DE1059731B - Steuerschieber mit einem Haupt- und einem Hilfs-Schieberkolben und einem elektromagnetischen Hilfsventil - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Steuerschieber mit einem Haupt-Schieberkolben, der zum Zwecke seiner Umschaltung Kolbenflächen verschiedener Größe hat, deren kleinere ständig mit dem Druckmittel beaufschlagt ist, während die größere Kolbenfläche wahlweise auf Druck oder Abfluß durch einen Hilfs-Schieberkolben schaltbar ist, der seinerseits durch ein elektromagnetisches Hilfsventil gesteuert wird. Zwar ist ein derartiger Steuerschieber nicht bekannt, doch ist er durch den Stand der Technik nahegelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Steuerschieber so auszugestalten, daß eine kurzzeitige Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils dazu führt, daß der Haupt-Schieberkolben aus der Endstellung, in der er sich gerade befindet, in die andere Endstellung läuft und in dieser durch das Druckmittel auch nach dem Stromloswerden des elektromagnetischen Hilfsventils so lange gehalten wird, bis dieses von neuem kurzzeitig erregt wird. Wenn das geschieht, soll der Haupt-Schieberkolben wieder in seine andere Endstellung laufen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch der Hilfs-Schieberkolben Kolbenflächen von verschiedener Größe hat, deren kleinere in ständiger Strömungsverbindung mit der kleineren Kolbenfläche des Haupt-Schieberkolbens steht und deren größere durch das elektromagnetische Hilfsventil wahlweise auf Abfluß oder Druck schaltbar ist, um dadurch den Hilfs-Schieberkolben umzuschalten, der seinerseits die Umschaltung des Haupt-Schieberkolbens bewirkt.

Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt liegt in der Möglichkeit, die Wicklung des elektromagnetischen Hilfsventils einer sehr hohen Strombelastung auszusetzen, ohne befürchten zu müssen, daß sie sich unzulässig hoch erwärmt. Infolgedessen kann diese Wicklung sehr kleine Abmessungen erhalten.

Vorzugsweise löst bei beiden Schaltstellungen des Hilfs-Schieberkolbens eine nur vorübergehende Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils die Umschaltung des Hilfs-Schieberkolbens und damit diejenige des Haupt-Schieberkolbens aus. Das führt zu einer besonders einfachen Bauart.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die größere Kolbenfläche des Hilfs-Schieberkolbens bei der vorübergehenden Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils an einen Abflußkanal anschließbar ist, der unabhängig von einer durch den Hilfs-Schieberkolben gesteuerten Abflußöffnung ist, wodurch der Hilfs-Schieberkolben in diejenige Stellung umgeschaltet wird, in welcher seine Abflußöffnung offen ist.

Schließlich empfiehlt es sich, die Anordnung so zu treffen, daß das elektromagnetische Hilfsventil bei Schließung nach vorübergehender Erregung die

Steuerschieber
mit einem Haupt- und einem
Hilfs-Schieberkolben und einem
elektromagnetischen Hilfsventil

Anmelder:

International Basic Economy Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. Μ. Licht,
München 2, Sendlinger Str. 55,
und Dr. R. Schmidt, Oppenau (Renchtal), Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. November 1956

John E. Collins, Akron, Ohio (V. St. A.]
ist als Erfinder genannt worden

größere Kolbenfläche des Hilfs-Schieberkolbens über die von diesem gesteuerte Abflußöffnung auf Abfluß geschaltet hält und bei der nächsten vorübergehenden Erregung diese größere Kolbenfläche des Hilfs-Schieberkolbens mit dem Druckmittel beaufschlagt, um dadurch den Hilfs-Schieberkolben in die Stellung umzuschalten, in welcher er die Abflußöffnung verschließt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. In dieser zeigt

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch den Steuerschieber nach der Erfindung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, welche die Lage der Teile nach einmaliger kurzzeitiger Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils zeigt,

Fig. 3 den waagerechten Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1;

Fig. 4 ist ein vergrößerter waagerechter Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 1;

Fig. 5 ist ein vergrößerter waagerechter Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 1.

In den Zeichnungen ist ein Steuerschieber A gezeigt. Er wird mittelbar durch eine Hilfs-Schieberanordnung D ausgelöst, welche ihrerseits durch ein magnetbetätigtes Hilfsventil B ausgelöst wird. Die

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Gehäuse für die Einheiten B und D haben an der Trennlinie C und die Gehäuse für die Einheiten A und D an der Trennlinie F entsprechende Paßflächen. Jedoch können die Einheiten A und D in dem gleichen Gehäuse untergebracht werden.

Der Steuerschieber A enthält ein Gehäuse 6 mit einer zylindrischen Längsbohrung 8, die an ihren beiden Enden Gewindeöffnungen 10 und 12 hat. In diese können Abschlußstöpsel 14 bzw. 16 eingeschraubt werden. Die Innenflächen der Abschlußstöpsel 14 und 16 tragen federnde Stoßpuffer 30 bzw. 32, um den Stoß des Haupt-Schieberkolbens 34 abzufangen, wenn er in der Gehäusebohrung 8 hin und her wandert.

Der Haupt-Schieberkolben 34 ist an den beiden Stellen 36 und 38 eingeschnürt. Er kann in geeigueten Distanz- und Dichtungsteilen gleiten, die hier z.B. aus einer Reihe von Distanzringen 40a, 40&, 40 c und 40 d und Dichtringen 42 a, 42 b, 42 c, 42 d bzw. 42 c bestehen. Die Distanzringe sind am Umfang mit öffnungen versehen (beispielsweise gezeigt bei 46 a, 46 b, 46 c und 46 d).

Im Mittelteil des Gehäuses 6 befindet sich ein Einlaßkanal 48 (Fig. 3), der das Druckmittel durch einen Einlaßanschluß 50 aufnimmt und es durch die Zweigkanäle 48a und 48 b weiterleitet. An der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 6 ist eine Auslaßkammer 52 mit dem Anschluß 62 zwischen den beiden Verbraucherkammern 54 und 56 gelegen, welche die Anschlüsse 58 und 60 besitzen.

Wenn der Haupt-Schieberkolben 34 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung steht, kann Druckmittel vom Einlaßkanal 48 durch den Kanal 48 a, durch die Distanzringöffnung 46 a, um den eingeschnürten Teil 36 herum, durch die öffnung 46 b in die Verbraucherkammer 54 und den Anschluß 58 zu einem Arbeitszylinder gelangen. Gleichzeitig ist der andere Arbeitszylinder oder die andere Seite eines doppel wirken den Zylinders offen zur Entleerung durch den Anschluß 60, Kammer 56, Öffnung 460", Kolbeneinschnürung 38, Öffnung 46 c, in die Auslaßkammer 52 und den Anschluß 62. Der Kanal 48 b liefert Druckmittel an das rechte Ende der Bohrung 8, aber dieser Fluß kann nicht weiter nach links wegen des Dichtungsringes 42 c. Wenn der Haupt-Schieberkolben 34 nach der rechten Seite der Bohrung 8 wandert, wird der Anschluß 58 zur Entleerung verbunden, und der Anschluß 60 nimmt Druckmittel vom Einlaßanschluß 50 über die Kolbeneinschnürung 38 auf.

Der Hinundhergang des Haupt-Schieberkolbens 34 wird durch einen Hilfs-Schieberkolben 5" (Fig. 1 und 2) gesteuert, der in der Bohrung 63 des Gehäuses 61 angeordnet ist. Der Hilfs-Schieberkolben S hat einen eingeschnürten Teil 65, über den Druckmittel fließen kann, um den Hinundhergang des Haupt-Schieberkolbens 34 zu steuern. Der Hilfs-Schieberkolben S hat eine größere Kolbenfläche 67 an seinem linken Ende, die in einem erweiterten Teil 69 der Bohrung 63 beweglich ist. Das Druckmittel wirkt gegen die größere Kolbenfläche 67 und gegen die gegenüberliegende kleinere Kolbenfläche des Hilfs-Schieber- ^ßo kolbens S.

Der Hinundhergang des Hilfsschieberkolbens S wird durch das magnetbetätigte Hilfsventil B gesteuert. Dieses (Fig. 1 und 3) enthält ein Gehäuse 66, in welchem sich eine Magnetspule 68 befindet. Sie steht in Verbindung mit dem Anschluß 70. Innerhalb der Alagnetspule 68 kann sich ein Anker 72 senkrecht Λ-erschieben. Ein Deckel 74 ist oben auf dem Gehäuse 66 durch die Deckelschrauben 76 befestigt. An der Seite des Gehäuses 66 ist ein Handventil E angebracht,

das aus einem Stopfen 80 und einem Kolben 82 mit dem Bedienungsknopf 84 besteht. Der Kolben 82 setzt sich in die Stange 86 fort, die das Verschluß stück 88 trägt. Das Ventil E ist in seiner offenen Normalstel-Iung gezeigt, in der der Fluß zwischen den Kanälen 90 und 92 frei ist. Um das Handventil E zu schließen, wird der Kolben 82 nach links bewegt, bis das Verschlußstück 88 in den Ventilsitz 102 eingreift. Wenn das Ventil einmal in geschlossener Stellung ist, kann die Stange 86 gedreht werden, und ein Ausschnitt des Flansches 96 kann an dem Kopf 88 der Schraube 100 so vorbeigedreht werden, daß das Handventil E blockiert ist.

Der Haupt-Schieberkolben 34 ist mit einem Differentialkolben H versehen. Dieser ist in einer Druckkammer der Bohrung 8 untergebracht, die aus dem Bohrungsteil 64 und der Erweiterung 118 besteht. Der Differentialkolben H hat einen Dichtungsring 128 an dem im Durchmesser abgesetzten Endteil 130 des Haupt-Schieberskolbens 34. Der Dichtungsring 128 wird durch einen Sprengring 132 gehalten. An seinem anderen Ende wird er durch eine Beilagscheibe 134 und einen Sprengring 136 gehalten.

Das Druckmittel wird dauernd auf der linken Seite des Differentialkolbens H gehalten, da der Bohrungsteil 64 in unmittelbarer Verbindung mit dem Kanal 48 b steht, so daß der Haupt-Schieberkolben 34 nach rechts gedrängt wird, wenn die Druckkammer 64, 118 leer ist. Wenn Druckmittel in die Druckkammer 64, 118 hineingelassen wird, geht der Haupt-Schieberkolben 34 nach links, weil die rechte Seite des Differentialkolbens H einen größeren Querschnitt als die linke hat.

Es sei angenommen, daß der Anker 72 des Hilfsventils B in seiner unteren oder stromlosen Lage ist. daß das Handventil E offen und daß der Haupt-Schieberkolben 34 in seiner linken Stellung in der Bohrung 8 ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt wird. Dann kann Druckmittel von dem Einlaßanschluß 50 (Fig. 3) durch die Kanäle 48 und 48 b, durch den Kanal 94 (Fig. 1), an der Einschnürung 65 des Hilfs-Schieberkolbens 5* vorbei in den Kanal 95 fließen. Von dort kann das Druckmittel den Kanal 114 hinab, durch den Kanal 116 und in die Druckkammer 64, 118 fließen. Dadurch verschiebt es den Haupt-Schieberkolben 34 in seine linke Endstellung. Das Druckmittel im Kanal 95 kann auch durch den Kanal 92 des Handventils E, den Kanal 90 hinauf, durch die Kanäle 104, 106, an dem offenen Ventilsitz 108 vorbei, durch die Nuten 110 im Anker 72, durch den Kanal 112 bis in den erweiterten Teil 69 der Bohrung 63 fließen. Dort wirkt es gegen die Stirnfläche 67 des Hilfs-Schieberkolbens S, um ihn in seine rechte Endstellung zu drängen (Fig. 1). Obwohl das Druckmittel auch gegen das rechte Ende des Hilfs-Schieberkolbens S über den Kanal 121 wirkt, bleibt der Kolben wegen des größeren Querschnittes an seinem linken Ende in seiner rechten Endstellung stehen.

Wenn der Anker 72 durch die Erregung der Spule 68 kurzzeitig angehoben wird, wird der Ventilsitz 108 am oberen Ende des Ankers 72 geschlossen. Gleichzeitig wird der Ventilsitz 120 am unteren Ende des Ankers 72 freigegeben, und das Druckmittel in der Bohrung 69 (Fig. 1) kann nun den Kanal 112 hinauf durch den offenen Ventilsitz 120, den Kanal 124 herunter, an den öffnungen 46 d und dem eingeschnürten Teil 38 des Haupt-Schieberkolbens 34 vorbei und zur Auslaßkammer 52 (Fig. 3) hinaus entweichen. Wenn die Bohrung 69 so entleert ist, bewegt sich der Hilfs-Schieberkolben S in seine linke Endstellung und be-

Claims (4)

endet dadurch den Fluß den Kanal 94 (Fig. 2) aufwärts zum Kanal 95. Wenn der Hilfs-Schieberkolben S seine linke, in Fig. 2 gezeigte Endstellung erreicht, öffnet der eingeschnürte Teil 65 an ihm den Kanal 95 zur Abflußöffnung 131. Dadurch entweicht das Druckmittel aus der Druckkammer 64,118 durch die Kanäle 116, 114, 95, 133 und die Abflußöffnung 131, und der Haupt-Schieberkolben 34 wird in seine rechte Endstellung geschoben. Wenn der Hilfs-Schieberkolben 5" in seiner linken Endstellung steht, tritt Druckmittel durch den Kanal 94 (vom Einlaßkanal 48) ein und fließt durch den Kanal 121 auf die rechte Seite des Hilfs-Schieberkolbens S, den es dadurch in seiner linken Endstellung hält. Obwohl das Druckmittel nun durch den Kanal 124 nach oben fließen kann, kann es nicht über den Ventilsitz 120 am unteren Ende des Ankers 72 hinaus, weil das Magnethilfsventil B nur kurzzeitig erregt wurde und der untere Ventilsitz 120 schon wieder geschlossen ist. Außerdem kann die Bohrung 69, wenn der Hilfs-Schieberkolben S in seiner linken Endstellung steht, sich nunmehr über den Kanal 112, durch die Ankernuten 110, an dem offenen Ventilsitz 108 vorbei, den Kanal 106 hinauf, durch den Kanal 104, den Kanal 90 hinunter, an dem offenen Sitz 102 des Handventils E vorbei, den Kanal 92 hinunter, in den Kanal 95, den Kanal 133 herunter und in die Abflußöffnung 131 entleeren. Wenn der elektrische Strom unerwartet ausbleibt oder wenn es erwünscht ist, nur einige Arbeitsspiele von Hand zu steuern, z. B. beim Einstellen oder Prüfen der Anlage, so kann der Haupt-Schieberkolben 34 durch das Handventil E ohne Erregung der Magnetspule 68 beeinflußt werden. Es sei angenommen, daß das Handventil E in seiner offenen Stellung, der Hilfs-Schieberkolben 5" in seiner rechten Endstellung und der Anker 72 in seiner unteren oder stromlosen Stellung steht. Der Haupt-Schieberkolben 34 steht dann in seiner linken Endstellung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn man den Kolben 34 in die rechte Grenzstellung zu bringen wünscht, wird das Handventil E geschlossen. Das unterbricht den Fluß des Druckmittels in die Bohrung 69 und gestattet dem Druckmittel, über den Kanal 112, durch die Ankernuten 110, an dem offenen Ventilsitz 108 vorbei, über die Kanäle 106, 104 und 90, an der Stange 86 und am Kolben 82 vorbei zu entweichen. Das Entweichen des Druckes aus der Bohrung 69 hat eine Bewegung des Hilfs-Schieberkolbens S nach der linken Endstellung zur Folge. Dadurch kann das Druckmittel vom Einlaßkanal 48 durch die Kanäle 94 und 121 fließen und am rechten Ende des Hilfs-Schieberkolbens 5" wirken, um ihn in die linke Endstellung zu schieben. Dann wird der Fluß des Druckmittels zur Druckkammer 64, 118 wie oben beschrieben abgeschnitten mit dem Ergebnis, daß der Haupt-Schieberkolben 34 in seine rechte Endstellung geht. Nachdem sich der Haupt-Schieberkolben 34 in seine rechte Endstellung bewegt hat, kann er in die linke wieder durch Öffnen des Handventils zurückverschoben werden. Patentansprüche:

1. Steuerschieber mit einem Haupt-Schieberkolben, der zum Zweck seiner Umschaltung Kolbenflächen verschiedener Größe hat, deren kleinere ständig mit dem Druckmittel beaufschlagt ist, während die größere Kolbenfläche wahlweise auf Druck oder Abfluß durch einen Hilfs-Schieberkolben schaltbar ist, der seinerseits durch ein elektromagnetisches Hilfsventil gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Hilfs-Schieberkolben (S) Kolbenflächen von verschiedener Größe hat, deren kleinere in ständiger Strömungsverbindung mit der kleineren Kolbenfläche des Haupt-Schieberkolbens (34) steht und deren größere (67) durch das elektromagnetische Hilfsventil (B) wahlweise auf Abfluß oder Druck schaltbar ist, um dadurch den Hilfs-Schieberkolben (S) umzuschalten, der seinerseits die Umschaltung des Haupt-Schieberkolbens (34) bewirkt.

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beiden Schaltstellungen des Hilfs-Schieberkolbens (S) eine nur vorübergehende Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils (B) die Umschaltung des Hilfs-Schieberkolbens (S) und damit die des Haupt-Schieberkolbens (34) auslöst.

3. Steuerschieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Kolbenfläche (67) des Hilfs-Schieberkolbens (S) bei der vorübergehenden Erregung des elektromagnetischen Hilfsventils (B) an einen Abflußkanal (112, 124, 46 d, 52, 62) anschließbar ist, der unabhängig von einer durch den Hilfs-Schieberkolben (S) gesteuerten Abflußöffnung (131) ist, wodurch der Hilfs-Schieberkolben (S) in diejenige Stellung umgeschaltet wird, in welcher seine Abflußöffnung (131) offen ist.

4. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Hilfsventil (B) bei Schließung nach vorübergehender Erregung die größere Kolbenfläche (67) des Hilfs-Schieberkolbens (S) über die von diesem gesteuerte Abflußöffnung (131) auf Abfluß geschaltet hält und bei der nächsten vorübergehenden Erregung diese größere Kolbenfläche (67) des Hilfs-Schieberkolbens (S) mit dem Druckmittel beaufschlagt, um dadurch den Hilfs-Schieberkolben (S) in die Stellung umzuschalten, in welcher er die Abflußöffnung (131) verschließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 763 594;
französische Patentschriften Nr. 657 992, 729 748, 740, 1 139 760;

USA.-Patentschriften Nr. 2 373 654, 2 694 544.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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