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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Steuerung für hydraulische Zylinder-Iolben-Aggregate
gemäß dem Gattungsbegriff von Patentanspruch 1.
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Es ist bekannt, die hydraulischen Zylinder-Kolben-Aggregate von Schreitausbaugestellen
durch 3/2-Wege-Fahrventile zu steuern. Jeder Zylinderarbeitsraum eines doppelseitig
beaufschlagbaren Zylinder-Kolben-Aggregates ist an ein 3/2-Wege-Fahrventil angeschlossen,
über das die Druckflüssigkeit beim Ausfahren bzw. Setzen aus der Druckleitung dem
Zylinderarbeitsraum zugeführt und beim Einfahren bzw. Rauben in die Rücklaufleitung
abgeleitet wird. In der sogenannten O-Stellung sind die 3/2-Wegeventile zur Rücklaufleitung
geöffnet und die daran angeschlossenen Zylinderarbeitsräume drucklos. Soll die Flüssigkeitssäule
bzw. der aufgebaute Druck im Zylinderarbeitsraum erhalten bleiben oder soll beispielsweise
im Druckraum eines Stempels ein über dem Setzdruck liegender Nenndruck aufgebaut
werden können, so wird der Zylinderarbeitsraum durch ein hydraulisch entsperrbares
Rückschlagventil abgesichert.
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Der Schließkörper des Rückschlagventils wird durch die vom 3/2-Wege-Fahrventil
einströmende Druckflüssigkeit gegen den Andruck einer Schließfeder vom Sitz abgehoben.
Zum Einschieben wird mit dem Fahrventil der gegenüberliegenden Kolbenseite ein Steuerkolben
des Rückschlagventils beaufschlagt, der mit einem Stößel den Schließkörper gegen
den anstehenden Druck aus dem Zylinderarbeitsraum zur Rücklaufleitung öffnet, so
daß die Druckflüssigkeit über das andere Fahrventil zur Rücklaufleitung abströmt.
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Mit dem 3/2-Wege-Fahrventil werden also gleichzeitig die Ringfläche
des Stempels und der Steuerkolben des Rückschlagventils beaufschlagt. Der sich im
Ringraum des Stempels aufbauende
Druck erzeugt zunächst noch vor
dem Öffnen des Rückschlagventils im Zylinderarbeitsraum einen weiteren Druckanstieg,
der den Schließkörper des Rückschlagventils mit entsprechend großer Kraft auf den
Sitz anpresst. Sobald sich der Druck am Steuerkolben des Rückschlagventils voll
aufgebaut hat und der Schließkörper des Rückschlagventils abhebt, vollzieht sich
ein Entspannungsschlag. Der Stempel raubt plötzlich ein, wobei der Druck im Ringraum
und am Steuerkolben abfällt. Dies führt wiederum dazu, daß der Schließkörper des
Rückschlagventils kurzzeitig bis zum erneuten Druckaufbau in die Schließstellung
zurückgeht. Diese in schneller Folge ablaufende Wechselwirkung von Druckaufbau und
-abbau auf den beiden Kolbenseiten führt zu einem hörbaren Schwingverhalten des
Schließkörpers. Die Vibration des Schließkörpers hat einen schnellen Verschleiß
des Rückschlagventils zur Folge, der noch durch die Drosselung der abströmenden
Druckflüssigkeit im relativ engen Offnungsquerschnitt des Rückschlagventils verstärkt
wird. Das Schwingverhalten des Rückschlagventil-Schließkörpers und die Flüssigkeitsdrosselung
haben ferner den Nachteil, daß der Einraubvorgang des Stempels erheblich verzögert
wird. Entsprechendes gilt analog für andere Zylinder-Kolben-Aggregate von Schreitausbaugestellen,
beispielsweise für Rückzylinder, deren eine Kolbenseite durch ein Rückschlagventil
abgesichert ist.
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Bei hydraulischen Schildausbaugestellen kann es unter Umständen erforderlich
sein, beide Zylinderarbeitsräume durch Rückschlagventile abzusichern. Dann besteht
aber die Gefahr, daß das in Durchflußrichtung öffnende Rückschlagventil auf der
ausschiebenden Kolbenseite bei der Druckzufuhr vor dem hydraulisch entsperrbaren
Rückschlagventil auf der einschiebenden Kolbenseite öffnet und dort der Druck in
unerwünschter Weise ansteigt.
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Wirddie volle Kolbenseite gegenüber der häufig mit kleinem Querschnitt
versehenen Ringfläche eingefahren, dann kann der Druck im Ringraum infolge der dann
eintretenden Druckübersetzung so stark ansteigen, daß das Zylinder-Kolben-Aggregat
auch bei Vorhandensein eines Druckbegrenzungsventils zerstört wird.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung
der im Gattungsbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art dahingehend zu verbessern,
daß die Lebensdauer des Rückschlagventils wesentlich erhöht und der Entlastungsvorgang
des an ein Rückschlagventil angeschlossenen Zylinderraumes erheblich beschleunigt
wird, so daß die vorstehend genannten Nachteile mit Sicherheit vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen
Mitteln gelöst. Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der
Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Steuerung verwendet zur Sicherung der Zylinderarbeitsräume
federbelastete Rückschlagventile einfacher Bauart, die beim Entlasten der angeschlossenen
Zylinderarbeitsräume geschlossen bleiben. Die Entlastung erfolgt durch ein im Nebenschluß
angeordnetes 2/2-Wegeventil. Dieses wird über Steuerleitungen gleichzeitig mit dem
Fahrventil der auszufahrenden Kolbenseite geöffnet und die Druckflüssigkeit strömt
über einen im Vergleich zu einem entsperrbaren Rückschlagventil sehr großen Öffnungsquerschnitt
in die Rücklaufleitung ab. Als 2/2-Wegeventile werden Schieberkolbenventile verwendet,
die durch Schaltimpulse unmittelbar ansprechen und ohne zeitliche Verzögerung sowie
unabhängig vom Rückschlagventil den Zylinderarbeitsraum entlasten. Da die aus dem
Zylinderarbeitsraum ausgeschobene Druckflüssigkeit nicht mehr über das Fahrventil
in die Rücklaufleitung abgeleitet wird, können als Fahrventile ebenfalls kostengünstig
herzustellende 2/2-Wegeventile verwendet werden.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch ein 2/2-Wege-Schieberkolbenventil,
Fig.
2 ein Schaltbild zur Steuerung eines. Zylinder-Kolbenaggregates.
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Das in Figur 1 dargestellte 2/2-Wegeventil ist parallel zu einem weiteren,
nicht dargestellten Steuerventil in einem Ventilgehäuse 1 untergebracht. Es ist
als Schieberkolbenventil ausgebildet, mit einem Schieberkolben 2 als Schaltkörper,
der in einer Bohrung 3 im Ventilgehäuse 1 verschiebbar geführt ist.
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In die Wandung der Ventilbohrung 3 sind zwei ringförmige Ausnehmungen
eingedreht, von denen die eine als Einlaufkammer 4 für den Anschluß A und die andere
als Ablaufkammer 5 für den Anschluß B bezeichnet sind. Der Schieberkolben 2 verfügt
über eine nach außen verschlossene achsiale Druckkammer 6,von der mit Abstand voneinander
an den Kammerenden sternförmig angeordnete Radialbohrungen 7 ausgehen, die in der
dargestellten Schließstellung des Ventils in die Einlaufkammer 4 einmünden. Wird
über den Anschluß A und die Einlaufkammer 4 Druckflüssigkeit durch die Radialbohrungen
7 in die Druckkammer 6 eingeführt, dann herrscht aufgrund gleicher Flächenverhältnisse
Druckausgleich und der Schieberkolben 2 verändert seine Lage nicht.
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Der Schieberkolben 2 wird in der dargestellten Schließstellung gehalten
von einem in einer Ausnehmung 8 untergebrachten Druckstößel 9, der belastet wird
durch eine gegen den Ventildeckel 10 abestützte Feder 11 und durch die Beaufschlagung
der Fläche 12 mit Druckflüssigkeit, die über den Anschluß C aus der Hochdruckleitung
P zugeführt wird. Mit 13 ist eine Entlüftungsbohrung bezeichnet. Der Schieberkolben
2 ist am anderen Ende als Tandemkolben ausgebildet mit zwei unabhängig voneinander
beaufschlagbaren Kolbenflächen, die wesentlich größer sind als die ständig mit Hochdruckflüssigkeit
beaufschlagte Fläche 12 am anderen Ende. Die Kolbenflächen 14 und 15 werden durch
über die Anschlußbohrungen D bzw. E zugeführte Druckimpulse beaufschlagt, wodurch
der Schieberkolben 2 gegen die am anderen Ende aufgebrachte Schließkraft aus der
Schließstellung in die öffnungsstellung nach rechts verschoben wird.
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In der öffnungsstellung ist die Einlaufkammer 4 über die sternförmig
von der Druckkammer 6 abgehenden Radialbohrungen 7 mit der Ablaufkammer 5 verbunden,
so daß Druckflüssigkeit aus dem Anschluß A des 2/2-Wegeventils zum Anschluß B geleitet
wird.
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Im Schaltbild von Fig. 2 ist eine Steuerung für ein Zylinder-Kolben-Aggregat
16 dargestellt, das im folgenden als Stempel bezeichnet wird, obwohl diese Steuerung
in gleicher oder abgewandelter Art auch für andere hydraulische Schubkolbengetriebe
eines Schreitausbaugestells, wie Rück-, Anstell- oder Ausrichtzylinder verwendet
werden kann. Das Aus- und Einfahren des Stempelkolbens 17 wird Setzen und Rauben
genannt. Analog wird bei den Fahrventilen zwischen einem Setzventil 18 und einem
Raubventil 19 unterschieden. Diese sind 2/2-Wegeventile in ähnlicher Bauart wie
unter Fig. 1 beschrieben.
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Die Anschlüsse A der Setz- und Raubventile 18 und 19 sind an die Hochdruckleitung
P angeschlossen. Die Anschlüsse B der Ventile 18 + 19 führen über je ein Rückschlagventil
20 + 21 und Zuleitungen 22 + 23 zu den Zylinderarbeitsräumen 24 bzw. 25 des Stempels
16. Im Nebenschluß zu den Rückschlagventilen 20 + 21 sind zwei weitere 2/2-Wegeventile
26 + 27 an die Zuleitungen 22 bzw. 23 angeschlossen. Diese 2/2-Wegeventile 26 +
27 entsprechen der Darstellung von Figur 1. Die Zuleitungen 22 + 23 zweigen in die
Anschlüsse A der 2/2-Wegeventile 26 + 27 ab, die an den Anschlüssen B mit einer
Rücklaufleitung T verbunden sind. Die Schieberkolben 2 der 2/2-Wegeventile 18 +
19 sowie 26 + 27 werden auf den Kolbenflächen 14 und 15 durch Druckimpulse aus den
Steuerleitungen u, v und x, y beaufschlagt, wobei beispielsweise die Schaltimpulse
der Steuerleitungen u, v vom rechts benachbarten Schreitausbaugestell und diejenigen
der Steuerleitungen x, y von links abgegeben werden.
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Durch die Steuerleitungen v, y werden die Tandemkolben des Steuerventils
la 18nfles an den Rücklauf angeschlossenen 2/2-Wegeventils 27 auf der Raubseite
des Stempels 16 gleichzeitig beaufschlagt. Entsprechend führen die Steuerleitungen
u, x zu
dem Raubventil 19 und dem 2/2-Wegeventil 26 auf der Setzseite.
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Zum Setzen werden also die Schieberkolben 2 der Ventile 18 + 27 gleichzeitig
in die Öffnungsstellung verschoben. Aus der Hochdruckleitung P strömt Druckflüssigkeit
in den Anschluß A des Setzventils 18 und weiter von dessen Anschluß B über das Rückschlagventil
20 in die Zuleitung 22 zum Zylinderdruckraum 24 des Stempels 16. Das ebenfalls an
die Zuleitung 22 angeschlossene 2/2-Wegeventil 26 befindet sich in der Schließstellung.
Gleichzeitig strömt Druckflüssigkeit aus dem Zylinderdruckraum 25 über die Zuleitung
23 zu dem geschlossenen Rückschlagventil 21 und in den Anschluß A des geöffneten
2/2-Wegeventils 27 und gelangt über den Anschluß B in die Rücklaufleitung T. Wird
bei geöffnetem Setzventil 18 die Hochdruckleitung P drucklos oder baut sich im gesetzten
Stempel 16 durch Gebirgsdruck ein über dem Setzdruck liegender Druck auf, so verhindert
das Rückschlagventil 20 das Abströmen der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 24
des Stempels 16.
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Der Raubvorgang, der durch Druckimpulse auf das Raubventil 19 eingeleitet
wird, vollzieht sich analog in der vorstehend beschriebenen Weise, wobei die großen
öffnungsquerschnitte des 2/2-Wegeventils 26 einen schnellen Abfluß der Druckflüssigkeit
aus dem Stempeldruckraum 24 zulassen, so daß beispielsweise bei einer Folgesteuerung
der Raub- und Rückvorgang eines Schreitausbaugestells durch einen einzigen Steuerimpuls
ausgelöst werden kann.