DE4410261A1 - Hydraulische Steuerungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerungsvorrich­ tung, insbesondere eine Fernsteuerungsvorrichtung.

Hydraulische Fernsteuerungssysteme werden häufig angewandt zum Steuern von hydraulischen Zylindern und hydraulischen Motoren, die zur Betätigung einer Vielzahl von Geräten oder Maschinen verwendet werden, z. B. Bagger, Schaufellader, Bull­ dozer, Hubgeräte u. dgl. Beim Betrieb solcher Geräte sind häufig schnelle Ansprechzeiten erwünscht. In manchen Anwendungs­ fällen werden lange Steuerleitungen von den hydraulischen Steuerungen zu den Geräten benutzt. Die Länge solcher Steuer­ leitungen kann 15 m übersteigen. Bei langen Steuerleitungen entstehen jedoch lange Ansprechzeiten. Bei kaltem Wetter kön­ nen diese Ansprechzeiten bei Anwendung im Freien noch weiter verlängert werden.

Bisher wurde die Erscheinung des langsamen Ansprechens bzw. der langen Ansprechzeiten bei relativ langen Steuerleitungen offenbar nicht erkannt, jedenfalls sind bisher keine Vorschläge zur Lösung der durch lange Steuerleitungen auftretenden Prob­ leme gemacht worden.

Hydraulische Zylinder und Motoren werden gewöhnlich durch Haupt­ steuerventile gesteuert, die einen Ventilkolben haben, welche aus einer neutralen Position, die durch eine Feder bestimmt ist, in eine erste oder eine zweite Arbeitsposition verschiebbar sind. Wenn der Ventilkolben sich in der ersten Position befin­ det, bewegt sich der Zylinder in einer ersten Richtung oder der Motor dreht sich in einer ersten Richtung, und wenn der Ventil­ kolben sich in der zweiten Position befindet, bewegt sich der Zylinder in einer zweiten Richtung oder der Motor dreht sich in einer zweiten Richtung. Die Position des Ventilkolbens ist bestimmt durch eine Fernsteuerung, die manuell betätigt sein kann, um auszuwählen, in welcher Weise der Ventilkolben sich bewegen soll. In bisherigen Geräten dieser Art wird ein hy­ draulisches Steuerfluid mit relativ hohem Steuerdruck direkt zu entgegengesetzten Enden des Ventilkolbens geführt. Hierzu muß ein relativ hohes Volumen an Steuerfluid transportiert werden. Wenn ein System eine manuelle oder eine andere Steuerung erfordert, die entfernt von dem Hauptsteuerventil angeordnet ist, wird das Volumen an Steuerfluid, das durch die Steuer­ leitungen bewegt werden muß, notwendigerweise wegen der Länge der Steuerleitungen vergrößert. Wenn diese Längen etwa 15 m oder mehr erreichen, nehmen die Ansprechzeiten zu wegen des größeren Volumens der zu verschiebenden hydraulischen Steuerflüssigkeit. Da gewöhnlich möglichst kleine Ansprech­ zeiten erwünscht sind, besteht ein Bedarf zur Reduzierung der Steuerzeiten insbesondere, wenn die Länge der Steuerleitungen etwa 15 in oder mehr erreichen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Fern­ steuerung zu schaffen, bei welcher die Ansprechzeiten möglichst klein gehalten sind.

Erfindungsgemäß ist daher ein Fernsteuerungssystem vorgesehen zur Betätigung hydraulisch angetriebener Geräte, mit einem Hauptsteuerventil, das einen Ventilkolben hat, wobei das Ven­ til Kammern an entgegengesetzten Enden des Ventilkolbens auf­ weist. Jede der Kammern ist an eine Quelle für ein hydraulisches Steuerfluid angeschlossen, das ein erstes Druckniveau hat zum Bewegen des Ventilkolbens beim Anlegen des hydraulischen Steuer­ fluides mit dem ersten Druck zur Steuerung des hydraulisch ge­ triebenen Gerätes. Eine Fernsteuerung wählt aus, welche Kam­ mer durch das hydraulische Fluid unter Druck gesetzt wird. Nach der Erfindung ist nun insbesondere ein hydraulischer Be­ tätiger vorgesehen, der in Verbindung mit jeder der Kammern steht, wobei der hydraulische Betätiger den Strom des hydrau­ lischen Steuerfluides zu den Kammern unter dem ersten Druck steuert, indem der Betätiger bei einem zweiten Druckniveau betätigt wird, das kleiner ist als das erste Druckniveau.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Druck zum Ventilkolben derselbe wie der Steuerdruck von der entfernten Quelle weil Kolben derselben Größe in einem Druckreduzier­ ventil in der Fernsteuerung verwendet werden wie die Betätiger- Kolben in dem Betätiger. Durch Verwendung von Auslauf-Öffnungen in den Betätiger-Kolben sinkt der Druck von der entfernten Druckquelle schnell, wenn die letztere vom Betätiger getrennt wird.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Hauptsteuerventil mit einem Ventilkolben, der zwischen wenigstens zwei Positionen verschieb­ bar ist beim Anlegen eines hydraulischen Druckes von einer Quelle eines hydraulischen Steuerfluides mit einem ersten ge­ wählten Druck. Das Steuerfluid wird mit dem ersten gewählten Druck angelegt beim Bewegen eines Betätiger-Kolbens aus einer ersten nicht operativen in eine operative Position durch An­ legen des Steuerfluides unter einem zweiten gewählten Druck, der niedriger ist als der erste gewählte Druck, über die hy­ draulischen Steuerleitungen, die eine Länge haben, die größer ist als eine gewählte Länge. Ein Teil des hydraulischen Fluides, das an den Kolben mit dem zweiten gewählten Druck angelegt wird, fließt hinter dem Kolben ab und in eine Rücklaufleitung, während der Kolben sich in der operativen Position befindet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt den wesentlichen Aufbau der Erfindung zeigt in Verbindung mit einer schematischen Darstellung eines hydrau­ lischen Gerätes, das durch die hydraulische Steuerung gesteuert wird.

Fig. 2 zeigt in Form eines schematischen Schalt­ bildes die Arbeitsweise der hydraulischen Steuerung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt vergrößert im Schnitt ein Ende eines Steuerventiles, das mit der hydraulischen Steuerung der Fig. 1 und 2 verwendet wird.

Fig. 4 zeigt vergrößert im Schnitt einen Kolben in einem Betätiger-Teil von Fig. 3 in nicht operativer Position und

Fig. 5 zeigt einen Schnitt ähnlich Fig. 4, wobei der Kolben in operativer Position darge­ stellt ist.

Detaillierte Beschreibung des Hauptsteuerventiles 28 nach Fig. 1

Fig. 1 zeigt ein hydraulisches Fernsteuersystem 10 zur Betätigung eines hydraulischen Gerätes 12, das beispielsweise ein hydrau­ lischer Zylinder oder ein hydraulischer Motor sein kann. Wenn beispielsweise das hydraulische Gerät 12 ein hydraulischer Zy­ linder ist, enthält es einen Arbeitskolben 14 und eine Kolben­ stange 16, die in einem Zylinder 18 hin- und herbewegbar sind, abhängig davon, ob ein hydraulisches Fluid in eine erste Ar­ beitskammer 20 auf einer Seite des Kolbens oder in eine zweite Arbeitskammer 22 auf der anderen Seite des Kolbens eingeführt wird. Die erste Arbeitskammer 20 ist über eine Leitung 24 an einen ersten Auslaß oder eine Arbeitsöffnung 26 eines Haupt­ steuerventiles 28 angeschlossen, während die zweite Kammer 22 über eine Leitung 30 an einen zweiten Auslaß oder eine Ar­ beitsöffnung 32 des Hauptsteuerventiles 28 angeschlossen ist. Es wird betont, daß der nur schematisch dargestellte Hydraulik­ zylinder 12 alternativ auch ein Hydraulikmotor sein kann, der in einer ersten Richtung läuft, wenn er an den Arbeitsanschluß 26 angeschlossen ist und der in einer zweiten Richtung läuft, entgegengesetzt zur ersten Richtung, wenn er an den Arbeits­ anschluß 32 angeschlossen ist.

Ob Hydraulikfluid über den ersten Arbeitsanschluß 26 oder den zweiten Arbeitsanschluß 32 dem Hydraulikzylinder 12 zugeführt wird, wird durch die Position eines manuellen Schalthebels 36 bestimmt, der Teil einer Fernsteuerung 38 ist. Alternativ kann z. B. ein Fußpedal oder eine andere Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Fernsteuerung 38 vorgesehen werden. Die Fern­ steuerung 38 ist über ein Paar hydraulischer Steuerleitungen 42 und 44 mit dem Hauptsteuerventil 28 verbunden.

Das Hauptsteuerventil 28 steuert den Strom des hydraulischen Druckfluides von einer Pumpe 46, die über eine Leitung 48 mit einem Einlaß 50 des Hauptsteuerventiles verbunden ist. Abhängig von der Position eines Ventilkolbens 52 bewirkt das Ventil 28 einen Strom des hydraulischen Fluides von der Pumpe 46 entweder zum ersten Arbeitsanschluß 26 oder zum zweiten Ar­ beitsanschluß 32.

Wenn der Ventilkolben 52 gegen die Kraft einer Feder 53 nach links verschoben wird, dann öffnet der federbelastete Ventil­ kopf 54, so daß Fluid aus dem Einlaß 50 an dem Ventilkopf 54 vorbei in einen Kanal 56 und dann in einen Kanal 58 strömen kann, wobei die beiden Kanäle durch eine Kammer 60 miteinander verbunden sind. Das von der Pumpe 46 gelieferte hydraulische Fluid fließt dann weiterhin durch die Kanäle 56, 58 und dann um den Zylinder 62 und aus dem zweiten Auslaßanschluß 32 aus, um das hydraulische Druckfluid in die Kammer 22 einzuführen.

Das hydraulische Fluid wird nicht zum Auslaßanschluß 26 geführt, wenn der Ventilkolben nach links verschoben wird, weil der Zylinder 70 einen Fluß durch den Kanal 72 sperrt. Hierdurch wird der Ventilkopf 74 daran gehindert, zurückgeschoben zu werden, weil das Hydraulikfluid inkompressibel ist. Das Hy­ draulikfluid in der ersten Kammer 20 des Hydraulikzylinders 12 strömt dann über die Leitung 24 in den Arbeitsanschluß 26, um den Zylinder 78 und dann zum Kanal 80. Der Kolbenabschnitt 82 wird nach links verschoben, so daß eine Verbindung zwischen dem Kanal 80 und einem Auslaßkanal 84 herbeigeführt wird, wel­ cher mit dem Kanal 80 zusammenwirkt, um einen Auslaß zu schaf­ fen.

Wenn der Kolben 52 nach rechts gegen die Kraft einer Zentrier­ feder 86 verschoben wird, macht der Kolbenabschnitt 70 den Kanal 72 frei, so daß sich der Ventilkopf 74 unter dem Druck im Einlaß 50 öffnet. Das Hydraulikfluid strömt dann in die Kammer 87 und durch den Kanal 80, um den Zylinder 78 und aus dem Auslaßanschluß 26 aus, so daß Druckfluid in die Kammer 20 geführt und der Arbeitskolben 14 nach rechts bewegt wird. In der Zwischenzeit hat der Kolbenabschnitt 90 den Kanal 56 gesperrt, während der Kolbenabschnitt 92 den Auslaßkanal 94 freigibt, so daß Fluid aus der Kammer 22 des Hydraulikzylinders 12 über den Kanal 58 aus und in den Auslaßkanal 94 strömen kann.

Die Richtung, in welcher der Ventilkolben 52 verschoben wird, hängt davon ab, ob der Schalthebel 36 in Gegenuhrzeigerrich­ tung oder in Uhrzeigerrichtung um den Drehpunkt 100 geschwenkt wird. Wenn sich der Schalthebel 36 in seiner neutralen oder aufrechten Position befindet, halten die Zentrierfedern 86 und 53 den Ventilkolben 52 in der in Fig. 1 gezeigten Position, so daß das hydraulische Fluid in keine der beiden Richtungen strömen kann.

Beschreibung der Fernsteuerung nach den Fig. 1 und 2

In manchen Anwendungsfällen können die hydraulischen Steuer­ leitungen 42 und 44 eine Länge von z. B. 15 m oder mehr haben, und sie sind an hydraulische Betätiger 110 und 112 an entge­ gengesetzten Seiten des Hauptsteuerventiles 28 angeschlossen, so daß ein hydraulischer Druck an eine erste und eine zweite Seite 114 und 116 des Ventilkolbens 52 angelegt wird. Die hy­ draulischen Betätiger 110 und 112 sind mit einer ersten und einer zweiten Kammer 118 und 120 verbunden, so daß das Druck­ fluid in den Steuerleitungen 42 und 44 an entgegengesetzte Enden des Ventilkolbens 52 gelegt werden kann, um den Ventil­ kolben 52 aus seiner neutralen Position nach Fig. 1 in die erste Position, in welcher das Fluid aus dem ersten Arbeits­ anschluß 26 kommt, so wie in eine zweite Position zu schalten, in welcher das Fluid aus dem zweiten Anschluß 32 kommt.

Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist eine Pumpe 150 vorgesehen, die ein Hydraulikfluid unter einem ersten Steuerdruck von bei­ spielsweise 21-35 kp/cm² über eine Leitung 152 liefert. Die Leitung 152 zweigt an einem Punkt 154 ab und legt den ersten Steuerdruck von 21-35 kp/cm² über die Leitung 156 an den er­ sten hydraulischen Betätiger 110 und über die Leitung 58 an den zweiten Betätiger 112. Eine Leitung 160, die von der Lei­ tung 156 abzweigt, führt das Hydraulikfluid unter dem ersten Steuerdruck von 21-35 kp/cm² über einen Anschluß 162 zur Fernsteuerung 38 (Fig. 2). Das hydraulische Fluid unter dem ersten Druck von 21-35 kp/cm² wird selektiv an die Kammern 118 und 120 im Hauptsteuerventil 28 gelegt. Wenn das Hydrau­ likfluid unter dem ersten Druck an die Kammer 118 gelegt wird, bewegt sich der Ventilkolben 52 nach rechts, und wenn der hy­ draulische Druck an die Kammer 120 gelegt wird, bewegt sich der Ventilkolben 52 nach links. Durch Betätigung des Schalt­ hebels 36 in der Fernsteuerung 38 wird ausgewählt, welche der Kammern 118 oder 120 das Hydraulikfluid unter dem ersten Steuerdruck von 21-35 kp/cm² erhält.

Wenn der Schalthebel 36 in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird (Fig. 1), schwenkt er um den Drehpunkt 100 und drückt einen Betätiger 180 nieder. Nach der Erfindung erfährt nun der Betätiger 180 eine Kraft, welche die Vorspannung einer Feder 182 überwindet bzw. übersteigt, um ein Kolbenventil 184 abwärts zu verschieben. Wenn das Kolbenventil 184 sich abwärts bewegt, gelangt eine Öffnung 186 in Flucht mit einem Kanal 188, mit welchem die Steuerdruckleitung 160 verbunden ist. Hierdurch kann Hydraulikfluid über das Kolbenventil 184 in die Leitung 42 strömen. Da jedoch nach der Erfindung die Bohrung 186 relativ klein ist, wird das hydraulische Steuer­ fluid gedrosselt und an die Leitung 42 und einem zweiten Steuerdruck gelegt, der deutlich niedriger ist als der erste Steuerdruck. Der erste Steuerdruck, der auf der Leitung 160 liegt, liegt in der Größenordnung von 21-35 kp/cm², während der zweite Steuerdruck im Bereich von etwa 1,75-34 und vor­ zugsweise im Bereich von etwa 1,75-13 kp/cm² liegt.

Die Leitung 42, die eine Länge von etwa 15 m oder mehr hat, ist über eine Einlaßöffnung 190 im hydraulischen Betätiger 110 angeschlossen und erfindungsgemäß an einen Betätiger- Kolben 192 gelegt. Wenn der Kolben 192 sich bezogen auf Fig. 1 abwärts bewegt, wird hydraulisches Fluid mit dem hohen Steuerdruck von 21 kp/cm² an die Kammer 118 eingeführt. In der dargestellten Ausführungsform wird der Steuerdruck in der Lei­ tung 156 über eine Bohrung 194 (Fig. 1) an das Hauptsteuer­ ventil gelegt und das Fluid strömt dann durch einen inneren Kanal 195 vom Anschluß 194 zu einer Kammer 196. Wenn, der Kolben 192 im hydraulischen Betätiger 110 niedergedrückt wird, strömt Hydraulikfluid mit dem Steuerdruck von 21-35 kp/cm² aus der Kammer 196 in eine Bohrung 198 eines Schiebeventils 200 und durch eine Bohrung 202 im Ventil 200 zur Kammer 118, um die letztere mit einem Druck von 21-35 kp/cm² zu be­ aufschlagen.

Damit sich der Ventilkolben 52 nach rechts bewegen kann, muß das Hydraulikfluid in der entgegengesetzten Kammer 120 ab­ geführt werden. Dies geschieht, indem das Fluid aufwärts durch eine Bohrung 204 im Ventil 206 in eine Kammer 208 strömt. Die Kammer 208 ist über einen inneren Kanal 209 mit der Aus­ laßleitung 94 des Hauptsteuerventiles verbunden. Von der Auslaßleitung 94 strömt das Hydraulikfluid zu einem Sumpf 210 stromaufwärts von der hydraulischen Pumpe 150. Wenn sich der Ventilkolben 52 in der rechten Position befindet, strömt das Hydraulikfluid aus dem Anschluß 26 aus und tritt in die Kammer 20 ein, um den Kolben 14 des Hydraulikzylinders 12 nach rechts zu verschieben.

Wenn der Schaltgriff 36 in Uhrzeigerrichtung bewegt wird, über­ windet der Kolben 220 die Kraft der Feder 222 und bewegt das Kolbenventil 224 abwärts. Hierdurch wird erfindungsgemäß die kleine Bohrung 226 in Flucht mit dem Kanal 188 gebracht, so daß das Hydraulikfluid mit dem ersten Steuerdruck von 21 - 35 kp/cm² durch die Bohrung 226 gedrosselt wird und über die Leitung 44 in den hydraulischen Betätiger 112 strömt mit einem reduzierten Steuerdruck von 1,75 - 34 kp/cm² und vorzugsweise von 1,75-13 kp/cm². Der Druck bewirkt, daß ein Betätiger-Kolben 230 sich abwärts bewegt, wodurch das Schiebeventil 206 abwärts bewegt wird, wodurch die Bohrung 232 mit der ringförmigen Kammer 234 ausgerichtet wird. Die ringförmige Kammer 234 ist an eine Steuereinlaßöffnung 236 angeschlossen über einen inneren Kanal im Hauptsteuer­ ventil, so daß das Steuerfluid durch die zentrale Bohrung 204 hindurch und in die zweite Kammer 120 einströmen kann, wodurch die zweite Kammer mit Druck beaufschlagt und der Ventilkolben 52 nach links verschoben wird. Wenn sich der Ventilkolben 52 nach links verschiebt, wird das Hydraulik­ fluid in der Kammer 118 durch die Bohrung 202 und das Ven­ til 200 sowie über eine Auslaßöffnung 240 in eine Auslaß­ kammer 242 abgeführt. Die Auslaßkammer 242 ist über einen inneren Kanal 243 mit der Auslaßleitung 84 des Hauptsteuer­ ventiles 28 verbunden, und diese wiederum ist an den Sumpf 150 angeschlossen, so daß der Ventilkolben 52 nach links gegen die Kraft der Zentrierfeder 53 verschieben kann.

Nach der Erfindung haben die Kolben 192 und 230 Kolbenflächen, die gleich den Kolbenflächen an den Kolbenventilen 184 und 224 sind, aber deutlich kleiner als die Flächen des Ventilkolbens 52. Dies führt dazu, daß die Ansprechzeit um etwa ein Drittel reduziert wird, wenn ein hydraulisches Steuerfluid mit dem reduzierten zweiten Steuerdruck angelegt wird, um selektiv die Betätiger-Kolben 192 und 230 zu schalten, damit das hy­ draulische Fluid mit dem ersten Druckniveau den Ventilkolben 52 schalten bzw. verschieben kann. Das Kontrollsystem nach der Erfindung kommt mit einer kleineren Verschiebung oder einem kleineren Transport an Hydraulikfluid aus zur Bewegung des Ventilkolbens 52, als dies bisher erforderlich war, wo keine Betätiger-Kolben,wie die Kolben 192 und 230 nach der Erfindung, verwendet wurden.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist einer der hydraulischen Betätiger 110 im Querschnitt dargestellt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Kolben 192 mit, einer zentralen Bohrung 250 ausgestattet. Da der hydraulische Betätiger 112 identischen Aufbau und identische Wirkungsweise hat wie der Betätiger 110, wird nur der letztere beschrieben. Die zentrale Bohrung 250 hat einen Abschnitt 254 mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 258 mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 258 ist an eine quer verlaufende Abströmbohrung 260 angeschlossen. Wenn sich der Kolben 192 in der nicht beaufschlagten Position nach Fig. 4 befindet, liegt die Bohrung 260 oberhalb der oberen Stirnplatte 262 eines Zylinders 264, der das obere Ende 266 des Ventiles 200 hält. Ein Ring 268 hält den Kolben 192 in Position bezüglich der Platte 262, während eine Schrauben­ feder 270 das Ventil 200 nach oben gegen die Nase des Kolbens 192 drückt und der Ring 268 gegen die obere Stirnplatte 262 gedrückt wird, so daß der Kolben an Ort und Stelle bleibt.

Der Kolben 192 bewegt sich abwärts, wenn ein hydraulisches Fluid unter dem zweiten Steuerdruck von 1,75-34 kp/cm² über die Steuerleitung 42 angelegt wird. Hierdurch wird nicht nur das Ventil 266 abwärts bewegt, sondern außerdem die Bohrung 260 mit einer Kammer 274 verbunden, in welcher das Ende 266 des Ventiles 200 angeordnet ist. Das hydraulische Fluid strömt dann durch eine Öffnung 276 im Zylinder 264 aus und in einen ringförmigen Kanal 278 ein. Vom Kanal 278 strömt das Hydrau­ likfluid durch den Kanal 243 im Hauptsteuerventil 28 zum Aus­ laßkanal 84 des Hauptsteuerventiles 28.

Beim Zurückführen des Schalthebels 36 in seine zentrale Po­ sition kehrt das Ventil 184 in der Steuerung 38 zurück in die Position nach Fig. 1, wobei eine Querbohrung 282 in Flucht mit einer ringförmigen Kammer 284 gelangt, die an einen Kanal 286 angeschlossen ist. Der Kanal 286 hat eine Auslaß­ öffnung 288, die an eine Rückführleitung 290 angeschlossen ist, welche in einen Sumpf 292 mündet.

Da die Leitung 42 etwa 50 m lang sein kann, wäre gewöhnlich eine relativ lange Zeit erforderlich für das Hydraulikfluid in den Steuerleitungen 42 und 44, um über die Steuerleitungen zurückzuströmen, so, daß die Kolben 192 und 230 in ihre in Fig. 1 gezeigten Positionen zurückkehren. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Kolben 192 und 230 in den hydraulischen Betätigern 110 und 112 mit axialen 250 und radialen Bohrungen 260 (Fig. 4 und 5) wird das hydraulische Steuerfluid unter dem zweiten Betriebsdruck kontinuierlich abgeführt, wenn die Kolben sich in ihrer operativen Arbeitsweise befinden. Wenn der Schalthebel 36 in seine aufrechte Mittelposition nach Fig. 1 zurückgebracht wird, können die Kolben 192 und 230 sich schneller aus ihrer operativen in ihre inoperative Po­ sition bewegen, wodurch die Aus-Zeit (off time) beträchtlich reduziert wird. Wie im nachfolgenden Beispiel dargestellt wird, wird die Ein-Zeit (on time) etwas erhöht durch das Abfließen von hydraulischem Steuerfluid, durch welches die Kolben 192 und 230 beaufschlagt werden, aber diese Zunahme ist nicht so stark, daß sie die Wirkungsweise des Systems nachteilig be­ einflussen könnte. Die Ansprech-Charakteristiken des Systems insgesamt sind daher deutlich verbessert.

Der an den Ventilkolben 52 angelegte Druck ist derselbe wie der Steuerdruck von der entfernten Druckquelle 150 (Fig. 2), weil Kolben derselben Größe verwendet werden für die Druck­ reduzierventile 84 und 224 wie für die Betätigungs-Kolben 192 und 230. Die Abströmeinrichtung, bestehend aus den Bohrun­ gen 250 und 260 in den Kolben 192 und 230 ermöglicht es, daß der Druck von der Fernsteuerung 38 schnell abnimmt, wenn der Druck auf den Leitungen 42 und 44 weggenommen wird. Der erste gewählte Steuerdruck liegt im Bereich von etwa 14 bis etwa 42 kp/cm², vorzugsweise etwa im Bereich von 21 bis etwa 35 kp/cm². Der zweite gewählte Steuerdruck liegt im Bereich von etwa 1,75 bis etwa 34 kp/cm² und vorzugsweise etwa im Bereich von 1,75-13 kp/cm².

BEISPIEL Hydraulische Fernsteuerung (HR), angeschlossen an ein Druckent­ lastungsventil (PRV) mittels Schläuchen mit einer Länge von 15 m (50 Fuß)

Ein-Zeit Nr. 1 = Druck am ersten Arbeitsanschluß (26, 32);
Ein-Zeit Nr. 2 = Eine Gallone je Minute Fluß vom Arbeitsanschluß (26, 32). (Eine Gallone sind 3,785 l);
Aus-Zeit = Abnahme des Flusses vom Arbeitsanschluß (26, 32) auf eine Gallone je Minute.

Ansprechzeit

Es wurde ein Gerät Nr. V20-5909 und HC-436 der Firma Gresen, ei­ ner Tochtergesellschaft der Anmelderin verwendet, mit einem ersten Steuerdruck von 35 kp/cm², einer Öltemperatur von 38°C (100° Fahrenheit), einem zweiten Steuerdruck von 1,75-29,75 kp/cm², Schläuchen (42, 44) von 15 m Länge (50 Fuß), mit 0,375 Zoll×0,9 Zoll (1 Zoll = 25,4 mm).

Damit wird die Ansprechzeit

Die Standardgeräte nach dem Stand der Technik mit 15 m (50 Fuß) Telelect-Schläuchen (42, 44) erfordern eine Ölverdrängung von 2,24 cm³ (0,137 Kubik Zoll), um den Ventilkolben zu verschieben, wenn von neutraler Stellung auf volle Leistung geschaltet wird. Das Öl muß den Weg von zwei Schlauchlängen zu den druckbeauf­ schlagten Betätigern 110 und 112 und die zwei Entfernungen von den Betätigern zum Auslaß durchlaufen.

Die Verschiebung beträgt π×(0,75 Zoll)² × 0,310 Zoll Hub (1 Zoll = 25,4 mm).

Ersetzt man das Standargerät durch das Gerät (Hauptsteuerventil 28) nach der Erfindung, so reduziert sich die durch die Schläu­ che (42, 44) zu verdrängende bzw. zu verschiebende Ölmenge auf 0,057 cm³ (0,0035 Kubik Zoll). Die Ölverdrängung oder Verschie­ bung im Betätiger bleibt dieselbe. Die Ansprechzeit bei der Ein- Bedingung wird reduziert um etwa 1/3. Die Ansprechzeit in der Aus-Bedingung bleibt etwa dieselbe.

Die Verschiebung beträgt = π×(0,235 Zoll)²×0,080 Zoll Hub (1 Zoll = 25,4 mm)
Verwendet man zusätzlich eine Auslaßöffnung mit einem Durch­ messer von 0,76 mm (0,03 Zoll) (radiale Bohrung 260) in Ver­ bindung mit dem erfindungsgemäßen Gerät (Hauptsteuerventil 28) zwischen dem Steuerdruck und dem inneren Auslaßkanal, so wird die Aus-Zeit um etwa 1/3 reduziert. Die Ein-Zeit steigt auf das Zweifache, bleibt aber immer noch annehmbar, da die Ein-Zeit bei dem Gerät nach dem Stand der Technik immer noch dreimal so lang ist. Eine kürzere Aus-Zeit ist mehr erwünscht, trotz der längeren Ein-Zeit.

Claims (10)

1. Hydraulische Fernsteuerung zum Betätigen eines hy­ draulisch getriebenen Gerätes, mit einem Haupt­ steuerventil, das einen Ventilkolben mit Stirn­ flächen aufweist, wobei das Hauptsteuerventil Kammern an entgegengesetzten Enden des Ventilkol­ bens besitzt, von denen jede an eine Quelle ei­ nes hydraulischen Steuerfluides angeschlossen ist, das unter einem ersten Druck steht zum Verschieben des Ventilkolbens beim Anlegen des hydraulischen Steuerfluides unter dem ersten Druck, um das hy­ draulisch getriebene Gerät zu steuern, und wobei eine entfernte Steuereinrichtung wählt, welche Kammer durch das hydraulische Druckfluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß hydraulische Be­ tätiger (110, 112) vorgesehen sind, die in Verbindung mit den Kammern (118, 120) stehen, daß ferner jeder Betätiger (110, 112) folgende Elemente aufweist, näm­ lich einen Betätigungs-Kolben (192, 230), der eine Kolbenfläche vorgewählter Größe hat, welche mit dem hydraulischen Steuerfluid mit einem zweiten Druck be­ aufschlagt wird, der kleiner ist als der erste Druck; ein Ventil (266), das durch den Betätigungs-Kolben (192, 230) aus einer ersten Position (Fig. 4) ver­ schiebbar ist, in welcher das Ventil (266) den Strom des hydraulischen Steuerfluides unter dem ersten Druck zur Kammer (118, 120) in Verbindung mit dem Be­ tätiger (110, 112) sperrt, in eine zweite Position (Fig. 5), in welcher das Ventil (266) einen Strom des hydraulischen Steuerfluides unter dem ersten Druck zur Kammer (119, 120) erlaubt sowie Einrichtungen (260) zum Ableiten des unter dem zweiten Druck angeleg­ ten hydraulischen Steuerfluides am Betätigungs- Kolben (192, 230) vorbei, wenn der Betätigungs- Kolben (192, 230) sich in der zweiten Position (Fig. 5) befindet.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernte Steuereinrichtung (38) mit dem hydraulischen Betätiger (110, 112), der in Fluid­ verbindung mit der Kammer (118, 120) steht, über eine hydraulische Leitung (42, 44) verbunden ist, deren Länge wenigstens so lang wie eine vorgegebene Länge ist.

3. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Länge etwa 15 m beträgt.

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfläche des Kolbens (192, 230) eine Größe hat, die wesentlich kleiner ist als die Stirn­ flächen des Ventilkolbens (52).

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernte Steuereinrichtung (38) ein Kolben­ ventil (224) aufweist, das durch die Steuereinrichtung (38) betätigbar ist, das ferner das Kolbenventil (224) eine Kolbenfläche mit einer Größe hat, die im we­ sentlichen gleich der Größe der Fläche des Betäti­ gungskolbens (192, 230) ist.

6. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Betätiger (192, 230) inte­ gral mit dem Hauptsteuerventil (10) ausgebildet sind, und daß die Mittel zum Ableiten des unter dem zweiten Steuerdruck angelegten hydraulischen Steuerfluides eine Öffnung (260) in jedem Kolben (190, 230) umfassen, die mit einer Auslaßleitung (80, 84) im Hauptsteuerventil (28) in Verbindung steht.

7. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernte Steuereinrichtung (38) mit den hydraulischen Betätigern über Steuerleitungen (42, 44) verbunden ist.

8. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich der Kolben (192, 230) in die zweite Position bewegt, die Aus-Ansprechzeit der Steuerung reduziert wird, wenn die hydraulischen Steuerlei­ tungen eine Länge haben, die im wesentlichen gleich oder größer als eine vorgegebene Länge ist.

9. Steuerung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ableiten des hydraulischen Steuer­ fluides an den Betätigungs-Kolben (192, 230) vorbei Bohrungen (260) durch die Kolben (192, 230) umfassen, welche die Druckflächen der Kolben (192, 230) mit einer nicht unter Druck stehenden Rückführleitung (278) verbinden.

10. Steuerung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste gewählte Druck im Bereich von et­ wa 14-42 kp/cm² und der zweite gewählte Druck im Bereich von etwa 1,75-34 kp/cm², liegt.