DE69907730T2 - Hydraulisches wegeventil - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen von hydraulischen Verteilern, wie sie in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert sind.
- In der
1 der anliegenden Zeichnungen ist beispielhaft im Querschnitt eine bekannte Ausführungsform eines solchen Verteilers dargestellt, wie sie in der1 des Dokuments FR-A-2 689 575, auf den Namen der Anmelderin, erscheint. - Der Verteiler weist einen Körper
1 mit einer Öffnung P für den Einlass von unter Druck stehendem Fluid auf, das von einer Hydraulikquelle (nicht dargestellt) herkommt. In dem dargestellten Beispiel ist diese Öffnung P in Form eines Kanals2 ausgebildet, die den Körper1 quer in der Zeichenebene durchquert und auf den beiden Hauptflächen des Körpers mündet, die als Anschlag beim Stapeln von mehreren Verteilern nebeneinander und gegeneinander dienen. Zumindest eine Öffnung T (in Form eines Kanals, der den Körper1 quer in der Zeichenebene durchquert und auf den beiden Hauptflächen des Körpers mündet) dient zur Rückführung des Fluids in Richtung eines Reservoirs (nicht dargestellt). Zwei Arbeitsöffnungen A, B sind mit einem hydraulischen Gerät oder Aufnehmer (nicht dargestellt) verbunden. Ein Verteilschieber4 kann in einer Bohrung5 gleiten, die den Körper1 in Längsrichtung durchquert und auf zwei gegenüberliegenden Endflächen6 ,7 des Körpers mündet. Auf klassische Art und Weise weisen der Körper1 und der Schieber4 Passagen und/oder Kanalisationen und/oder Durchlässe auf, die so angeordnet sind, dass sie zusammenwirken, um Verbindungen zwischen den unterschiedlichen Öffnungen P, A, B, T des Körpers des Verteilers gemäß der von dem Schieber in der Bohrung eingenommenen axialen Position herzustellen und/oder zu unterbrechen. Die bestimmten Anordnungen dieser Passagen und/oder Kanalisationen und/oder Durchgänge werden vom Fachmann mit Bezug auf die für den Verteiler gewünschten Funktionen bestimmt. - Außerdem weist in diesem spezifischen Beispiel der Körper
1 noch einen anderen quer verlaufenden Kanal8 auf, der sich zwischen den Hauptflächen des Körpers erstreckt und der mit zumindest einem Druckwähler kombiniert ist, der es ermöglicht, in einem stromabwärts des Verteilschiebers4 befindlichen Kanal18 den stärkeren der beiden Drücke (den "load sensing" oder LS-Druck), die von dem Druck in diesem Kanal stromaufwärts des Verteilers und einen Arbeitsdruck des Verteilers gebildet werden, zu übertragen. - Der mit der Einlassöffnung P verbundene Kanal
2 mündet in die Bohrung5 des Körpers in einer Einlasskammer10 des Körpers, und in der Nähe davon kommuniziert eine andere Kammer11 über eine Passage12 mit einem Sitz13 , in welchem ein Kolben14 für ein freies dichtes Gleiten vorgesehen ist. Die Passage12 mündet in den Sitz13 an einem der Enden, hier dem unteren Ende (entsprechend einer Endfläche des Kolbens14 , hier seinem unteren Ende), während am gegenüberliegenden Ende (hier dem oberen Ende) der Sitz13 in einen Hohlraum15 mündet, in welchem sich der Kopf16 des Kolbens14 bewegen kann. Der Kopf16 , bezüglich des Körpers des Kolbens vergrößert, kann gegen eine an der Mündung des Sitzes13 in dem Hohlraum15 ausgebildeten Schulter anschlagen, um den Kolben14 zurückzuhalten. Eine Feder17 ist in dem Hohlraum15 vorgesehen, um den Kolben14 gegen dies Schulter so zu drücken, dass in Abwesenheit von Druck die Position fixiert ist. Der eben genannten Kanal8 mündet in den Hohlraum15 so, dass der in dem Kanal8 vorherrschende Druck ebenfalls in dem Hohlraum15 vorhanden ist und so auf das entsprechende Ende des Kolbens14 (hier sein oberes Ende) einwirkt. - Außerdem wird der Kolben
14 von einem axialen Kolben18 durchquert, der auf einer Seite in seine Endfläche gegenüber dem Kanal12 mündet und an seinem anderen Ende in einen diametralen Kanal19 , der den Kolben14 durchquert und so angeordnet ist, dass er von der Wand des Sitzes13 verschlossen ist, wenn der Kolben14 sich in seiner von der Feder17 aufgeprägten Ruhestellung (siehe1 ) oder in einer nicht vollständig angehobenen Position befindet. Ein Bereich28 des axialen Kanals18 ist in Form einer Beschränkung oder einer Düse ausgebildet. Der Bereich des Schiebers4 , der sich in der neutralen Schlitz zwischen den Kammern10 und11 erstreckt und sie voneinander isoliert, ist mit schrittweisen Kerben20 versehen, die dazu bestimmt sind, ein gesteuertes Strömen des Hydraulikfluids in dem geeigneten Sinn sicherzustellen, wenn der Schieber in dem einen oder anderen Sinn bewegt wird. - Von dem Sitz
13 aus erstrecken sich in zwei annähernd diametral gegenüberliegenden Richtungen zwei Leitungen21 , wobei in zumindest einer dieser beiden Leitungen ein Rückschlagventil22 angeordnet ist, wobei die beiden Leitungen21 in der Bohrung5 in jeweilige Kammern23 münden. - In der Nähe dieser Kammern
23 sind zwei Verteilkammern24 der Bohrung5 über Leitungen25 mit Arbeitsöffnungen oder Ausgangsöffnungen A und B des Verteilers verbunden. - Schließlich sind jenseits der Verteilkammern
24 zwei Rückführkammern26 der Bohrung5 über Leitungen27 mit dem Rückführkanal3 verbunden, der auf der Rückführöffnung T mündet. - Die Funktion des eben beschriebenen Verteilers ergibt sich in detaillierter Art und Weise aus dem eben schon genannten Dokument FR 2 689 575, auf das man zurückgreifen kann.
- Obwohl ein wie eben beschrieben aufgebauter Verteiler in seinem allgemeinen Prinzip zufriedenstellend ist, hat er unter bestimmten Betriebsbedingungen immer noch einen Nachteil. Ein solcher Verteiler ist nicht dazu bestimmt, allein verwendet zu werden, sondern mit mehreren anderen Verteilern der gleichen Art, um eine hydraulische Mehrfachverteileinrichtung zu bilden. Die Verteiler sind daher vorzugsweise auf dichte Art und Weise gegeneinander mit ihren Hauptflächen oder großen Flächen gestapelt, so dass die jeweiligen Leitungen P, T und LS (Kanäle
8 ) alle miteinander kommunizieren und Leitungen bilden, die den Stapel durchqueren, um die Funktionsweise der Mehrfachverteileinrichtung sicherzustellen. - Wenn in einer solchen Mehrfachverteileinrichtung mehrere Scheiben (einzelne Verteiler) gleichzeitig für starke Bewegungen von geregelten Hydraulikempfängern angesteuert werden, gibt es Instabilitäten aufgrund einer unzureichenden Dämpfung von Ausgleichsbewegungen. In anderen Worten reagieren aufgrund der gleichzeitigen Ausgleichsbewegungen in den jeweiligen Verteilern die Waagen aufeinander mittels des Kanals LS, und ein Gleichgewicht des Drucks LS kann sich nur schwer einstellen.
- Die Erfindung hat daher das Ziel, eine verbesserte Ausgestaltung des Verteilers vorzuschlagen, die diesen Nachteil nicht mehr aufweist und zu einer schnellen Stabilisierung des Drucks LS im Fall einer Mehrfachsteuerung führt.
- Zu diesem Zweck wird ein Hydraulikverteiler gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen.
- Die Ausgestaltung der hier beschriebenen Waage konserviert die grundlegenden Merkmale und Eigenschaften der Waage, die Teil des in
1 dargestellten bekannten Verteilers ist. Der feste mittlere Kern verkörpert die Düse der Verbindungsleitung zwischen dem ersten Ende des Sitzes oder der Aufnahme, das das Zugangsfluid aufnimmt, und dem zweiten Ende der Aufnahme oder des Sitzes unter dem Druck LS; der röhrenförmige Kolben, der um den mittleren Kern herum gleitet, stellt die Erzeugung des Differentialdrucks Δp zwischen dem Fluiddruck, der von der Hydraulikquelle ausgeht, und dem Ladungsdruck sicher, der der seitlichen Öffnung des Sitzes zugeführt wird, und dann der Arbeitsöffnung. - Vorzugsweise ist außerdem die zweite Öffnung des Durchgangs des Kerns mit einer Beschränkung versehen, so dass die Auslenkung des Kolbens hydraulisch bremsbar ist: Man hat so ein Dämpfungsmittel (Kammer mit variablem Volumen, definiert zwischen dem röhrenförmigen Kolben und dem mittleren Kern und verbunden über die zweite Düse mit der zentralen Passage), welches die Auslenkung des röhrenförmigen Kolbens steuert und seine Schwingung verhindert.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kern auf der Seite des zweiten Endes der Aufnahme einen verbreiterten Körper auf und auf der Seite des ersten Endes der Aufnahme einen verengten Bereich; der röhrenförmige Kolben weist außerdem einen Bereich mit großem Durchmesser auf, der den verbreiterten Körper des Kerns umgibt, und einen Bereich mit kleinem Durchmesser, der den verengten Bereich des Kerns umgibt; und der verbreiterte Körper des Kerns hat eine Länge, die kürzer ist als der Bereich mit großem Durchmesser des Kolbens, um so zwischen dem Kern und dem Kolben die oben genannte ringförmige Kammer zu definieren.
- Die Beschränkung der Waage kann in der vorgenannten dritten Öffnung des Durchgangs des Kerns angeordnet sein.
- In einer strukturell einfachen Ausführungsform der Erfindung ist die Aufnahme durch eine Bohrung gebildet, die auf einer Fläche des Körpers des Verteilers mündet, und diese Bohrung ist durch einen dichten Stopfen verdeckt, der den Kern in der Aufnahme versperrt.
- Schließlich kann, um den Verschleiß der Elemente soweit wie möglich zu reduzieren, der zentrale Kern aus Guss oder aus roh gegossener Bronze bestehen, und der röhrenförmige Kolben kann aus Stahl bestehen und auf seiner inneren Fläche fein geschliffen sein.
- Die Erfindung wird besser verstanden beim Lesen der nun folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform eines Hydraulikverteilers gemäß der Erfindung. In dieser Beschreibung nehmen wir Bezug auf die
2A und2B , die teilweise Ansichten des Verteilers der1 sind, die, im Schnitt in zwei funktionell unterschiedlichen Positionen, die Regelungswaage gemäß der Erfindung zeigen. - In den
2A und2B werden die gleichen Bezugsziffern verwendet, um die Elemente zu bezeichnen, die gleich sind wie in der1 . - Die Waage, insgesamt mit der Bezugsziffer
29 bezeichnet, besteht aus zwei in der Aufnahme13 geschützten Elementen, nämlich aus einem festen zentralen Kern30 und einem röhrenförmigen Kolben31 , der zwischen dem festen Kern30 und der Aufnahme13 eingesetzt ist und frei gleiten kann. - Der feste Kern
30 erstreckt sich über die gesamte Länge der Aufnahme13 und koaxial dazu. In der in den2A und2B dargestellten strukturell einfachen Ausführungsform erstreckt sich der Kern13 , der aus Guss oder aus roh gegossener bronze bestehen kann, ebenfalls durch die untere Kammer12 hindurch. Die Aufnahme13 mündet auf die obere Wand32 des Verteilers, und ein dichter Stopfen33 verschließt diese Öffnung und drückt dabei den Kern gegen die gegenüberliegende Fläche34 der Kammer12 , was den Kern unbeweglich macht. - Der röhrenförmig Kolben
31 , der aus Stahl bestehen kann, wobei seine innere Fläche fein bearbeitet ist, besitzt eine Länge, die kürzer ist als die des Kerns, und er ist außen so ausgestaltet, dass er gemäß der von dem Kolben eingenommenen Position die seitliche Öffnung, durch die die Leitungen21 in die Aufnahme13 münden, verschließen (2A ) oder mehr oder weniger öffnen (2B ) kann. - Außerdem sind der zentrale Kern
30 und der röhrenförmige Kolben31 wechselseitig aneinander angepasst, so dass sie zwischen sich eine ringförmige Kammer35 mit einer radialen Erstreckung definieren, deren Volumen als Funktion der Patient des Kolbens variiert. - Der Kolben
31 hat eine ringförmige Oberfläche36 mit radialer Erstreckung, die dem Einlassdruck P des Fluids unterworfen werden kann. In gleicher Art und Weise hat der Kolben eine ringförmige Oberfläche37 mit radialer Erstreckung, die so gedreht ist, dass sie der Fläche36 gegenüber liegt, und die dem Druck LS unterworfen werden kann, der in der Leitung LS8 und der oberen Kammer15 vorherrscht; diese ringförmige Oberfläche37 gehört zu einer der Wände, die die genannte ringförmige Kammer35 definieren, die sich zwischen dem Kern und dem Kolben befindet. - Schließlich ist, um die geeignete Druckverteilung sicherzustellen, der Kern
30 von einer zentralen Passage38 durchdrungen, die hier axial verläuft. An ihrem oberen Ende oder in Richtung ihres oberen Endes kommuniziert diese Passage38 über einen radialen Kanal39 mit der oberen Kammer15 , in welcher der Druck LS vorherrscht. Ein zweiter radialer Kanal40 verbindet die axiale Passage mit der ringförmigen Kammer35 , so dass der Druck LS, der in der axialen Passage38 herrscht, über den radialen Kanal39 auf die genannte ringförmige Fläche37 aufgebracht wird. Schließlich befindet sich ein dritter radialer Kanal41 in Richtung des unteren Endes des Kanals30 ; dieser dritte radiale Kanal41 ist als Beschränkung oder Düse28 ausgestaltet oder hat eine solche Düse, und er bleibt von dem Kolben31 verschlossen, solange der Ladungsdruck des Verteilers nicht den höchsten Ladungsdruck bildet, d. h. unter dem in der oberen Kammer15 vorherrschenden Druck LS bleibt. - Um die Bewegung des Kolbens
31 zu dämpfen und so seine Schwingung im Fall der gleichzeitigen Mehrfachsteuerung zu vermeiden, bremst man den Strom des Fluids unter Druck LS in der ringförmigen Kammer35 oder aus dieser Kammer heraus, indem der zweite radiale Kanal40 als Düse ausgestaltet ist oder indem eine Düse in diesem Kanal vorgesehen wird. - Um eine strukturell einfache Ausgestaltung zu erhalten mit einer kleinen Anzahl von Bauelementen mit wenig komplexer Herstellung, hat der Kern
30 in seinem oberen Bereich einen verbreiterten Körper42 und in seinem unteren Bereich einen als Stange43 ausgestalteten Bereich mit kleinerem Durchmesser. Auf die gleiche Art und weise weist der röhrenförmige Kolben31 einen oberen Bereich44 mit größerem Durchmesser auf, der den verbreiterten Körper42 des Kerns umgibt und zwischen diesem und der Wand der Aufnahme13 angeordnet ist, und einen unteren Bereich45 mit kleinerem Durchmesser, der den stangenartigen Bereich43 des Kerns umgibt. Außerdem hat der verbreiterte Körper42 des Kerns30 eine Länge, die kürzer ist als der obere Bereich44 mit dem größten Durchmesser des Kolbens31 , so dass die oben genannte ringförmige Kammer30 zwischen den Bereichen vis-a-vis des stangenförmigen Bereichs43 des Kerns und des Bereichs des Kolbens mit dem größten Durchmesser44 definiert ist. - Schließlich sind der obere Bereich
44 mit dem größten Durchmesser und der untere Bereich45 mit dem kleinsten Durchmesser des Kolbens miteinander über eine ringförmige Wand mit radialer Erstreckung46 verbunden, bei welcher die obere Fläche (innere der Kammer35 ) und untere Fläche (in Richtung der Kammer12 gedreht) jeweils die beiden vorgenannten Oberflächen bilden, nämlich die Fläche37 , die dem Druck LS unterworfen ist, und die Fläche36 , die dem Einlassdruck P unterworfen ist. - Dank der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann nicht nur die neuartige Gestalt der Regelungswaage, die Funktion des Erfassens des höchsten Ladungsdrucks, der Antisättigung und des Aufteilens der Last unabhängig von der Ladung auf die gleiche Art und Weise wie die herkömmliche Waage des in dem Dokument FR-A-2 689 575 beschriebenen Verteilers sicherstellen, sondern die Regelungswaage gemäß der Erfindung ist gegen Schwingungen geschützt, die im Fall einer gleichzeitigen Mehrfachansteuerung in einer Mehrfachverteileinrichtung auftreten könnten. Man verbessert so die Funktionsweise eines mit dem Verteiler angesteuerten Hydraulikempfängers wesentlich, und man vereinfacht wesentlich die Arbeitsbedingungen des Verbrauchers, der sich von nun an nicht mehr darum kümmern muss, es zu vermeiden, mehrere Hydraulikempfänger gleichzeitig anzusteuern.
- Außerdem bleiben die hier zu diesem Zweck durchgeführten technischen Maßnahmen einfach, und die Anzahl der Bauelemente ist reduziert, und ihre Herstellung benötigt nichts anderes als herkömmliche Vorrichtungen.
- Schließlich ist auch deutlich geworden, dass die erfindungsgemäße Regelungswaage in den Körper eines Verteilers anstelle einer herkömmlichen Regelungswaage eingebaut werden kann.
Claims (6)
- Hydraulischer Verteiler, der dazu bestimmt ist, mit zumindest einem weiteren Verteiler der gleichen Art verbunden zu werden, und der eine Regelungswaage aufweist, die dazu geeignet ist, eine Funktion der Erfassung des höchsten Ladungsdrucks sicherzustellen, eine Funktion der unabhängigen Teilung der Leistung der Last, wobei diese Waage eine hohle Aufnahme (
13 ) in den Körper des Verteilers beinhaltet, in welcher ein Kolben (31 ) beweglich ist, wobei diese Aufnahme (13 ) Folgendes aufweist: ein erstes Ende (12 ), das selektiv das unter einem Druck (P) stehende Hydraulikfluid aufnehmen kann, das von einer hydraulischen Quelle geliefert wird, – ein zweites Ende (15 ) in Verbindung mit einem Kanal (8 ), der den höchsten Druck der Ladung (LS) überträgt, und – eine seitliche Öffnung (21 ), die selektiv mit einer Arbeitsöffnung (A, B) des Verteilers kommuniziert, – wobei der Kolben (31 ) von einem Durchgang (38 ) durchsetzt ist, der mit einer Begrenzung (28 ) versehen ist, die sich auf einer Seite in Richtung des ersten Endes (12 ) der Aufnahme öffnet und auf der anderen Seite seitlich, so dass sie in das oben genannte zweite Ende (15 ) der Aufnahme mündet, wenn der Kolben (31 ) eine Stellung einnimmt, beschafft durch den Überschuss des genannten Einströmdrucks (P), vermindert um den Druckabfall (Δp) aufgrund der Begrenzung hinsichtlich des höchsten Ladungsdrucks (LS), der in dem oben genannten zweiten Ende der Aufnahme vorherrscht, wobei der Kolben (31 ) dazu geeignet ist, die seitliche Öffnung (21 ) der Aufnahme freizulegen und sie mit dem ersten Ende (12 ) der Aufnahme zu verbinden, proportional zu dem Differential des Drucks (Δp) zwischen dem Einströmdruck und dem höchsten Ladungsdruck, der in dem zweiten Ende der Aufnahme vorherrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die Waage Folgendes aufweist: – einen festen zentralen Kern (30 ), der sich in der Aufnahme (13 ) koaxial dazu erstreckt, – den oben genannten Kolben (31 ), realisiert in Form eines röhrenförmigen Kolbens (31 ), der frei gleitend koaxial zwischen dem Kern (30 ) und der Aufnahme (13 ) vorgesehen ist, wobei der Kolben (31 ) eine Länge hat, die kürzer ist als die des Kerns (30 ), und wobei der Kolben (31 ) äußerlich angepasst ist, um mehr oder weniger die seitliche Öffnung (21 ) der Aufnahme in Funktion seiner Stellung zu verdecken oder freizulegen, – wobei der Kern (30 ) und der Kolben (31 ) wechselseitig dazu angepasst sind, zwischen sich eine ringförmige Kammer (35 ) zu definieren, die eine erste ringförmige Fläche (37 ) hat mit radialer Ausdehnung, die auf dem Kolben (31 ) definiert ist, und eine zweite ringförmige Fläche (36 ) mit radialer Ausdehnung, die auf dem Kolben (31 ) angeordnet ist und der ersten Fläche (37 ) gegenüberliegt und dabei dazu geeignet ist, dem Druck (P) des einströmenden Fluids unterzogen zu werden, – wobei der oben genannte zentrale Durchgang (38 ) in dem Kern (30 ) ausgeführt ist und eine erste Öffnung (39 ) aufweist, die in das zweite Ende (15 ) der Aufnahme (13 ) mündet, in welchem der höchste Ladungsdruck (LS) vorherrscht, eine zweite Öffnung (40 ), die in die ringförmige Kammer (35 ) zwischen dem Kern und dem Kolben mündet, so dass der Druck (LS) auf die vorgenannte erste ringförmige Fläche (37 ) einwirkt, und eine dritte Öffnung (41 ), die dem ersten Ende (12 ) der Aufnahme (13 ) gegenüber angeordnet ist und die von dem Kolben (31 ) so verdeckt wird, dass der Ladungsdruck des Verteilers nicht den höchsten Ladungsdruck bildet. - Hydraulischer Verteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (
40 ) des Durchgangs (38 ) des Kerns mit einer Beschränkung versehen ist, so dass die Auslenkung des Kolbens hydraulisch bremsbar ist. - Hydraulischer Verteiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (
30 ) auf der Seite des zweiten Endes (15 ) der Aufnahme einen verbreiterten Körper (42 ) aufweist und auf der Seite des ersten Endes der Aufnahme einen verengten Bereich (43 ), und dass der röhrenförmige Kolben (31 ) einen Bereich (44 ) mit großem Durchmesser aufweist, der den verbreiterten Körper (42 ) des Kerns umgibt, und einen Bereich (45 ) mit kleinem Durchmesser, der den verengten Bereich (43 ) des Kerns umgibt, wobei der verbreiterte Körper (42 ) des Kerns eine Länge hat, die kürzer ist als der Bereich (44 ) mit großem Durchmesser des Kolbens, um so zwischen dem Kern und dem Kolben die oben genannte ringförmige Kammer (35 ) zu definieren. - Hydraulischer Verteiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschränkung der Waage in der vorgenannten dritten Öffnung (
41 ) des Durchgangs (38 ) des Kerns angeordnet ist. - Hydraulischer Verteiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (
13 ) durch eine Bohrung gebildet wird, die auf einer Fläche des Körpers des Verteilers mündet, und dass diese Bohrung durch einen dichten Stopfen (33 ) verdeckt ist, der den Kern (30 ) in der Aufnahme (13 ) versperrt. - Hydraulischer Verteiler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Kern (
30 ) aus Guss oder aus roh gegossener Bronze besteht und dass der röhrenförmige Kolben (31 ) aus Stahl besteht und auf seiner inneren Fläche feingeschliffen ist.
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