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Die Erfindung betrifft eine Steuerventileinrichtung zur Betätigung eines doppeltwirkenden Stielzylinders einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine gattungsgemäße Steuerventileinrichtung ist aus der
US 6 267 041 B1 bekannt.
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Derartige Steuerventileinrichtungen werden zur Steuerung von Verbrauchern in mobilen Arbeitsmaschinen, beispielsweise eines Stielzylinders eines Baggers, eingesetzt. Zur Verhinderung von Kavitation an der Zulaufseite des Stielzylinders und zur Erzielung einer erhöhten Bewegungsgeschwindigkeit des Stielzylinders bei gegebenem Förderstrom einer Pumpe sind derartige Steuerventileinrichtungen mit einer Regenerationseinrichtung versehen. Die Regenerationseinrichtung verbindet in einem Regenerationsbetrieb die Rücklaufseite des Verbrauchers mit der Zulaufseite, wodurch an der Zulaufseite des Verbrauchers zusätzlich zu dem von der Pumpe geförderten Förderstrom der von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittelstrom zur Verfügung steht.
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Eine Steuerventileinrichtung mit einer Regenerationseinrichtung ist aus der
DE 198 44 669 A1 bekannt. Die Regenerationseinrichtung ist von Regenerationsleitungen gebildet, die jeweils eine von dem Steuerventil zu dem Behälter geführte Behälterleitung mit der jeweiligen Zulaufseite des Verbrauchers verbinden. In diesen als Umgehungsleitungen am Steuerventil angeordneten Regenerationsleitungen sind kombinierte Druckbegrenzungs- und Nachsaugeventile angeordnet, wobei die Regeneration von der Rücklaufseite zu der Zulaufseite des Verbrauchers über das entsprechende Rückschlagventil in den kombinierten Druckbegrenzungs- und Nachsaugeventilen erfolgt, das zur Zulaufseite des Verbrauchers öffnet. Im Regenerationsbetrieb wird die von dem Steuerventil zu dem Behälter geführte Behälterleitung, die die Rücklaufseite des Stielzylinders bildet, mittels einer Ventileinrichtung, die in der Behälterleitung stromab der Anschlüsse der Regenerationsleitungen angeordnet ist, abgesperrt. Im Regenerationsbetrieb strömt hierbei das von der Rücklaufseite des Verbrauchers abströmende Druckmittel über das Steuerventil in die Behälterleitung, die mittels der Ventileinrichtung abgesperrt ist, und über die mit der Zulaufseite des Verbrauchers in Verbindung stehende Regenerationsleitung zur Zulaufseite des Verbrauchers. Aufgrund dieser Führung des Druckmittelstroms im Regenerationsbetrieb über das Steuerventil ergeben sich jedoch lange Strömungswege, die zu hohen Leitungsverlusten und somit einem geringen Wirkungsgrad der Regenerationseinrichtung führen. Diese Verluste werden bei einer mobilen Arbeitsmaschine, beispielsweise einem Bagger, noch erhöht, da die Steuerventile der Verbraucher entfernt von den Verbrauchern zu einem Wegeventilblock angeordnet und zusammengefasst sind.
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Sofern an dem Stielzylinder eine leckölfreie Absperrung gewünscht ist, wird an dem den Stielzylinder steuernden Steuerventil ein Lasthalteventil verbaut. Aus Sicherheitsgründen werden an dem Stielzylinder weiterhin sogenannte Rohrbruchssicherungsventile angebaut, die bei einem Leitungsdefekt der Druckmittelleitungen zwischen dem Steuerventil und dem Stielzylinder zur Beherrschbarkeit der Arbeitsmaschine dienen.
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Um die Leitungsverluste aufgrund der langen Strömungswege im Regenerationsbetrieb zu verringern, sind aus der
DE 10 2005 059 238 A1 und der
DE 10 2005 059 239 A1 Steuerventileinrichtungen für Stielzylinder einer mobilen Arbeitsmaschine bekannt, bei denen die Regenerationseinrichtung in einem direkt an dem Stielzylinder angebauten Zylinderanbauventil angeordnet ist. Die Regenerationseinrichtung ist hierbei von einem Kurzschlussventil gebildet, das in einer Verbindungsleitung angeordnet ist, die die von dem Steuerventil zu dem Stielzylinder geführten Druckmittelleitungen miteinander verbindet. Um die über das Steuerventil mit dem Behälter verbundene Rücklaufseite des Stielzylinders für einen Regenerationsbetrieb abzusperren, ist bei der
DE 10 2005 059 238 A1 in der die Rücklaufseite bildenden Druckmittelleitung ein zusätzliches Sperrventil angeordnet. Bei der
DE 10 2005 059 239 A1 ist an dem Steuerventil eine zusätzliche Regenerationsschaltstellung ausgebildet, um die Verbindung der Rücklaufseite des Stielzylinders mit dem Behälter absperren zu können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der die Regenerationseinrichtung einen einfachen Bauaufwand aufweist und keine zusätzlichen Sperrventile bzw. zusätzlichen Schaltstellungen des Steuerventils erfordert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuerventileinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Regenerationsventil ist somit direkt in der von dem Stielzylinder zu dem Steuerventil geführten Druckmittelleitung angeordnet. In der Regenerationsstellung des Regenerationsventils sperrt das Regenerationsventil die die Rücklaufseite bildende zweite Druckmittelleitung zumindest teilweise ab, so dass von dem Regenerationsventil der aus der Rücklaufseite des Stielzylinders abströmende Druckmittelstrom angestaut wird. Gleichzeitig verbindet das Regenerationsventil in der Regenerationsstellung die Rücklaufseite des Stielzylinders mit der Zulaufseite, so dass bei einem entsprechenden Druckniveau an der Zulaufseite das aus der Rücklaufseite des Stielzylinders abströmende Druckmittel der Zulaufseite des Stielzylinders zuströmen kann. Das erfindungsgemäße Regenerationsventil ermöglicht einen einfachen und in den Herstellkosten günstigen Aufbau der Steuerventileinrichtung, da zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen, in der zweiten Druckmittelleitung angeordneten Regenerationsventil für den Regenerationsbetrieb keine weiteren Sperrventile oder Veränderungen an dem Steuerventil erforderlich sind.
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Erfindungsgemäß weist das Regenerationsventil in der Regenerationsstellung einen ersten Durchflusspfad auf, über den die Rücklaufseite des Stielzylinders mit dem Steuerventil verbunden ist, und einen zweiten Durchflusspfad auf, über den die Rücklaufseite des Stielzylinders mit der von dem Steuerventil zu der Zulaufseite des Stielzylinders geführten, ersten Druckmittelleitung verbunden ist. Der erste Durchflusspfad in der Regenerationsstellung des Regenerationsventils ermöglicht es, die zweite Druckmittelleitung zumindest teilweise abzusperren und somit das auf der Rücklaufseite des Stielzylinders zum Steuerventil abströmende Druckmittel aufzustauen. Über den zweiten Durchflusspfad in der Regenerationsstellung des Regenerationsventils wird ermöglicht, das in der Rücklaufseite aufgestaute Druckmittel der Zulaufseite des Stielzylinders anzubieten und somit einen Regenerationsvolumenstrom von der die Rücklaufseite bildenden zweiten Druckmittelleitung zu der die Zulaufseite bildenden ersten Druckmittelleitung zu ermöglichen. Mit den beiden Durchflusspfaden des Regenerationsventils wird es somit auf einfache Weise ermöglicht, ohne zusätzliche Sperrventile oder Steuerstellungen des Steuerventils den Regenerationsbetrieb mit geringem Bauaufwand zu erzielen.
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Mit besonderem Vorteil ist in dem ersten Durchflusspfad eine Drosseleinrichtung wirksam. Mit einer Drosseleinrichtung in dem ersten Durchflusspfad, die beispielsweise von einer entsprechenden Steuerkante des Regenerationsventils gebildet werden kann, wird es auf einfache Weise ermöglicht, das in der zweiten Druckmittelleitung von der Rücklaufseite des Stielzylinders zum Steuerventil und somit zum Behälter abströmende Druckmittel aufzustauen. Durch eine einfache Ausgestaltung der den ersten und den zweiten Durchflusspfad steuernden Steuerkanten und eine entsprechende Kennlinienabstimmung des Regenerationsventils kann die Höhe des Regenerationsdruckmittelstroms, der in der Regenerationsstellung des Regenerationsventils von der Rücklaufseite zur Zulaufseite des Stielzylinders strömt, und der Verlauf des Regenerationsdruckmittelstroms auf einfache Weise variiert und beeinflusst werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Regenerationsventil als in Zwischenstellungen drosselndes Längsschieberventil ausgebildet, das zwischen der Regenerationsstellung und einer Sperrstellung betätigbar ist, in der der erste Durchflusspfad und der zweite Durchflusspfad abgesperrt sind. Mit einem in Zwischenstellungen drosselnden Längsschieberventil kann auf einfache Weise ein Regenerationsventil gebildet werden, das in der Regenerationsstellung an dem ersten Durchflusspfad die zweite Druckmittelleitung androsselt und an dem zweiten Durchflusspfad eine Verbindung der Rücklaufseite mit der Zulaufseite des Stielzylinders ermöglicht. Das Regenerationsventil ist hierbei in der Rücklaufseite des Stielzylinders parallel zu dem Steuerventil und diesem vorgelagert angeordnet, d.h. in der Rücklaufseite stromauf des Steuerventil angeordnet. Diese Anordnung und Ausbildung des Regenerationsventils ermöglicht weiterhin bei einem Load-Sensing-System eine verbesserte Steuerbarkeit des Stielzylinders im Feisteuerbereich bei geringen Bewegungsgeschwindigkeiten, da in der Regenerationsstellung des Regenerationsventils durch den ersten Durchflusspfad ein Druckabfall in der zweiten Druckmittelleitung entsteht, der zu einer Verringerung des Druckgefälles an der entsprechenden Steuerkante des Steuerventils führt.
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Zweckmäßigerweise ist das Regenerationsventil an eine Regenerationsleitung angeschlossen, die mit der von dem Steuerventil zu der Zulaufseite des Stielzylinders geführten, ersten Druckmittelleitung verbunden ist, wobei die Verbindung der Rücklaufseite des Stielzylinders zu der Regenerationsleitung von dem zweiten Durchflusspfad des Regenerationsventils steuerbar ist. Mit dem Anschluss des Regenerationsventils an eine zu der ersten Druckmittelleitung geführte Regenerationsleitung kann auf einfache Weise von dem zweiten Durchflusspfad die Verbindung der Rücklaufseite mit der Zulaufseite des Stielzylinders gesteuert werden.
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Bevorzugt ist das Regenerationsventil von einer Feder in Richtung der Sperrstellung und von einem Steuersignal des Steuerventils, mittels dem das Steuerventil in Richtung einer die erste Druckmittelleitung des Stielzylinders mit der Pumpe und die zweite Druckmittelleitung des Stielzylinders mit dem Behälter verbindenden Steuerstellung betätigbar ist, in Richtung der Regenerationsstellung betätigbar. Mit dem Steuersignal des Steuerventils, mit dem das Steuerventil in eine Steuerstellung betätigt wird, in der die erste Druckmittelleitung mit der Pumpe verbunden wird und somit die Zulaufseite bildet und die zweite Druckmittelleitung mit dem Behälter verbunden wird und somit die Rücklaufseite bildet, kann auf einfache Weise das Regenerationsventil in Richtung der Regenerationsstellung betätigt werden, um die Verbindung der Rücklaufseite mit der Zulaufseite des Verbrauchers für einen Regenerationsbetrieb zu ermöglichen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in der Regenerationsleitung ein in Richtung zu der ersten Druckmittelleitung öffnendes Sperrventil, insbesondere ein federbelastetes Rückschlagventil, angeordnet. Mit einem derartigen Sperrventil in der Regenerationsstellung wird auf einfache Weise ermöglicht, dass nur dann ein Regenerationsdruckmittelstrom von der Rücklaufseite zu der Zulaufseite des Stielzylinders strömen kann, wenn das Druckniveau an der Zulaufseite geringer als in der Rücklaufseite des Stielzylinders ist.
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Besondere Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Regenerationsleitung ein Druckbegrenzungsventil, insbesondere ein federbelastetes Rückschlagventil, zugeordnet ist. Mit einem derartigen Druckbegrenzungsventils kann auf einfache Weise eine Maximaldruckabsicherung und eine Maximaldruckbegrenzung des in der Regenerationsleitung im Regenerationsbetrieb von der Rücklaufseite zur Zulaufseite des Stielzylinders strömenden Regenerationsdruckmittelstroms erzielt werden.
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Das Druckbegrenzungsventil ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Verbindungsleitung angeordnet, die die Regenerationsleitung mit einem von dem Regenerationsventil zu dem Steuerventil geführten Abschnitt der zweiten Druckmittelleitung verbindet. Der von dem Regenerationsventil zu dem Steuerventil geführten Abschnitt der zweiten Druckmittelleitung ist im Regenerationsbetrieb durch die entsprechende Betätigung des Steuerventils mit dem Behälter verbunden, so dass das Druckbegrenzungsventil ausgangsseitig auf einfache Weise mit dem Behälter verbunden werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in einem von dem Regenerationsventil zu der Rücklaufseite des Stielzylinders geführten Abschnitt der zweiten Druckmittelleitung ein Lasthalteventil angeordnet. Mit einem derartigen Lasthalteventil kann auf einfache Weise eine leckölfreie Absperrung der Rücklaufseite des Stielzylinders erzielt werden. Mit einem derartigen Lasthalteventil kann auf einfache Weise bei einem gestreckten Stiel der Arbeitsmaschine oder in einem Kranbetrieb der Arbeitsmaschine, wobei sich die aus der Last resultierende Druck an der Rücklaufseite des Stielzylinders abstützt, ein Absinken des Stiels wirksam vermieden werden.
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Das Lasthalteventil ist bevorzugt als entsperrbares Sitzventil ausgebildet, das von dem Steuersignal des Steuerventils in eine Durchflussstellung aufsteuerbar ist. Ein derartiges Lasthalteventil kann von dem Steuersignal des Steuerventils auf einfache Weise in eine Öffnungsstellung aufgesteuert werden, um im Renerationsbetrieb die zweite Druckmittelleitung freizugeben und die Rücklaufseite des Stielzylinders zu öffnen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung ist der zweiten Druckmittelleitung eine Druckbegrenzungseinrichtung zugeordnet. Mit einer derartigen Druckbegrenzungseinrichtung kann auf einfache Weise eine Absicherung der Rücklaufseite des Stielzylinders erzielt werden.
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Bevorzugt ist die Druckbegrenzungseinrichtung als kombiniertes Druckbegrenzungs- und Nachsaugeventil ausgebildet. Mit einem derartigen Druckbegrenzungs- und Nachsaugeventil kann eine Maximaldruckbegrenzung in der die Rücklaufseite bildenden zweiten Druckmittelleitung erzielt werden und eine Kavitation in der zweiten Druckmittelleitung wirksam vermieden werden, sofern diese bei einer entsprechenden Betätigung des Steuerventils mit der Pumpe verbunden ist und die Zulaufseite des Stielzylinders bildet.
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Das Regenerationsventil ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung als Zylinderanbauventil ausgebildet, das direkt an der Rücklaufseite des Stielzylinders angebaut ist. Durch die Ausbildung des Regenerationsventils als Zylinderanbauventil können im Regenerationsbetrieb kurze Strömungswege zwischen der Rücklaufseite und der Zulaufseite des Stielzylinders erzielt werden.
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Sofern in dem Zylinderanbauventil weiterhin das Lasthalteventil angeordnet ist, kann neben der leckölfreien Absperrung der Rücklaufseite des Stielzylinders eine Rohrbruchsicherung an der Rücklaufseite des Stielzylinders auf einfache Weise erzielt werden, so dass ein zusätzliches, aus Sicherheitsgründen erforderliches Rohrbruchsicherungsventil an der Rücklaufseite des Stielzylinders entfallen kann.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
- 1 eine mobile Arbeitsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung,
- 2 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung.
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In der 1 ist eine mobile Arbeitsmaschine 1, beispielsweise ein Bagger, mit einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung, in einer schematischen Darstellung dargestellt.
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Auf einem Unterwagen 2 mit einem Fahrantrieb 3 der Arbeitsmaschine 1 ist ein bevorzugt drehbarer Oberwagen 4 angeordnet, der eine Arbeitsausrüstung 5 trägt. Die Arbeitsausrüstung 5 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem am Oberwagen 4 schwenkbar angeordneten Ausleger 6, der mittels eines hydraulischen Auslegerzylinders 7 betätigbar ist. An dem Ausleger 6 ist ein Stiel 8 schwenkbar angeordnet, zu dessen Betätigung ein hydraulischer Stielzylinder 9 vorgesehen ist. Der Stielzylinder 9 ist mit einem Zylindergehäuse 9a an dem Ausleger 6 angelenkt und steht mit einer aus- und einfahrbaren Kolbenstange 9b mit dem Stiel 8 zu dessen Betätigung in Verbindung. An dem Stiel 8 ist ein Arbeitswerkzeug 10, beispielsweise ein Baggerlöffel, angeordnet, zu dessen Betätigung an dem Stiel 8 ein hydraulischer Werkzeugzylinder 11 vorgesehen ist.
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Im Oberwagen ist zur Versorgung des Auslegerzylinders 7, des Stielzylinders 9 und des Werkzeugzylinders 11 eine hydraulische Pumpe 12 angeordnet, die mit einer nicht näher dargestellten Antriebsmaschine in trieblicher Verbindung steht. Zur Steuerung des Auslegerzylinders 7, des Stielzylinders 9 und des Werkzeugzylinders 11 sind entsprechende, als Wegeventile ausgebildete Steuerventile vorgesehen, die zu einem Wegeventilblock zusammengefasst sind und im Oberwagen 4 angeordnet sind. Die Verbindung der entsprechenden Steuerventile mit dem zugeordneten Auslegerzylinder 7 bzw. Stielzylinder 9 bzw. Werkzeugzylinder 11 erfolgt mittels entsprechender Druckmittelleitungen, die in der Regel von Schlauchleitungen gebildet sind. In der 1 ist weiterhin ein Drehwerksmotor 13 für den drehbaren Oberwagen 4 dargestellt.
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In der 2 ist ein Schaltplan der zur Steuerung der Bewegung des Stielzylinders 9 vorgesehenen, erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung 15 dargestellt.
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Die Steuerventileinrichtung 15 umfasst ein als Wegeventil ausgebildetes Steuerventil 20, das an eine Förderleitung 21 der Pumpe 12 und an eine zu einem Behälter 22 geführte Behälterleitung 23 angeschlossen ist.
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Das Steuerventil 20 ist weiterhin an eine erste Druckmittelleitung 25a angeschlossen, die mit einem kolbenseitigen Druckraum 26a des Stielzylinder 9 verbunden ist, und an eine zweite Druckmittelleitung 25b angeschlossen, die mit einem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinder 9 verbunden ist.
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In der dargestellten Neutralstellung 20a des Steuerventils 20 sind die Druckmittelleitungen 25a, 25b sowie die Förderleitung 21 und die Behälterleitung 23 abgesperrt. In einer Schaltstellung 20b ist die Förderleitung 4 mit der ersten Druckmittelleitung 25a und die zweite Druckmittelleitung 25b mit der Behälterleitung 23 verbunden. In der Schaltstellung 20b bildet somit der kolbenseitige Druckraum 26a die Zulaufseite des Stielzylinder 9 und der kolbenstangenseitige Druckraum 26b des Stielzylinder 9 die Rücklaufseite des Stielzylinder 9. In einer weiteren Schaltstellung 20c des Steuerventils 20 ist die Förderleitung 21 mit der zweiten Druckmittelleitung 25b und die erste Druckmittelleitung 25a mit der Behälterleitung 23 verbunden. In der Schaltstellung 20c bildet somit der kolbenstangenseitige Druckraum 26b des Stielzylinder 9 die Zulaufseite und der kolbenseitige Druckraum 25a die Rücklaufseite des Stielzylinder 9.
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In der von der in der Schaltstellung 20b des Steuerventils 20 die Rücklaufseite des Stielzylinders 9 bildenden und mit dem Steuerventil 20 verbundenen zweiten Druckmittelleitung 25b ist erfindungsgemäß eine Regenerationseinrichtung R angeordnet, die von einem als Dreianschluss-Zweistellungsventil gebildeten Regenerationsventil 30 gebildet ist.
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Das erfindungsgemäße Regenerationsventil 30 ist bevorzugt als in Zwischenstellungen drosselndes Längsschieberventil ausgebildet, das eine Regenerationsstellung 30a und eine Sperrstellung 30b aufweist.
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Das Regenerationsventil 30 weist in der Regenerationsstellung 30a einen ersten Durchflusspfad 31 auf, über den die Rücklaufseite des Stielzylinders 9 mit dem Steuerventil 20 verbunden ist und somit die Druckmittelleitung 25b geöffnet ist. Zudem weist das Regenerationsventil 30 in der Regenerationsstellung 30a einen zweiten Durchflusspfad 32 auf, über den die Rücklaufseite und somit die zweite Druckmittelleitung 25b des Stielzylinders 9 an die zu der Zulaufseite des Stielzylinders 9 geführte erste Druckmittelleitung 25a angeschlossen ist.
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Das Regenerationsventil 30 ist hierzu mit einem ersten Anschluss 33a an einen zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 25b angeschlossen und steht mit einem zweiten Anschluss 33b mit dem zu dem Steuerventil 20 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 25b in Verbindung. Ein dritter Anschluss des Regenerationsventils 30 ist an eine Regenerationsleitung 35 angeschlossen, die an die von dem Steuerventil 20 zu dem kolbenseitigen Druckraum 26a des Stielzylinders 9 geführte erste Druckmittelleitung 25a angeschlossen ist.
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In der Sperrstellung 30b des Regenerationsventils 30 ist die Druckmittelleitung 25b und somit die Verbindung der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 zu dem Steuerventil 20 abgesperrt und die Verbindung der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 zu der Regenerationsleitung 35 abgesperrt. In der Sperrstellung 30b sind somit beide Durchflusspfade 31, 32 abgesperrt.
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In dem ersten Durchflusspfad 31 der Regenerationsstellung 30a des Regenerationsventils 30 ist eine Drosseleinrichtung 36 angeordnet und wirksam, die beispielsweise von einer entsprechenden Steuerkante des Steuerschiebers des Regenerationsventils 30 gebildet ist. Der zweite Durchflusspfad 32 zweigt hierbei in Strömungsrichtung von dem Stielzylinder 9 zu dem Steuerventil 20 stromauf der Drosseleinrichtung 36 von dem ersten Durchflusspfad 31 ab.
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Das Steuerventil 20 ist als in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil ausgebildet und mittels Federn 40a, 40b in die Neutralstellung 20a beaufschlagt. In Richtung der Schaltstellung 20b ist das Steuerventil 20 von einem in einer Steuerleitung 41 a anstehenden Steuersignal X, beispielsweise einem hydraulischen Steuerdruck, beaufschlagt. In Richtung der Schaltstellung 20c ist das Steuerventil 20 von einem weiteren Steuersignal Y, beispielsweise einem weiteren Steuerdruck, beaufschlagbar, das in einer Steuerleitung 41b geführt ist.
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Das Regenerationsventil 30 ist mittels einer Feder 37 in Richtung der Sperrstellung 30b beaufschlagt. Zur Betätigung des Regenerationsventils 30 in Richtung der Regenerationsstellung 30a dient das Steuersignal X, das das Steuerventil 20 in Richtung der Steuerstellung 20b beaufschlagt. Hierzu ist an eine entsprechende Steuerfläche des Regenerationsventils 30 eine von der Steuerleitung 41a abzweigende Steuerzweigleitung 42 geführt.
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In der von dem Regenerationsventil 30 zu der Druckmittelleitung 25a geführten Regenerationsleitung 35 ist ein in Richtung zu der Druckmittelleitung 25a öffnendes Sperrventil 45 angeordnet. Das Sperrventil 45 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet.
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Zur Maximaldruckabsicherung des in der Regenerationsleitung 35 strömenden Regenerationsvolumenstroms, der in der Regenerationsstellung 30a des Regenerationsventils 30 von der zweiten Druckmittelleitung 25b gebildeten Ablaufseite des Stielzylinders 9 zu der von der ersten Druckmittelleitung 25a gebildeten Zulaufseite des Stielzylinders 9 strömt, kann gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Regenerationsleitung 35 ein Druckbegrenzungsventil 46 zugeordnet sein. Das Druckbegrenzungsventil 46 ist hierbei in einer Verbindungsleitung 47 angeordnet, die zwischen dem Sperrventil 45 und dem Regenerationsventil 30 an die Regenerationsleitung 35 angeschlossen ist und zu dem mit dem Steuerventil 20 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 25b geführt ist. Das Druckbegrenzungsventil 46 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein in Richtung zu der Druckmittelleitung 25b öffnendes, federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet.
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Zur leckölfreien Absperrung des Stielzylinders 9 ist in dem von dem Regenerationsventil 30 zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 25b ein Lasthalteventil 50 angeordnet. Das Lasthalteventil 50 ist als in Richtung zu dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 öffnendes, federbelastetes Sitzventil ausgebildet, das von dem Steuersignal X des Steuerventils 20 in eine Öffnungsstellung entsperrbar bzw. aufsteuerbar ist. Zur Aufsteuerung des Lasthalteventils 50 ist eine von der Zweigleitung 42 abzweigende Vorsteuerleitung 51 zu dem Lasthalteventil 50 geführt.
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Zur Druckabsicherung des in dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 anstehenden Druckes ist der Druckmittelleitung 25b eine Druckbegrenzungseinrichtung 55 zugeordnet. Die Druckbegrenzungseinrichtung 55 ist in einer Verbindungsleitung 56 angeordnet, die zwischen dem Lasthalteventil 50 und dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 an die zweite Druckmittelleitung 25b angeschlossen ist und zu dem von dem Regenerationsventil 30 zu dem Steuerventil 20 geführten Abschnitt der Druckmittelleitung 25b geführt ist. Die Druckbegrenzungseinrichtung 55 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem kombinierten Druckbegrenzungs- und Nachsaugeventil gebildet.
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Das Regenerationsventil 30 ist zusammen mit dem Lasthalteventil 50, der Druckbegrenzungseinrichtung 55, dem Sperrventil 45 und dem gegebenenfalls vorhandenen Druckbegrenzungsventil 46 in einer Ventilbaueinheit zusammengefasst, die als Zylinderanbauventil 60 direkt an dem Anschluss des kolbenstangenseitigen Druckraumes 26b an dem Stielzylinder 9 angeordnet werden kann.
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In der Regenerationsstellung 30a des Regenerationsventil 30 sperrt die Drosseleinrichtung 36 in dem ersten Durchflusspfad 31 die zweite Druckmittelleitung 25b zumindest teilweise ab und staut in der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 den aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b des Stielzylinders 9 abströmenden Druckmittelstrom an, der über den zweiten Durchflusspfad 32 von der Rücklaufseite und somit der zweiten Druckmittelleitung 25b zu der ersten Druckmittelleitung 25a und somit zu der von dem kolbenseitigen Druckraum 26a des Stielzylinders 9 gebildeten Zulaufseite des Stielzylinder 9 strömen kann.
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Im Regenerationsbetrieb wird das Steuerventil 20 durch einen in der Steuerleitung 41 anstehenden Steuersignal X in Richtung der Schaltstellung 20b beaufschlagt, in der die erste Druckmittelleitung 25a mit der Förderleitung 21 der Pumpe 12 verbunden ist und somit die Zulaufseite des Stielzylinders 9 bildet sowie die zweite Druckmittelleitung 25b mit der Behälterleitung 23 in Verbindung steht und bildet somit die Rücklaufseite des Stielzylinder 9.
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Durch das Steuersignal X, das das Steuerventil 20 in Richtung der Steuerstellung 20b beaufschlagt, wird weiterhin über die Zweigleitung 42 das Regenerationsventil 30 in Richtung der Regenerationsstellung 30a beaufschlagt. Über die Vorsteuerleitung 51 wird weiterhin das Lasthalteventil 50 in eine Durchflussstellung aufgesteuert, so dass das aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum 26b und somit der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 abströmende Druckmittel über das aufgesteuerte Lasthalteventil 50 zum Anschluss 33a des Regenerationsventils 30 strömen kann.
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Das in Richtung der Regenerationsstellung 30a betätigte Regenerationsventils 30 staut den aus der von der zweiten Druckmittelleitung 25b bildenden Rücklaufseite des Stielzylinders 9 abströmenden Druckmittelstrom über die Drosseleinrichtung 36 auf, so dass über den zweiten Durchflusspfad 32, die Regenerationsleitung 35 und das aufgesteuerte Sperrventil 45 ein Regenerationsvolumenstrom von der Rücklaufseite zu der die Zulaufseite des Stielzylinders 9 bildendenden ersten Druckmittelleitung 25a strömt.
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Der Maximaldruck des in der Regenerationsleitung 35 von der Rücklaufseite zu der Zulaufseite strömenden Regenerationsvolumenstroms wird von dem Druckbegrenzungsventil 46 abgesichert.
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Die Höhe des Regenerationsvolumenstroms kann über die Steuerkanten, insbesondere die Drosseleinrichtung 36 in dem ersten Durchflusspfad 31, des Regenerationsventils 30, variiert und abgestimmt werden.
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Die erfindungsgemäße Regenerationseinrichtung R mit dem Regenerationsventil 30 als Zylinderanbauventil 60 am Stielzylinder 9 weist eine Reihe von Vorteilen auf.
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Durch den direkten Anbau des Regenerationsventils 30 an dem Stielzylinder 9 können Durchflussverluste und Schlauchleitungsverluste des Regenerationsvolumenstroms im Regenerationsbetrieb minimiert werden, da das aus der Ablaufseite abströmende Druckmittel im Regenerationsbetrieb unmittelbar am Stielzylinder 9 zur Zulaufseite geführt werden kann.
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In der Regenerationsstellung 30a des Regenerationsventils 30 wird an der Drosseleinrichtung 36 des ersten Durchflusspfades 31 der aus der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 über die Druckmittelleitung 25b abströmende Druckmittelstrom aufgestaut und über den zweiten Druckmittelpfad 32 und das Sperrventil 45 der Zulaufseite des Stielzylinders 9 angeboten. Durch eine Kennlinienabstimmung der Steuerkanten des Regenerationsventils 30 kann die Höhe des Regenerationsvolumenstroms von der Rücklaufseite zur Zulaufseite des Stielzylinders 9 und der Verlauf der Regeneration auf einfache Weise beeinflusst werden.
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Durch die Integration des Lasthalteventils 50 zur leckölfreien Absperrung des Stielzylinders 9 in das Zylinderanbauventil 60 erfolgt die leckölfreie Absperrung des Stielzylinders direkt und in kostengünstiger Weise am Stielzylinder 9. Zudem können durch das direkt am Stielzylinder 9 angeordnete Lasthalteventil 50 bisher erforderliche Rohrbruchsicherungsventile für den Stielzylinder 9 entfallen.
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Bei einem Load-Sensing-System mit einer im Fördervolumen verstellbaren, bedarfstromgeregelten Pumpe kann in der Steuerstellung 20b des Steuerventils 20 eine verbesserte Feinsteuerbarkeit der Bewegung des Stielzylinders 9 erzielt werden. In der die Rücklaufseite des Stielzylinders 9 bildenden zweiten Druckmittelleitung 25b ist dem Steuerventil 20 das Regenerationsventil 30 mit der Drosseleinrichtung 36 vorgeschaltet. Durch die parallel angeordneten Steuerschieber des Steuerventils 2 und des Regenerationsventils 30 mit den entsprechenden Steuerkanten bzw. Drosseleinrichtungen wird eine Druckteilerschaltung in der Rücklaufseite des Stielzylinders 9 gebildet, die aufgrund des Druckabfalls an der Drosseleinrichtung 36 des Regerationsventils 30 zu einem Absinken des Druckgefälles an dem Durchflusspfad des Steuerventils 20 führt. Da bei einem Load-Sensing-System der das Druckgefälle mitbestimmende verbraucherseitige Lastdruck am Steuerventil 20 zur Steuerung der Pumpenfördermenge abgegriffen wird, führt das Absinken des am Steuerventil 20 in der Druckmittelleitung 25b anstehende Lastdruckes aufgrund der Drosseleinrichtung 36 des Regenerationsventils 30 zu einer verbesserten Feinsteuerbarkeit des Stielzylinders 9. Entsprechend der Auslegung des Steuerschiebers des Regenerationsventils 30 kann hierbei eine Reduzierung des Druckgefälles an dem Steuerventil 20 erzielt werden.
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Die in der 2 dargestellte Pumpe 12, die aus dem Behälter 22 Druckmittel ansaugt und in die Förderleitung 21 fördert, kann mit konstantem oder veränderbarem Fördervolumen ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Regenerationseinrichtung R kann bei einem Antriebssystem mit Load-Sensing-Steuerung oder anderen Steuerungsarten verwendet werden.
