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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Anordnung mit einem Steuergerät, einer
Hydraulikquelle und einem Hydraulikreservoir, die jeweils mit dem Steuergerät verbunden
sind, wenigstens einem hydraulischen Arbeitsanschluss für einen
hydraulischen Verbraucher, wenigstens einer aufsteuerbaren und einen
Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtung, welche zwischen dem
wenigstens einen Arbeitsanschluss und dem Steuergerät angeordnet
ist, und wenigstens einer zwischen dem wenigstens einen Arbeitsanschluss
und der wenigstens einen Ventileinrichtung angeordneten Überdrucksicherung.
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Mobile
Arbeitsmaschinen, beispielsweise landwirtschaftliche Maschinen,
wie Traktoren oder Erntemaschinen, aber auch bau- und forstwirtschaftliche Maschinen
verfügen über hydraulische
Anordnungen, mittels denen verschiedene hydraulische Verbraucher
bewegt werden. Derartige hydraulische Anordnungen umfassen Funktionen,
in denen die hydraulischen Verbraucher in ihrer zuletzt angefahrenen
Position gehalten werden. Diese Haltefunktion ist unter anderem
darum wichtig, damit sich an den an der mobilen Arbeitsmaschine
angebauten oder angehängten
Arbeitsgeräten,
nicht irgendwelche hydraulischen Verbraucher (z. B. Hydraulikzylinder) verstellen
können,
und sich beispielsweise Klappen zur Rückhaltung von Schüttgut öffnen oder
sich Bauteile während
der Fahrt auf den Boden absenken.
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Ein
derartiges sich Verstellen der hydraulischen Verbraucher (z. B.
Hydraulikzylinder) kann durch technisch bedingte Leckagen an den
Steuergeräten
der hydraulischen Anordnung der mobilen Arbeitsmaschinen verursacht
werden, indem geringe Mengen an Hydraulikflüssigkeit über die Ventilschieber dieser
Steuergeräte
zum Hydrauliktank hin abfließen.
Um ein solches Abfließen
der Hydraulikflüssigkeit
zu vermeiden, werden zwischen den Steuergeräten und den von den Steuergeräten angesteuerten Arbeitsanschlüssen der
hydraulischen Verbraucher leckagefreie Rückschlagventile eingesetzt,
die für das
Betreiben der hydraulischen Verbraucher bei Bedarf aufgesteuert
werden können,
um weiterhin die Funktion der Steuergeräte zu gewährleisten. Nur in einer Neutralstellung
der Steuergeräte,
also wenn keine Hydraulikflüssigkeit
fließen
soll, schließen
diese Rückschlagventile
zum Steuergerät
hin leckagefrei ab. Verschiedene Methoden, solche Rückschlagventile
zu gestalten, sind im Stand der Technik bekannt und sollen hier
nicht näher
erläutert
werden.
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Die
Arbeitsanschlüsse
sind oftmals mit sogenannten Schnellkupplern versehen, mit denen
hydraulische Verbraucher bei Bedarf angeschlossen werden können. Die
Schnellkuppler verschließen den
Arbeitsanschluss leckagedicht zur Umgebung hin, wenn kein hydraulischer
Verbraucher angeschlossen ist.
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Das
sich zwischen dem Arbeitsanschluss und dem Steuergerät befindliche
leckagedichte Rückschlagventil
verhindert eine Leckage zum Steuergerät hin, während der Schnellkuppler am
Arbeitsanschluss eine Leckage zum Arbeitsanschluss hin verhindert.
In einem zwischen dem Rückschlagventil und
dem Schnellkuppler liegenden Leitungsabschnitt kann demnach Hydraulikflüssigkeit
eingesperrt werden, welche sich aufgrund von Erwärmung einer umgebenden Metallhülle erwärmt. Dies
kann beispielsweise durch Sonneneinstrahlung oder auch durch eine
Betriebserwärmung
der Hydraulikflüssigkeit
erfolgen. Die Folge ist eine Expansion des Hydraulikflüssigkeitsvolumens.
Da das Hydraulikflüssigkeitsvolumen
jedoch leckagedicht eingesperrt ist und nicht expandieren kann,
kommt es zu einer Druckerhöhung
in dem betreffenden Leitungsabschnitt. Je nach physikalischer Eigenschaft
der Hydraulikflüssigkeit,
der Dichtungen, der konstruktiven Ausbildung des Leitungsabschnitts
kann die Druckerhöhung auch
zu einem Versagen der betroffenen Bauteile führen.
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Um
derartige thermisch bedingte Druckerhöhungen zu verhindern ist es
bekannt, Überdrucksicherungen
einzurichten. Es ist bekannt, derartige Überdrucksicherungen durch Überdruckventile
auszubilden, die in den entsprechend betroffnen Leitungsabschnitten
angeordnet werden. Üblicherweise sind
derartige Überdruckventile,
oder auch Thermal-Relief-Valves genannt, druckgesteuert ausgebildet
und über
eine Abflussleitung mit dem Hydrauliktank verbunden, so dass ein
voreinstellbarer Druck in den betroffenen Leitungsabschnitten ein Öffnen dieser
Ventile bewirkt, woraufhin die in den Leitungsabschnitten eingesperrte
Hydraulikflüssigkeit über die Abflussleitung
zum Hydrauliktank hin abgeführt
bzw. entlastet wird. Dies führt
zu einer Druckabnahme im betroffenen Leitungsabschnitt, woraufhin
das Überdruckventil
sich wieder schließt,
sobald der voreinstellbare Grenzdruck unterschritten ist.
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Derartige Überdrucksicherungen
können beim
Einsatz in mobilen Arbeitsmaschinen jedoch auch Probleme aufwerfen.
Wenn das Überdruckventil
beispielsweise einen zu niedrigen Grenzdruck aufweist, kann es bei
einem an dem Arbeitsanschluss angeschlossenen Hydraulikzylinder
zu einem Durchsacken der Last kommen, wenn aufgrund einer arbeitsumgebungsbedingten
Druckspitze das Überdruckventil
kurzfristig öffnet
und der mit dem Hydraulikzylinder beaufschlagte Arbeitsanschluss
bzw. der mit diesem verbundene Leitungsabschnitt plötzlich in den
Hydrauliktank entlastet wird. Das bedeutet, dass ein Hydraulikzylinder
bei jeder auftretenden Druckspitze bzw. bei jedem Druckstoß zunehmend
einfahren würde.
Dies ist nicht im Sinne des Betreibers der mobilen Arbeitsmaschine,
der in der Regel einen von ihm verfahrenen Hydraulikzylinder auch
in seiner verfahrenen Position fixiert wissen möchte.
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Wenn
man jedoch das Überdruckventil
zu hoch einstellt, um ein Durchsacken der Lasten zu verhindern,
kann das Problem auftreten, dass ein Schnellkuppler, der bevorzugt
an Traktoren verwendet wird, für
diesen hohen Druck ausgelegt sein bzw. dauerfest gemacht werden
muss, da thermisch bedingt, entsprechend hohe Drücke in einer gewissen Regelmäßigkeit
zu erwarten sind. Die sich einstellenden thermisch bedingten Drücke bzw. Überdrücke können Werte
zwischen 300 und 600 bar annehmen, hingegen der maximale Systemdruck
eines Traktors lediglich bei 200 bar liegt. Eine Anpassung der Schnellkuppler
an die zu erwartenden Überdrücke bzw.
eine Verbesserung ihrer Dauerfestigkeit ist zwangsläufig mit
einem hohen konstruktiven Aufwand verbunden und könnte auch
noch weitere Nachteile mit sich bringen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine
hydraulische Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, durch
welche die vorgenannten Probleme überwunden werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Erfindungsgemäß ist in
einer hydraulischen Anordnung der eingangs genannten Art wenigstens eine Überdrucksicherung
derart angeordnet und ausgebildet, dass durch Abführen von
Hydraulikflüssigkeit
zwischen der wenigstens einen aufsteuerbaren und einen Rücklauf von
Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtung und dem wenigstens einen
Arbeitsanschluss ein sich aufbauender Überdruck abbaubar ist, wobei
die wenigstens eine Überdrucksicherung
ein Überdruckventil
und diesem hydraulisch nach- oder vorgeschaltete Mittel umfasst,
die eine Drosselung des Volumenstroms der durch die wenigstens eine Überdrucksicherung
abgeführten
Hydraulikflüssigkeit
hervorrufen. Vorzugsweise erfolgt die Drosselung des Volumenstroms
erst nach dem Überdruckventil,
wobei in gleicher Weise auch eine Drosselung vor dem Überdruckventil
mit gleicher Wirkung und gleichbedeutender Funktion denkbar ist.
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Die
Drosselung ist derart ausgebildet, dass die abgeführte Hydraulikflüssigkeit
nur in sehr geringen Mengen, vorzugsweise tropfenweise, aus einem mit Überdruck
behafteten Leitungsabschnitt zwischen dem Rückschlagventil und dem Arbeitsanschluss
abfließen
kann, bzw. in den Hydrauliktank abgeführt wird. Die Überdrucksicherung
umfasst ein druckgesteuertes Überdruckventil,
welches bei Erreichen eines voreinstellbaren Grenzdruckwertes öffnet und
den betroffenen Leitungsabschnitt, in dem es angeordnet ist, druckentlastet,
bis der Grenzdruckwert wieder unterschritten wird. Das Überdruckventil
kann dabei über
eine Steuerdruckleitung aufgesteuert werden. Denkbar ist jedoch
auch eine sensorgesteuerte elektronische Aufsteuerung. Somit wird
bei Überschreiten
eines in der Überdrucksicherung
vorgesehenen bzw. voreinstellbaren Grenzdruckwerts eine kontrollierte
Leckage generiert, durch die der Überdruck im betroffenen Leitungsabschnitt
zwischen Rückschlagventil
und Arbeitsanschluss langsam abgebaut wird. Es wird insbesondere
vermieden, dass die Hydraulikflüssigkeit
ungehindert abfließen
kann bzw. in den Hydrauliktank abgeführt wird und somit stoßartige
Volumenstromänderungen
aufgrund von Druckspitzen in der Hydraulischen Anordnung, die ein
Durchsacken der Last an einem am Arbeitsanschluss angeschlossenen
Hydraulikzylinder verursachen können,
nicht zu erwarten sind. Gleichzeitig wird ermöglicht, einen am Arbeitsanschluss
angeordneten Schnellkuppler auf einen für einen Traktor üblichen
Systemdruck auszulegen, so dass eine präventive Überdimensionierung des Schnellkupplers
zur Vermeidung von Schäden
nicht erforderlich ist, da die Überdrucksicherung
auf einen für
den Systemdruck angemessen Grenzdruckwert ausgelegt werden kann.
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Die
Mittel zur Drosselung der abgeführten Hydraulikflüssigkeit
bzw. zur Drosselung des Volumenstroms können einen Abführkanal
umfassen, durch welche die durch die wenigstens eine Überdrucksicherung
abgeführte
Hydraulikflüssigkeit
zum Steuergerät
rückgeführt wird,
wobei die Drosselung des Volumenstroms der abgeführten Hydraulikflüssigkeit
durch das mit einer technisch bedingten Leckage behaftete Steuergerät erfolgt.
Wie zuvor schon erwähnt,
weisen Proportionalsteuerventile bzw. Steuergeräte in der Regel eine technisch
bedingte Leckage auf. Diese kann hier genutzt werden, um eine Drosselung
der bei Überdruck
abgeführten
Hydraulikflüssigkeit
hervorzurufen, indem der Abführkanal die
Hydraulikflüssigkeit
zum Steuergerät
führt,
und zwar in eine Leitung oder hydraulische Verbindung, die zwischen
Rückschlagventil
und Steuergerät
liegt. Der Überdruck
kann sich dann durch tropfenweises Abführen der Hydraulikflüssigkeit über die
Leckage des Steuergerätes
abbauen.
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Es
ist jedoch auch denkbar, dass die Mittel zur Drosselung einen Abführkanal
umfassen, durch welche die durch die wenigstens eine Überdrucksicherung
abgeführte
Hydraulikflüssigkeit
zum Hydrauliktank abführbar
ist und der Abführkanal
eine den Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit zum Hydrauliktank
hin drosselnde Vorrichtung umfasst. Diese Vorrichtung kann beispielsweise
eine herkömmliche voreinstellbare
oder auch ansteuerbare hydraulische Drossel oder Blende sein oder
irgendeine andere den Volumenstrom in einer hydraulischen Leitung
reduzierende Vorrichtung.
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Die Überdrucksicherung
und das wenigstens eine Rückschlagventil
können
in einem einheitlichen Hydraulikbauteil bzw. in einem einheitlichen
Bauteilgehäuse
ausgebildet sein. Dies erhöht
auf vorteilhafte Weise die Kompaktheit der hydraulischen Anordnung. Überdruckventil
sowie Abführkanal
können dann
zusammen mit dem Rückschlagventil
in einem Bauteilgehäuse
untergebracht sein.
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Die
hydraulische Anordnung kann an einem Arbeitsanschluss einen sogenannten
Schnellkuppler umfassen oder mit einem solchen verbunden sein, mit
welchem ein hydraulischer Verbraucher and die hydraulische Anordnung
anschließbar
ist. Der Arbeitsanschluss kann dabei direkt selbst einem solchen
Schnellkuppler umfassen bzw. darstellen oder es können auch
noch verbindende Leitungen zwischen einem Arbeitsanschluss und einem
Schnellkuppler angeordnet sein. Selbstverständlich kann die hydraulische
Anordnung über
mehrere Arbeitsanschlüsse
und entsprechend viele Schnellkuppler verfügen. Die Schnellkuppler ermöglichen
eine schnelle Verbindung zwischen dem hydraulischen Verbraucher
und der hydraulischen Anordnung und halten den Arbeitsanschluss
verschlossen, sobald der Verbraucher abgezogen bzw. abgebaut wird.
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Die
aufsteuerbare und einen Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierende Ventileinrichtung ist vorzugsweise als
Rückschlagventil ausgebildet
und druckgesteuert über
eine Steuerdruckleitung aufsteuerbar. Die Aufsteuerung kann jedoch
auch hier elektronisch oder auf andere Weise erfolgen. Auch kann
die Ventileinrichtung anders als in Form eines Rückschlagventils ausgebildet
sein. Insbesondere ist es möglich
druckgesteuerte Schaltventile anzuordnen, die durch entsprechende
Steuerdruckleitungen von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung
schalten, wobei in der Schließstellung eine
leckagefreie Blockade der rücklaufenden
Hydraulikflüssigkeit
gegeben ist. Auch hier ist es denkbar die Schaltventile nicht druckgesteuert
sondern elektrisch oder elektromagnetisch zu steuern. Im Zusammenhang
mit den vorliegenden Ausführungen versteht
sich der Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit als
ein Hydraulikflüssigkeitsfluss,
der vom hydraulischen Verbraucher kommend, beispielsweise aus der
Kammer eines Hydraulikzylinders fließend, zum Hydrauliktank hin
abfließt.
Prinzipiell soll gewährleistet
sein, dass eine Leckage von Hydraulikflüssigkeit am Steuergerät vermieden
wird, indem eine leckagefreie Ventileinrichtung angeordnet wird,
die in Richtung des hydraulischen Verbrauchers für Hydraulikflüssigkeit
durchlässig
ist und die einen Rückfluss
leckagefrei blockiert. Ferner soll aber auch gewährleistet sein, dass diese
Ventileinrichtung aufsteuerbar ist, also geöffnet werden kann, falls betriebsbedingt
ein Rückfluss
von Hydraulikflüssigkeit,
die vom hydraulischen Verbraucher zum Hydrauliktank hin geführt wird,
erforderlich ist. Dies ist jedes Mal der Fall, wenn beispielsweise
die eine Kammer eines Hydraulikzylinders befüllt und die andere Kammer entleert
wird. Entsprechend muss dann die Ventileinrichtung, die auf der
Seite der zu entleerenden Kammer angeschlossen ist, aufgesteuert
werden, hingegen die Ventileinrichtung, die auf der Seite der zu
befüllenden Kammer
angeschlossen ist, in Richtung des Steuergeräts geschlossen ist und einen
Rückfluss
leckagefrei blockiert.
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In
einer besonderen Ausführungsform
umfasst die hydraulische Anordnung zwei Arbeitsanschlüsse für einen
hydraulischen Verbraucher, wobei jeweils eine aufsteuerbare und
einen Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierende Ventileinrichtung zwischen den Arbeitsanschlüssen und dem
Steuergerät
angeordnet ist. Ferner ist jeweils zwischen einem Arbeitsanschluss
und der jeweiligen aufsteuerbaren und einen Rücklauf von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtung eine Überdrucksicherung
vorgesehen. Die jeweilige Überdrucksicherung
ist derart angeordnet und ausgebildet, dass durch Abführen von
Hydraulikflüssigkeit
zwischen dem jeweiligen Rückschlagventil und
dem jeweiligen Arbeitsanschluss ein sich aufbauender Überdruck
abbaubar ist. Die jeweilige Überdrucksicherung
umfasst dabei ein Überdruckventil
und diesem hydraulisch nachgeschaltete Mittel, die entsprechend
der obigen Ausführungen
eine Drosselung des Volumenstroms der durch die jeweilige Überdrucksicherung
abgeführten
Hydraulikflüssigkeit
hervorrufen können.
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Die
einen Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit leckagefrei
blockierenden Ventileinrichtungen sind vorzugsweise jeweils als
Rückschlagventil
ausgebildet und über
eine hydraulische Leitung mit dem Steuergerät verbunden. Ferner ist die
Leitung des einen Rückschlagventils über eine
Steuerdruckleitung mit dem anderen Rückschlagventil und die Leitung
des anderen Rückschlagventils über eine
Steuerdruckleitung mit dem anderen Rückschlagventil verbunden, wobei
mittels der Steuerdruckleitungen die jeweiligen Ventileinrichtungen
bzw. Rückschlagventile
hydraulisch aufsteuerbar sind. So öffnet eine Steuerdruckleitung,
die mit der Senkseite eines hydraulischen Verbrauchers verbunden
ist das auf der Hubseite angeordnete Rückschlagventil. Das auf der
Senkseite angeordnete Rückschlagventil
wird entsprechend durch eine Steuerdruckleitung hydraulisch geöffnet, die
mit der Hubseite des hydraulischen Verbrauchers verbunden ist. Diese
Art von hydraulischer Kreuzschaltung von Steuerdruckleitungen zwischen
zwei an verschiedenen Leitungen (hydraulischen Versorgungsleitungen)
angeordneten Rückschlagventilen kann
je nach Ausbildung der den Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtungen auch anders ausgeführt werden,
solange bei einer Druckbeaufschlagung der einen Leitung (hydraulischen
Versorgungsleitung) ein Aufsteuern (Öffnen) der den Rücklauf von
Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtung in der anderen Leitung
(hydraulische Versorgungsleitung) eingeleitet wird. Auch hier ist
es denkbar, das Aufsteuern der leckagefreien Rückschlagventile elektronisch,
mechanisch, elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch,
hydromechanisch oder auch auf andere Weise zu realisieren. Die oben
beschriebene hydraulische Anordnung eignet sich sowohl für zweiseitig
auch für
einseitig wirkende Hydraulikzylinder. Für letzteren Fall ist nur ein
Arbeitsanschluss vorgesehen, der entsprechend mit einer den Rücklauf von
Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtung, beispielsweise ein leckagefreies
Rückschlagventil,
verbunden ist. Die Aufsteuerung des Rückschlagventils kann dann beispielsweise über eine
mit der Hydraulikpumpe verbindbare Steuerdruckleitung erfolgen.
Sollte die Kammer des einseitig wirkenden Hydraulikzylinders mit
dem Tank verbunden werden, beispielsweise weil der Hydraulikzylinder
abgesenkt werden soll und die Kammer entleert werden muss, wird
gleichzeitig das Rückschlagventil
durch die mit der Hydraulikpumpe verbundenen Steuerdruckleitung
hydraulisch geöffnet.
Die Verbindung zur Steuerdruckleitung wird unterbrochen, sobald
die Kammer des Hydraulikzylinders wieder befüllt oder geschlossen (Hydraulikzylinder
wird in seiner Stellung gehalten) wird. Alternativ kann auch hier
das Öffnen
des Rückschlagventils elektronisch,
mechanisch, elektromechanisch, elektrohydraulisch, elektromagnetisch,
hydromechanisch oder auch auf andere Weise erfolgen. Ferner kann auch
eine andere Art von den Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierender Ventileinrichtung gewählt werden, die gegebenenfalls
auch eine oder mehrere anders angeordnete Steuerdruckleitungen aufweist.
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Gemäß obiger
Ausführungen
wird eine hydraulische Anordnung geschaffen, die eine Absicherung
gegen thermisch bedingte Überdrücke gewährleistet,
ohne dass ein Durchsacken von Lasten bei Druckspitzen stattfinden
kann und ohne dass in Bezug auf Systemdruck und Konstruktion eine Überdimensionierung
der Schnellkuppler erfolgen muss, um deren Dauerfestigkeit für hohe thermische
Drücke
zu gewährleisten.
Es wird sichergestellt, dass bei Druckspitzen das entsprechende Überdruckventil
der Überdrucksicherung öffnet, dieses
jedoch keine negative Auswirkung in Bezug auf ein Absacken einer Anwendung
hat, da hinter den Überdruckventilen
das Öl
nur tröpfchenweise
abfließen
kann. Sollte sich jedoch langsam ein thermisch bedingter Druck aufbauen,
würde das Überdruckventil
ab einem bestimmten, voreinstellbaren Druckwert (Grenzdruckwert) öffnen und
die Leckage, die beispielsweise über
den Ventilschieber eines Steuergerätes abfließen kann, würde einen weiteren Druckaufbau
verhindern. Der an einem Überdruckventil
einer Überdrucksicherung
einstellbare Druck kann auf einen Wert wenig über dem maximalen Systemdruck
der hydraulischen Anordnung eingestellt werden, um sicherstellen
zu können, dass
mit Maximaldruck angehobene Lasten sich nicht wieder langsam absenken
können.
Dadurch, dass diese Druckeinstellung nur knapp über dem Maximaldruck der hydraulischen
Anordnung liegt, wird auch die Gefahr einer dauerhaften Überlastung
der Schnellkuppler vermieden und es ist keine Anpassung der Schnellkuppler
an höhere
Drücke
erforderlich. Wie schon erwähnt,
kann die hydraulische Anordnung auf vorteilhafte Weise kompakt ausgebildet sein,
indem die Überdruckventile
bzw. die Überdrucksicherung
in die entsperrbaren bzw. aufsteuerbaren den Rücklauf von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtungen (beispielsweise Rückschlagventile)
integriert werden, so dass keine oder nur geringe Änderungen
an den Gehäusen
des Steuergeräts
vorgenommen werden müssen.
Somit lassen sich die Vorteile einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung insbesondere darin sehen, dass ein Schutz vor thermischen Überdrücken in
Bezug auf Schnellkuppler und Steuergeräten mit leckagedichten Rückschlagventilen
geschaffen wird, keine oder nur minimale Anpassung von Schnellkupplern oder
sonstigen an die Steuergeräte
angebauten Bauteilen an thermisch bedingte Überdrücke erforderlich ist, ein Durchsacken
von Lasten durch Druckspitzen verhindert wird und bei Integration
der Überdruckventile
in die leckagedichten Rückschlagventile
keine aufwändige
Gehäuseanpassung
an den Steuergeräten
erforderlich ist. Letzteres ermöglicht
ferner ein modulares Steuergerätaufbaukonzept
zu schaffen, indem die entsprechenden Teile der Überdrucksicherung in Verbindung
mit den Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierenden Ventileinrichtungen bzw. leckagefreien
Rückschlagventilen
auch nachrüstbar
in eine bestehende hydraulische Anordnung integrierbar sind.
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Anhand
der Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
zeigen, werden nachfolgend die Erfindung sowie weitere Vorteile
und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
näher beschrieben
und erläutert.
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Es
zeigt:
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1 die
schematische Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Fahrzeugs
mit einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung,
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2 einen
schematischen Hydraulikschaltplan einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung,
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3 einen
schematischen Hydraulikschaltplan einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung und
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4 einen
schematischen Hydraulikschaltplan einer weiteren Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung.
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1 zeigt
ein landwirtschaftliches Fahrzeug 10 in Form eines Traktors
oder Schleppers der eine erfindungsgemäße hydraulische Anordnung 12, 14 gemäß den 2 und 3 umfasst.
Die in den 2 und 3 schematisch
dargestellten hydraulischen Anordnungen sind nur beispielhaft in
Verbindung mit dem Traktor beschrieben und können in gleicher Weise auch
in anderen landwirtschaftlichen Fahrzeugen, wie Erntemaschinen,
Pflanzenschutzmaschinen, Pflanz- und Sämaschinen aber auch in Bau-
und Forstmaschinen Anwendung finden.
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Das
Fahrzeug 10 umfasst einen Rahmen 16, an dem an
einem hinteren Bereich 17 eine Dreipunktanhängevorrichtung
(nicht gezeigt) zum Betreiben von Anbau- oder Arbeitsgeräten (nicht
gezeigt) angeordnet ist. Die Dreipunktanhängevorrichtung kann in gleicher
Weise auch an einem vorderen Bereich des Fahrzeugs 10 angeordnet
sein. Die Dreipunktanhängevorrichtung
verfügt über eine
hydraulische Anordnung 12, 14, 15 gemäß den 2, 3 und 4. Die
in den 2, 3 und 4 dargestellten
hydraulischen Anordnungen 12, 14, 15 können ferner auch
in Verbindung mit anderen hydraulisch betriebenen Geräten am Fahrzeug 10,
wie beispielsweise einem Frontlader oder einem mittels Zugstange
gezogenem Arbeitsgerät
Anwendung finden.
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Gemäß 2 umfasst
die im Hydraulikschaltplan dargestellte hydraulische Anordnung 12 eine
Hydraulikquelle 18 in Form einer variablen Hydraulikpumpe,
ein Hydraulikreservoir 20 in Form eines Hydrauliktanks
mit Hydraulikflüssigkeit,
ein hydraulisches Steuergerät 22 zur
Steuerung des Hydraulikflusses, einen ersten und zweiten Arbeitsanschluss 24, 26 für einen
hydraulischen Verbraucher, eine erste und zweite in Richtung des
Steuergeräts leckagefrei
schließende
bzw. den Rücklauf
von Hydraulikflüssigkeit
leckagefrei blockierende Ventileinrichtung 28, 30,
in Form eines Rückschlagventils, einer
ersten und zweiten Überdrucksicherung 32, 34 sowie
einem hydraulischen Verbraucher 36 in Form eines Hydraulikzylinders.
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Das
Rückschlagventil 28 ist
zwischen dem Arbeitsanschluss 24 und dem Steuergerät 22 angeordnet,
wobei eine hydraulische Leitung 29 das Steuergerät 22 und
das Rückschlagventil 28 miteinander verbindet.
Das Rückschlagventil 30 ist
zwischen dem Arbeitsanschluss 26 und dem Steuergerät 22 angeordnet,
wobei eine hydraulische Leitung 31 das Steuergerät 22 und
das Rückschlagventil 30 miteinander verbindet.
Die Rückschlagventile 28, 30 sind über Steuerdruckleitungen 38, 40 aufsteuerbar.
Das an der Leitung 29 angeordnete bzw. dem Arbeitsanschluss 24 zugeordnete
Rückschlagventil 28 ist
dabei mit der Steuerdruckleitung 38 verbunden, die wiederum
in Verbindung zur Leitung 31 steht. Durch Druckbeaufschlagung
der Leitung 31 und damit der Steuerdruckleitung 38 kann
somit eine Aufsteuerung (Öffnen)
des Rückschlagventils 28 erfolgen.
Analog ist das an der Leitung 31 angeordnete bzw. dem Arbeitsanschluss 26 zugeordnete
Rückschlagventil 30 mit
der Steuerdruckleitung 40 verbunden, die wiederum in Verbindung
zur Leitung 29 steht. Durch Druckbeaufschlagung der Leitung 29 und
damit der Steuerdruckleitung 40 kann somit eine Aufsteuerung
(Öffnen)
des Rückschlagventils 30 erfolgen.
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Die
Arbeitsanschlüsse 24, 26 sind
als Schnellkuppler ausgebildet, an die der hydraulische Verbraucher 36 angeschlossen
werden kann. Die Arbeitsanschlüsse 24, 26 umfassen
dabei jeweils ein in Richtung des hydraulischen Verbrauchers 36 leckagefrei
schließendes
Rückschlagventil
(nicht gezeigt), welches geschlossen wird, sobald eine Verbindung der
Arbeitsanschlüsse 24, 26 mit
dem hydraulischen Verbraucher 36 unterbrochen bzw. der
hydraulische Verbraucher 36 von den Arbeitsanschlüssen getrennt wird.
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Die Überdrucksicherungen 32, 34 umfassen jeweils
ein Überdruckventil 42, 44 und
eine als Drossel ausgebildete den Volumenstrom drosselnde Vorrichtung 46, 48.
Die den Volumenstrom drosselnde Vorrichtung 46, 48 kann
hierbei auch als Blende oder auch als andere den Volumenstrom drosselnde
hydraulische Vorrichtung ausgebildet sein.
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Die Überdrucksicherung 32 ist
zwischen dem Rückschlagventil 28 und
dem Arbeitsanschluss 24 angeordnet, wobei eine hydraulische
Leitung 50 von einer das Rückschlagventil 28 und
den Arbeitsanschluss 24 verbindenden hydraulischen Leitung 52 abzweigt
und diese mit dem Überdruckventil 42 verbindet.
Eine mit der Leitung 50 verbundene Steuerdruckleitung 56 führt zum Überdruckventil 42 und
ermöglicht
das Aufsteuern (Öffnen)
bei Überschreiten eines über eine
Stellfeder 58 einstellbaren Grenzdruckwerts in der Leitung 50 bzw. 52,
wobei die Stellfeder 58 das Überdruckventil 42 in
einer geschlossenen Stellung hält,
solange der Grenzdruckwert nicht erreicht ist. Abflussseitig des Überdruckventils 42 schließt sich
ein Abführkanal 60 in
Form einer mit dem Hydrauliktank 20 verbundenen hydraulischen Leitung
an, wobei der Abführkanal 60 mit
der den Volumenstrom drosselnden Vorrichtung 46 bestückt ist bzw.
diese umfasst, so dass der Volumenstrom einer durch den Abführkanal 60 fließenden Hydraulikflüssigkeit
gedrosselt wird und diese nur langsam bzw. gedrosselt zum Hydrauliktank 20 hin
abfließen
kann. Die den Volumenstrom drosselnde Vorrichtung 46 kann
hierbei auch vor dem Überdruckventil 42 angeordnet
sein, da sie in erster Linie nur der Volumenstromreduzierung dient.
Diese Funktion bzw. Wirkung würde
auch durch Anordnung vor dem Überdruckventil
erzielt werden.
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In
analoger Weise ist die Überdrucksicherung 34 ausgebildet.
Die Überdrucksicherung 34 ist zwischen
dem Rückschlagventil 30 und
dem Arbeitsanschluss 26 angeordnet, wobei eine hydraulische Leitung 62 von
einer das Rückschlagventil 30 und den
Arbeitsanschluss 26 verbindenden hydraulischen Leitung 64 abzweigt
und diese mit dem Überdruckventil 44 verbindet.
Eine mit der Leitung 62 verbundene Steuerdruckleitung 66 führt zum Überdruckventil 44 und
ermöglicht
das Aufsteuern (Öffnen)
bei Überschreiten
eines über
eine Stellfeder 68 einstellbaren Grenzdruckwerts in der
Leitung 62 bzw. 64, wobei die Stellfeder 68 das Überdruckventil 44 in
einer geschlossenen Stellung hält,
solange der Grenzdruckwert nicht erreicht ist. Abflussseitig des Überdruckventils 44 schließt sich
ein Abführkanal 70 in Form
einer mit dem Hydrauliktank 20 verbundenen hydraulischen
Leitung an, wobei der Abführkanal 60 mit
der den Volumenstrom drosselnden Vorrichtung 48 bestückt ist
bzw. diese umfasst, so dass der Volumenstrom einer durch den Abführkanal 70 fließenden Hydraulikflüssigkeit
gedrosselt wird und diese nur langsam bzw. gedrosselt zum Hydrauliktank 20 hin abfließen kann.
Auch hier kann in analoger Weise die den Volumenstrom drosselnde
Vorrichtung 48 vor dem Überdruckventil 44 angeordnet
sein.
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Das
Abfließen
der Hydraulikflüssigkeiten
erfolgt vorzugsweise nur tropfenweise, so dass nur sehr geringe
Mengen abfließen
können,
durch welche sich zwar ein Überdruck
in den Leitungen 50, 52, 62, 64 abbauen
kann, andererseits jedoch kein Durchsacken von einer vom Verbraucher 36 gehaltenen
bzw. getragenen Last zu erwarten ist.
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Das
Steuergerät 22 ist
vorzugsweise, jedoch lediglich exemplarisch, als Proportionalsteuerventil ausgebildet
und verfügt über stufenlos
ansteuerbare Steuerstellungen, welche sowohl mechanisch, insbesondere
manuell, oder auch elektronisch oder auf andere Weise automatisiert
angesteuert werden können.
Die Steuerstellungen umfassen eine Neutralstellung 72,
in der alle Zu- und Abgänge
des Steuergeräts 22 geschlossen
sind, eine Hubstellung 74, in der die Leitung 31 mit
der Hydraulikpumpe 18 und die Leitung 29 mit dem
Hydrauliktank 20 verbunden ist, sowie eine Senkstellung 76,
in der die Leitung 29 mit der Hydraulikpumpe 18 und
die Leitung 31 mit dem Hydrauliktank 20 verbunden
ist. Das Steuergerät 22 ist
mit einer technisch bedingten (natürlichen) Leckage behaftet,
die dazu führt,
dass ein in einer mit dem Steuergerät 22 verbundenen Leitung 29, 31 aufgebauter
(herrschender) hydraulischer Druck über den Proportionalventilschieber 78 abgebaut
wird, indem die Hydraulikflüssigkeit
in geringen Mengen über
den Proportionalventilschieber zum Hydrauliktank 20 hin abfließt (technisch
bedingte Leckage). Um der Wirkung einer solchen technisch bedingten
Leckage entgegenzuwirken ist der Einsatz von leckagefreien Rückschlagventilen 28, 30,
wie sie zwischen den Leitungen 29, 52 und 31, 64 angeordnet
sind, vorgesehen bzw. erforderlich.
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Die
Funktionsweise der hydraulischen Anordnung 12 ist wie folgt.
Wird das Fahrzeug 10 mit angeschlossenem hydraulischen
Verbraucher 36 betrieben, kann über das Steuergerät 22 der über die Schnellkuppler
an den Arbeitsanschlüssen 24, 26 angeschlossene
hydraulische Verbraucher 36 entsprechend einer angesteuerten
Stellung des Proportionalventilschiebers 78 in einer Hubstellung 74,
Senkstellung 76 oder auch Neutralstellung 72 betrieben bzw.
gehalten werden, wobei in der Hebestellung 74das leckagefreie
Rückschlagventil 28 über die
Steuerdruckleitung 38 und in der Senkstellung 76 das
leckagefreie Rückschlagventil 30 über die
Steuerdruckleitung 40 geöffnet bzw. aufgesteuert wird.
Sollte in einer der Stellungen 72, 74, 76 nun
eine Last auf dem hydraulischen Verbraucher liegen, führt eine durch
Druckspitzen verursachte Überschreitung
des in einem der beiden Überdruckventilen 42, 44 eingestellten
Grenzdruckwerts zum Aufsteuern (Öffnen) des
entsprechenden Überdruckventils 42, 44 durch die
Steuerdruckleitungen 56, 66. Druckspitzen können durch
Massebewegungen aufgrund von Unebenheiten auf dem Feld oder auf
der Fahrbahn oder aufgrund anderer auf das Arbeitsgerät bzw. den
hydraulischen Verbraucher 36 (kurzfristig) einwirkende Widerstände verursacht
werden. Durch die in den Überdrucksicherungen 32, 34 vorgesehenen
Mittel zur Drosselung des Volumenstroms in Form von abflussseitig
im Abführkanal
angeordnete den Volumenstrom drosselnde Vorrichtungen 46, 48 kann
die Hydraulikflüssigkeit
jedoch nicht ungehindert zum Hydrauliktank 20 hin abfließen, so
dass ein Druckabbau nur sehr langsam, vorzugsweise tropfenweise erfolgen
kann. Dadurch wird wirksam ein Durchsacken der Last am hydraulischen
Verbraucher 36 vermieden, da sich üblicherweise die genannte Druckspitze
nur sehr kurzfristig hält
und das Überdruckventil 42, 44 wieder
geschlossen wird, bevor sich ein wesentliches Abfließen von
Hydraulikflüssigkeit
bemerkbar machen konnte.
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Sollte
das Fahrzeug 10 ohne angeschlossenem hydraulischen Verbraucher 36 betrieben
werden, so schließen
die im Schnellkuppler an den Arbeitsanschlüssen 24, 26 integrierten
leckagefreien Rückschlagventile
die Leitungen 52, 64 leckagefrei nach außen ab.
Gleichzeitig verschließen
die Rückschlagventile 28, 30 die
Leitungen 52, 64 in Richtung des Steuergeräts 22 leckagefrei
ab. Kommt es nun zu einem Temperatur bedingten Druckanstieg in einer
oder beiden der Leitungen 52, 64, wird sich der Druck
soweit erhöhen,
bis der Grenzdruckwert einer der Überdruckventile 42, 44 erreicht
wird und dieses entsprechend öffnet.
Sogleich kann Hydraulikflüssigkeit
zum Hydrauliktank 20 durch die entsprechenden Mittel zur
Drosselung des Volumenstroms bzw. durch die den Volumenstrom drosselnden
Vorrichtungen 46, 48 und die Abführkanäle (Abführleitungen) 60 bzw. 70 gedrosselt
abfließen,
so dass sich der Druck in einer oder beiden Leitungen 52, 64 langsam
wieder abbauen kann, bis dieser wieder einen Wert unter dem in den Überdruckventilen 42, 44 eingestellten Grenzdruckwert
eingenommen hat. Dadurch können Schäden, die
aufgrund von Temperatur bedingten Druckerhöhungen an der hydraulischen
Anordnung 12 auftreten können, wirksam vermieden werden. Vorzugsweise
ist die hydraulische Anordnung 12 derart dimensioniert,
dass ein thermisch bedingter Druckanstieg nur bis in Höhe des Grenzdruckwerts der Überdruckventile 42, 44 erfolgen
kann, da darüber
hinaus, aufgrund der dann gedrosselt abfließenden Hydraulikflüssigkeit,
einem weiteren Druckanstieg entgegen gewirkt wird bzw. ein weiterer Druckanstieg
im Wesentlichen ausbleibt.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung 14 ist in 3 dargestellt.
Die in 3 dargestellte hydraulische Anordnung 14 unterscheidet
sich lediglich in der Ausgestaltung von für die einzelnen Arbeitsanschlüsse 24, 26 vorgesehenen Überdrucksicherungen 32', 34', die sich gegenüber den
in 2 dargestellten Überdrucksicherungen 32, 34 wie
folgt unterscheiden, wobei gleichartige Bauteile und Komponenten mit
den gleichen Bezugszeichen wie in dem Ausführungsbeispiel zu 2 benannt bzw.
versehen sind. Die Überdrucksicherungen 32', 34' weisen ebenfalls Leitungen 50, 62 auf,
an die sich jeweils ein Überdruckventil 42, 44 anschließt. Die Überdruckventile 42, 44 sind
auch hier durch jeweilige Stellfedern 58, 68 verstellbar
angeordnet und können über jeweilige Steuerdruckleitungen 56, 66 aufgesteuert
werden. Jede Überdrucksicherung 32', 34' verfügt ebenfalls über einen
Abführkanal 60' bzw. 70', wobei die
Abführkanäle 60', 70' hier, im Unterschied
zu dem Ausführungsbeispiel
in 2, nicht mit einer den Volumenstrom drosselnden
Vorrichtung 46, 48 bestückt sind bzw. keine solche
umfassen und nicht in den Hydrauliktank 20 führen, sondern
vielmehr direkt in die mit dem Steuergerät 22 und den Rückschlagventilen 28 bzw. 30 verbundenen
Leitungen 29 bzw. 31 führen. Hierbei umfassen die
Mittel zur Drosselung des Volumenstroms der in den Abführkanälen 60' bzw. 70' abgeführten Hydraulikflüssigkeit
keine zusätzlichen
den Volumenstrom drosselnde Vorrichtungen 46, 48,
sondern nur das Steuergerät 22 selbst,
welches als Mittel zur Drosselung des Volumenstroms eingesetzt wird,
wobei die Drosselung über
die zuvor schon erwähnte
technisch bedingte (natürliche)
Leckage des Steuergeräts 22 bzw.
des darin enthaltenen Proportionalventilschiebers 78 erfolgt.
Die Wirkung und Funktionsweise der hydraulischen Anordnung 14 gemäß 3 ist
vergleichbar mit der der hydraulischen Anordnung 12 gemäß 2,
wonach die oben beschriebenen Ausführungen auch hier gelten: Bei
angeschlossenem hydraulischen Verbraucher 36 können auftretende
Druckspitzen, die ein Aufsteuern (Öffnen) der Überdruckventile 42, 44 erwirken,
nicht zu einem Durchsacken der Last führen, da die abfließende Hydraulikflüssigkeit
durch das Steuergerät 22 selbst
gedrosselt bzw. daran gehindert wird zum Hydrauliktank 20 hin
ohne Widerstand abzufließen.
Bei nicht angeschlossenem hydraulischen Verbraucher 36 ist
ebenfalls gewährleistet,
dass ein Temperatur bedingter Druckanstieg in einer oder beiden
der Leitungen 52, 64, sich langsam wieder abbauen
kann, da aufgrund der technisch bedingten (natürlichen) Leckage des Steuergeräts 22 geringe
Mengen an Hydraulikflüssigkeit über das
Steuergerät 22 zum
Hydrauliktank 20 hin gedrosselt abfließen können. Dadurch können Schäden, die
aufgrund von Temperatur bedingten Druckerhöhungen an der hydraulischen Anordnung 14 auftreten
können,
ebenfalls wirksam vermieden werden. Die Wirkungen bzw. Effekte sind somit
mit denen aus dem vorherigen Ausführungsbeispiel gemäß 2 vergleichbar.
Von besonderem Vorteil bei der hydraulischen Anordnung 14 gemäß 3 ist
jedoch, dass die Überdrucksicherungen 32', 34' jeweils zusammen
mit den entsprechenden leckagefreien Rückschlagventilen 28 bzw. 30 als
kombiniertes, einheitliches Hydraulikbauteil 80 bzw. 82 ausgebildet
sein können,
wodurch ferner ermöglicht wird,
eine vorhandene hydraulische Anordnung ohne Überdrucksicherung 32, 34, 32', 34' auf besonders einfache
Art und Weise nachzurüsten.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen hydraulischen
Anordnung 15 ist in 4 dargestellt.
Die in 4 dargestellte hydraulische Anordnung 15 unterscheidet
sich im Wesentlichen von den vorangegangenen beiden Ausführungsformen
der hydraulischen Anordnungen 12, 14 darin, dass
der hydraulische Verbraucher als einseitig wirkender hydraulischer
Verbraucher 36' ausgebildet
ist und somit nur ein Arbeitsanschluss 26 beaufschlagt
wird. Entsprechend umfasst die in 4 abgebildete
hydraulische Anordnung 15 nur die mit dem Arbeitsanschluss 26 in
hydraulischer Wirkverbindung stehenden Komponenten. Da nur eine
Kammer des hydraulischen Verbrauchers 36' mit Druck beaufschlagbar ist,
wird auch nur ein Arbeitsanschluss 26 in Anspruch genommen,
der über
ein Steuergerät 22' ansteuerbar
ist. Exemplarisch wurde bei diesem Ausführungsbeispiel die Hubseite
des hydraulischen Verbrauchers 36' gewählt und entsprechend dazu der Arbeitsanschluss 26 und
die damit verbundenen Komponenten. Gleichbedeutend könnte jedoch
auch die Senkseite des hydraulischen Verbrauchers 36' gewählt werden
und entsprechend dazu der Arbeitsanschluss 24 und die damit
verbundenen Komponenten. Die Überdrucksicherung 34 ist
exemplarisch Baugleich zum Ausführungsbeispiel
der hydraulischen Anordnung 12 gemäß 2 ausgebildet.
Sie könnte
jedoch ebenfalls Baugleich zum im Ausführungsbeispiel der hydraulischen
Anordnung 14 gemäß 3 ausgebildet
sein, das heißt
die Abführleitung 70 kann
zum Hydrauliktank 20 hin führend mit einer Volumenstrom
drosselnden Vorrichtungen 48 gemäß 2, oder
auch als Abführleitung 70' direkt in die
Leitung 31 führend
gemäß 3 ausgebildet sein,
wobei auch hier die Ausbildung eines kombinierten, einheitlichen
Hydraulikbauteils 82 (bzw. 80) möglich ist.
Denkbar wäre
für das
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 auch
in analoger Weise die den Volumenstrom drosselnde Vorrichtung 48 vor
dem Überdruckventil 44 anzuordnen.
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Der
wesentliche Unterschied besteht jedoch darin, dass die Steuerdruckleitung 40 separat
mit Druck beaufschlagt wird, um das Rückschlagventil 30 aufzusteuern
(zu öffnen),
da keine entsprechende Leitung 29 vorhanden ist. Dazu ist
die Steuerdruckleitung 40 direkt mit dem Steuergerät 22' verbunden. Mit
der Schaltstellung 76 wird als Senkstellung zum Senken
des hydraulischen Verbrauchers 36' eine Verbindung zwischen Pumpe 18 und
Steuerdruckleitung 40 hergestellt, wodurch das Rückschlagventil 30 aufgesteuert
(geöffnet)
wird und Hydraulikflüssigkeit aus
der Kammer des hydraulischen Verbrauchers 36' durch die Leitung 31 in
den Hydrauliktank 20abfließen kann. Ferner umfasst das
Steuergerät 22' als Hubstellung
an Stelle der Schaltstellung 74 aus den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen
eine Schaltstellung 74',
in der nur die Leitung 31 mit der Pumpe 18 in
Verbindung gebracht wird und gleichzeitig die Steuerdruckleitung 40 unterbrochen
bzw. geschlossen wird. Die Wirkung und Funktion der Überdrucksicherung 34 der
hydraulischen Anordnung 15 entspricht im Übrigen den
beiden vorangegangenen Ausführungsbeispielen
gemäß der 2 und 3, woraufhin
auf die vorangegangenen Ausführungen verwiesen
werden kann, mit dem oben bereits erwähnten Unterschied, dass der
hier angeordnete hydraulische Verbraucher 36' nur einen Arbeitsanschluss 26 beansprucht.
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Auch
wenn die Erfindung lediglich anhand ausgewählter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde,
erschließen
sich für
den Fachmann im Lichte der vorstehenden Beschreibung sowie der Zeichnung
viele verschiedenartige Alternativen, Modifikationen und Varianten,
die unter die vorliegende Erfindung fallen.
