DE102015220174B4

DE102015220174B4 - Mehrwegeventil und hydraulisches Durchflussverteilsystem

Info

Publication number: DE102015220174B4
Application number: DE102015220174.0A
Authority: DE
Inventors: Junqing Jing; Shuicong Li; Haiyan Zhai; Hui Sun; Yingying Liu
Original assignee: Xuzhou Construction Machinery Group Co Ltd XCMG
Current assignee: Xuzhou Construction Machinery Group Co Ltd XCMG
Priority date: 2014-10-17
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2023-11-09
Anticipated expiration: 2035-10-17
Also published as: CN105570220B; DE102015220174A1; CN105570220A

Abstract

Mehrwegeventil mit einem Kopfanbindungsventilkörper, einem Endanbindungsventilkörper und einer Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern, die zwischen dem Kopfanbindungsventilkörper und dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sind, wobei Hauptventile (14, 21, 22) in der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern alle vom Mittenstellungsschließtyp sind, und ein Kompensationsventil (11, 18) in jedem Arbeitsanbindungsventilkörper angeordnet ist, wobei ein Steuerende des Kompensationsventils (11, 18) mit einer Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden ist, wobei eine Lastrückkopplung eines jeden Arbeitsanbindungsventilkörpers mit einer Laststeuerölleitung (LC) des Mehrwegeventils verbunden ist; ein Lastverstärkungsventil (6) und ein Mittenstellungsentlastungsventil (3) sind auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet, wobei der Öleinlass und Ölauslass des Lastverstärkungsventils (6) jeweils mit einer Hauptölleitung bzw. einer Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Lastverstärkungsventils (6) jeweils mit der Laststeuerölleitung (LC) bzw. der Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei der Öleinlass und Ölauslass des Mittenstellungsentlastungsventils (3) jeweils mit der Hauptölleitung bzw. einer Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Mittenpositionsentlastungsventils (3) jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der hydraulischen Maschinen, und insbesondere bezieht sie sich auf ein Mehrwegeventil und ein hydraulisches Durchflussverteilsystem.
Hintergrund der Erfindung
Ein Summenaktionspotential einer Vielzahl von Aktivatoren wird oft während des Betriebs der hydraulischen Maschinen in einer Vielzahl von Industrien, wie beispielsweise Maschinenbau, Metallogie, Bergbau, Wasserstauung und dergleichen benötigt. Bei Baumaschinen wird beispielsweise, während diesem Summenaktionspotential, wenn eine Sättigung im Fluss einer Pumpe auftritt, der Fluss eines jeden Aktivierungsmechanismus' durch die Last beeinflusst und ist nicht mehr proportional zum Öffnungsgrad des Hauptventils, wodurch die Bedienbarkeit der Baumaschine stark beeinflusst wird. Zur Lösung dieses Problems wird eine Anti-Sättigungstechnik vorgeschlagen, wobei nämlich dann, wenn der Strom einer Pumpe die Sättigung erreicht, die Bewegung des Aktivierungsmechanismus' einer jeden Anbindung noch immer proportional zum Öffnungsgrad des Hauptventils gehalten, so dass die Stabilität eines jeden manipulierten Aktivierungsmechanismus' garantiert ist.
Im herkömmlichen Lasterfassungssystem wird üblicherweise eine Art Sekundärdruckkompensation zur Anti-Sättigung verwendet. Zur Sekundärdruckkompensation wird ein Verfahren verwendet, bei dem der Fluss zuerst gehemmt und danach der Druck reduziert wird; wenn mehrere Aktivierungsmechanismen eine Summenaktion durchführen, so behält das Hauptventil einer jeden Anbindung die gleiche Druckdifferenz bei, um dadurch ein proportionales Verhalten des Flusses zum Öffnungsgrad zu ermöglichen; wenn die Pumpe die Sättigung erreicht, so wird die Druckdifferenz des Hauptventils einer jeden Anbindung in einheitlicher Weise verringert, wobei aber die Druckdifferenzen nach deren Verringerung gleich bleiben, so dass eine Proportionalität zwischen dem Öffnungsgrad des Hauptventils und dem Fluss garantiert ist.
Gegenwärtig wird der Sekundärdruck hauptsächlich im Wege einer Nachventilkompensation kompensiert, wobei nämlich ein Druckkompensationsventil in jeder Anbindung angeordnet ist, und das Druckkompensationsventil ist hinter dem Hauptventilschaft angeordnet, um dadurch sicher zu stellen, dass der Fluss zuerst gehemmt und dann der Druck in dem Fluid verringert wird. Wenn sich das Hauptventil bewegt, so führt das Druckkompensationsventil den Druck des Hauptventils zurück, nachdem er auf das Drucksteuerende der variablen Zuführpumpe gedrosselt wurde, wobei eine Druckregulierfeder vorgesehen ist, um die Druckdifferenz an zwei Enden der Ventilöffnung des Hauptventils konstant zu halten, so dass der Öffnungsgrad des Hauptventils proportional zum Fluss ist; da während der Summenaktion der von jeder Anbindung benötigte Lastdruck und Fluss verschieden ist, wird der Fluss einer jeden Anbindung durch das Hauptventil gesteuert, der Druck einer jeden Anbindung wird durch das Druckkompensationsventil verringert, so dass eine Selbstanpassung des Drucks und Flusses implementiert ist. Erreicht der Fluss der Pumpe die Sättigung, so wird die Druckdifferenz von zwei Enden der Ventilöffnung des Hauptventils in einheitlicher Weise verringert, wobei der Fluss des Hauptventils einer jeden Anbindung weiterhin proportional zum Öffnungsgrad des Hauptventils ist, wogegen die Druckverringerungswirkung des Druckkompensationsventils durch die Sättigung des Pumpenflusses nicht beeinflusst wird, die Selbstanpassung des Drucks und Flusses weiterhin implementiert sein kann, so dass ein abgestimmter Betrieb der Aktivierungsmechanismen aller Anbindungen sichergestellt ist.
Obwohl das vorhandene Druckkompensationsventil die Anti-Sättigungsfunktion durchführen kann, sind noch immer Probleme vorhanden: als erstes weist das Druckkompensationsventil ein Verstellungsansprechproblem auf: das vorhandene Druckkompensationsventil ist im Allgemeinen vom Typ mit Stufenverstellansprechverhalten, wobei der Fluss durch Druckverlust unter verschiedenen Flüssen erhöht oder verringert wird, wobei aufgrund eines Stufenantwortsignals der Kompensationsventilverstellung, aufgrund des hohen Überschwingens der Verstellantwort des Druckkompensationsventils beim Steuerdruck, dieses zum Anschlagen des Kolbens oder der Begrenzungsvorrichtung neigt, und es wird insbesondere bei jeder Inbetriebnahme ein hoher Anschlag erzeugt; als nächstes ergibt sich ein Problem hinsichtlich des Drucksignalübertragungsverlustes: das Druckkompensationsventil leitet das Drucksignal über eine Dämpfungsöffnung zu einem Lastrückkopplungskanal, um den Druck am Auslass der Pumpe zu steuern, wobei aber die Druckdifferenz zwischen beiden Enden des Hauptventils aufgrund der Verringerung des Auslassdrucks der Pumpe durch den Druckverlust in dem Kompensationsventil und der Leitung verringert wird, wodurch der Maximalfluss des Hauptventils beeinflusst wird.
Die DE 36 11 244 A1 offenbart ein Stromregelventil zum Regeln eines von der an einer Drosselstelle auftretenden Druckdifferenz unabhängigen Durchflusses, wobei der Regelkolben in Öffnungsrichtung vom Druck stromauf der Drosselstelle und in Schließrichtung vom Druck stromab der Drosselstelle und der Kraft einer Feder beaufschlagt ist, wobei der Federraum über eine erste Düse an die den Druck stromauf der Drosselstelle führende Leitung und über eine zweite Düse an die den Druck stromab der Drosselstelle führende Leitung angeschlossen ist.
Die DE 101 21 924 betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Steuerung eines einfachwirkenden Hydrozylinders mit einem proportional verstellbaren Wegeventil, das in einem Ventilgehäuse eine Kolbenbohrung mit einer mittleren Zulaufkammer, zwei dazu benachbarte Verbraucherkammern und üblicherweise zwei Ablaufkammern aufweist. Ein Steuerkolben ist in der Kolbenbohrung durch eine willkürlich vorgegebene Ansteuerkraft von einer Mittelstellung aus axial in eine erste und in eine zweite Richtung verschiebbar. Mit dem Steuerkolben wirkt ein Messkolben derart zusammen, dass durch eine Druckbeaufschlagung des Messkolbens und bei einer Verschiebung des Steuerkolbens in die zweite Richtung eine gegen die Ansteuerkraft gerichtete Kompensationskraft auf den Steuerkolben ausübbar ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrwegeventil und ein hydraulisches Durchflussverteilsystem vorzuschlagen, die ein Durchführen der Anti-Sättigungsfunktion ermöglichen und das Problem des Verstellantwortüberschwingens des Druckkompensationsventils lösen.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Mehrwegeventil mit einem Kopfanbindungsventilkörper, einem Endanbindungsventilkörper und einer Vielzahl von zwischen dem Kopfanbindungsventilkörper und dem Endanbindungsventilkörper angeordneten Arbeitsanbindungsventilkörpern bereit, wobei alle Hauptventile in der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern vom Mittenstellungsschließtyp sind, und ein Kompensationsventil in jedem Arbeitsanbindungsventilkörper angeordnet ist, wobei ein Steuerende des Kompensationsventils mit der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung steht; ein Lastverstärkungsventil und ein Mittenstellungsentlastungsventil auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet sind, der Öleinlass und der Ölauslass des Lastverstärkungsventils jeweils mit der Hauptölleitung und der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen, das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Lastverstärkungsventils jeweils mit der Laststeuerölleitung und der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen, der
Öleinlass und der Ölauslass des Mittenstellungsentlastungventils jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen, das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Mittenstellungsentlastungventils jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen.
Des Weiteren steht die Lastkammer des Kompensationsventils unidirektional über ein Prüfventil mit der Laststeuerölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung.
Des Weiteren ist ein Dämpfungselement auf der Ölleitung entsprechend einem jeden Steuerende des Lastverstärkungsventils, des Mittenstellungsentlastungsventils und des Kompensationsventils angeordnet, und ein Dämpfungselement ist des Weiteren zwischen dem Öleinlass des Lastverstärkungsventils und der Hauptölleitung des Mehrwegeventils vorgesehen.
Des Weiteren ist darüber hinaus ein erstes Überlaufventil auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet, wobei der Öleinlass und der Ölrücklaufanschluss des ersten Überlaufventils mit der Hauptölleitung bzw. der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen.
Des Weiteren sind ein zweites Überlaufventil und ein Druckkompensationsdrosselventil auf dem Endanbindungsventilkörper angeordnet, wobei das zweite Überlaufventil und das Druckkompensationsdrosselventil parallel zwischen der Hauptölleitung und der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils angeschlossen sind.
Des Weiteren kann das Hauptventil in zumindest einem der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern eine Freigangfunktion durchführen, wobei Dämpfungsöffnungen, die miteinander über einen Kanal in dem Ventilkern in Verbindung stehen, jeweils an den beiden Enden des Ventilkerns des Hauptventils angeordnet sind, um die Freigangfunktion durchzuführen, wobei das Hauptventil zum Durchführen der Freigangfunktion, wenn es in die Arbeitsposition geschaltet ist, die der Rücklaufölleitung entsprechenden Dämpfungsöffnungen auf dem Ventilkern abdeckt, so dass der Öleinlass des Hauptventils zum Durchführen der Freigangfunktion lediglich mit dem entsprechenden Arbeitsölanschluss verbunden ist, wogegen die der Rücklaufölleitung des Ventilkerns entsprechenden Dämpfungsöffnungen mit der Rücklaufölleitung in Verbindung stehen, wenn das Hauptventil in die Freigangposition geschaltet ist, so dass der Öleinlass des Hauptventils zum Durchführen der Freigangfunktion mit dem Ölrücklaufanschluss und zwei seiner Arbeitsölanschlüsse in Verbindung steht.
Des Weiteren ist auch ein drittes Überlaufventil auf dem mit dem Aktivierungselement in einer Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern verbundenen Arbeitsölkreislauf angeordnet.
Zur Lösung des vorgenannten Problems stellt die vorliegende Erfindung ein hydraulisches Durchflussverteilsystem bereit, mit einem Hydrauliköltank, einer Lasterfassungspumpe und einem entsprechenden Pumpeneinstellmechanismus, des Weiteren enthaltend das vorgenannte Mehrwegeventil, wobei die Lasterfassungspumpe eine Vielzahl von Aktivierungselementen mit hydraulischer Leistung über das Mehrwegeventil bereitstellt.
Des Weiteren steht der Auslass der Lasterfassungspumpe mit der Hauptölleitung des Mehrwegeventils über den Kopfanbindungsventilkörper des Mehrwegeventils in Verbindung, der Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus steht mit der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils über den Endanbindungsventilkörper des Mehrwegeventils in Verbindung, die Arbeitsölanschlüsse auf der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern des Mehrwegeventils werden jeweils zum Anschließen der entsprechenden Aktivierungselemente verwendet.
Des Weiteren ist der Dämpfungselement auf der Ölleitung zwischen dem Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus und der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils angeordnet.
Basierend auf der vorgenannten technischen Lösung wird durch die vorliegende Erfindung eine hydraulische Durchflussverteilung implementiert durch Zusammenwirken des Lastverstärkungsventils und des Kompensationsventils, so dass das Problem des Koordinierens der Summenaktion der Vielzahl von durch das Mehrwegeventil verbundenen Aktivierungselemente gelöst wird, wenn der Pumpenfluss die Sättigung erreicht, wobei das Kompensationsventil des Weiteren durch das Lastverstärkungsventil eine gute Verstellcharakteristik erhält, das Problem des Anstoßens des Kompensationsventils eliminiert wird, und dann das durch das Anstoßen erzeugte Geräusch eliminiert wird, wogegen die Druckregulationsfeder des Lastverstärkungsventils selbst eine effektive Kompensation des Druckverlusts in dem Lasterfassungsrückkopplungskanal bewirkt, wodurch der maximale Fluss des Arbeitsanbindungsventilkörpers garantiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen zum erweiterten Verständnis der vorliegenden Erfindung, bilden einen Teil dieser Anmeldung, wobei ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dessen Beschreibung zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, aber keine ungerechtfertigte Beschränkung bilden. In den Zeichnungen:

1 zeigt ein schematisches Diagramm des hydraulischen Prinzips eines Ausführungsbeispiels eines hydraulischen Durchflussverteilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein strukturelles schematisches Diagramm eines Beispiels eines Kopfanbindungsventilkörpers in dem Ausführungsbeispiel eines Mehrwegeventils gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 und 4 zeigen schematische Diagramme eines Ölleitungsverbindungsverhältnisses, wenn sich das die Freigangfunktion ermöglichende Hauptventil in der Arbeitsstellung bzw. der Freigangstellung befindet.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Es folgt eine weitergehende Beschreibung der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und den spezifischen Ausführungsbeispielen.
1 zeigt ein schematisches Diagramm des hydraulischen Prinzips eines Ausführungsbeispiels eines hydraulischen Durchflussverteilsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das hydraulische Durchflussverteilsystem einen Hydrauliköltank 28, eine Lasterfassungspumpe 1, einen entsprechenden Pumpeneinstellmechanismus 2 und ein Mehrwegeventil, das von der den größten Bereich bildenden gestrichelte Linie eingeschlossen ist, wobei die Lasterfassungspumpe 1 über das Mehrwegeventil hydraulische Leistung für eine Vielzahl von Aktivierungselementen 17, 20 und 24 bereitstellt. Das Mehrwegeventil umfasst einen Kopfanbindungsventilkörper, einen Endanbindungsventilkörper und eine Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern, die zwischen dem Kopfanbindungsventilkörper und dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sind, wobei der Kopfanbindungsventilkörper dem auf der linken Seite durch die gestrichelte Linie in 1 eingeschlossenen ersten Bereich entspricht, der Endanbindungsventilkörper dem auf der rechten Seite durch die gestrichelte Linie in 1 eingeschlossenen ersten Bereich entspricht, wogegen eine Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern zwischen dem Kopfanbindungsventilkörper und dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sind, wobei der von der gestrichelten Linie eingeschlossene Bereich noch verwendet wird, um verschiedene Arbeitsanbindungsventilkörper zu unterscheiden.
Insbesondere für das Verbindungsverhältnis der Lasterfassungspumpe 1, des Pumpeneinstellmechanismus 2, des Hydrauliköltanks 28, der Aktivierungselemente 17, 20, 24 und des Mehrwegeventils in 1 saugt die Lasterfassungspumpe 1 Öl aus dem Hydrauliköltank 28 an und führt das Öl dem Kopfanbindungsventilkörper über die Öffnung zu, und steht mit der Hauptölleitung des Mehrwegeventils über den Kopfanbindungsventilkörper in Verbindung, wogegen der Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus 2 zum Steuern der Öffnungsverstellung der Lasterfassungspumpe 1 mit der Lasterfassungsölleitung LS des Mehrwegeventils über den Endanbindungsventilkörper in Verbindung steht, wobei die Arbeitsanschlüsse auf der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern des Mehrwegeventils jeweils verwendet werden zum Anschließen der entsprechenden Aktivierungselemente 17, 20 und 24 .
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Hauptventile 14, 21 und 22 in der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern in dem Mehrwegeventil vom Mittenstellungsschließtyp, und Kompensationsventile 11 und 18 sind in jedem Arbeitsanbindungsventilkörper angeordnet, wobei ein Steuerende des Kompensationsventils mit der Lasterfassungsölleitung LS des Mehrwegeventils in Verbindung steht, die Lastrückkopplung eines jeden Arbeitsanschlussventilkörpers mit der Laststeuerölleitung LC des Mehrwegeventils in Verbindung steht. Es sei angemerkt, dass nicht alle Hydraulikelemente und Strukturen dargestellt sind, da bspw. jeder Arbeitsanbindungsventilkörper in 1 eine ähnliche innere Struktur aufweist, wobei der Arbeitsanbindungsventilkörper auf der äußersten linken Seite in der nachfolgenden Beschreibung der Struktur hauptsächlich als Beispiel dient, wogegen für jeden anderen Arbeitsanbindungsventilkörper lediglich das erforderliche Hydraulikelement und die erforderliche Struktur dargestellt sind, so dass auf den Arbeitsanbindungsventilkörper auf der äußersten linken Seite Bezug genommen werden kann, wenn die Struktur und das Arbeitsprinzip anderer Arbeitsanbindungsventilkörper zu verstehen sind, für die nachfolgend keine unnötigen Details genannt sind.
Ein Lastverstärkungsventil 6 und ein Mittenstellungsentlastungsventil 3 sind auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet, der Öleinlass und der Ölauslass des Lastverstärkungsventils 6 stehen jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Lasterfassungsölleitung LS des Mehrwegeventils in Verbindung, das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Lastverstärkungsventils 6 stehen jeweils mit der Laststeuerölleitung LC bzw. der Lasterfassungsölleitung LS des Mehrwegeventils in Verbindung, der Öleinlass und der Ölauslass des Mittenstellungsentlastungsventil 3 stehen jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung, das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Mittenstellungsentlastungsventils 3 stehen jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Lasterfassungsölleitung LS des Mehrwegeventils in Verbindung.
Um zu verhindern, dass das Drucksignal des unter hoher Last stehenden Arbeitsanbindungsventilkörpers zurück zur Drucksteuerkammer des Kompensationsventils auf der geringer belasteten Arbeitsleitung übertragen wird, kann ein Prüfventil 12 zwischen der Lastkammer des Kompensationsventils 11 und der Laststeuerölleitung LC zur unidirektionalen Verbindung über das Prüfventil 12 angeordnet sein, so dass die Druckdifferenz zwischen den beiden Enden des Kompensationsventils 11 dann stabil ist, und nicht durch das Hochlastdrucksignal beeinflusst wird, wobei eine stabile Kompensationsfunktion des Kompensationsventils sichergestellt ist und Schwankungen reduziert sind.
Zur Berücksichtigung der Flussführung und der Flusssteuerung eines jeden in Betracht gezogenen hydraulischen Elements kann ein Dämpfungselement 7 an derjenigen Ölleitung angeordnet sein, die dem Federsteuerende des Lastverstärkungsventils 6 entspricht, ein Dämpfungselement 8 an derjenigen Ölleitung angeordnet sein, die dessen federfreiem Steuerende entspricht, wogegen diejenige Ölleitungen, denen das Federsteuerende des Mittenstellungsentlastungsventils 3 und das federfreie Steuerende des Lastverstärkungsventils 6 entsprechen, beide das LS-Drucksignal am Auslass des Lastverstärkungsventils 6 verwenden, so dass das Dämpfungselement 8 gemeinsam genutzt werden kann; darüber hinaus ist ein Dämpfungselement 5 an der dem federfreien Steuerende des Mittenstellungsentlastungsventils 3 entsprechenden Ölleitung angeordnet, und ein Dämpfungselement 4 ist zwischen dem Öleinlass des Lastverstärkungsventils 6 und der Hauptölleitung des Mehrwegeventils angeordnet. Für den Arbeitsanbindungsventilkörper ist des Weiteren ein Dämpfungselement 10 an derjenigen Ölleitung angeordnet, die dem Steuerende des Kompensationsventils 11 entspricht, usw. Bei dem Mehrwegeventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Fachmann Dämpfungselemente in den entsprechenden Positionen nach Bedarf der Funktion des Mehrwegeventils anordnen, wobei hier diesbezüglich keine unnötigen weiteren Einzelheiten hier angegeben werden.
In dem Kopfanbindungsventilkörper kann des Weiteren ein erstes Überlaufventil 9 zur Sicherheit auf der Hauptölleitung bereitgestellt sein, wobei nämlich der Einlass und Ölrücklaufanschluss des ersten Überlaufventils 9 somit jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils in Verbindung stehen kann, um eine Überlastungsschutzfunktion zu übernehmen.
Die Lasterfassungspumpe 1 gibt beim Starten der Ölzufuhr Öl in maximaler Verstellung aus, um dem System den maximalen Fluss zuzuführen, wobei dabei aber das Hauptventil eines jeden Arbeitsanbindungsventilkörpers vom Mittenstellungsschließtyp ist, und der Fluss auf der Hauptölleitung zwischen dem Auslass der Lasterfassungspumpe 1 und den Einlässen der Endanbindungsventile stagnieren wird; mit konstanter Einführung des Pumpenflusses nimmt der stagnierende Druck allmählich zu, und das Öl fließt über das Dämpfungselement 4 zu dem Lastverstärkungsventil 6; der Auslassdruck des Lastverstärkungsventils 6 entspricht dem Einstelldruck der Feder, der über den LS-Kanal zu den Kompensationsventilen 11 und 18 zurückgeführt wird, wogegen dieses LS-Drucksignal des Weiteren zu dem Flusskompensator der Lasterfassungspumpe 1 zurückgeführt wird. Wenn der Auslassdruck der Lasterfassungspumpe 1 die Summe aus dem Einstelldruck der Feder des Lastverstärkungsventils 7 und des Einstelldrucks des Flusskompensators überschreitet, dann verringert ein Pumpeneinstellmechanismus 2 seinen variablen Winkel bis zur minimalen Variablen, so dass die Lasterfassungspumpe 1 mit der minimalen Verstellung arbeitet, wogegen der Staudruck weiter ansteigt; wenn der Druck den Einstelldruck des Mittenstellungsentlastungsventils 3 erreicht, dann beginnt die Verringerung der Last, wodurch die Lasterfassungspumpe 1 in dem Bereitschaftszustand mit niedrigem Druck und geringem Fluss gehalten werden kann.
Bei dem Arbeitsanbindungsventilkörper auf der äußersten linken Seite als Beispiel fließt das Hydrauliköl in der Hauptölleitung zu dem Kompensationsventil 11 über die Drosselstruktur auf dem Hauptventil 14, wenn das Hauptventil 14 in diesem Ventilkörper in der rechten Stellung arbeitet, wobei das durch das Kompensationsventil 11 fließende Hydrauliköl das Prüfventil 13 öffnet und zu dem Aktivierungselement 17 fließt, und das Prüfventil 12 öffnet, um den Lastdruck des Aktivierungselements 17 in den LC-Kanal einzuführen. Das LC-Drucksignal des LC-Kanals wird über das Dämpfungselement 7 zu dem Federsteuerende des Lastverstärkungsventils 6 rückgekoppelt, wodurch der Druck für den Lastrückkopplungsdruck mittels der Feder erhöht wird, und das LC-Drucksignal fließt mit erhöhtem Druck als das LS-Drucksignal zu dem LS-Kanal und wird gleichzeitig über ein Dämpfungselement 8 zu dem federfreien Steuerende des Lastverstärkungsventils 6 rückgekoppelt, und wird auch gleichzeitig zu dem Federsteuerende des Mittenstellungsentlastungsventils 3 zurückgekoppelt, wodurch das Mittenstellungsentlastungsventil 3 geschlossen wird. Das LS-Drucksignal wird parallel zu der Steuerölleitung eines jeden Kompensationsventils bereitgestellt, und kann schließlich zu dem Flusskompensator über den auf der Ölleitung zwischen dem Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus 2 und dem LS-Kanal angeordneten Dämpfungselement 26 zurückgeführt werden, wodurch eine konstante Differenz zwischen dem Auslassdruck der Lasterfassungspumpe 1 und dem LS-Drucksignal beibehalten wird, wogegen das LS-Drucksignal über das Dämpfungselement 10 zu dem Steuerende des Kompensationsventils 11 zurückgeführt wird, so dass der Einlassdruck des Kompensationsventils mit dem LS-Rückkopplungsdruck konsistent ist, die Einlass-Auslass-Druckdifferenz des Hauptventils 14 mit der Einstelldruckdifferenz des Flusskompensators der Lasterfassungspumpe 1 konsistent ist, und dann die Lasterfassungsfunktion erreicht wird.
Eine bestimmte Druckdifferenz wird auch zwischen dem Einlass und Auslass des Kompensationsventils 11 beibehalten, durch Vorsehen der Druckregulierungsfeder des Lastverstärkungsventils 6, und dann wird die Ventilkernöffnung des Kompensationsventils 11 proportional zum Fluss eingestellt, so dass die vorgenannte Verstellschrittantwort vermieden wird. Darüber hinaus kann das Lastverstärkungsventil 6 auch eine Kompensation des Druckverlusts des LS-Kanals ermöglichen, durch Bereitstellen einer geeigneten Größe des Dämpfungselements 10 und des Dämpfungselements 26. Wenn die Aktivierungselemente 17 und 20 eine Summenaktion durchführen, unter der Annahme, dass das Aktivierungselement 20 einer höheren Last ausgesetzt ist, dann wird der Lastdruck über das Prüfventil 19 zu dem LC-Kanal zurückgeführt; da der Lastdruck des Aktivierungselements 17 geringer ist, ist das Prüfventil 12 verschlossen, der maximale Lastdruck wird zu dem Lastverstärkungsventil 6 zurückgeführt, um den Kompensationsventilen 11, 18 und dem Flußkompensator denselben Steuerdruck zuzuführen, und dann ist sichergestellt, dass die Druckdifferenz zwischen den beiden Enden der Hauptventile 14 und 21 konstant ist. Erreicht der Fluss der Lasterfassungspumpe die Sättigung, so verringert sich der Pumpenauslassdruck, wogegen an den Steuerenden der Kompensationsventile 11 und 18 weiterhin das maximale Rückkopplungsdruck-LS-Signal anliegt, wobei die Ventilöffnungsdruckdifferenz der Hauptventile 14 und 21 synchron verringert wird, eine konstante Druckdifferenz jedoch weiterhin aufrechterhalten wird, so dass die Durchflussverteilung in die Praxis umgesetzt wird.
2 zeigt einen spezifischen Aufbau eines beispielhaften Kopfanbindungsventilkörpers gemäß den Mehrwegeventil-Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei der Kopfanbindungsventilkörper einen Körper 30 aufweist, einen Mittenstellungsentlastungsventilaufbau 31 entsprechend dem Mittenstellungsentlastungsventil 3 in 1, einen Lastverstärkungsventilaufbau 32 entsprechend dem Lastverstärkungsventil 6 in 1 und einen Überlaufventilaufbau 33 entsprechend dem ersten Überlaufventil 9 in 1 und dergleichen. Dämpfungsöffnungen 34 und 35 sind jeweils auf zwei Steuerenden des Ventilkerns des Mittenstellungsentlastungsventilaufbaus 31 angeordnet; tritt Öl in den Öleinlass P des Körpers 30 ein, so fließt das Fluid auch zu den Dämpfungsöffnungen 34 und 35, während es zu dem Arbeitsanbindungsventilkörper fließt; der Fluss zu der Dämpfungsöffnung 34 wird verwendet zur Steuerung des federfreien Steuerendes des Mittenstellungsentlastungsventilaufbaus 31, wogegen der Fluss zu der Dämpfungsöffnung 35 in den Öleinlass P des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 eintritt und zu dem LS-Kanal und der Dämpfungsöffnung 36 fließt, nachdem er durch den Lastverstärkungsventilaufbau 32 verstärkt wurde, und das Fluid zu der Dämpfungsöffnung 36 wird verwendet zum Steuern eines Endes des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 und des Steuerendes des Mittenstellungsentlastungsventilaufbaus 31.
Wenn die Arbeitsleitung nicht funktionstüchtig ist, dann führt das LC-Steuerende des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 lediglich den Steuerdruck der Feder zurück, wobei der entsprechende Auslass-LS-Druck dem Einstelldruck dieser Feder entspricht, und dieser Druck wird über die Dämpfungsöffnung 36 zu einem Ende des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 zurückgeführt und gleichzeitig zu dem Federsteuerende des Mittenstellungsentlastungsventilaufbaus 31, um den Mittenstellungsentlastungsdruck mit der Summe des Einstelldrucks der Mittenstellungsentlastungsfeder und der durch den LS-Rückkopplungsdruck wirkenden Kraft auf den Bereich in Übereinstimmung zu bringen. Ist die Arbeitsleitung funktionstüchtig, so wird der Arbeitsleitungslastdruck über das Dämpfungselement 37 zu dem Federende des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 zurückgeführt, so dass sich der Ventilkern des Lastverstärkungsventilaufbaus 32 nach links verschiebt, der LS-Auslassdruck allmählich ansteigt, und schließlich der LS-Druck der Summe aus dem Lastrückkopplungsdruck und dem Einstelldruck des Verstärkungsventils übereinstimmt, um den Ventilkern im Kräftegleichgewicht zu stabilisieren; dieser Druckregulierungsvorgang wird schnell ohne Verzögerung erledigt. Der LS-Druck wird zu dem Kompensationsventil in dem Arbeitsanbindungsventilkörper und dem Pumpeneinstellmechanismus der Lasterfassungspumpe zurückgeführt, um die Drosselöffnungsdruckdifferenz des Hauptventils des Arbeitsanbindungsventilkörpers konstant zu halten.
Falls das Lastverstärkungsventil nicht verwendet wird, wird der Hauptölleitungsdruck direkt über den LS-Kanal an das Steuerende des Kompensationsventils angelegt, so dass keine Druckdifferenz an dem Ventilanschluss des Hauptventils vorhanden ist, und das Fluid nicht fließen wird. Und falls der Lastrückkopplungsdruck direkt zu dem Steuerende des Kompensationsventils zurückgeführt wird, ergibt sich eine Verstellcharakteristik des Kompensationsventils vom Typ einer Stufenverstellantwort, es neigt zum Anstoßen an den Ventilkörper, und die Durchflussverteilcharakteristik ist schlecht, was gerade das durch die vorliegende Erfindung zu lösende Problem darstellt; daher ist das Lastverstärkungsventil für die Flussregulierung des Durchflussverteilsystems wichtig.
Zur Vermeidung der Übersteuerung und Schwankung des LS-Drucksignals können ein zweites Überlaufventil 27 und ein Druckkompensationsdrosselventil 25 an dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sein, wobei das zweite Überlaufventil 27 und das Druckkompensationsdrosselventil 25 parallel zwischen die Hauptölleitung und die Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils angeschlossen sind, wobei das Druckkompensationsdrosselventil 25 insbesondere ein Filter, ein Dämpfungselement und ein Reduzierventil aufweist, die aufeinanderfolgend in Serie geschaltet sind; der Überlastungsschutz des LS-Drucksignals kann implementiert sein durch Anordnen des zweiten Überlaufventils 27, wogegen das LS-Drucksignal durch Anordnen des Druckkompensationsdrosselventils 25 gefiltert werden kann, um eine durch eine Lastdruckänderung hervorgerufene Druckschwankung zu eliminieren, so dass sich ein stabilerer Systemfluss ergibt.
Für jeden Arbeitsanbindungsventilkörper können dritte Überlaufventile 15 und 16 zusätzlich auf der mit dem Aktivierungselement verbundenen Arbeitsölleitung angeordnet sein, um für jeden Arbeitsanbindungsventilkörper eine Überlastungsschutzfunktion bereitzustellen.
Das Mehrwegeventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch eine Freigangfunktion in dem Hauptventil in zumindest einem Arbeitsanbindungsventilkörper durchführen, wobei das Hauptventil 22 des Arbeitsanbindungsventilkörpers auf der äußersten rechten Seite in 1 die Freigangfunktion durchführen kann; im Vergleich zu dem Hauptventil 14 und dem Hauptventil 21 weist das Hauptventil 22 eine vierte Arbeitsstellung 23 auf (die hier als Freigangposition definiert ist, um sie von einer gewöhnlichen Arbeitsstellung zu unterscheiden); wie in 1 erkennbar ist, ist der Öleinlass des Hauptventils 22 in dieser Freigangstellung mit dem Ölrücklaufanschluss und seinen beiden Arbeitsölanschlüssen verbunden. Für die Implementierung des inneren Aufbaus des Ventilkörpers zeigen die 3 bzw. 4 insbesondere das Verbindungsverhältnis der Ölleitungen, wenn sich das Hauptventil 22 in der Arbeitsstellung bzw. der Freigangstellung befindet, wobei Dämpfungsöffnungen 56 und 54, die jeweils über einen Kanal in dem Ventilkern miteinander verbunden sind, jeweils an zwei Enden des in der Hauptventilöffnung des Hauptventils 22 angeordneten Ventilkerns angeordnet sind; wird das Hauptventil 22 in die Arbeitsstellung (nämlich die übliche Arbeitsstellung) geschaltet, so wird die Hauptventilöffnung die der Rücklaufölleitung T auf dem Ventilkern entsprechende Dämpfungsöffnung 56 abdecken, um den Öleinlass P des Hauptventils 22 ausschließlich mit dem entsprechenden Arbeitsölanschluss A in Verbindung zu bringen, wogegen dann, wenn das Hauptventil 22 in die Freigangstellung geschaltet wird, die der Rücklaufölleitung des Ventilkerns entsprechende Dämpfungsöffnung 56 mit der Rücklaufölleitung verbunden wird, um den Öleinlass P des Hauptventils 22 mit dem Ölrücklaufanschluss T und deren beiden Arbeitsölanschlüssen A und B zu verbinden.
Auf diese Weise kann das Hauptventil die Freigangfunktion der vierten Stellung mittels des relativen Positionsverhältnisses des Ventilkerns und des Ventilkörpers des Hauptventils erreichen. Falls beispielsweise der Schaber eines Baggers auf ein Hindernis stößt, so bleibt die Last bei einem Schaber ohne Freigangfunktion erhöht, bis das System überlastet ist, und dann kann der Bagger das Hindernis nicht überwinden, wogegen bei einem Schaber mit Freigangfunktion der Öldruck der beiden Kammern des Schabers mit dem Ölrücklaufanschluss verbunden ist, wenn der Schaber auf ein Hindernis stößt, wobei der Schaber angehoben wird, so dass das Hindernis überwunden wird.

Claims

Mehrwegeventil mit einem Kopfanbindungsventilkörper, einem Endanbindungsventilkörper und einer Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern, die zwischen dem Kopfanbindungsventilkörper und dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sind, wobei Hauptventile (14, 21, 22) in der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern alle vom Mittenstellungsschließtyp sind, und ein Kompensationsventil (11, 18) in jedem Arbeitsanbindungsventilkörper angeordnet ist, wobei ein Steuerende des Kompensationsventils (11, 18) mit einer Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden ist, wobei eine Lastrückkopplung eines jeden Arbeitsanbindungsventilkörpers mit einer Laststeuerölleitung (LC) des Mehrwegeventils verbunden ist; ein Lastverstärkungsventil (6) und ein Mittenstellungsentlastungsventil (3) sind auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet, wobei der Öleinlass und Ölauslass des Lastverstärkungsventils (6) jeweils mit einer Hauptölleitung bzw. einer Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Lastverstärkungsventils (6) jeweils mit der Laststeuerölleitung (LC) bzw. der Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei der Öleinlass und Ölauslass des Mittenstellungsentlastungsventils (3) jeweils mit der Hauptölleitung bzw. einer Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils verbunden sind, wobei das Federsteuerende und das federfreie Steuerende des Mittenpositionsentlastungsventils (3) jeweils mit der Hauptölleitung bzw. der Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils verbunden sind.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1, wobei die Lastkammer des Kompensationsventils (11, 18) unidirektional über ein Prüfventil (12) mit der Laststeuerölleitung (LC) des Mehrwegeventils verbunden ist.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei Dämpfungselemente (5, 7, 8, 10) in denjenigen Ölleitungen angeordnet sind, denen alle Steuerenden des Lastverstärkungsventils (6), des Mittenstellungsentlastungsventils (3) und des Kompensationsventils (11, 18) entsprechen, und ein Dämpfungselement (4) zusätzlich zwischen dem Öleinlass des Lastverstärkungsventils (6) und der Hauptölleitung des Mehrwegeventils angeordnet ist.
Mehrwegeventil nach Anspruch 3, wobei ein erstes Überlaufventil (9) des Weiteren auf dem Kopfanbindungsventilkörper angeordnet ist, wobei der Öleinlass und Ölrücklaufanschluss des ersten Überlaufventils (9) mit der Hauptölleitung und der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils verbunden sind.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1, wobei ein zweites Überlaufventil (27) und ein Druckkompensationsdrosselventil (25) auf dem Endanbindungsventilkörper angeordnet sind, wobei das zweite Überlaufventil (27) und das Druckkompensationsdrosselventil (25) parallel zwischen der Hauptölleitung und der Rücklaufölleitung des Mehrwegeventils angeschlossen sind.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1, wobei das Hauptventil (14, 21, 22) in zumindest einem der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern eine Freigangfunktion durchführen kann, wobei miteinander über einen Kanal in dem Ventilkern kommunizierende Dämpfungsöffnungen (54, 56) jeweils an den beiden Enden des Ventilkerns des Hauptventils (14, 21, 22) angeordnet sind zum Durchführen der Freigangfunktion, wobei das die Freigangfunktion durchführende Hauptventil (14, 21, 22) dann, wenn es in die Arbeitsstellung geschaltet ist, die der Rücklaufölleitung auf dem Ventilkern entsprechende Dämpfungsöffnung (54, 56) abdeckt, so dass der Öleinlass des Hauptventils zum Durchführen der Freigangfunktion lediglich mit dem entsprechenden Arbeitsölanschluss (A, B) verbunden ist, wogegen das Hauptventil (14, 21, 22) zum Durchführen der Freigangfunktion dann, wenn es in die Freigangstellung geschaltet ist, die der Rücklaufölleitung auf dem Ventilkörper entsprechende Dämpfungsöffnung (54, 56) mit der Rücklaufölleitung verbindet, so dass der Öleinlass (P) des Hauptventils (14, 21, 22) zum Durchführen der Freigangfunktion mit dem Ölrücklaufanschluss (T) und dessen beiden Arbeitsölanschlüssen (A, B) verbunden ist.
Mehrwegeventil nach Anspruch 1, wobei ein drittes Überlaufventil (15, 16) des Weiteren auf der mit Aktivierungselementen (17, 20, 24) in der Vielzahl von Arbeitsanbindungsventilkörpern verbundenen Arbeitsölleitung angeordnet ist.
Hydraulisches Durchflussverteilsystem mit einem Hydrauliköltank (28), einer Lasterfassungspumpe (1) und einem entsprechenden Pumpeneinstellmechanismus (2), des Weiteren umfassend ein Mehrwegeventil nach Anspruch 1, wobei die Lasterfassungspumpe (1) eine Vielzahl von Aktivierungselementen (17, 20, 24) über das Mehrwegeventil mit hydraulischer Leistung versorgt.
Hydraulisches Durchflussverteilsystem nach Anspruch 8, wobei der Auslass der Lasterfassungspumpe (1) mit der Hauptölleitung des Mehrwegeventils über den Kopfanbindungsventilkörper des Mehrwegeventils verbunden ist, der Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus (2) mit der Lasterfassungsölleitung des Mehrwegeventils über den Endanbindungsventilkörper des Mehrwegeventils verbunden ist, und die Arbeitsölanschlüsse (A, B) auf der Vielzahl von Arbeitsanschlussventilkörpern des Mehrwegeventils zum Anschließen entsprechender Aktivierungselemente (17, 20, 24) verwendet sind.
Hydraulisches Durchflussverteilsystem nach Anspruch 8, wobei ein Dämpfungselement (26) auf der Ölleitung zwischen dem Steuerölanschluss des Pumpeneinstellmechanismus (2) und der Lasterfassungsölleitung (LS) des Mehrwegeventils angeordnet ist.