolbenseite des Arbeitszylinders (23) verdrängte Öl gelangt über den Arbeitsanschluß B in den Tank.

Fährt der Arbeitszylinder (23) auf einen Widerstand (z. B. Endanschlag oder erhöhten Widerstand in der Anlage), dann erhöht sich der Öldruck in der Arbeitsleitung A und das

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Überdruckventil (24) spricht an, so daß Öl in die Überdruckkammer (25) einströmt. Aus dieser Überdruckkammer kann das Öl nur zum geringen Teil über die relativ kleine Drosselbohrung (14) in dem Schubkolben (13) entweichen, so daß der Schubkolben nach rechts bewegt wird und dabei den Steuerkolben (10) in eine Anfahrposition vor schiebt (vgl. Fig. 2).

In dieser Anfahrposition ist durch negative Überdeckung der Arbeitsanschluß A zur Schubkolbenseite des Steuer-* kolbens (10) geöffnet und gleichzeitig kann weiterhin Öl von dem Druckanschluß P in den Arbeitsanschluß A strömen.

Das zur Schubkolbenseite des Steuerkolbens gelangende Drucköl zwingt den Steuerkolben (10) und den Schubkolben (13) auseinander (vgl. Fig. 3). Somit übernimmt das Drucköl das weitere Vorschieben des Steuerkolbens (10) darstellungsgemäß nach rechts und drückt gleichzeitig den Schubkolben (13) entgegen der Kraft seiner Haltefeder (17) soweit zurück, daß sich in dem Spalt zwischen den beiden Kolben im wesentlichen ein gleichbleibender Staudruck aufbaut, der den Steuerkolben (10) insgesamt weich und ohne Druckstoß darstellungsgemäß nach rechts weiterschiebt, bis die Kolbenüberdeckung den Druckanschluß P zum Arbeitsanschluß B öffnet und Öl zur Kolbenseite des Arbeitszylinders (23) strömt. Somit kehrt der Arbeitszylinder seine Bewegungsrichtung um und fährt aus (vgl. Fig. 4).

Beim Ausfahren des Arbeitszylinder (23) übernimmt das von der Kolbenstangenseite des Arbeitszylinders verdrängte Öl, das zur Schubkolbenseite des Steuerkolbens (10) in den Spalt zwischen den beiden Kolben (10 u. 13) einströmt, das weitere Vorschieben des Steuerkolbens (10) bis zu seinem rechten Endanschlag.

Beim Anfahren des Steuerkolbens (10) gegen seinen rechten Endanschlag wird der in dem Steuerkolben gelagerte Sperrschieber geschaltet, d. h. das als Sperrschieber dienende Innenrohr (11) wird mittels des Distanzstückes (26) darstellungsgemaß nach links gedrückt, so daß jetzt die Bohrungen (27 u. 28) in dem Steuerkolben und dem Innenrohr fluchten (vgl. Fig. 5). Das war jedoch für die Schaltbewegung des Steuerkolbens (10) zunächst ohne Einfluß, da vor dem Anschlag des Innenrohres (11) an dem Distanzstück (26) die Bohrungen (27 u. 28) des Steuerkolbens verschlossen wurden, so daß kein Öl, welches zum weichen Schalten des Schubkolbens (13) noch vorgespannt bleiben muß, verloren gehen kann.

Wird nun beim Ausfahren des Arbeitszylinders (23) der am Druckbegrenzungsventil (22) eingestellte maximale Druck erreicht, so öffnet das Ventil und ein Teil des von der Pumpe (21) geförderten Öls strömt über das Druckbegrenzungsventil (22) zum Tank. Diese Teilmenge des geförderten Öls geht dem Arbeitszylinder verloren und dieser bewegt sich nun langsamer, wodurch auch der am Arbeitsanschluß A eintretende Ölstrom geringer wird. Wird

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dieser Ölstrom am Arbeitsanschluß A so gering, daß er die Drosselbohrung (15) des Schubkolbens (13) passieren kann, dann reduziert sich zwangsläufig der Staudruck zwischen den beiden Kolben (13 u. 10) und der Schubkolben (13) kehrt in seine Ruheposition zurück (vgl. Fig. 6).

Ist der Staudruck zwischen dem Schubkolben (13) und dem Steuerkolben (10) durch immer geringere von der Kolbenstangenseite des Arbeitzylinders (23) abströmende Ölmengen unter einen bestimmten Wert gesunken, dann überwiegt die Kraft der Rückstellfeder (12), so daß der Steuerkolben (10) darstellungsgemäß nach links zurück bewegt wird. Während dieses Zurückbewegens des Steuerkolbens in seine ursprüngliche Ruheposition wird die negative Überdeckung des Druckanschlusses A erneut durchfahren. Das Öl, welches diese negative Überdeckung überströmt, würde jetzt das Zurückkehren des Steuerkolbens (10) in seine ursprüngliche Ruheposition gemäß Fig. 1 behindern, wenn nicht gemäß der Erfindung das Öl durch das Innenrohr (11) ungehindert über die offenen Bohrungen (27 u. 28) in den Tank abgeleitet werden könnte (vgl. Fig. 7).

Erreicht der Steuerkolben (10) darstellungsgemäß wieder seinen linken Endanschlag, dann wird das als Sperrschieber dienende Innenrohr durch den Endanschlag wieder umgeschaltet, so daß die ursprüngliche Ruheposition gemäß Fig. 1 wieder erreicht ist.

Fig. 8 zeigt eine spezielle Ausführungsform des vorste-

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hend beschriebenen Steuerventils, die dann zweckmäßig ist, wenn der Arbeitszylinder (23) senkrecht eingebaut ist, wie dies z. B. bei Pendelschildcontainern der Fall ist. Da in diesem Fall das Pendelschild den Arbeitszylinder unter Umständen schneller herausziehen kann als die Pumpe Öl fördert und somit die Gefahr einer Luftsackbildung im Arbeitszylinder bestehen könnte, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mittels einer einfachen Stellschraube (29) die Drosselposition des Schubkolbens (13) in der Verbindung vom Arbeitsanschluß A zum Tankanschluß T einstellbar ist.

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Claims

Patentanwalt Dipl.-Ing. Gerd Lange

D-4950 Minden/Westf.

Kurt Varlemann Anwaltsakte: 314.201

Eidinghausener Str. 117

Bad Oeynhausen 10. Mai 1982

Selbststeuerndes hydraulisches Umschalt-Ventil für einen doppe!wirkenden Arbeitszylinder

Ansprüche :

Selbststeuerndes hydraulisches Umschalt-Ventil für für einen doppelwirkenden Arbeitszylinder

- mit einem gegen eine Rückstellfeder arbeitenden Steuerkolben,

- dessen andere Kolbenseite hydraulisch durch den Druck in einer Überdurckkammer beaufschlagbar ist, die einerseits über ein zwischengeschaltetes Überdruckventil mit dem Arbeitsanschluß A des Arbeitszylinders verbunden ist und andererseits über eine Drosselbohrung mit dem Tank in Verbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,

- daß beim Ansprechen des Überdruckventils (24) der Steuerkolben (10) mittels eines separaten Schubkolbens (13), der zwischen Überdruckkammer (25)

und zugeordneter Schubkolbenseite des Steuerkolbens (10) angeordnet ist, aus seiner Ruheposition, in der der Druckanschluß P auf den Arbeitsanschluß A geschaltet ist, in eine Anfahrposition vorschiebbar ist,

- daß der Steuerkolben (10) in der Anfahrposition durch negative Überdeckung den Arbeitsanschluß A zur Schubkolbenseite des Steuerkolbens öffnet,

- und daß die Schubkolbenseite des Steuerkolbens (10) über einen in dem Steuerkolben gelagerten Sperrschieber (11) mit dem Tank verbunden ist, wobei der Sperrschieber durch den federseitigen Endanschlag des Steuerkolbens geöffnet und durch den schubkolbenseitigen Endanschlag des Steuerkolbens geschlossen wird.
2. Ventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sperrschieber durch ein koaxial in dem Steuerkolben (10) angeordnetes Innenrohr (11) gegeben ist.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

- daß die Schubkolbenseite des Steuerkolbens (10) über eine Drosselbohrung (15)in dem Schubkolben (13) mit dem Tank in Verbindung steht

- und daß der Schubkolben in seiner Ruheposition einem ihm zugeordneten Tankanschluß sperrt.
4. Ventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Schubkolben (13) aus seiner Ruheposition gegen den Druck einer Haltefeder (17) in Drosselpositionen rückstellbar ist, in denen er den ihm zugeordneten Tankanschluß gedrosselt öffnet.
5. Ventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Drosselpositionen des Schubkolbens (13) mittels eines verstellbaren Anschlags (29) einstellbar sind.