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Steuerschieber mit einer eingebauten Überdruckeinrichtung Die Erfindung
betrifft einen Steuerschieber für einen umsteuerbaren hydraulischen Motor mit einem
Gehäuse mit einer Kammer, die ein Steuerteil enthält, das an einem ersten Ende mit
dem Motor verbunden ist und mit einem zweiten Ende an einer gekrümmten Fläche gleitend
anliegt, die mit der Druckmittelquelle und dem Rücklauf in Verbindung stehen, welches
Steuerteil normalerweise in einer neutralen Stellung gehalten und von einem elastischen
Mittel gegen die gekrümmte Fläche gedrückt wird.
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Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Öffnung im Steuerteil
am zweiten Ende weiter bemessen ist als die Öffnung am ersten Ende, so daß der Druck
der Flüssigkeit im Steuerteil die Kraft des elastischen Mittels- überwinden und
das Steuerteil von der gekrümmten Fläche abheben kann, wobei der überschüssige Druck
im hydraulischen Motor herabgesetzt wird, während das Steuerteil in der genannten
neutralen Stellung steht. Es ist dabei vorteilhaft, das Steuerteil mit einer inneren
Schulter zu versehen, die der gekrümmten Fläche eines Stopfens gegenübersteht, so
daß ein übermäßig starker Druck das Steuerteil von dem Stopfen wegdrückt. Dabei
weist zweckmäßigerweise das Steuerteil eine Außenschulter auf, die an einer Platte
anliegt, die das Gegenlager einer Feder bildet, die das Steuerteil gegen die gekrümmte
Fläche drückt.
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Es ist zwar bekannt, in einem hydraulischen System eine Überdruckeinrichtung
einzubauen, bei dem Überdruck aus der von der Druckmittelquelle kommenden Leitung
abgeleitet wird. Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung, Überdruck aus einem gesteuerten
Motor abzuleiten, ist diese Einrichtung aber nicht brauchbar.
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In den Zeichnungen ist F i g. 1. Teil eines Schnitts durch den Steuerschieber,
F i g. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 von F i g. 1 und ein vereinfachtes Anlagenschema
und F i g. 3 ein teilweiser Schnitt eines Teils des Steuerschiebers.
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Ein Gehäuse 10 hat eine Längsbohrung 11. die sich am linken
Ende des Gehäuses nach außen hin öffnet. Am rechten Ende des Gehäuses 10 geht die
Bohrung 11 in eine kegelige Form 12 über, die sich nach außen öffnet. Ein kegelartiger
Stopfen 13 sitzt in dem Bohrungsteil 13.
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In der Bohrung 11 liegt eine Büchse. Diese hat einen radialen Bund
15 (F i g. 2), der gegen eine Schulter 16 anliegt. Ein O-Ring 17 dichtet zwischen
Büchse 14 und Bohrung 11 ab.
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Die Büchse 14 begrenzt zusammen mit dem Stopfen 13 eine Kammer 18.
Eine zweite Kammer 19 ist auf der von der Kammer 18 abgelegenen Seite der Büchse
14 ausgebildet. Die Kammer 19 wird von einem hohlen Pfropfen 20
verschlossen,
der in das linke Ende der Bohrung 11
eingeschraubt ist.
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Die Kammern 18 und 19 stehen mit den Leitungen 21 und 22 (F i g. 2)
in ständiger Verbindung. Diese Leitungen können mit Räumen auf entgegengesetzten
Seiten eines Kolbens 23 in einem Zylinder 24 verbunden werden. Das Gehäuse
10 hat einen sich nach außen öffnenden Schrägdurchlaß 25 (F i g. 2), der
die Kammer 18 durchschneidet und in die Leitung 21 mündet.
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Die Kammer 19 steht über eine Bohrung 28 mit einer Bohrung 27 in Verbindung.
Diese öffnet sich in das rechte Ende des Gehäuses 10 und steht mit der Leitung 22
in Verbindung. Das linke Ende der Bohrung 27 ist durch einen Stopfen 90 verschlossen.
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Die Verbindung zwischen der Bohrung 28 und der Kammer 19 wird über
einen Ringraum, der von einem unterbrochenen Fortsatz 80 des Pfropfens 20 begrenzt
wird, durch den unterbrochenen Fortsatz 80, außen an der Büchse 14 entlang und in
die Kammer 19 hergestellt.
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Die Lage des Kolbens 23 wird in Abhängigkeit von den Druck- und Durchflußeigenschaften
der Flüssigkeit in den Kammern 18 und 19 eingestellt. Der Kolben 23 kann jede hin-
und hergehende Vorrichtung, wie ein Ventil 29, treiben.
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Zur Zufuhr von Druckflüssigkeit in jede der Kammern 18 und 19 ist
ein Kanal 30, 32, 34 vorgesehen (F i g. 1). Der Anschluß 30 kann mit der Auslaßseite
einer Pumpe oder einer anderen Druckquelle verbunden
werden. Ein
weiterer Kanal 31, 33, 35 mit dem Anschluß 31 leitet zurück zu einem Behälter
od. dgl.
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Beide Kanalenden 34 und 35 im Stopfen 13 öffnen sich in die gekrümmte
Fläche 36 des Stopfens 13, die in der Kammer 18 frei liegt.
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Um eine Verbindung zwischen den Kanälen 34 und 35 mit jeder der Kammern
18 oder 19 wahlweise herzustellen, ist ein schwenkbar bewegliches Steuerteil 37
vorgesehen (F i g. 1). Es erstreckt sich von der gekrümmten Fläche 36 durch einen
Hohlraum 38 in der Büchse 14. Am linken Ende öffnet es sich in die Kammer 19.
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Das Steuerteil 37 wird nahe seinem linken Ende mittels einer
Platte 39 schwenkbar gehalten, die in einer Ausnehmung 40 der Büchse 14 sitzt. Das
linke Ende des Steuerteils 37 geht durch eine ringförmige Schneidenkante 41 der
Platte 39.
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Ein das Steuerteil 37 umgebender O-Ring 42 wird von der Platte 39
in seiner Lage gehalten.
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Eine Druckfeder 43, die in einer Ausdrehung 44 des Pfropfens 20 sitzt,
liegt gegen die Platte 39 und drückt die Büchse 14 in ihre innerste Stellung.
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Wie am besten F i g. 1 zeigt, kann das rechte Ende des Steuerteils
37 so bewegt werden, daß es wahlweise mit jedem Kanal 34 oder 35 zur Deckung kommt.
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Die Fläche 36 des Stopfens 13 hat durch genaues Schleifen und Polieren
die Form eines Kugel- oder Zylindersegments erhalten, dessen Krümrnungsmittelpunkt
mit dem Drehpunkt des Steuerteils 37 übereinstimmt. Die ringförmige rechte Endfläche
des Steuerteils 37 ist entsprechend geschliffen und poliert.
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Eine Druckfeder 45, die gegen eine Schulter 46 der Büchse 14 anliegt,
berührt eine Platte 47, die vom Steuerteil 37 getragen wird. Die Platte 47 liegt
gegen eine äußere Schulter 48 auf dem Steuerteil 37 an. Dementsprechend drückt die
Feder 45 das Steuerteil 37 nach rechts gegen die Fläche 36.
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Durch die genaue Passung zwischen Steuerteil 37
und Fläche 36
tritt normalerweise kein wesentliches Durchsickern durch das Steuerteil
37 auf. Dementsprechend sind die Kammer 19 und das Innere des Steuerteils
37 normalerweise mit der Kammer 18 nicht verbunden. Die Kammer 19 kann normalerweise
nur mit den Kanälen 34 oder 35 in Verbindung gebracht werden.
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Wenn das Steuerteil 37 in seine obere Stellung gebracht wird, wie
sie in F i g. 1 strichpunktiert angedeutet ist, deckt es sich mit dem Rücklaufkanal35,
33, 31. Demgemäß wird die Kammer 19, die mit dem Raum über dem Kolben 23 im Zylinder
24 (F i g. 2 ) in Verbindung steht, entleert. So liegt der Druckkanal 30, 32 und
34 in der zentralen Ventilkammer 18 frei und steht mit dem Raum unter dem Kolben
23 im Zylinder 24 über den Schrägdurchlaß 25 in Verbindung.
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Ähnlich ist das Steuerteil 37 in der unteren Stellung in übereinstimmung
mit dem Druckkanal 30, 32 und 34.
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In dieser Stellung wird der Kammer 19 Druck zugeführt. Der Rücklaufkanal
33, 35, 31 liegt dann gegen die Kammer 18 frei. Dementsprechend wird der Raum unter
dem Kolben 23 des Zylinders 24 über die Leitung 21, den Schrägdurchlaß 25, die Kammer
18 und den Rücklaufkanal 35, 33, 31 entleert, und der Raum über dem Kolben 23 wird
über den Druckkanal 30, 32, 34, das hohle Steuerteil 37, die Kammer 19, Bohrungen
28, 27 und die Leitung 22 unter Druck gesetzt.
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Zur Verstellung des Steuerteils 37 sind Elektromagnete 49 und 50 vorgesehen,
die auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 angeordnet sind. Sie besitzen
zylindrische Gehäuse 51 und Endkappen 52, beide aus magnetischem Material, sowie
Kernrohre 53 und Spulen 54.
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Ringförmige Platten 55 aus magnetischem Material, die auf den inneren
Enden der Kernrohre 53 Preßsitz haben, sitzen ausziehbar in nach außen öffnenden
Ausnehmungen 56 des Gehäuses 10, die sich in Bohrungen 57 zur Kammer 18 fortsetzen.
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Die Platten 55 haben ringförmige Kanten 58, die gegen Dichtungsringe
59 anliegen. Schrauben 60, 61 halten die Elektromagnete 49 und 50 in Verbindung
mit dem Gehäuse 1.0. Zwischen den inneren Enden der Gehäuse 51 und dem Gehäuse 10
sind Dichtungsringe 62 vorgesehen.
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Ein symmetrischer Magnetanker 63 erstreckt sich in die Kernrohre 53.
Rippen 83 am Anker 63 führen diesen mit Spiel in den Kernrohren 53.
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Der Anker 63 hat eine mittlere Querbohrung 64, die durch zusammenlaufende
kegelstumpfartige Oberflächen 65 und 66 begrenzt wird, die eine Schneidekante 67
bilden. Das Steuerteil 37 geht durch die Querbohrung 64.
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Die Bewegung des Ankers 63 verursacht eine Schwenkbewegung des Steuerteils
37 in einer Richtung, um dieses mit dem Rücklaufkanal35 bzw. mit dem Druckkanal
34 zur Deckung zu bringen. Die Bewegungsgrenzen des Ankers 63 werden durch Stopfen
68 aus magnetischem Material bestimmt, die in den Enden der Kernrohre 53 sitzen.
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Die Stopfen 68 sind in die Kappen 52 geschraubt und bilden einen Teil
des elektromagnetischen Kreises. Die Verschraubung zwischen Stopfen 68 und Kappen
52 dient als eine Einrichtung zum Einstellen der Lage der Endflächen 69, die Anschläge
für den Anker 63 bilden. Durch genaue Einstellung der Stopfen 68 entsprechen demgemäß
die Grenzstellungen des Ankers genau der Deckung zwischen dem Steuerteil 37 und
den Druck- und Rücklaufkanälen 34 bzw. 35.
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Kopfschrauben 70 sind mit den Stopfen 68 verschraubt und dienen dazu,
die Stopfen 68 in ihren eingestellten Lagen festzuhalten.
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Zentrierende Federn 71 sind in Bohrungen 72 des Ankers 63 eingepaßt.
Die Federn 71 liegen an ihren inneren Enden gegen den Boden der Bohrungen. Die äußeren
Enden der Federn 71 stoßen gegen Flansche 73 auf Stiften 74, die in den Bohrungen
72 geführt sind. Die Federn 71 zentrieren den Anker 63. Dazu sind Platten 82 in
den Bohrungen 72 befestigt. Die Platten haben Durchbrüche, durch die sich die Stifte
74 erstrecken. Die Platte 82 für die untere Feder 71 hat eine geringe »Tote-Gang«-Verbindung
mit dem Flansch 73 des Stiftes 74.
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Um sicherzustellen, daß sich der Anker 63 bei Erregung der Elektromagnete
rasch bewegen kann, muß die Flüssigkeit in die Räume zwischen den Enden des Ankers
63 und den Stopfen 68 rasch hinein- und aus ihnen abfließen können. Das gleiche
gilt für die Bohrungen 72. Zu diesem Zweck haben beide Teile des Ankers 63 Längsschlitze
84. Radiale Durchlässe 85 verbinden die Schlitze 84 mit den Bohrungen 72.
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In der abgebildeten Zwischenstellung zwischen den Druck- und Rücklaufkanälen
34 und 33 ist das
Steuerteil 37 mit keinem derselben in übereinstimmung.
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Dementsprechend ist die Kammer 19 abgedichtet, und für die Flüssigkeit
ist ein bestimmtes Volumen in der Kammer 19, der Leitung 22 und dem Raum über dem
Kolben 23 des Zylinders 24 vorgesehen. So wird der Kolben 23 zwangläufig in seiner
Stellung gehalten.
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In dieser Stellung liegen beide Kanäle 34, 35 in der Kammer 18 frei.
So wird die im Lastsystem verwendete Flüssigkeit abgedichtet, obwohl das Pumpsystem
in voll wirksamer Stellung gelassen wird. Der Druckkanal überbrückt so zum Rücklaufkanal
über die Kammer 18, ohne daß in der Leitung 21, die mit dem Raum unter dem Kolben
23 in Verbindung steht, ein Druck entsteht. So wird der Kolben 23 in einer Zwischenstellung
festgelegt.
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Wenn der Raum über dem Kolben 23 des Zylinders 24 vom Steuerteil 37
abgedichtet wird, ist ein Temperaturanstieg der so abgesperrten Flüssigkeit von
einem entsprechenden Druckanstieg begleitet.
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Wenn das auftritt, ist es erforderlich, den Druck im geschlossenen
System zu begrenzen. Dazu wird ein Steuerteil 37 a nach F i g. 3 vorgesehen. Das
Ende 95 der Bohrung des Steuerteils 37a ist an der Stopfenoberfläche 36 erweitert,
so daß eine Schulter 96 entsteht, die der Fläche 36 des Stopfens 13 gegenüberliegt.
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Bei einem Druckanstieg in der Flüssigkeit, die in der Kammer 19 und
dem Innenraum des Steuerteils 37a eingesperrt ist, übt diese auf das Steuerteil
37a an der Schulter 96 in einer Richtung, die der Bewegung des Steuerteils 37a weg
von der Fläche 36 entspricht, einen Druck aus. Wenn dieser Druck die Kraft der Feder45
übersteigt, bewegt sich das Steuerteil 37a von der Fläche 36 des Stopfens 13 weg,
um einen Druckabfall zu gestatten. Das ermöglicht der Feder 45, das Steuerteil 37a
in die Berührung mit der Fläche 36 zurückzuholen. So ist die Stellung des Kolbens
23 von Temperatur- und Druckveränderungen unabhängig.