DE2114044C2 - Steuereinrichtung zum Steuern eines Fluidmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Fluidmotors, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben ist.

Ein Fluidmotor mit einer Steuereinrichtung dieser Art ist aus der US-PS 3041 975 bekannt. Bei dieser bekannten Steuereinrichtung wird der Steuerschieber am Ende des Leerhubs des Arbeitskolbens allein durch dessen Anlage unter Federkraft in seiner die Druckmittelauslaßöffnung verschließenden Stellung gehalten. Sobald sich nun der Arbeitskolben bei Beginn seines Arbeitshubs unter der Einwirkung des in den Druckmittelexpansionsraum einströmenden Druckmittels von dem Steuerschieber zu lösen beginnt, steht dieser nicht mehr unter einer positiven mechanischen Schließkraft für den Verschluß der Druckmittelauslaßöffnung. Zwar wird der sich im Druckmittelexpansionsraum aufbauende Druck des Druckmittels im Sinne eines Festhaltens des Steuerschiebers in seiner die Druckmittelauslaßöffnung verschließenden Stellung wirksam, doch hat die Praxis gezeigt, daß es zumindest in der Anfangsphase des Arbeitshubs des Arbeitskolbens zu einem ungewollten Austritt von Druckmittel an dem Ventilglied des Steuerschiebers vorbei kommen kann, was zum ersten einen unerwünschten Druckmittelverlust und zum zweiten eine störende Geräuschentwicklung zur Folge hat.

Der gleiche Mangel haftet weiter auch einer ähnlich aufgebauten und aus der US-PS 30 79 900 bekannten Steuereinrichtung für einen Fluidmotor an, da auch bei dieser Steuereinrichtung der Steuerschieber am Ende des Arbeitshubs des Arbeitskolbens allein durch dessen Anlage am Steuerschieber in seiner die Druckmittelauslaßöffnung verschließenden Stellung gehalten wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß in jedem Betriebszustand bei geöffnetem Absperrventil im Druckmitteleinlaßkanal ein sicheres Verschließen der Druckmittelauslaßöffnung gewährleistet ist.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Bauweise für die Steuereinrichtung, wie sfe im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist; eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Im Rahmen der Erfindung wird für das Festhalten des Steuerschiebers in seiner die Druckmittelauslaßöffnung verschließenden Stellung eine Kombination mechanischer und pneumatischer oder hydraulischer Kräfte

to nutzbar gemacht, indem der Druckmitteldruck in der zusätzlich vorgesehenen Differenzdruckkammer dazu herangezogen wird, das Ventilglied des Steuerschiebers in der Druckmittelauslaßöffnung zu deren Verschluß festzuhalten, sobald die Druckmittelzufuhr zum Druckmittelexpansionsraum beginnt Auf diese Weise gelingt es, jeden unerwünschten Austritt von Druckmittel aus dem Druckmittelexpansionsraum mit Sicherheit zu verhindern, und man erhält einen im Druckmittelverbrauch sparsamen und geräuscharmen Betrieb für den Fluidmotor mit der gleichzeitigen Möglichkeit eines sehr hohen Arbeitstaktes.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Erfindung veranschaulicht ist. Dabei zeigt die einzige Figur der Zeichnung einen Axialschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Steuereinrichtung zusammen mit einem Teil eines davon gesteuerten Fluidmotors.

Die in der Zeichnung gezeigte Steuereinrichtung 10 besitzt ein Ventilgehäuse, das sich an seinem in der Zeichnung linken Ende in einem Zylindermantel 16 fortsetzt, der eine zylindrische Arbeitskammer 14 für einen Fluidmotor umgibt. In der Arbeitskammer 14 ist ein hin und hergehender Arbeitskolben 18 angeordnet, der an seiner dem Ventilgehäuse 12 zugewandten Seite einen Druckmitlelexpansionsraum 15 begrenzt. An seinem Umfang ist der Arbeitskolben 18 mit einer Dichtung 20 versehen, die bei dem dargestellten Beispiel als in einer Ringnut 22 sitzender O-Ring ausgeführt ist und in gleitendem Kontakt mit der Innenseite des Zylindermantels 16 für die Abdichtung des Arbeitskolbens 18 in der Arbeitskammer 14 sorgt. Außerdem steht der Arbeitskolben 18 unter Vorspannung durch eine Druckfeder 23, die sich mit einem Ende an einem zentralen Vorsprung 24 des Arbeitskolbens 18 und mit dem anderen Ende an einem Widerlager im Fluidmotor abstützt und den Arbeitskolben 18 in Richtung auf das Ventilgehäuse 12 zu zu drücken sucht. Bei seiner Bewegung in der Zeichnung nach links kann der Arbeitskolben 18 in üblicher Weise eine bestimmte Menge an Arbeitsfluid verdrängen, das als Antriebsmittel für angeschlossene Werkzeuge dienen kann.
Innerhalb des Ventilgehäuses 12 ist eine zylindrische Kammer 30 vorgesehen, die sich an ihrem einen Endabschnitt 31 im Durchmesser erweitert. In dieser Kammer 30 ist ein Steuerschieber 32 axialverschieblich gelagert, der an einem Ende ein Ventilglied 34 und am anderen Ende einen Kolbenteil 36 aufweist. Der Kolbenteil 36

bo besitzt einen ersten Umfangsabschnitt 37, der gerade in die Kammer 30 paßt, und einen zweiten Umfangsabschnitt 39, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des erweiterten Endabschnitts 31 der Kammer 30 entspricht. Dadurch ergibt sich zwischen der Wand

b5 der Kammer 30 und dem Kolbenteil 36 eine ringförmige üifferenzdruckkammer 40. In einem das Ventilglied 34 und den Kolbcnteil 36 verbindenden Schaft 42 des Steuerschiebers 32 befindet sich eine Axialbohruna 46. in der

sich eine Stange 48 hin und her bewegen kann.

Das dem Zylindermantel 16 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 12 ist mit einem Druckmitteleinlaß 50 versehen, der sich an seiner Mündung zu einem Sitz 52 für eine Kugel 54 verengt, die so gemeinsam mit dem Sitz 52 ein Absperrventil bildet. Wenn sich die Stange 48 in der Zeichnung nach rechts verschiebt, hebt sie die Kugel 54 vom Sitz 52 ab. Im Anschluß an den Sitz 52 ist im Ventilgehäuse 12 ein Druckmitteleinlaßkanal 56 vorgesehen, der den Druckmitteleinlaß 50 mit dem Druckmittelexpansionsraum 15 verbindet, und außerdem zweigt an dieser Stelle eine Steuerleitung 58 ab, die vom Druckmitteleinlaß 50 zur Differenzdruckkammer 40 führt. Für die Abführung des Druckmittels aus der Kammer 30 ist ein Druckmittelauslaß 62 vorgesehen. Außerdem ist am Ventilgehäuse 12 ein Entlastungskanal 64 angebracht, der bei 68 in die Arbeitskammer 14 mündet und den Druckmittelexpansionsraum 15 ..lit einer Kammer 66 im Ventilgehäuse 12 verbindet, sobald sich der Arbeitskolben 18 über seine Mündung bei 68 hinaus nach links bewegt hat. Der Steuerschieber 32 ist schließlich noch mit einem Dichtungsstopfen 70 aus einem elastomeren Material versehen, der an das Ventilglied 34 anschließt und in der rechten Endlage des Steuerschiebers 32 eine den Druckmittelexpansionsraum 15 mit der Kammer 30 verbindende Druckmittelauslaßöffnung 72 verschließt, in der linken Endlage des Steuerschiebers 32 jedoch freigibt. Die elastomere Ausführung des Dichtungsstopfens 70 wirkt im Betrieb stoß- und geräuschdämpfend.

Beim Betrieb der dargestellten Steuereinrichtung wird der Druckmitleleinlaß 50 an eine Preßluftquelle mit konstanter Preßluftabgabe angeschlossen. Nach Passieren der Kugel 54 tritt die Preßluft gleichzeitig in den Druckmitteleinlaßkanal 56 und in die Steuerleitung 58 ein. Die Steuerleitung 58 steht mit der Differenzdruckkammer 40 in Verbindung und läßt in dieser eine den Steuerschieber 32 nach rechts verschiebende Nettokraft entstehen. Als Folge davon werden der Steuerschieber 32 und die Stange 48 nach rechts gedrückt und halten die Kugel 54 vom Sitz 52 frei, so daß die Preßluft ungehindert weiter einströmen kann. Zugleich gelangt über den Druckmitteleinlaßkanal 56 Preßluft in den Druckmittelexpansionsraum 15 und verschiebt den Arbeitskolben 18 nach links.

Bewegt sich dabei die Dichtung 20 über die Mündung des Entlastungskanals 64 bei 68 hinaus nach links, so kommt der Druckmittelexpansionsraum 15 über den Entlastungskanal 64 mit der Kammer 66 in Verbindung. Die auf den Steuerschieber 32 einwirkende Nettokraft ist dann nach links gerichtet und verschiebt den Steuerschieber 32 daher nach links. Die Stange 4S bewegt sich in der Axialbohrung 46 nach innen und kommt von der Kugel 54 frei, die sich an den Sitz 52 anlegt und damit den Druckmitteleinlaß 50 abschließt.

Im Druckmitteleinlaßkanal 56 ist noch ein Drosselventil Γ vorgesehen, das sich von außen her entgegen einer Federkraft betätigen läßt und dann je nach seiner Stellung mehr oder weniger Preßluft durch den Druckmitteleinlaßkanal 56 strömen läßt.

Bewegt sich mit dem Steuerschieber 32 auch der Dichtungsstopfen 70 an seinem Ventilglied 34 nach links, so kann die Preßluft aus dem Druckmiuelcxpansionsraum 15 über die Dmckmittelauslaßöffnung 72, die Kammer 30 und den Druckmitteleinlaß 62 nach außen entweichen. Mit Absinken des Preßluftdrucks im Druckmittelexpansionsraum (5 führt die Druckfeder 23 den Arbeitskolben 18 in Richtung auf das Ventilgehäuse 12 zu zurück. Bei seiner Annäherung an den Steuerschieber 32 überdeckt der Arbeitskolben J8 die Mündung des Entlastungskanals 64 bei 68 und unterbricht damit die Verbindung zwischen dem Druckmittelexpansionsraum 15 und der Kammer 66. Die Kugel 54 wird durch die Stange 48 wieder vom Sitz 52 abgehoben, und das Arbeitsspiel beginnt von neuem.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zum Steuern eines Fluidmotors, in dem ein gegen eine Feder arbeitender Arbeitskolben einen Druckmittelexpansionsraum begrenzt, mit einem in einer an den Druckmittelexpansionsraum angrenzenden Kammer axial verschiebbar geführten Steuerschieber, der an seinem einen Ende ein Ventilglied zum Verschließen einer Druckmittelauslaßöffnung trägt und mit seinen anderen Ende ein Absperrventil für einen Druckmitteleinlaßkanal betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckmitteleinlaßkanal (56) über eine davon nach dem Absperrventil (52,54) abzweigende Steuerleitiaig (58) eine am Umfang des Steuerschiebeis (32) liegende Differenzdruckkammer (40) angeschlossen ist, deren Innendruck den Steuerschieber in seiner die Druckmittelauslaßöffnung (72) absperrenden Stellung zu halten sucht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzdruckkammer (40) durch eine jeweils im Durchmesser angepaßt abgestufte Ausbildung eines Kolbenteils (36) des Steuerschiebers (32) und der diesen aufnehmenden Kammer (30) geschaffen ist.