Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur Steuerung eines doppeltwirkenden
Verbrauchers mit einem Steuerventil mittels dem die Verbindung einer ersten mit einer
ersten Verbraucherseite in Verbindung stehenden Verbraucherleitung und einer
zweiten mit einer zweiten Verbraucherseite in Verbindung stehenden
Verbraucherleitung mit einer Pumpe und einem Behälter steuerbar ist, wobei die
Ventilanordnung eine Schwimmstellung aufweist, in der die erste Verbraucherleitung
und die zweite Verbraucherleitung mit dem Behälter in Verbindung steht.
Derartige Ventilanordnungen werden in als Erdbaumaschinen ausgebildeten
Arbeitsmaschinen, beispielsweise Baggern oder Schaufelladern, zur Steuerung der
Arbeitsausrüstung, beispielsweise eines Auslegerzylinders eines Baggers bzw. eines
Hubzylinders eines Schaufelladers eingesetzt. Mit dem Steuerventil ist ein
Senkenbetrieb und ein Hebenbetrieb des entsprechenden Verbrauchers steuerbar.
Durch die Schwimmstellung der Ventilanordnung kann hierbei ein Absenken des
Verbrauchers durch das Eigengewicht der Arbeitsausrüstung und eine Anpassung der
Arbeitsausrüstung an Bodenunebenheiten erzielt werden.
Es sind Ventilanordnungen bekannt, die ein Steuerventil mit einer Sperrstellung, einer
Hebenstellung, einer Senkenstellung und einer Schwimmstellung aufweisen. Derartige
Steuerventile weisen jedoch aufgrund der zusätzlichen Schaltstellung für die
Schwimmstellung einen hohen Bauaufwand auf.
Zudem sind Ventilanordnungen mit einer Schwimmstellung bekannt, bei denen ein
übliches Steuerventil mit einer Hebenstellung, einer Senkenstellung und einer
Sperrstellung eingesetzt wird. Mittels eines Sperrventils das in einer entsprechenden
Schaltstellung die beiden Verbraucherseiten mit einem Behälter verbindet, kann hierbei
eine Schwimmstellung des Verbrauchers erzielt werden. Zur Steuerung des
Sperrventils ist bei bekannten Ventilanordnungen in dem hydraulischen Steuerkreis
des Steuerventils ein elektrisch betätigbares Schaftventil vorgesehen, das bei einer
Ansteuerung die Ansteuerung des Steuerventils beendet und den normalerweise das
Steuerventil betätigenden Steuerdruck an das Sperrventil leitet.
Bei einer derartigen Ventilanordnung wird im normalen Senkenbetrieb die
Senkenbewegung des Verbrauchers von dem in die Senkenstellung beaufschlagten
Steuerventil gesteuert. In der Schwimmstellung wird durch eine Ansteuerung des
Schaltventils das Steuerventil in die Sperrstellung beaufschlagt, wobei die
Senkenbewegung des Verbrauchers von dem angesteuerten Sperrventil gesteuert
wird, das die Verbindung der Verbraucherseiten mit dem Behälter steuert. Der
Senkenbetrieb des Verbrauchers wird somit im normalen Betrieb von einer
Steuerkante des Steuerventils und in der Schwimmstellung von einer Steuerkante des
Sperrventils gesteuert. Mit einer derartigen Ventilanordnung kann es somit im
Senkenbetrieb beim Umschalten auf die Schwimmstellung durch einen Wechsel der
den Verbraucher steuernden Steuerkanten zu einer Änderung der
Senkengeschwindigkeit des Verbrauchers kommen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der
eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die eine Schwimmstellung des
Verbrauchers mit einfachen Mitteln ermöglicht, wobei Änderung der
Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers beim Übergang in die Schwimmstellung
wirksam vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der Schwimmstellung
das Steuerventil in eine Durchflussstellung beaufschlagt ist, wobei eine der
zulaufseitigen Verbraucherleitung zugeordnete Druckwaage in Richtung einer
Sperrstellung beaufschlagt ist und die zulaufseitige Verbraucherleitung mittels einer
Ventileinrichtung mit dem Behälter in Verbindung steht.
Erfindungsgemäß wird somit die Schwimmstellung dadurch erzielt, dass die
Verbindung der Pumpe mit der Zulaufseite des Verbrauchers durch eine
Beaufschlagung der Druckwaage, die bei einer Ventilanordnung eines Load-Sensing
System für die lastunabhängige Förderstromverteilung bereits vorhanden ist, in die
Sperrstellung gesperrt und die Verbindung der Zulaufseite des Verbrauchers mit dem
Behälter mittels der Ventileinrichtung geöffnet wird. Die Ablaufseite des Verbrauchers
ist hierbei über das in die Durchflussstellung beaufschlagte Steuerventil mit dem
Behälter verbunden. Hierdurch entsteht beim Übergang in die Schwimmstellung keine
Änderung der Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers. Bei einer
erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist lediglich die Zulaufseite des Verbrauchers
über die Ventileinrichtung in der Schwimmstellung mit dem Behälter verbunden,
wodurch sich gegenüber einer Ventilanordnung des Standes der Technik, bei der beide
Verbraucherseiten mittels des Sperrventils in der Schwimmstellung mit dem Behälter
verbunden sind, weiterhin ein geringerer Bauaufwand hinsichtlich der Schlauch- und
Rohrverbindungen ergibt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Schwimmstellung
das Steuerventil in eine Senkenstellung betätigbar. Durch die Beaufschlagung des
Steuerventils in die Senkenstellung, in der die erste Verbraucherseite mit dem Behälter
und die zweite Verbraucherseite mit der Pumpe in Verbindung steht, kann beim
Umschalten in die Schwimmstellung, in der die Verbindung der zweiten
Verbraucherseite mittels der Druckwaage mit der Pumpe unterbrochen und mittels des
Sperrventils mit dem Behälter hergestellt wird, auf einfache Weise erzielt werden, dass
die erste Verbraucherseite, die die Ablaufseite des Verbrauchers bildet, im
Senkenbetrieb und in der Schwimmstellung über das Steuerventil und eine
entsprechende Steuerkante des Steuerventils mit dem Behälter in Verbindung steht.
Hierdurch wird auf einfache Weise erzielt, dass die Senkengeschwindigkeit des
Verbrauchers im Senkenbetrieb und in der Schwimmstellung durch das Steuerventil
gesteuert wird und somit eine Änderung der Senkengeschwindigkeit beim Umschalten
auf die Schwimmstellung wirksam vermieden werden kann.
Die Druckwaage kann hierbei in der Schwimmstellung beispielsweise elektrisch in
Richtung der Sperrstellung beaufschlagt werden. Mit besonderem Vorteil ist die
Druckwaage in der Schwimmstellung mittels des Förderdrucks der Pumpe in Richtung
der Sperrstellung beaufschlagbar. Die dem Steuerventil zugeordnete Druckwaage
eines Load-Sensing-Steuerventils, die in Richtung einer Durchflussstellung vom
Pumpendruck und in Richtung der Sperrstellung von dem höchsten Lastdruck der
Verbraucher und einer Feder beaufschlagt ist, kann durch die Beaufschlagung mit dem
Förderdruck der Pumpe auf einfache Weise in die Sperrstellung beaufschlagt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung ist lediglich die zulaufseitige
Verbraucherleitung in der Schwimmstellung mit dem Behälter in Verbindung zu
bringen. Sofern die Ventileinrichtung als Sperrventil ausgebildet ist, kann dieses als
Zweistellungsventil mit einer Sperrstellung und einer Durchflussstellung ausgebildet
werden, wobei in der Sperrstellung die Verbindung der zulaufseitigen
Verbraucherleitung mit dem Behälter gesperrt ist und in der Durchflussstellung die
zulaufseitige Verbraucherleitung mit dem Behälter in Verbindung steht. Mit einem
derartigen Sperrventil ergibt sich gegenüber Ventilanordnungen des Standes der
Technik ein geringer Bauaufwand für das Sperrventil.
Zweckmäßigerweise ist das Sperrventil mittels einer Feder in Richtung der
Sperrstellung beaufschlagbar. Hierdurch kann auf einfache Weise sichergestellt
werden, dass das Sperrventil im normalen Senkenbetrieb in die Sperrstellung
beaufschlagt ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung zur Steuerung der Druckwaage das Sperrventil vorgesehen ist, das in
der Sperrstellung die in Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der
Druckwaage mit einer Lastdruckmeldeleitung und in der Durchflussstellung die in
Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage mit der
Förderleitung der Pumpe verbindet. Das Sperrventil steuert somit in der
Schwimmstellung die Verbindung der zulaufseitigen Verbraucherseite mit dem Behälter
und die Beaufschlagung der Druckwaage mit dem Förderdruck der Pumpe, wodurch
sich eine einfache Steuerung der Ventilanordnung von der Senkenstellung in die
Schwimmstellung ergibt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventileinrichtung als
eine der zulaufseitigen Verbraucherleitung zugeordnete Absicherungseinrichtung
ausgebildet ist, die in der Schwimmstellung in Richtung eines minimalen Einstelldrucks
beaufschlagbar ist. Gattungsgemäße Ventilanordnungen sind in der Regel mit
Absicherungseinrichtungen versehen, die auf einen maximalen Einstelldruck eingestellt
sind und den am Verbraucher auftretenden Arbeitsdruck absichern, wodurch der
Verbraucher vor einer Überlastung geschützt wird. Durch die Beaufschlagung der
Absicherungseinrichtung in Richtung eines minimalen Einstelldrucks und somit einer
Entlastung der Absicherungseinrichtung kann auf einfache Weise in der
Schwimmstellung mit einer vorhandenen Absicherungseinrichtung die Zulaufseite des
Verbrauchers mit dem Behälter verbunden werden.
Die Absicherungseinrichtung kann hierbei als entlastbares Druckbegrenzungsventil
oder als entlastbares Druckbegrenzungs-Nachsaugeventil ausgebildet sein. Die
Absicherungseinrichtung kann im Steuerventil integriert sein oder getrennt von dem
Steuerventil in Verbrauchernähe angeordnet werden.
Die Ventileinrichtung kann elektrisch oder hydraulisch angesteuert werden. Sofern das
Steuerventil hydraulisch betätigbar ist, ergibt sich für die Steuerung der
Ventileinrichtung ein einfacher Aufwand, wenn die Ventileinrichtung hydraulisch,
insbesondere mittels des Steuerdrucks des Steuerventils, betätigbar ist.
Die Ventileinrichtung kann auf einfache Weise vom Steuerdruck des Steuerventils
gesteuert werden, wenn zur Steuerung der Ventileinrichtung ein Schaltventil
vorgesehen ist.
Bei einer Ausbildung der Ventileinrichtung als Sperrventil ergibt sich ein einfacher
Aufbau, wenn das Schaltventil in der ersten Schaltstellung eine in Richtung der
Durchflussstellung wirkende Steuerdruckfläche des Sperrventils mit dem Behälter
verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die in Richtung der Durchflussstellung
wirkende Steuerdruckfläche des Sperrventils mit einer Steuerdruckleitung des
Steuerventils verbindet.
Bei einer Ausbildung der Ventileinrichtung als Absicherungseinrichtung ergeben sich
Vorteile, wenn das Schaltventil in einer ersten Schaltstellung eine mit der
Absicherungseinrichtung in Wirkverbindung stehende Entlastungseinrichtung mit dem
Behälter verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die Entlastungseinrichtung mit
einer Förderleitung einer Pumpe verbindet, insbesondere einer Speisepumpe. In der
Schwimmstellung kann durch ein in die zweite Schaltstellung beaufschlagtes
Schaltventil auf einfache Weise die Absicherungseinrichtung mittels einer
Entlastungseinrichtung auf einen minimalen Einstelldruck eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Steuerung der
Druckwaage das Schaltventil vorgesehen, das in der ersten Schaltstellung eine in
Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage mit einer
Lastdruckmeldeleitung und in der zweiten Schaltstellung die in Richtung der
Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage mit einer Förderleitung der
Pumpe verbindet. Mit einem derartigen Schaltventil kann auf einfache Weise die
Beaufschlagung der in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckfläche der
Druckwaage gesteuert werden. Das Schaltventil steuert somit in der Schwimmstellung
die Druckwaage und die Ventileinrichtung. Hierdurch kann die Ventileinrichtung einen
einfachen Aufbau aufweisen, das lediglich die Verbindung der zulaufseitigen
Verbraucherseite mit dem Behälter steuert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann zur Steuerung der
Druckwaage ein weiteres Schaltventil vorgesehen werden, das in einer ersten
Schaltstellung eine in Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der
Druckwaage mit einer Lastdruckmeldeleitung und in einer zweiten Schaltstellung die in
Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage mit der
Förderleitung der Pumpe verbindet. Hierdurch können marktübliche Schaltventile zur
Steuerung der Druckwaage und der Ventileinrichtung verwendet werden, da zur
Steuerung der Ventileinrichtung das Schaltventil und zur Steuerung der Druckwaage
das weitere Schaltventil vorgesehen ist.
Sofern das Schaltventil und/oder das weitere Schaltventil in der Schwimmstellung in
die zweite Schaltstellung betätigbar ist, kann auf einfache Weise die Schwimmstellung
durch eine entsprechende Ansteuerung der Druckwaage und der Ventileinrichtung
erzielt werden.
Das Schaltventil und/oder das weitere Schaltventil kann hydraulisch angesteuert
werden, beispielsweise durch einen entsprechenden Steuerdruck. Besondere Vorteile
ergeben sich, wenn das Schaltventil und/oder das weitere Schaltventil elektrisch
betätigbar ist. Hierdurch kann das Schaltventil und/oder das weitere Schaltventil auf
einfache Weise in die zweite Schaltstellung für die Schwimmstellung beaufschlagt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung des
Schaltventils und/oder das weitere Schaltventil und die Ansteuerung des Steuerventils
zeitlich versetzt. Hierdurch kann die Schaltfolge der Verbindung der ersten
Verbraucherseite mit dem Behälter mittels des Steuerventils und die Verbindung der
zweiten Verbraucherseite mit dem Behälter mittels des Sperrventils in der
Schwimmstellung auf einfache Weise verändert werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Druckwaage stromab des Steuerventils
angeordnet, wobei die Ventileinrichtung in einer Umgehungsleitung angeordnet ist, die
von der zweiten Verbraucherleitung zwischen der Druckwaage und der zweiten
Verbraucherseite zum Behälter geführt ist. Hierdurch kann auf einfache Weise in der
Schwimmstellung der zweite Verbraucheranschluss mittels des Sperrventils mit dem
Behälter verbunden werden.
Sofern gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Druckwaage
stromauf des Steuerventils angeordnet ist, kann in der Schwimmstellung die zweite
Verbraucherleitung auf einfache Weise mittels die Ventileinrichtung mit dem Behälter
verbunden werden, wenn die Ventileinrichtung in einer Umgehungsleitung angeordnet
ist, die von der zweiten. Verbraucherleitung zum Behälter geführt ist.
Mit besonderem Vorteil sind das Steuerventil und/oder die Druckwaage und/oder das
Sperrventil und/oder die Ventileinrichtung zu einem Steuerventilbauteil
zusammengefasst. Hierdurch kann eine kompakte Ventilanordnung erzielt werden, die
wenige Dichtstellen aufweist.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung einer Ventilanordnung nach
einem der vorangegangenen Ansprüche in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer
Erdbaumaschine. Derartige Arbeitsmaschinen sind in der Regel mit einem Load-
Sensing-Antriebssystem ausgestattet, wobei jedem Steuerventil eine Druckwaage
zugeordnet ist. Durch die Verwendung der bereits vorhandenen Druckwaage in der
Schwimmstellung zur Absperrung der Verbindung der entsprechenden
Verbraucherseite mit der Pumpe und die Verwendung einer einfach aufgebauten oder
bereits vorhandenen Ventileinrichtung zur Herstellung der Verbindung der
Verbraucherseite mit dem Behälter ergibt sich ein einfacher Bauaufwand für die
Schwimmstellung.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Ventilanordnung des Standes der Technik,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
und
Fig. 4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
und
Fig. 5 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung.
In der Fig. 1 ist ein hydrostatisches Antriebssystem mit einer Ventilanordnung 1 des
Standes der Technik zur Steuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers 2 gezeigt.
Die Ventilanordnung 1 umfasst ein Steuerventil 3 das, das eine Sperrstellung 3a, eine
Senkenstellung 3b und eine Hebenstellung 3c aufweist. Das Steuerventil 3 ist hierbei
an eine Förderleitung 4 einer Pumpe 5, eine zu einem Behälter 6 geführte
Behälterleitung 7, eine erste Verbraucherleitung 8a, die zu einer ersten
Verbraucherseite A geführt ist, und eine zweite Verbraucherleitung 8b angeschlossen,
die zu einer zweiten Verbraucherseite B geführt ist. In der Verbraucherleitung 8b ist
eine Druckwaage 10 angeordnet.
Die Druckwaage 10 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Ventil mit einer
Sperrstellung 10a und einer Durchflussstellung 10b ausgebildet. Die Druckwaage 10 ist
in Richtung der Sperrstellung 10a von einer Feder 10c und dem Lastdruck des
Verbrauchers 2 bzw. dem höchsten Lastdruck eines weiteren, nicht mehr dargestellten
Verbrauchers beaufschlagt. Hierzu ist eine von einer Lastdruckmeldeleitung 11 des
Antriebssystems abzweigende Zweigleitung 12 an eine in Richtung der Sperrstellung
wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 geführt. Die Lastdruckmeldeleitung 11
erfasst hierbei den Lastdruck des Verbrauchers 2 bzw. des weiteren Verbrauchers
stromab der dem entsprechenden Verbraucher 2 zugeordneten Druckwaage 10 und ist
an eine Fördervolumenstelleinrichtung 13 der Pumpe 5 geführt.
Die Fördervolumenstelleinrichtung 13 weist hierbei einen Bedarfsstromregler 14 auf,
der in Richtung einer Erhöhung des Fördervolumens der Pumpe 5 von einer Feder 15
und dem in der Lastdruckmeldeleitung 11 anstehenden höchsten Lastdruck der
Verbraucher 2 und in Richtung einer Verringerung des Fördervolumens der Pumpe 5
von dem Förderdruck der Pumpe 5 beaufschlagbar ist.
Das Steuerventil 3 ist hydraulisch betätigbar, wobei eine mit Steuerdruck X
beaufschlagbare Steuerdruckleitung 20a an eine Steuerdruckfläche des Steuerventils 3
geführt ist, die das Steuerventil 3 in Richtung der Hebenstellung 3a beaufschlagt, und
eine mit Steuerdruck Y beaufschlagbare Steuerdruckleitung 20b mit einer das
Steuerventil 3 in Richtung der Senkenstellung 3b beaufschlagende Steuerdruckfläche
verbindbar ist.
Von der Verbraucherleitung 8a zweigt eine Umgehungsleitung 21a ab, die zu einem
Sperrventil 22 geführt ist. Eine weitere an das Sperrventil 22 geführte
Umgehungsleitung 21b steht mit der Verbraucherleitung 8b zwischen der
Verbraucherseite B und der Druckwaage 10 in Verbindung. Das Sperrventil 22 steht
hierbei ausgangsseitig mit dem Behälter 6 in Verbindung. Das Sperrventil 22 weist eine
erste Schaltstellung 22a auf, in der die Verbindung der Zweigleitungen 21a, 21b mit
dem Behälter 6 gesperrt ist. In einer zweiten Schaltstellung 22b sind die
Zweigleitungen 21a, 21b mit der Behälterleitung 7 verbunden. Das Sperrventil 22 ist
hierbei mittels einer Feder 23 in Richtung der Schaltstellung 22a und mittels des
Steuerdrucks Y in Richtung der Schaltstellung 22b beaufschlagbar. Hierzu ist in der
Steuerdruckleitung 20b ein Schaltventil 25 angeordnet, das in einer ersten
Schaltstellung 25a die Steuerdruckleitung 20b mit einer zu dem Steuerventil 3
geführten Steuerdruckleitung 28 verbindet und eine zu dem Sperrventil 22 geführte
Steuerdruckleitung 27 mit dem Behälter 6 verbindet und in einer zweiten Schaltstellung
25b die Steuerdruckleitung 20b mit der Steuerdruckleitung 27 und somit dem
Sperrventil 22 verbindet und die zu dem Wegeventil 3 geführte Steuerdruckleitung 28
zum Behälter 6 entlastet. Das Schaltventil 25 ist hierbei elektrisch betätigbar, wobei ein
beispielsweise als Schaltmagnet ausgebildetes Betätigungsmittel 26 vorgegeben, das
bei einer Ansteuerung das Schaltventil 25 entgegen einer Feder 29 in die
Schaltstellung 25b beaufschlagt.
Von der Umgehungsleitung 21b ist eine Umgehungsleitung 30 zur Verbraucherleitung
8b zwischen der Druckwaage 10 und dem Steuerventil 3 geführt, wobei in der
Umgehungsleitung 30 ein in Richtung zur Verbraucherleitung 8b öffnendes
Rückschlagventil 31 angeordnet ist. Die Umgehungsleitung 30 ermöglicht hierbei im
Hebenbetrieb eine Umgehung der Druckwaage 10.
Im Senkenbetrieb des Verbrauchers 2 befindet sich das Schaltventil 25 in der
dargestellten Schaltstellung. Das Steuerventil 3 wird durch einen in der
Steuerdruckleitung 20b anstehenden Steuerdruck Y in Richtung der Schaltstellung 3b
ausgelenkt, wobei mittels Steuerkanten im Steuerventil 3 die Senkengeschwindigkeit
des Verbrauchers 2 steuerbar ist. Die Druckwaage 10 ermöglicht hierbei eine
lastunabhängigen Betrieb des Verbrauchers 2.
Zur Schwimmstellung des Verbrauchers 2 wird durch eine entsprechende Ansteuerung
des Betätigungsmittels 26 das Schaltventil 25 in die Schaltstellung 25b ausgelenkt,
wobei der in der Steuerdruckleitung 20b anstehende Steuerdruck Y das Sperrventil 22
in die Schaltstellung 22b beaufschlagt, in der die mit den Verbraucherleitungen 8a, 8b
in Verbindungen stehenden Zweigleitungen 21a, 21b mit dem Behälter 6 in Verbindung
stehen. Das Steuerventil 3 wird hierbei durch eine Verbindung der Steuerdruckleitung
28 mit dem Behälter 6 mittels des Schaltventils 25 in die Sperrstellung 3a beaufschlagt.
Die Steuerung der Senkenbewegung in der Schwimmstellung der Ventilanordnung 1
erfolgt hierbei durch das Sperrventil 22. Ausgehend von einem Senkenbetrieb kann es
hierdurch beim Einschalten der Schwimmstellung zu einer Änderung der
Senkengeschwindigkeit des Verbrauchers 2 kommen.
In der Fig. 2 ist ein erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
1 mit einer dem Steuerventil 3 nachgeschalteten Druckwaage 10 gezeigt. Die als
Sperrventil 50 ausgebildete Ventileinrichtung 55 befindet sich hierbei in der von der
Verbraucherleitung 8b zwischen der Druckwaage 10 und der Verbraucherseite B
abzweigende Umgehungsleitung 21b, die an die Behälterleitung 7 geführt ist, und weist
eine Sperrstellung 50a und eine Durchflussstellung 50b auf. Das Sperrventil 50 ist
mittels einer Feder 51 in Richtung der Sperrstellung 50a und mittels eines in einer
Steuerdruckleitung 41 anstehenden Steuerdrucks in Richtung der Durchflussstellung
50b beaufschlagbar. Zur Steuerung der als Sperrventil 50 ausgebildeten
Ventileinrichtung 55 ist ein Schaltventil 40 vorgesehen, das eine erste Schaltstellung
40a aufweist, in der die zum Sperrventil 50 geführte Steuerdruckleitung 41 mit dem
Behälter 6 verbunden ist. In einer zweiten Schaltstellung 40b ist die Steuerdruckleitung
41 an die Steuerdruckleitung 20b angeschlossen. Von der Steuerdruckleitung 20b
zweigt stromauf des Schaltventils 40 eine Steuerdruckleitung 42 ab, die an eine das
Steuerventil 3 in Richtung der Senkenstellung 3b beaufschlagenden Steuerdruckfläche
geführt ist.
In der Schaltstellung 40a des Schaltventils 40 ist weiterhin die zu der in Richtung der
Sperrstellung 10a wirkenden Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 geführte
Lastdruckmeldezweigleitung 12 an die Lastdruckmeldeleitung 11 angeschlossen. In
der Schaltstellung 40b steht die Lastdruckmeldezweigleitung 12 mittels einer
Zweigleitung 4a mit der Förderleitung 4 der Pumpe 5 in Verbindung. Mit dem
Schaltventil 40 ist somit weiterhin die Druckwaage 10 steuerbar.
Das Schaltventil 40 ist elektrisch betätigbar, wobei eine als Schaltmagnet ausgebildete
Betätigungseinrichtung 46 das Schaltventil 40 in Richtung der Schaltstellung 40b
beaufschlagt. Mittels einer Feder 45 ist das Schaltventil 40 in die Schaltstellung 40a
betätigbar.
Im Senkenbetrieb befindet sich das Schaltventil 40 in der Schaltstellung 40a. Durch
Vorgabe eines in der Steuerdruckleitung 20b und somit in der Steuerdruckleitung 42
anstehenden Steuerdrucks Y wird das Steuerventil 3 in Richtung der Senkenstellung
3b beaufschlagt. Die Druckwaage 10 ermöglicht hierbei einen lastunabhängigen
Betrieb des Verbrauchers 2. Das Sperrventil 50 ist in die Sperrstellung 50a
beaufschlagt.
Wird zusätzlich die Schwimmstallung durch Ansteuerung der Betätigungseinrichtung
46 eingeschaltet, wird durch das in die Schaltstellung 40b beaufschlagte Schaltventil
40 die Lastdruckmeldezweigleitung 12 an die Förderleitung 4 und die
Steuerdruckleitung 41 an die Steuerdruckleitung 20b angeschlossen. An der in
Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 steht
somit neben der Kraft der Feder 10c der Förderdruck der Pumpe 5 an. An der
gegenüberliegenden, in Richtung der Durchflussstellung wirkenden Steuerdruckfläche
ist die Druckwaage 10 von dem Druck stromab der Steuerkante des Steuerventils 3
beaufschlagt. Die Druckwaage 10 wird somit in die Sperrstellung 10a beaufschlagt.
Gleichzeitig wird das Sperrventil 50 durch den in der Steuerdruckleitung 41
anstehenden Steuerdruck Y in die Durchflussstellung 50b aufgesteuert. Das
Steuerventil 3 verbleibt in der Senkenstellung 3b.
Die ablaufseitige Verbraucherseite A steht somit über das in die Senkenstellung 3b
ausgelenkte Steuerventil 3 mit dem Behälter 6 in Verbindung. Die Verbindung der
Pumpe 5 mit der zulaufseitigen Verbraucherseite B ist durch die Druckwaage 10
gesperrt, wobei die zulaufseitige Verbraucherseite B über die Umgehungsleitung 21b
und das Sperrventil 50 mit dem Behälter 6 in Verbindung steht.
In der Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Steuerventileinrichtung 1 gezeigt, wobei im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß
Fig. 2 die Druckwaage 10 dem Steuerventil 3 vorgeschaltet ist. An eine in Richtung
der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 ist hierbei die
Lastdruckmeldezweigleitung 12 angeschlossen, die mittels des Schaltventils 40 an die
Lastdruckmeldeleitung 11 bzw. die Förderleitung 4 der Pumpe 5 anschließbar ist. Eine
gegenüberliegende, in Richtung der Durchflussstellung wirkende Steuerdruckfläche der
Druckwaage 10 ist mittels einer Steuerdruckleitung 54 vom Förderdruck der Pumpe 5
beaufschlagbar. Die Umgehungsleitung 21b, in der das Sperrventil 50 angeordnet ist,
ist hierbei von der Verbraucherleitung 8b zu der Behälterleitung 7 geführt.
Im Senkenbetrieb ist durch Vorgabe eines in der Steuerdruckleitung 20b und somit der
Steuerleitung 42 anstehenden Steuerdrucks Y das Steuerventil 3 in Richtung der
Senkenstellung 3b beaufschlagt. Das Schaltventil 40 befindet sich hierbei in der
Schaltstellung 40a. Die dem Steuerventil 3 vorgeschaltete Druckwaage 10 ermöglicht
hierbei einen lastunabhängigen Betrieb des Verbrauchers 2.
Wird zusätzlich die Schwimmstellung durch Ansteuerung der Betätigungseinrichtung
46 eingeschaltet wird durch die in die Schaltstellung 40b beaufschlagte
Umschalteinrichtung 40 die Lastdruckmeldezweigleitung 12 an die Förderleitung 4 und
die Steuerdruckleitung 41 an die Steuerdruckleitung 20b angeschlossen. An der
Druckwaage 10 steht somit in Schließrichtung der Förderdruck der Pumpe 5 an. In
Öffnungsrichtung ist die Druckwaage 10 ebenfalls vom Förderdruck der Pumpe 5
beaufschlagt. Die Druckwaage 10 wird somit durch die Feder 10c in die Sperrstellung
10a beaufschlagt und die als Sperrventil 50 ausgebildete Ventileinrichtung 55 in die
Durchflussstellung 50b aufgesteuert. Die normalerweise von den stromab und stromauf
der Steuerkante des Steuerventils 3 anstehenden Drücken beaufschlagten
Steuerdruckflächen der Druckwaage 10 sind somit zum Behälter 6 entlastet. Die
ablaufseitige Verbraucherseite A steht hierbei über das in die Senkenstellung 3b
ausgelenkte Steuerventil 3 mit dem Behälter 6 in Verbindung. Die Verbindung der
Pumpe 5 mit der zulaufseitigen Verbraucherseite B ist durch die Druckwaage 10
gesperrt, wobei die Verbraucherseite B über die Umgehungsleitung 21b und das in die
Durchflussstellung 22b beaufschlagte Sperrventil 22 mit dem Behälter 6 in Verbindung
steht.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 erfolgt die Steuerung der Druckwaage
10 und des Sperrventils 50 mittels des Schaltventils 40. Bei einer Ausbildung des
Schaltventils 40 als elektrisch angesteuertes Schaltventil, beispielsweise als
Zweistellungs-Magnetventil, ist ein spezielles, nicht marktübliches Magnetventil
vorzusehen.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 4 ist das mittels der Betätigungseinrichtung 46
elektrisch betätigte Schaltventil 40 als marktgängiges Zweistellungs-Magnetventil
ausgebildet, das zur Steuerung der Ventileinrichtung 55 vorgesehen ist. In der
Schaltstellung 40a verbindet das Schaltventil 40 die zum Sperrventil 50 geführte
Steuerdruckleitung 41 mit dem Behälter 6. In der Schaltstellung 40b des Schaltventils
40 steht die Steuerdruckleitung 41 mit der den Steuerdruck Y führenden
Steuerdruckleitung 20b in Verbindung, von der die Steuerdruckleitung 42, die an die
das Steuerventil 3 in Richtung der Senkenstellung beaufschlagende Steuerdruckfläche
geführt ist, abzweigt.
Die als Sperrventil 50 ausgebildete Ventileinrichtung 55 steuert gemäß dieser
Ausführungsform die Verbindung der von der Verbraucherleitung 21b abzweigende
Umgehungsleitung 21b mit dem Behälter 6 und dient zur Steuerung der Druckwaage
10. In der Sperrstellung 50a des Sperrventils 50 ist hierbei die Verbindung der
Umgehungsleitung 21b mit dem Behälter 6 abgesperrt, wobei die zu der in Richtung
der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 geführte
Lastdruckmeldezweigleitung 12 mit der zur Fördervolumenstelleinrichtung 13 der
Pumpe 5 geführten Lastdruckmeldeleitung 11 in Verbindung steht. In der
Durchflussstellung 50b des Sperrventils 50 steht die Umgehungsleitung 21b mit dem
Behälter 6 in Verbindung. In der Durchflussstellung 50b ist weiterhin die Verbindung
der Lastdruckmeldezweigleitung 12 mit der Lastdruckmeldeleitung 11 abgesperrt,
wobei die Lastdruckmeldezweigleitung 12 mit der von der Förderleitung 4 der Pumpe 5
abzweigenden Zweigleitung 4a in Verbindung steht.
Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 kann durch die Steuerung der
Druckwaage 10 und der Verbindung der Verbraucherseite B mit dem Behälter 6 mittels
des Sperrventils 50 ein marktübliches Magnetventil als Schaltventil 40 verwendet
werden.
Im Senkenbetrieb wird durch Vorgabe eines in der Steuerdruckleitung 42 anstehenden
Steuerdrucks Y das Steuerventil 3 in die Senkenstellung 3b beaufschlagt. Das
Schaltventil 40 befindet sich hierbei in der Schaltstellung 40a und das Sperrventil 50 in
der Sperrstellung 50a. Durch die Druckwaage 10 wird ein lastunabhängiger Betrieb des
Verbrauchers 2 ermöglicht.
Zur Schwimmstellung wird durch Ansteuerung der Betätigungseinrichtung 46 das
Schaltventil 40 in die Schaltstellung 40b beaufschlagt, wodurch der in der
Steuerdruckleitung 20b anstehende Steuerdruck Y über die Steuerdruckleitung 41 das
Sperrventil 50 in die Durchflussstellung 50b beaufschlagt, in der die Umgehungsleitung
21b mit dem Behälter 6 und die Zweigleitung 4a mit der Lastdruckmeldezweigleitung
12 in Verbindung steht. Durch den in der Zweigleitung 4a und somit der
Lastdruckmeldezweigleitung 12 anstehenden Förderdruck der Pumpe 5 wird die
Druckwaage 10 in die Sperrstellung 10b beaufschlagt.
Die Verbraucherseite B steht somit über die Umgehungsleitung 21b mit dem Behälter 6
in Verbindung. Die Verbraucherseite A ist über das in die Senkenstellung 3b
beaufschlagte Steuerventil 3 mit dem Behälter 6 verbunden.
Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 5 ist die Ventileinrichtung 55 als
Absicherungseinrichtung 56, beispielsweise als kombiniertes Druckbegrenzungs-
Nachsaugeventil, ausgebildet, das der Verbraucherleitung 8b zugeordnet ist und im
Einstelldruck veränderbar ist. Die Absicherungseinrichtung 56 ist hierbei in der
Umgehungsleitung 21b angeordnet, die an die Verbraucherleitung 8b zwischen der
Druckwaage 10 und dem Verbraucher 2 angeschlossen ist und zum Behälter 6 geführt
ist. Die Absicherungseinrichtung 56 ist mittels einer Feder 57 auf einen maximalen
Einstelldruck eingestellt und dient im Heben- und Senkenbetrieb zur Absicherung eines
maximalen Arbeitsdrucks des Verbrauchers 2. Mit der Feder 57 der
Absicherungseinrichtung 56 steht eine Entlastungseinrichtung 58 in Wirkverbindung,
die bei einer Beaufschlagung entgegen der Federkraft der Feder 56 wirkt und somit die
Absicherungseinrichtung in Richtung eines minimalen Einstelldrucks einstellt.
Die Entlastungseinrichtung 58 ist hydraulisch beaufschlagbar und steht mit einer
Steuerdruckleitung 59 in Verbindung. Zur Steuerung der Beaufschlagung der
Entlastungseinrichtung 58 ist das Schaltventil 40 vorgesehen, das in der ersten
Schaltstellung 40a die Steuerdruckleitung 59 mit dem Behälter 6 verbindet, wodurch
die Absicherungseinrichtung auf den maximalen Einstelldruck eingestellt ist. In der
zweiten Schaltstellung 40b ist die Steuerdruckleitung 59 an eine Speisepumpe 65
angeschlossen, wodurch die Entlastungseinrichtung 58 von dem Förderdruck der
Speisepumpe 65 beaufschlagt ist und der Feder 57 entgegenwirkt, wodurch die
Absicherungseinrichtung 56 auf einen minimalen Einstelldruck verstellt wird.
Das Schaltventil 40 ist hierbei als marktgängiges Zweistellungs-Magnetventil
ausgebildet. Entgegen der Darstellung der Fig. 5 kann das Schaltventil 40 an die
Förderleitung 4 der Pumpe 5 oder die Steuerdruckleitung 42 des Steuerventils 3
angeschlossen werden.
Zur Steuerung der Druckwaage 10 ist eine weiteres Schaltventil 70 vorgesehen, das in
einer ersten Schaltstellung 70a die Lastdruckmeldezweigleitung 12, die zu der in
Richtung der Sperrstellung wirkende Steuerdruckfläche der Druckwaage 10 geführt ist,
mit der Lastdruckmeldeleitung 11 verbindet und in einer zweiten Schaltstellung 70b die
Lastdruckmeldezweigleitung 12 mit der Förderleitung 4 der Pumpe 5 verbindet.
Das weitere Schaltventil 70 ist elektrisch betätigbar, wobei eine als Schaltmagnet
ausgebildete Betätigungseinrichtung 71 das Schaltventil 70 in Richtung der
Schaltstellung 70b beaufschlagt. Mittels einer Feder 72 ist das Schaltventil 70 in die
Schaltstellung 70a betätigbar. Als Schaltventil 70 kann somit ein marktgängiges
Zweistellungs-Magnetventil eingesetzt werden.
In der Senkenstellung des in der Fig. 5 dargestellten Antriebssystems wird durch
Vorgabe eines in der Steuerdruckleitung 42 anstehenden Steuerdrucks Y das
Steuerventil 3 in die Senkanstellung 3b beaufschlagt. Das Schaltventil 40 und das
weitere Schaltventil 70 sind nicht angesteuert und befinden sich somit in den
Schaltstellungen 40a, 70a. Die Absicherungseinrichtung 56 ist auf den maximalen
Einstelldruck eingestellt. Durch die Druckwaage 10 wird ein lastunabhängiger Betrieb
des Verbrauchers 2 ermöglicht.
Zur Schwimmstellung werden bei in der Senkenstellung 3b beaufschlagtem
Steuerventil 3 durch eine Ansteuerung der Betätigungseinrichtungen 46 und 71 das
Schaltventil 40 sowie das Schaltventil 70 in die Schaltstellung 40b und 70b
beaufschlagt. Die Lastdruckmeldezweigleitung 12 wird somit an die Förderleitung 4 der
Pumpe 5 angeschlossen, wodurch die Druckwaage 10 in die Sperrstellung 10a
beaufschlagt wird und die Verbindung der zulaufseitigen Verbraucherleitung 8b mit der
Förderleitung 4 der Pumpe 5 gesperrt. Gleichzeitig wird durch die Verbindung der
Steuerdruckleitung 59 über das Schaltventil 40 mit der Speisepumpe 65 die
Entlastungseinrichtung 58 beaufschlagt, wodurch die Absicherungseinrichtung 56
entlastet und auf einen minimalen Einstelldruck beaufschlagt wird. Die
Verbraucherseite B steht somit über die Umgehungsleitung 21b und die
Absicherungseinrichtung 56 mit dem Behälter 6 in Verbindung. Die Verbraucherseite A
ist über das in die Senkenstellung 3b beaufschlagte Steuerventil 3 mit dem Behälter 6
verbunden.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 wird zur Erzeugung einer Schwimmstellung
die bei dem Antriebssystems bereist vorhandene Druckwaage 10 und
Absicherungseinrichtung 56 verwendet, um die Verbindung der Verbraucherseite B mit
der Pumpe 5 zu sperren und die Verbindung der Verbraucherseite B mit dem Behälter
6 herzustellen. Hierzu sind lediglich an der Absicherungseinrichtung 56 eine
Entlastungseinrichtung 58 und zwei marktgängige Schaltventile 40, 70 zur Steuerung
der Druckwaage 10 und der Absicherungseinrichtung 56 erforderlich, wodurch ein
Antriebssystem auf einfache Weise mit einer Schwimmstellung versehen bzw.
nachgerüstet werden kann.
Wie beispielsweise aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, kann das Steuerventil 3
zusammen mit der Druckwaage 10 und der Ventileinrichtung 55 zu einem
Steuerventilbauteil 60 zusammengefasst werden, wodurch eine kompakte Bauform mit
wenigen Dichtstellen ermöglicht wird.