DE2100163A1 - Hydraulischer Schieber - Google Patents

Description

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Parker-Hannifin Corporation Cleveland (Ohio, USA)

Hydraulischer Schieber

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Kolbenschieber zur Steuerung der Beaufschlagung eines doppeltwirkenden Druelönittelmotors.

Es ist bekannt, derartige Schieber mit Rückkopplungskanälen zu versehen, um in dem Druckmittelmotor eine Kavitation beim Senken der Last zu verhindern; in diesem Betriebszustand neigt die mit dem Motor verbundene Last dazu, der Pumpe vorzueilen. In derartigen bekannten Schiebern, wie sie beispielsweise in den USA-Patentschriften 3 255 777 und 3 391 708 angegeben sind, ist ein Entlastungsventil vorgesehen, das dazu dient, in dem Rückkopplungsweg einen Gegendruckanstieg zu verursachen und das ganz oder teilweise ein Lastbremsventil bildet, das in den Schieberkolben eingebaut und zwischen der Abströmöffnung des Druckmitte!motors und dem Rücklaufkanal eingeschaltet ist. Wenn dann beispielsweise gemäß der USA-Patentschrift 3 255 777 der ocnieberkolben zwecks Umsteuerung des Druckmittelmotors, d.h. zum Heben der Last, betätigt v/i^d, muß das entlastungsventil öffnen, l;o daß die dem Hot or zugeführte Druckmittelmenge herabgesetzt wird. Außerdem drosselt ein am anderen Ende des Schieberkolbenn -mgeordne tos Lastbremsventil das von dem Motor abströmende

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Druckmittel. Ein derartiges Rückschlagventil ist auch gemäß der USA-Patentschrift Nr. 3 391 708 vorgesehen. Menn. sich der 3chie-"berkolben in seiner neutralen Stellung befindet, bilden die in dem rtfickkopplungsweg vorgesehenen Rückschlagventile Drosselsteilen in dem Überströmweg.

Die bekannten Schieber mit einem durch den Schieberkolben führenden Rückkopplungsweg haben ferner den liichteil, daS der Motorkanal, an dem der Rückkopplungsweg beginnt, axial verlängert werden muß, so daß das Gehäuse eine besondere Form haben muß und für seine Herstellung eine spezielle Kernanordnung benötigt wird. Ferner kann der Schieberkolben in dem Gehäuse nicht in der umgekehrten Stellung montiert werden. Gemäß der USA-Patentschrift 3 2 55 777 hat außerdem das in dem Rückkopplungsweg angeordnete Rückschlagventil eine komplizierte Konstruktion, weil es aus einem Rin| besteht, der auf einem eingeschnürten Teil des Schieberkolbens montiert ist, so daß das Rückschlagventil in mehreren !'eilen hergestellt werden und die Feder des Rückschlagventils aufgeweitet werden muß, damit sie auf den eingeschnürten Teil des Schieberkolbens auffedern kann.

Gemäß der USA-Patentschrift 3 391 708 besitzt das Entlastungsventil zwei Verschlußstücke, zwischen denen eine Feder angeordnet ist, während eine andere Feder an dem äußeren, größeren VerschlüßstUck angreift. Dabei müssen sieb beide Versciilußstücke gemeinsam gegen die Wirkung der stärkeren Feder bewegen, ehe eine Verbindung zwischen dem in dem Rückkopplungsweg liegenden Motorkanal· und dem Rücklaufkanal hergestellt wird und der Gegendruck in dem Rückkopplungsweg in der gewünschten Weise erhöht werden kann. Wenn in dem Schieber gemäß der USA-Patentschrift 3 391 708 der Schieberkolben in die dem Heben der Last durch den Motor entsprechende Stellung bewegt wird, bildet das kleinere Verschlußstück, das von der schwächeren Feder gegen seinen Sitz gedruckt wird, das Lastbremsventil.

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Die Erfindung schafft einen Vierweg-Kolbenechieber mit einem Gehäuse, das eine Eintrittsöffnung, eine RücklaufÖffnung und zwei Hotoröffnungen hat, die zur Verbindung mit einem doppeltwirkenden Druckmittelmotor dienen, dessen Beaufschlagung durch die Bewegung eines Schieberkolbens gesteuert wird, der in dem Gehäuse bewegbar ist und eine erste und eine zweite Hut besitzt, von denen die erste Motoröffnung wahlweise mit der Eintrittsöffnung bzw. der Rücklauföffnung verbindet und die zweite die andere Hotoröffnung mit der Eintrittsöffnung verbindet, wenn die erstgenannte kotoröffnung über die erste Hut mit der Rücklauföffnung verbunden ist, wobei der Schieberkolben innen einen ersim und einen zweiten Kolbenkanal· besitzt, welche die andere Motoröffnung mit der Rücklauföffnung bzw. der EintrittsÖffnung verbinden, wenn die erstgenannte Motoröffnung mit der Eintrittsöffnung verbunden ist, ferner mit einem in dem ersten Kolben- w kanal angeordneten Entlastungsventil, das in rückströmendem Druckmittel in der anderen Motoröffnung einen Gegendruckanstieg bewirkt, und mit einem in dem zweiten Kolbenkanal angeordneten Rückschlagventil, das eine Rückströmung von Druckmittel in die Eintrittsöffnung gestattet, wenn der Druckmitteldruck in der Eintrittsöffnung unter den Gegendruck in der anderen Motoröffnung sinkt, während sich der Kolbenschieber in einer Stellung befindet, in der er die Eintrittsöffnung mit der erstgenannten Motoröffnung verbindet.

Das Gehäuse' des erfindungsgemäßen Schiebers ist daher in jeder Hinsicht üblich ausgebildet, einschließlich des Hauptentlastungsventil und der stromaufwärts von der Bohrung für den ochieberkolben angeordneten LastbreniBventile, Zur Schaffung eines Umsteuerschiebers, der einen Rückkopplungsweg enthält, damit beim Senken einer mit dem Motor verbundenen, schweren Last eine Kavitation in dem Motor verhindert wird, ist erfindungsgemäß nur ein hohler Schieberkolben erforderlich, in dem ein Entlastungsventil und ein Rückschlagventil eingebaut sind, die beim Heben der mit dem Motor verbundenen Last kurzgeschlossen sind, so daß das Entlastungsventil und das Rückschlagventil dann weder druckseitig noch rücklaufseitig eine Drosselwirkung ausüben können.

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Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darauf zurückzuführen, daß das ü-ehäuse des Schiebers eine übliche Form hat, so daß der Schieberkolben, der mit dem in dem Rückkopplungsweg angeordneten Entlastungsventil und Rückschlagventil versehen ist, je nach dem an dem einen bzw. anderen Ende des Schiebergehäuses zur Verfügung stehenden Raum zwecks bequemer Betätigung ohne weiteres umgedreht werden kann.

Der Erfindungsgegenstand hat ferner den Vorteil, daß das in dem Rückkopplungsweg angeordnete Rückschlagventil in der neutralen Stellung des Schieberkolbens das Überströmen in keiner Weise drosselt. Dieses Rückschlagventil ist im Bereich jenes Zweiges des Einlaßsystems angeordnet, der dem Druckbeaufochlagungskanal am nächsten liegt, der dann beim Senken der mit dem Druckmittelmotor verbundenen Last verwendet wird.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen hydraulischen Schiebers anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in welcher der Schieber im zentralen Querschnitt dargestellt ist.

Der Umsteuerschieber 1 besitzt ein Gehäuse 2 mit einer Eintrittsöffnung 3» an die eine Pumpe 4 angeschlossen ist, einer Rücklauföffnung 5, an die ein Behälter 6 angeschlossen ist, und zwei Motoröffnungen 7, 7 zur Verbindung mit einem doppeltwirkenden Druckmittelmotor 8.

Das Gehäuse 2 ist von üblicher Form. Es ist von einer Bohrung 9 für einen Schieberkolben 10 durchsetzt. Die Bohrung ist in der Mitte ihrer Länge von einem zentralen Überströmkanal 11 geschnitten, der zu der Rücklauföffnung 5 führt. Auf beiden Seiten des. Überströmkanals 11 sind Überströmkanäle 12, 12 angeordnet die zu der Eintrittsöffnung 3 führen. Auf beiden Seiten der Überströmkanäle 12, 12 sind Druekbeaufschlagungskanäle 14-, 14 angeordnet, die über Lastbremsventile 15, 15 mit der Eintrittsöffnung 3 in Verbindung stehen. Beiderseits der Druckbeaufsehlagungskanäle 14, 14 sind zwei Motorkanäle 16, 16 angeordnet, die zu

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je einer Motoröffnung 7» 7 führen. Beiderseits der Motorkanäle 16, 16 sind zwei Rücklaufkanale 171 17 angeordnet, die zu der Rücklauföffnung 5 führen. Zwischen der Eintrittsöffnung 3 und einem Rücklaufkanal 17 befindet sich ein Hauptentlastungsventil 13.

Wenn sich der Kolbenschieber 10 in der in der Zeichnung dargestellten neutralen Stellung befindet, in der er von einer Zentrierfederanordnung 18 nachgiebig gehalten wird, strömt von der Pumpe 4 an die Eintrittsöffnung 3 abgegebenes Druckmittel ungehindert durch die Überströmkanäle 12, 12 und 11 und die Rücklauföffnung 5 zu dem Behälter 6 zurück, während Dichtflächen 1.9, 19 und 20, 20 die Verbindung zwischen den Motorkanälen 16, 16 einerseits und den Beaufschlagungskanälen 14, 14 und den Rücklaufkanälen 17, 17 andererseits verhindern.

Am einen Ende des Schieberkolbens 10 befindet sich ein Verschlußstück 21 eines Entlastungsventil. Eine Feder 23 trachtet, das Yerschlußstück 21 gegen seinen Sitz zu bewegen. Das Entlastungsventil dient zum Aufrechterhalten eines vorherbestimmten Gegendruckes in einem nachstehend beschriebenen Rückkopplungsweg. Unter der Wirkung eines Druckes, der den vorherbestimmten Gegendruck übersteigt, öffnet das Yerschlußstück 21 einen ersten Kanal, der von Löchern 24, einer Bohrung 25 und Löchern in dem Schieberkolben 10 gebildet wird und den überschüssigen Druck in den oberen Rücklaufkanal 17 ableitet.

In dem anderen Ende des Schieberkolbens 10 befindet sich ein Verschlußstück 27 eines Rückschlagventils. Eine Feder 28 trachtet, das Verschlußstück 27 gegen seinen Sitz zu drücken. Das Verschlußstück 27 ist geeignet, in dem Rückkopplungsweg einen zweiten Kanal zu öffnen, der von Löchern 29, einer Bohrung 30 und Löchern 31 in dem Schieberkolben 10 gebildet wird und eine Strömung des Druckmittels in den unteren Überströmkanal 12 zur Ergänzung des von der Pumpe 4 abgegebenen Druckmittels gestattet, 30 daß eine Kavitation verhindert wird.

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Zum Senken einer mit dem Motor 8 verbundenen last L wird der Schieberkolben 10 in die Stellung "Senken" aufwärtsverschotoen. Jetzt schließen die Dichtfläche 32 und eine untere ■dichtfläche 19 den Überströmkanal 12, 12 und 11 und stellt eine Hut 34 eine Verbindung zwischen dem unteren Druckbeaufschiagungskanal 14- und dem unteren Motorkanal 16 her. Infolgedessen strömt unter Druck stehendes Druckmittel durch das untere Rückschlagvantil 15 zum oberen ände des Motors 8. In dieser Stellung "Senken" des Schieberkolbens 10 befinden sich die Löcher 24 und 26 in dem oberen Motorkanal 16 bzw. dem oberen Rücklaufkanal 17» so daß sich das Entlastungsventil 21 infolge seiner Beaufschlagung mit dem auf die Wirkung der Last L zurückzuführenden Druck des ,rückströmenden Druckmittels öffnet. In dieser Stellung "Senken" sind die Löcher 29 am oberen .rinde der Bohrung 30 ebenfalls in dem oberen Hotorkanal 16 angeordnet und korrespondieren die Löcher am unteren -^nde der Bohrung 30 mit dem unteron Überströmkanal stromabwärts von dem Verschlußstück 27 des Rückschlagventils. Infolgedessen kann Druckmittel durch den genannten zweiten Kanal strömen, so daß das Yerschlußstüek 27 von seinen Sitz abgehoben wird und Druckmittel an die Eintrittsöffnung 3 abgibt. Dadurch tritt trotz der Wirkung einer schweren Last L, die den Motor mit einer die Kapazität der Pumpe 4 übersteigenden Geschwindigkeit anzutreiben trachtet, am oberen ^näe des Motors 8 keine Kavitation auf.

Wenn bei einem Schaufellader, einem Schrapper, einem Bulldozer usw. die Schaufel, der Schrapperkübel oder der Schild den Boden berührt, hört die Rückströmung auf, so daß das Entlastungsventil 21 und das Rückschlagventil 27 sofort schließen und dadurch der Druck in dem Motorstromkrei3 schnell ansteigt.

Zum Heben der Last L wird der Schieberkolben 10 aus der ■neutralen Stellung abwärts in die Stellung "Heben" bewegt, in der unter Druck stehendes Druckmittel aus der üintrittsöffnung 3 durch das Rückschlagventil 15 in den oberen Druckbeaufschiagungskanal 14 und von diesem durch die Kolbennut 35 in den oberen Motorkanal 16 und die zum unteren Ende des iiotors 8 führende

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Motoröffnung 7 führt. In dieser Stellung "Heben" steht der untere i-iotorkanal 16 über die Koloennut 34 mit dem unteren Rücklaufkanal 17 in Verbindung, so daß von dem oberen Ende des Motors 8 verurängtes Druckmittel mit minimaler Drosselung zu der Rücklauf-Öffnung 5 zurückgeführt wird. In dieser Stellung "Heben" sind die Überströmkanäle 12, 12 und 11 durch die Dichtfläche 52 und die obere Dichtfläche 19 geschlossen.

Wenn das Schiebergehäuse 2 so eingebaut ist, daß am unteren ^nae desselben kein Platz für ein Betätigungsorgan für den Schieberkolben vorhanden ist, kann man einfach die Federanordnung 18 ausbauen und den Schieberkolben 10 aus dem Gehäuse herausnehmen und ihn umdrehen, so daß sich sein Betätigungsende oben befindet und die Federanordnung unten angeordnet wird. Das w Gehäuse 2 hat eine übliche, symmetrische Ausbildung. Die Anordnung des Rückführungsweges erfordert keine Abänderung der bei der Herstellung des Gehäuses zur Ausbildung der Kanäle darin dienenden Kernanordnung.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vierweg-Kolbenschieber mit einem Gehäuse, das eine Eintrittsöffnung, eine Rücklauföffnung und zwei Motoröffnungen hat, die zur Verbindung mit einem doppeltwirkenden Druckmittelmotor dienen, dessen Beaufschlagung durch die Bewegung eines Schieberkolbens gesteuert wird, der in dem Gehäuse bewegbar ist und eine erste und eine zweite Nut besitzt, von denen die erste die eine Mot or öffnung verbindet, während die zweite Ifat die andere Motoröffnung mit der Eintrittsöffnung verbindet, wenn die erstgenannte Motoröffnung über die erste Nut mit der Rücklauföffnung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (10) innen einen ersten und einen zweiten Kolbenkanal (24, 25, 26; 29, 30, 31) besitzt, welche die andere Motoröffnung (7) mit der Rücklauföffnung (5) bzw. der Eintrittsöffnung (3) verbinden, wenn die erstgenannte Motoröffnung mit der Eintrittsöffnung verbunden ist, daß in dem ersten Kolbenkanal ein Entlastungsventil (21) angeordnet ist, das in rückströmendem Druckmittel in der anderen Motoröffnung einen Gegendruckanstieg bewirkt, und daß in dem zweiten Kolbenkanal ein Rückschlagventil (27) angeordnet ist, das eine Rückströmung von Druckmittel in die Eintrittsöffnung gestattet, wenn der Druckmitteldruck in der Eintrittsöffnung unter den Gegendruck in der anderen Motoröffnung sinkt, während sich der Kolbenschieber in einer Stellung befindet, in der er die Eintrittsöffnung mit der erstgenannten Motoröffnung verbindet.

2. Umsteuerschieber mit einem Gehäuse, das eine Eintrittsöffnung zur Verbindung mit einer Druckmittelquelle und einer Rücklauföffnung zur Verbindung mit einem Druckmittelbehälter aufweist, ferner eine Bohrung, die an einer otelle ihrer axi.alen Länge von einem Überströmkanal geschnitten ist, der an seinem stromaufwartigeη bzw. stromabwärtigen Teil mit der Eintritts- und der Rüclsbrömöffnung in Verbindung steht, ferner einen Druckbeaufschlagungskanal, der nit der Eintritts öffnung in Verbindung steht, zwei Motorkanäle zur Verbindung mit einem doppeltwirkenden Druckmittelmotor und einen ^ücklaufkanal, der mit der

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Rücklauföffnung in Verbindung steht, sowie mit einem Verschiußstück, das in der Bohrung aus einer neutralen Stellung, in welcher der Überströmkanal die Eintritts- und die Rücklauföffnung miteinander verbindet und die Verbindung zwischen den Motorkanälen und dem Druckbeaufsehlagungskanal und dem Rücklaufkanal unterbrochen ist, in eine Wirkstellung bewegt werden kann, in welcher der Überströmkanal gesperrt ist und der eine Motorkanal mit dem .Jruckbeaufsehlagungskanal und der andere Motorkanal· mit dem Rücklaufkanal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (10) einen ersten und einen zweiten Steuerkanal (24, 25, 26; 29, 3ü, 51) besitzt, die in der genannten Wirkstellung den anderen Hotorkanal (16) mit dem Rücklaufkanal (17) bzw. dem stromaufwärtigen Teil des Überströmkanals (12) verbinden, in dem erstgenannten Steuerkanal ein Entlastungsventil (21) angeordnet ist, das in dem anderen Motorkanal· einen G-egendruckanstieg bewirkt, und in dem zweiten Steuerkanal· ein RuckscMagventil· (27) angeordnet ist, das eine Strömung von Druckmittel· aus dem anderen riotorkanal über den Überströmkanal· in den Druckbeaufschlagungskyjial· (14) gestattet, wenn der Druckmitteldruck in der Eintrittsöffnung (3) und dem erstgenannten Motorkanal unter den Gegendruck in dem anderen Motorkanal sinkt.

3. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (10) in eine andere Wirkstellung bewegbar ist, in welcher der andere Motorkanal (16) mit dem Druckbeaufschlagungskanal (14) und der erstgenannte Motorkanal mit dem Rücklaufkanal (17) in Verbindung steht, ohne daß Druckmittel· W uurch den ersten und den zweiten Kol·benkanal· (24, 25, 26; 29, 30, 31), das Entlastungsventil (21) und das Rückschlagventil" (27) 3 tr ömt.

4. Urasteuerschieber mit einem Gehäuse, das eine Eintritts öffnung zur Verbindung mit einer Druckmittelquelle und einer Rücklauföffnung zur Verbindung mit einem Druckmittelbeha^er 'lufweiut, ferner eine Bohrung, die an einer Ste^e ihrer axialen Lunge von einem Übetströmkanal geschnitten ist, der an seinem atromaufv/ärtigen bzw. stromabwärtigen Teil· rait der Eintritts- und der Rückströmöffnung in Verbindung steht, ferner

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zv/ei Druckbeaufschlagungskanäle, die auf beiden Seiten des Überströmkanals angeordnet sind und mit der 'Eintrittsöffnung in Verbindung stehen, zwei Motorkanäle, die zur Verbindung mit einem doppeltwirkenden Druckmittelmotor geeignet und .j.uf beiden Seiten der Druckbeaufschlagungskanäle angeordnet sind, und zwei Rüeklaufkanäle, die auf beiden oeiten der i-iotorkanäle angeordnet und mit der Rücklauföffnung verbunden sind, ferner mit einem Schieberkolben, der in der Bohrung aus einer neutralen Stellung, in welcher der Überströmkanal die Eintrittsöffnung und die Rücklauföffnung verbindet und die Verbindung zwischen jedem Motorkanal und dem ihm benachbarten Druckbeaufschlagungskanal und Rücklaufkanal unterbrochen ist, in eine Wirkstellung bewegbar ist, in welcher der Überströmkanal blockiert ist, ein Hotorkanal mit dem benachbarten Druckbeaufschlagungskanal· und der andere Hotorkanal mit dem ihm benachbarten Rücklaufkanal in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der ochieberkolben (10) einen ersten und einen zweiten Kolbenkanal (2A-, 25, 26; 29, 50, 51) besitzt, die in der genannten V/i rks te llung' den anderen Hotorkanal (16) mit dem ihm benachbarten Rücklaufkanal· (Π) bzw. dem stromaufwärtigen i'eil des Überströmkanals (12) verbinden, daß in dem erstgenannten Kolbenkanal· ein Entlastungsventil· (2l·) angeordnet ist, das dazu dient, in dem anderen Hotorkanal· einen G-egendruckanstieg zu bewirken, und daß in dem zweiten Kolbenkanal ein Rückschlagventil· (27) angeordnet ist, das eine Druckmittel·strömung aus dem anderen Hotorkanal· über den Überströmkanal· in den dem erstgenannten Motorkanal· benachbarten Druckbeaufschiagungskanal· (14) gestattet, wenn der Druckmitteldruck in der Eintrittsöffnung (5) und dem erstgenannten Motorkanal unter den Gegendruck in dem anderen Hotorkanal· sinkt.

5. Schieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieberkolben (10) Umfangsnuten (54, 55) besitzt, die in einer anderen V/irksteilung den anderen Hotorkanal· (16) mit dem ihm benachbarten Druckbeaufschlagungskanal· C14) bzw. den erstgenannten Motorkanal (16) mit dem ihm benachbarten Rücklaufkanal· (17) verbinden, ohne daß Druckmittel durch den ersten und den zweiten Kolbenkanal (24, 25, 26; 29, 50, 51), das Entlastungsventil· (2l·) und das Rückschlagventil (27) strömt.

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6. Schieber nach Anspruch 4 oder 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmkanal (12), die Druckbeaufschlagungskanäle (14), die Hotorkanäle (16) und die Rücklaufkanäle (17) symmetrisch angeordnet sind, so daß der Kolbenschieber in seiner Langαrichtung umgedreht und von beiden binden der Bohrung (9) aus betätigt werden kann.

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