DE1088303B - Steuervorrichtung mit einem Steuerschieber und einem ihm zugeordneten Hilfsschieber - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zur Zu- bzw. Rückleitung eines Druckmittels zu bzw. von einem druckmittelbetätigten Gerät, z. B. einem Servomotor, Arbeitskolben, einem Hauptventil od. dgl., mit einem Steuerschieber und einem ihm zugeordneten Hilfsschieber, welche als Kolbenschieber ausgebildet und durch kurzzeitigen Druckimpuls umsteuerbar sind.

Es ist bekannt, derartige Steuereinrichtungen als druckabhängige, selbsttätige Absperreinrichtungen in Rohrleitungen einzubauen, um insbesondere eine selbsttätige Anlaufvorrichtung für Kreiselpumpen mit einem Kraftkolben, der über einen S teuer kolben und Ventile mit der Rohrleitung vor und hinter dem Verschluß verbunden ist, zu schaffen. Diese "bekannten Absperreinrichtungen arbeiten nach dem Druckimpulsverfahren, indem zum öffnen und Schließen eine kurzzeitige Verbindung mit der Atmosphäre hergestellt wird.

Es sind ferner Steuerschieber für Servogeräte bekannt, bei denen durch Druckzuführung entweder die rechte oder die linke Seite des Steuerschiebers beaufschlagt wird, wobei die Zuführung des Druckmediums über ein elektromagnetisch betätigtes Steuerventil erfolgen kann.

Es gehört ferner zum Stand der Technik, Gehäuse aus Platten mit dazwischen angeordneten Dichtungen herzustellen, wobei in die Platten zur Verteilung eines Druckmediums Kanäle, Bohrungen usw. eingearbeitet sind. Auch sind bei Schaltventilen federnde Sperrglieder in Form von Kugeln, die in entsprechende Ringnuten des Ventilverschlußkörpers eingreifen, um diesen in seiner jeweiligen Stellung durch den auf der Kugel lastenden Federdruck festzuhalten, bekannt.

Es ist ferner bei einem druckbetätigten Schieberventil bekanntgeworden, den Schieber durch eine hydraulisch betätigte Rastvorrichtung in seiner geschlossenen Stellung zu verriegeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Steuerschieber zu schaffen, der in seinen beiden End-Stellungen verriegelt ist, so daß irgendwelche in axialer Richtung des Steuerschiebers auftretenden Kräfte, wie sie beispielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere einem Flugzeug bei Richtungsänderung in Erscheinung treten, den Steuerschieber nicht ungewollt aus seiner Stellung verschieben können. Außerdem soll ein äußerst kompakter und wirksamer Steuerschieber geschaffen werden, der einfach in der Herstellung und daher wirtschaftlich zu fertigen ist.

'Es wurde bereits vorgeschlagen, den Steuerschieber einer Steuervorrichtung durch den Hilfsschieber, der senkrecht zum Steuerschieber angeordnet ist und mit einem Sperrnocken an einer Schulter des Steuerschiebers angreift, in seinen beiden Endstellungen zu ver-Steuervorrichtung

mit einem Steuerschieber

und einem ihm zugeordneten

Hilfsschieber

Anmelder:

Ross Operating Valve Company,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,
Hamburg 36, Neuer Wall 41

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Oktober 1957

Edwin P. Brinkel, Royal Oak, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

riegeln. Ein anderer älterer Vorschlag betrifft einen Steuerschieber mit einem Haupt- und einem Hilfsschieberkolben und einem elektromagnetischen Hilfsventil vor, bei dem durch kurzzeitige Erregung des Hilfsventil der Hauptschieberkolben aus seiner einen in die andere Endstellung bewegt werden kann, in denen er jedoch nicht verriegelbar ist.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden dadurch gelöst, daß zwischen dem Steuerschieber und dem Hilfsschieber, die in einem gemeinsamen Gehäuse achsparallel nebeneinander angeordnet sind, ein vom Hilfsschieber betätigtes an sich bekanntes Sperrglied vorgesehen ist, durch das der Steuerschieber in seinen beiden Endstellungen verriegelbar ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Hilfsschieber durch einen von einem elektromagnetisch betätigten Hilfsventil gegebenen Druckimpuls gegen die Kraft einer Feder in eine das Sperrglied freigebende Stellung beweglich und aus dieser nach der Bewegung des Steuerschiebers in dessen andere Endstellung unter Federdruck in seine den Steuerschieber sperrende Ausgangsstellung zurückbeweglich ist.

Nach der Erfindung kann sowohl der Steuerschieber als auch der Hilfsschieber als Differentialkolben ausgebildet sein, wobei am einen Ende des Hilfsschiebers

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eine Kammer vorgesehen. ist, in die Leitung vom Hilfsventil mündet, während am anderen Ende des Hilfsschiebers die Feder angeordnet ist.

Vorzugsweise weist der Hilfsschieber eine Dichtung auf, die den Druckmitteldurchfluß von einer mit dem Steuerschieber verbundenen Druckmittelleitung zu einem Druckmittelspeicher beherrscht, welcher aus einer am einen Ende des Steuerschiebers vorgesehenen Kammer und einer vorzugsweise im Gehäuse angeordneten Kammer, die durch einen Kanal verbunden sind, gebildet ist. Hierbei sind zweckmäßig die Dichtung und das Sperrglied so zueinander angeordnet, daß der Durchgang zum Kanal geschlossen ist, bevor das Sperrglied freigegeben wird.

Eine weitere vorzugsweise Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß der Steuerschieber zwei einen Ringraum zwischen sich einschließende Dichtungen aufweist, von denen die eine den Druckmitteldurchnuß zum Hilfsschieber in der ersten Stellung des Steuerschiebers schließt und in der zweiten Stellung öffnet, während die andere den Druckmittelrücklauf in der ersten Stellung öffnet und in der zweiten Stellung schließt.

Nach der Erfindung wird das Sperrglied vorzugsweise aus einer Kugel gebildet, wobei ein Paar im Abstand angeordnete Einschnitte auf dem Steuerschieber mit dieser Kugel jeweils im Eingriff stehen, wenn sich der Steuerschieber in einer seiner beiden Endstellungen befindet. Hierbei ist zweckmäßig die Dichtung des Steuerschiebers zwischen dem Ringraum und einem mit der Drückmittelleitung in Verbindung stehenden Ringraum des Steuerschiebers angeordnet, wobei der Ringraum des Steuerschiebers durch einen Kanal mit einem in Druckmittelzuflußrichtung vor der Dichtung liegenden Ringraum des Hilfsschiebers verbunden ist und wobei auf der anderen Seite der Dichtung ein Ringraum vorgesehen ist, der über den Kanal mit den Druckmittelspeicherräumen verbunden ist.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß in die Kammer die vom Hilfsventil kommende Leitung einmündet, während die Kammer des Steuerschiebers durch eine Leitung mit dem zu steuernden Gerät verbunden ist.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mit einer Druckkammer des Steuerschiebers ein Dreiwegeventil verbunden ist, welches zwischen einer ersten Stellung, in der die Druckkammer mit der Auslaßleitung verbunden ist und einer zweiten Stellung in der die Rücklaufkammer mit der Druckmittelleitung verbunden ist, verstellt werden kann und daß ein Druckmittelsystem bei einer Verschiebung des Hilfsschiebers in seine erste Stellung das Dreiwegeventil in seine zweite Stellung versetzt, wenn sich der Steuerschieber in seiner zweiten Stellung befindet.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Kraftsammler mit einem Kolben mit Feder an der einen und einer Kammer an der anderen Seite des Kolbens mit einer Druckkammer verbunden ist und daß über Leitungen bei einer Verschiebung des Hilfsschiebers in seine erste Stellung ein Druck in der Druckkammer und der Sammlerkammer ausgebildet wird, wenn sich der Steuerschieber in seiner zweiten Stellung befindet.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß Vorrichtungen bei einer Verschiebung der Schieber in ihre ersten Stellungen den Druck in der Rücklaufkammer vermindern.

Nach einer zweckmäßigen Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß das kugel-• förraige Sperrglied durch eine geneigte Fläche am Hilfsschieber in eine absperrende Stellung auf einen der Einschnitte gedrückt wird.

Mehrere Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung, auf die die Erfindung jedoch keineswegs beschränkt sein soll, da Änderungen möglich sind, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, sind in den Zeichnungen dargestellt.

Die Zeichnungen bedeuten im einzelnen:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die obere Dichtungsscheibe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;

Fig. 4 ist eine Ansicht, ähnlich der Fig. 3, der unteren Dichtungsscheibe;

Fig. 5 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 und zeigt eine andere Stellung der beweglichen Teile;

Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 5 mit einer dritten Stellung;

Fig. 7 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 6 und zeigt eine vierte Stellung;

Fig. 8 ist eine auseinandergezogene Darstellung, teilweise in Schnitten, einer mehrteiligen Steuervorrichtung und einem gesteuerten Ventil;

.Fig. 9 ist eine schematische Darstellung des Arbeitsablaufes der Steuervorrichtung nach Fig. 8;

Fig. 10 ist eine teilweise schematische Darstellung einer weiteren Steuervorrichtung;

Fig. 11 ist eine Darstellung ähnlich der Fig. 10 einer abgeänderten Steuervorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein System, in dem die Steuervorrichtung 11 zwischen einem Hilfsventil und einem Druckmittelmotor 13 angeordnet ist. Das Hilfsventil 12 wird durch eine über einen Druckknopfschalter betätigte Magnetspule 14 angetrieben. Das Hilfsventil 12 besitzt eine ihm das Druckmittel zuführende Leitung 15 und eine Auslaß leitung 16. Eine Leitung 17 führt zur Steuervorrichtungll, diet ein Dreiwegeventil (nicht dargestellt in Fig. 1) zur Steuerung des Motors 13 betätigen kann. Eine Leitung 18 führt von der Steuervorrichtung zum Zylinder 19 des Motors 13. Sie dient dazu, ein Druckmittel von einer Leitung 20 zum Motor 13 zu führen und vom Motor 13 nach der Auslaßleitung 21 zurückzuführen. Ein Kolben 22 im Zylinder 19 kann vom Druckmittel nach unten getrieben werden und wird durch eine Feder 23 zurückgeführt.

Die Steuervorrichtung 11 besitzt ein Gehäuse 24 mit den Abschlußplatten 25. Zwischen dem Gehäuse 24 und den Abschlußplatten 25 sind Dichtungsscheiben 26 und 27 angeordnet. Das Gehäuse 24 ist scheibenförmig und besitzt nach Fig. 2 ein Paar parallele Bohrungen 28 und 29, sowie Verschlußkappen 31, welche durch Schrauben 32 gehalten werden. Die Scheiben 33 aus federndem Material können unter den Verschlußkappen 31 angeordnet werden, um als Stoßdämpfer zu wirken. Zusätzliche Schrauben 34 dienen für den Zusammenhalt des Gehäuses 24, der Dichtungsscheiben 26, 27 und der Abschlußplatten 25. Innerhalb der Bohrung 28 ist ein im ganzen als 35 bezeichneter Hilfsschieber angeordnet, während sich ein Steuerschieber, im ganzen als 36 bezeichnet, in der Bohrung 29 befindet. Die Bohrung 28 besitzt an ihrem einen Ende einen erweiterten Abschnitt 37 und bildet zwischen diesem Abschnitt und dem anliegenden Abschnitt des Hilfsschiebers 35 einen Ringraum 38. Das rechte Ende des Ringraumes 38 wird durch eine Dich-

tung 39 abgeschlossen, die vom Hilfsschieber 35 getragen wird. Eine Kammer 41 befindet sich in der Bohrung 37 rechts von der Dichtung 39. Die Kammer 41 kann mit der Leitung 17 durch den Durchlaß 42 in der oberen Dichtungsscheibe 26 verbunden werden (Fig. 3). Dazugehörige Kanäle (nicht dargestellt) sind jeweils zwischen dem Durchlaß 42 und der Leitung 17 sowie der Kammer 41 angeordnet. Zwischen dem Hilfsschieber 35 und der Bohrung 28, unmittelbar links von der Bohrung 37, ist ein Ringraum 43 ausgebildet. Eine Dichtung 44 schließt die Verbindung zwischen den Ringräumen 38 und 43 ab, wenn der Hilfsschieber 35 durch einen in der Kammer 41 aufgebauten Druck nach links geschoben wird. Am linken Ende des Hilf sschiebers 35 drückt eine Feder 45 auf eine Schulter 46 und schiebt den Hilfsschieber 35 nach rechts in eine Stellung, in der der Durchgang bei 44 geöffnet ist. Eine Dichtung 47 schließt den Ringraum 43 nach links ab.

Der Hilfsschieber 35 besitzt links von der Dichtung so 47 eine kegelförmige Fläche 48. In einer Bohrung 51, die die Bohrungen 28 und 29 miteinander verbindet, befindet sich ein Sperrglied 49 in Form einer Kugel. Die Abmessung des Sperrgliedes 49 ist derart, daß es in die Bohrung 29 hereinragt, wenn sich der Hilfsschieber 35 in seiner in der Fig. 2 dargestellten rechten Stellung befindet. Auf der anderen Seite kann sich das Sperrglied 49, wenn sich der Hilfsschieber 35 nach links verschiebt, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, so weit nach unten bewegen, daß es nicht mehr in die Bohrung 29 hineinragt.

Der Steuerschieber 36 besitzt ein Paar aneinanderliegender, kegelförmiger Einschnitte 52 und 53, die abwechselnd das Sperrglied 49 aufnehmen können, um den Steuerschieber 36 in seinen beiden Endstellungen zu verriegeln. Links vom Einschnitt 52 befindet sich eine Dichtung 54. Zwischen ihr und dem anliegenden Ende der Bohrung 29 befindet sich eine Kammer 55. Diese Kammer ist mit dem Ringraum 38 über einen Durchlaß 56 in der Dichtungsseheibe 26 (Fig. 3) verbunden, der sich über die Kammer 57 im Gehäuse 24 ■ hinauserstreckt und mit ihr in Verbindung steht. Ein Ablauf 58 verhindert eine Druckzunahme in dem linksgelegenen Ende der Bohrung 28. Der Ablauf 58 ist mit der Bohrung 28 über die Bohrung 51 verbunden.

Das Gehäuse 24 besitzt einen Kanal 59., mit dem die Leitung 20 verbunden ist. Dieser Kanal ist durch einen Durchlaß 62 in der Dichtungsscheibe 26 mit einem Ringraum 63 in einem mittleren Abschnitt der Bohrung 29, verbunden. Der Steuerschieber 36 trägt links von dem Ringraum 63 eine Dichtung 64 und rechts von diesem eine Dichtung 65. Die Dichtung 64 besitzt einen größeren Durchmesser als die Dichtung 65, so daß der Druck im Ringraum 63 den Steuerschieber 36 nach links schiebt. Der eingeschnürte Abschnitt der Bohrung 29, in dem sich die Dichtung 65 befindet, bildet einen Ringraum 68, mit dem die Leitung 18, die zum Motor 13 führt, verbunden ist. Wenn sich der Schieber in der in Fig. 2 dargestellten Lage befindet, bildet die Dichtung 65 einen Abschluß zwischen den Ringräumen 63 und 68, Wenn der Steuerschieber 36 nach links in die Stellung nach Fig. 5 geschoben wird, werden die Ringräume 68 und 63 miteinander verbunden. 5g

An dem rechtsgelegenen Ende der Bohrung 29 ist eine Kammer 69 ausgebildet, die mit der Atmosphäre durch den Auslaßkanal 71 verbunden ist, Zwischen der Kammer 69 und dem Ringraum 68 befindet sich eine vom Steuerschieber 36 getragene Dichtung 72, Der Durchmesser der Dichtungen 72 und 65 ist kleiner als der der Dichtung 54.

Die am Boden befindliche Dichtungsscheibe 27 (Fig. 4) besitzt einen Durchlaß 73, der die Ringräume 68 und 43 miteinander verbindet. Wenn sich der Steuerschieber 36 in seiner in Fig. 5 dargestellten linken Stellung befindet, wird dem Ringraum 43 Druck zugeführt. Befindet sich der Hilfsschieber 35 in seiner in Fig: 6 dargestellten rechten Stellung, wird dieser Druck zur Kammer 55 durch den Ringraum 38, den Durchlaß 56, die Kammer 57 und den Durchlaß 56 geleitet. Die Dichtung 44 schließt die Verbindung zwischen den Ringräumen 43 und 38, wenn sich der Hilfsschieber 35 nach links verschiebt, bevor sich das Sperrglied 49 vom Steuerschieber 36 lösen kann.

Die Arbeitsweise

Angenommen, in der Ausgangsstellung befänden sich die Einzelteile der Steuervorrichtung 11 in der in Fig. 2 dargestellten Lage, der Kolben 22 des Motors 13 in seiner oberen Stellung und das Hilfsventil 12 in seiner Auslaßstellung, dann bringt eine Stromzuführung zur Magnetspule 14 das Hilfsventil 12 in die Stellung, bei der ein Druckmittel von der Leitung 15 durch die Leitung 17 zur Kammer 41 strömen kann. Dies ruft am Hilfsschieber 35 eine Linksverschiebung in die in Fig. 5 dargestellte Lage hervor. Die Dichtung 44 schließt zuerst, wodurch die Ringräume 38 und 43 voneinander getrennt werden. Bei einer weiteren Verschiebung des Hilfsschiebers 35 in seine äußerste linke Stellung kommt das Sperrglied 49 vom Einschnitt 52 des Steuerschiebers 36 frei. Entsprechend dem auf die verschiedenen Flächen der Dichtungen 64 und 65 wirkenden Druck wird der Steuerschieber 36 nach links verschoben. Wenn diese Verschiebung eingetreten ist, öffnet die Dichtung 65 und schließt die Dichtung 72, wobei der Ringraum 68 mit dem Ringraum 63 verbunden wird. Der Motor 13 wird über die Leitung 18 mit Druckmittel versorgt, so daß sich der Kolben 22 nach unten bewegt.

Bei einer Rückkehr des Hilfsschiebers 35 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung durch einen Abbau des Druckes in der Kammer 41 und die Einwirkung der Feder 45 wird zunächst das Sperrglied 49 nach oben in seine absperrende Stellung in den Einschnitt 53 gedruckt. Nach der Sperrung des Steuerschiebers 36 ergibt eine weitere Rechtsverschiebung des Hilfsschiebers 35 eine Verbindung des Ringraumes 68 mit den Kammern 55 und 57 über den Durchlaß 73, den Ringraum 43 und 38 und den .Durchlaß 56, Dies ruft einen Druckanstieg in den Kammern 55 und 57 hervor. Die Kammer 57 ist genügend groß, so daß beide Kammern zusammen es ermöglichen, daß sich genügend Druckmittel für eine spätere Verschiebung des Steuerschiebers 36 ansammeln kann. Der Druck in der Rücklaufkammer 55 ergibt eine Kraft, welche den Steuerschieber 36 nach rechts zu drücken versucht. Der Steuerschieber 36 wird auf Grund seiner durch das Sperrglied 49 gesperrten Stellung zunächst nicht davon berührt.

Wenn der Motor 13 in eine Stellung zurückgebracht werden soll, bei der sich, der Kolben 22 oben befindet, wird der Hilfsschieber 35 wiederum nach einer Druckausbildung in der Kammer 41 durch eine Verstellung des Hilfsventil 12 nach links bewegt. Die Kammern 57 und 55 werden gegen den Ringraum 68 durch eine Linksverschiebung der Dichtung 44 abgedichtet. Das Sperrglied 49 kann sich dann aus dem Einschnitt 53, wie in Fig. 7 dargestellt, ablösen, Der angestiegene Druck in den Kammern 55 und 57 wird eine Reehts~

verschiebung des Steuerschiebers 36 hervorrufen. Diese Bewegung bewirkt ein Schließen der Dichtung 65 und ein öffnen der Dichtung 72 sowie eine Verbindung des Zylinders 19 mit dem Auslaßkanal 71. Der Kolben 22 geht somit unter dem Einfluß der Feder 23 nach oben.

Bei einer Bewegung des Hilfsventils 12 in seine Auslaßstellung wird die Kammer 41 wiederum entleert. Die Feder 45 schiebt dann den Hilfsschieber 35 in seine rechte Stellung. Dieses verursacht wiederum einen Eingriff des Sperrgliedes 49 in den Einschnitt 52, und die Teile sind abermals in der in der Fig. 2 gezeigten Stellung. Da ein öffnen der Kammern 55 und 57 nur stattfindet, nachdem der Steuerschieber 36 verriegelt wurde, kann keine Bewegungsumkehr des Steuerschiebers 36 infolge eines Druckes im" Ringraum 63 erfolgen.

Die Fig. 8 zeigt eine Anordnung von zwei der neuen Steuervorrichtungen zusammen mit einem von einer Magnetspule betriebenen Hilfsventil und einem zu steuernden Ventil, welche derartig angeordnet sind, daß das Ventil bei jeweils vier Bewegungen des Hilfsventils einmal betätigt wird. Das Hilfsventil ist in seiner Gesamtheit als 73 bezeichnet und ist über einer ersten Steuervorrichtung 74 und einer zweiten Steuervorrichtung 75 angeordnet. Unterhalb der Steuervorrichtung 75 befindet sich ein Ventil, das in seiner Gesamtheit als 76 bezeichnet ist. Die Vorrichtungen sind so ausgebildet, daß sie in aufeinandergeschichteter Lage angeordnet und durch Schrauben 77, die sich durch die Vorrichtungen erstrecken, zusammengehalten werden können. Das Hilfsventil 73 besitzt einen Einlaß 78, der mit dem Einlaß 79 des Ventils 76 durch einen Durchlaß 81 im Gehäuse 82 und zugeordnete Durchlässe 83 in den Gehäusen 84 und 85 der Steuervorrichtungen 74 und 75 verbunden ist. Das Hilfsventil 73 besitzt ein Verschluß stück 86, das durch eine Feder 87 noch oben in eine Stellung gedrückt wird, in der der Einlaß 78 von der Leitung 88 getrennt wird. Die Leitung 88 ist mit einem Auslaß 89 verbunden. Wenn der Magnetspule 91 des Hilfsventils 73 Strom zugeführt wird, bewegt sich das Verschluß stück 86 nach unten, trennt die Leitung 88 von dem Auslaß 89 und verbindet sie mit dem Einlaß 78.

Wenn die Leitung 88 des Hilfsventils 73 so unter Druck gesetzt wird, wird Druckmittel durch den Durchlaß 42 der Dichtungsscheibe 26 (Fig. 3) nach der den -Hilfsschieber antreibenden Kammer 92 der Steuervorrichtung 74 geleitet. Der Ringraum 93 der Steuervorrichtung 74 ist mit der den Hilfsschieber antreibenden Kammer 94 der Steuervorrichtung 75 durch eine Leitung, die schematisch als 95 dargestellt ist, verbunden. Ähnlich ist der Ringraum 96 der Steuervorrichtung 75 mit einer Druckkammer oberhalb des Antriebskolbens 97 des Ventils 76 durch eine Leitung, die schematisch als 98 dargestellt ist, verbunden. Eine Feder 99 drückt das Verschlußstück 101 nach oben.

Der Betriebsablauf der in Fig. 8 gezeigten Anordnung kann unter Bezugnahme auf das Schema nach Fig. 9 erläutert werden. Die schraffierten Felder zeigen das Vorliegen eines Druckes in der Leitung der entsprechenden Einheit an, während die leeren Felder einen Auslaß druck in der Leitung anzeigen oder im Falle des Ventils 76 eine abgeschlossene Stellung. Die erste Spalte zeigt einen dauernden Druck, während die zweite Spalte wechselnde Drücke und die Abführung in der Leitung 88 des Hilfsventils 73 anzeigt.

Die Zeile 1 des Schemas zeigt, was geschieht, wenn der Magnetspule 91 Strom zugeführt wird. Die Leitung 88 des Hilfsventils 73 wird unter Druck gesetzt.

Das ruft eine solche Verschiebung in der Steuervorrichtung 74 hervor, daß ihr Ringraum 93 unter Druck gesetzt wird. Die Steuervorrichtung 75 wird auf die gleiche Weise sofort so verschoben, daß in ihrem Ringraum 96 ein Druck ausgebildet wird. Da dieser mit dem Kolben 97 verbunden ist, wird das Ventil 76 geöffnet.

Die Zeile 2 des Schemas zeigt die Ergebnisse der Unterbrechung der Stromzufuhr zur Magnetspule 91.

ίο Die Leitung 88 des Hilfsventils 73 wird mit dem Ablauf verbunden, wodurch der Hilfsschieber 102 der Steuervorrichtung 74 in seine absperrende Stellung zurückkehrt. Der Steuerschieber 103 der Steuervorrichtung 74 bleibt stehen, und die Steuervorrichtung 75 wie auch das Ventil 76 bleiben in ihren Stellungen.

Bei einer erneuten Stromzuführung zur Magnetspule 91, wie es in der Zeile 3 des Schemas dargestellt ist, wird der Hilfsschieber 102 der Steuervorrichtung 74 wiederum nach links verschoben, so daß der Steuerschieber 103 nach rechts geschoben werden kann und den Ringraum 93 mit dem Ablauf verbinden kann. Dadurch kann der Hilfsschieber 104 der Steuervorrichtung 75 nach rechts verschoben und der Steuerschieber 105 der Steuervorrichtung 75 in seiner Druckstellung verriegelt werden. Das Ventil 76 wird somit durch diese Bewegung nicht betätigt.

Bei der zweiten Unterbrechung der Stromzufuhr zur Magnetspule 91, wie es in der Zeile 4 dargestellt ist, wird der Hilfsschieber 102 wiederum nach rechts in seine absperrende Stellung verschoben. Dabei werden weder die Steuervorrichtung 75, noch das Ventil 76 in ihrer Stellung verändert. Wenn jedoch der Magnetspule 91 zum drittenmal Strom zugeführt wird, wie es dargestellt ist in der Zeile 5 des Schemas, wird der Steuerschieber 103 der Steuervorrichtung 74 wiederum nach links verschoben und führt der Kammer 94 der Steuervorrichtung 75 Druck zu. Dadurch kann der Steuerschieber 105 der Steuervorrichtung 75 wiederum nach rechts verschoben werden, wodurch die Leitung 98 mit dem Ablauf verbunden wird und die Feder 99 das Verschlußstück 101 des Ventils 96 nach oben drücken kann. Die Anschlüsse 106 und 79 werden somit getrennt, wie es im Schema durch das weiße Feld dargestellt ist.

Durch eine Untersuchung der folgenden Bewegungen wird ersichtlich, daß das Ventil 76 in seiner abschließenden Stellung bis zum neunten Arbeitsgang des Hilfsventils 73 verbleibt. Das Ventil 76 wird somit jedes Mal verschoben, wenn sich das Hilfsventil 73 viermal bewegt. Eine Anordnung solcher Art kann durch die Anordnung von mehr als zwei Steuervorrichtungen verändert werden. Die Bewegung des Ventils 76 oder einer anderen von einem Druckmittel betätigten Vorrichtung wird sich in bezug auf das Hilfsventil 73 demgemäß verändern. Sollte z. B. eine dritte Steuervorrichtung vorgesehen werden, würde die Stellung des Ventils 76 dann verändert, wenn sich die Stellung des Hilfsventils 73 achtmal verändert hat.

Die in Fig. 10 in ihrer Gesamtheit als 107 bezeichnete Steuervorrichtung ist in ihrem Aufbau jenen ähnlich, die oben beschrieben wurden, mit der Ausnahme, daß der Ringraum 108 mit dem Ringraum 109 des Hiifsschiebers 111 verbunden ist. Eine Leitung 113 ist schematisch dargestellt, die als Schlitz in einer Dichtungsscheibe ausgebildet sein kann. Der Ringraum 112 ist vom Ringraum 109 durch eine vom Hilfsschieber 111 getragene Dichtung 114 getrennt und mit einem Dreiwegeventil, welches in seiner Gesamtheit als 115 bezeichnet ist, durch eine schematisch dargestellte Leitung 116 verbunden. Das Ventil 115 besitzt ein

Gehäuse 117, welches einen Schieberkolben 118 einschließt. Dieser trägt eine Dichtung 119, die sich zwischen einer Einlaßleitung 120 und einer Leitung 121, die mit der Druckkammer 122 am linken Ende des Steuerschiebers 123 verbunden ist, befindet. Auch eine Auslaßleitung 124 ist vorhanden.

Zwischen den Leitungen 121 und 124 befindet sich eine Dichtung 125. Die Leitung 116 ist mit einer Druckkammer 126 am oberen Ende des Gehäuses 117 verbunden. An der Unterseite-des Schieberkolbens 118 ist eine Feder 127 angeordnet. Bei dieser Anordnung hält die Feder 127 den Schieberkolben 118 in seiner oberen Stellung, bei der die Leitung 121 mit der Auslaßleitung 124 verbunden ist. Wenn der Druckkammer 126 Druck zugeführt wird, öffnet die Dichtung 119 und schließt die Dichtung 125, wobei die Leitung 121 mit der Einlaßleitung 120 verbunden wird.

Beim Betrieb der in Fig. 10 gezeigten Anordnung und unter der Annahme einer anfänglichen Stellung dieser Teile entsprechend dieser Figur, wird eine Druckausbildung in der rechten Kammer 128 des Hilfsschiebers 111 diesen nach links verschieben, wobei der Steuerschieber 123 freigegeben wird und sich nach links verschiebt. Dieser Vorgang ergibt eine Verbindung der Ringräume 108 und 109 mit der Druckleitung 129. Jedoch wird der Druck nicht auf die Druckkammer 126 des Dreiwegeventils 115 übertragen, da die Dichtung 114 schließt. Bei einem Nachlassen des Druckes in der Kammer 128 verlagert sich der Hilfsschieber 111 nach rechts und verriegelt den Steuerschieber 123 in seiner Stellung. Vom Ringraum 109 wird ein Druck über den Ringraum 112 und die Leitung 116 zur Druckkammer 126 übertragen. Er erzeugt eine abwärts gerichtete Verschiebung des Schieberkolbens 118. Dies verursacht über die Leitung 121 eine Druckausbildung in der Druckkammer 122. Bei einer zweiten linksgerichteten Verschiebung des Hilfsschiebers 111 wird der Steuerschieber 123 infolge des Druckes in der Druckkammer 122 nach rechts verschoben. Eine nach rechts gerichtete Verschiebung des Hilfsschiebers 111 sperrt wiederum den Steuerschieber 123, dieses Mal in seiner rechten Stellung, wie es in der Fig. 10 dargestellt ist.

Die Fig. 11 zeigt eine in ihrer Gesamtheit als 131 bezeichnete Steuervorrichtung. Der Ringraum 132 ist durch eine schematisch angedeutete Leitung 133 mit dem Ringraum 134 am Hilfsschieber 135 verbunden; der Ringraum 136 am Hilfsschieber 135 ist mit der Kammer 137 und der Druckkammer 138 am linken Ende des Steuerschiebers 139 durch Leitungen verbunden, welche schematisch als 140 und 141 dargestellt sind. Ein getrennter, in seinem Ganzen als 142 bezeichneter Kraftsammler ist mit der Kammer 137 durch eine schematisch dargestellte Leitung 143 verbunden. Dieser Kraftsammler 142 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 144, in dem sich ein Kolben 145 und eine Feder 146 befinden. Die Feder 146 ist unter dem Kolben 145 angeordnet und drückt ihn nach oben. Die Sammlerkammer 147 am oberen Ende des Gehäuses 144 kann mit einem kompressiblen oder inkompressiblen Druckmittel so angefüllt werden, daß sich der Kolben 145 nach unten bewegt. Die Kammern 147 und 148 sind voneinander durch eine vom Kolben 145 getragene Dichtung 149 getrennt. Ein kompressibles Druckmittel kann auf Wunsch in die Kammer 148 unter dem Kolben 145 zusätzlich oder an Stelle der Feder 146 eingeführt werden, oder es kann für diese Kammer ein Auslaß vorgesehen werden.

Beim Betrieb der in Fig. 11 dargestellten Anordnung und unter der Annahme, daß sich die Einzelteile anfänglich in den Stellungen befinden, wie sie in dieser Figur dargestellt sind, verursacht eine Druekausbildung in der Kammer 151 an der rechten Seite des Hilfsschiebers 135 eine linksgerichtete Verschiebung desselben und eine Freigabe des Steuerschiebers 139. Der Steuerschieber 139 wird nach links verschoben und ruft eine Druckausbildung im Ringraum 132 und deshalb auch im Ringraum 134 hervor, der zu diesem Zeitpunkt vom Ringraum 136 durch die Dichtung 152 getrennt ist. Bei einem Nachlassen des Druckes in der Kammer 151 verschiebt sich der Hilfsschieber 135 nach rechts, sperrt den Steuerschieber 139 und setzt daraufhin die Kammer 137, die Sammlerkammer 147 und die Druckkammer 138 unter Druck. Der Kolben verschiebt sich nach unten und drückt das Druckmittel und die Feder 146 in der Kammer 148 zusammen. Wenn daraufhin der Hilfsschieber 135 nach links bewegt wird, verursacht die Freigabe des Steuerschiebers 139, daß sich dieser auf Grund des Druckes in der Druckkammer 138 nach rechts verschiebt. Dieser Druck wird durch die nach oben gerichtete Bewegung des Kolbens 145, die unter dem Einfluß des kompressiblen Druckmittels und der Feder 146 in der Kammer 148 zustande kommt, aufrechterhalten. Eine nach rechts gerichtete Verschiebung des Hilfsschiebers sperrt dann den Steuerschieber 139 in seiner in der Fig. 11 gezeigten Stellung.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung zur Zu- bzw. Rückleitung eines Druckmittels zu- bzw. von einem druckmittelbetätigten Gerät, z. B. einem Servomotor, Arbeitskolben, einem Hauptventil od. dgl., mit einem Steuerschieber und einem ihm zugeordneten Hilfsschieber, welche · als Kolbenschieber ausgebildet und durdh kurzzeitige Druckimpulse umsteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 'dem Steuerschieber (36) und dem Hilfsschieber (35), die in einem gemeinsamen Gehäuse (24) achsparallel nebeneinander angeordnet sind, ein vom Hilfsschieber (35) betätigtes an sich bekanntes Sperrglied (49) vorgesehen ist, durch das der Steuerschieber (36) in seinen beiden Endstellungen verriegelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschieber (35) durch einen von einem elektromagnetisch betätigten Hilfsventil (12) gegebenen Druckimpuls gegen die Kraft einer Feder (45) in eine das Sperrglied (49) freigebende Stellung beweglich und aus dieser nach der Bewegung des Steuerschiebers (36) in dessen andere Endstellung unter Federdruck (45) in seine den Steuerschieber (36) sperrende Ausgangsstellung zurückbeweglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Steuerschieber (36) als auch der Hilfsschieber (35) als Differentialkolben ausgebildet sind und daß am einen Ende des Hilfsschiebers (35) eine Kammer (41) vorgesehen ist, in die die Leitung (17) vom Hilfsventil (12) mündet, während am anderen Ende des Hilfsschiebers (35) die Feder (45) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschieber (35) eine Dichtung (44) aufweist, die den Druckmitteldurchfluß von einer mit dem Steuerschieber (36) verbundenen Druckmittelleitung (20, 59) zu einem Druckmittelspeicher beherrscht,

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welcher aus einer am einen Ende des Steuerschiebers (36) vorgesehenen Kammer (55) und einer vorzugsweise im Gehäuse (24) angeordneten Kammer (57), die durch einen Kanal (56) verbunden sind, gebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (44) und das Sperrglied (49) so zueinander angeordnet sind, daß der Durchgang zum Kanal (56) geschlossen ist, bevor das Sperrglied (49) freigegeben wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (36) zwei einen Ringraum (68) zwischen sich einschließende Dichtungen (65 und 72) aufweist, von denen die eine (65) den Druckmitteldurchfluß (73) zum Hilfsschieber (35) in der ersten Stellung des Steuerschiebers (36) schließt und in der zweiten Stellung öffnet, während die andere

(72) den Druckmittelrücklauf (71) in der ersten Stellung öffnet und in der zweiten Stellung schließt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrglied (49) aus einer Kugel gebildet wird und daß ein Paar im Abstand angeordneter Einschnitte (52,53) auf dem Steuerschieber (36) mit dieser Kugel (49) jeweils im Eingriff stehen, wenn sich der Steuerschieber (36) in einer seiner beiden Endstellungen befindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (65) des Steuerschiebers (36) zwischen dem Ringraum (68) und einem mit der Druckmittelleitung (20, 59) in Verbindung stehende Ringraum (63) des Steuerschiebers (36) angeordnet ist und daß der Ringraum (68) des Steuerschiebers (36) durch einen Kanal

(73) mit einem in Druckmittelzuflußrichtung vor der Dichtung (44) liegenden Ringraum (43) des Hilfsschiebers (35) verbunden ist und daß auf der anderen Seite der Dichtung (44) ein Ringraum (38) vorgesehen ist, der über den Kanal (56) mit den Druckmittelspeicherräumen (57, 55) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammer (41) die vom Hilfsventil (12) kommende Leitung (17) einmündet, während die Kammer (68) des Steuerschiebers (36) durch eine Leitung (18) mit dem zu steuernden Gerät (13) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Druckkammer (122) des Steuerschiebers (123) ein Dreiwegeventil (115) verbunden ist, welches zwischen einer ersten Stellung, in der die Druckkammer (122) mit der Auslaßleitung (124) verbunden ist, und einer zweiten Stellung, in der die Druckkammer (122) mit der Druckmittelzuleitung (120) verbunden ist, verstellt werden kann, und daß ein Druckmittelsystem (109, 112, 116) bei einer Verschiebung des Hilfsschiebers (111) in seine erste Stellung das Dreiwegeventil (115) in seine zweite Stellung versetzt, wenn sich der Steuerschieber (123) in seiner zweiten Stellung befindet (Fig. 10).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftsammler (142) mit einem Kolben (145), mit Feder (146) an der einen und einer Kammer (147) an der anderen Seite des Kolbens (145) mit einer Druckkammer (138) verbunden ist und daß über Leitungen (133, 134, 140) bei einer Verschiebung des Hilfsschiebers (135) in seine erste Stellung ein Druck in der Druckkammer (138) und der Sammlerkammer (147) ausgebildet wird, wenn sich der Steuerschieber (139) in seiner zweiten Stellung befindet (Fig. 11).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtungen (142) bei einer Verschiebung der Schieber (135, 139) in ihre ersten Stellungen den Druck in der Rücklaufkammer (138) vermindern.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelförmige Sperrglied (49) durch eine geneigte Fläche (48) am Hilfsschieber (35) in eine absperrende Stellung auf einen der Einschnitte (52, 53), gedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 670 328, 718 378;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 014402, 1 016 086; französische Patentschrift Nr. 965 740;
belgische Patentschrift Nr. 519 002;
USA.-Patentschriften Nr. 2 408 799, 2 626 633,
685 296.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1 057 843, 1 059 731.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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