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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung zum Heben und Senken einer Last nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine gattungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung ist aus der
DE 10 2012 010 266 B4 bekannt.
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An vielen Hebefahrzeugen werden Hubwinden hydraulisch betrieben. Eine Seilwinde dient zum Heben und Senken einer Last und wird über einen hydraulischen Antrieb, beispielsweise einen hydrostatischen Motor, angetrieben. Über Hydraulikleitungen ist der hydraulische Antrieb mit einem Hauptsteuerventil verbunden, das einen von einer Pumpe kommenden Hydraulikflüssigkeitsvolumenstrom in der Menge dosiert und dessen Richtung bestimmt (Senken oder Heben). Damit bei einem Leitungsbruch der zum hydraulischen Antrieb führenden Hydraulikleitung kein unkontrolliertes Herabfallen der Last möglich ist, ist üblicherweise ein Senkbremsventil vorgesehen, das in einer Grundstellung gesperrt ist und durch einen Druck in der Zulaufleitung beim Senken geöffnet werden kann.
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Ein Senkbremsventil ist in
DE 10 2005 042 585 B4 beschrieben. Über einen ersten Anschluss wird zum Heben einer Last ein Volumenstrom über ein Rückschlagventil in dem Senkbremsventil zu einem zweiten Anschluss eines Windenmotors geleitet. Das Heben der Last geschieht nahezu verlustfrei, da lediglich die nicht zu vermeidenden Drosselverluste im Ventil zu einem Leistungsverlust führen. Zum Senken der Last wird die Hydraulikflüssigkeit vom Hauptsteuerventil zu dem Windenmotor geleitet. Gleichzeitig wird ein Steuerdruck von dieser Hydraulikleitung abgegriffen, der über eine durch Düsen gebildete Dämpfungsanordnung öffnend auf einen Ventilschieber des Senkbremsventils wirkt. Erst dann kann eine Winde zum Senken der Last in Bewegung gesetzt werden. Der Lastdruck der Winde stützt sich dabei auf dem Senkbremsventil ab. Neben einer Zulaufdüse kann das Einbringen von Ablaufdüsen zwischen dem Signalraum und der Rücklaufleitung notwendig sein. Solche Ablaufdüsen dämpfen ebenfalls das Steuersignal, führen aber durch eine über die Düsen geschaffene Verbindung zu Volumenstromverlusten beim Senken.
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In den meisten Anwendungen muss der hydraulische Antrieb hydraulisch eingespannt werden, damit der Senkvorgang der Last schwingungsfrei erfolgt. Dies bedeutet, dass das Senkbremsventil zum Beispiel erst bei einem Zulaufdruck von 15 bar öffnet und erst bei zum Beispiel 50 oder 60 bar komplett geöffnet ist. Das heißt, auch wenn eine Last abgesenkt werden soll, die aufgrund ihres Eigengewichts ohne Zuführung externer Leistung absinken würde, muss sehr viel Leistung, nämlich der gesamte zugeführte Volumenstrom mit dem für das Senken notwendigen Druck, zugeführt werden. In praktischen Anwendungen ist es keine Seltenheit, dass dabei 10 bis 20 KW an Leistung abgedrosselt, d.h. in Wärme umgewandelt werden.
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Zum Dämpfen des Regelkreises, in dem das Senkbremsventil wirkt, werden wie erläutert Dämpfungsdüsen eingesetzt. Solche Düsen stehen in dem Zielkonflikt, dass sie einerseits sehr klein sein sollen, um eine hohe Dämpfungswirkung zu erreichen, andererseits aber nicht so klein sein dürfen, dass eine Verschmutzungsgefahr besteht und die Dämpfung so groß wird, dass eine Reaktion auf Signaländerungen zum Beispiel durch einen Maschinenbediener zu langsam erfolgt. Dies würde die Steuerbarkeit der Maschine verschlechtern. Dämpfungsdüsen sind daher regelmäßig nur für einen bestimmten Betriebsbereich optimal, zum Beispiel bei hohen Lasten und kleinen Geschwindigkeiten.
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In
WO 2017/032641 A1 wird eine konstante Zulaufdüse und eine veränderliche Ablaufdämpfung durch zwei Düsen unterschiedlichen Querschnitts vorgeschlagen, die durch Umschalten mithilfe eines 3/2-Wegeventils wahlweise zum Einsatz kommen. Die Umschaltung zwischen den unterschiedlich dimensionierten Ablaufdüsen erfolgt durch den hinter dem Senkbremsventil auftretenden Rücklaufdruck, der sich in den Anwendungen bei Zunahme des Volumenstroms erhöht. In
WO 2017/032641 A1 wird also versucht, den erläuterten Nachteil von Dämpfungsdüsen durch ein Umschalten zwischen zwei unterschiedlich dimensionierten Ablaufdüsen zu überwinden, wobei die Umschaltung volumenstromabhängig erfolgt. Dies löst allerdings die eingangs erläuterten grundsätzlichen Probleme solcher Ablaufdüsen nicht. Hinzu kommt, dass durch den Schaltvorgang zwischen den Ablaufdüsen eine Unstetigkeit in das System eingebracht wird. So wird eine plötzliche Änderung der Systembedingungen erzeugt, die zu einem schlagartig anderen Verhalten der Schaltungsanordnung führen kann.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die in effizienter Weise ein schwingungsfreies Senken und Heben einer Last ermöglicht, ohne die Steuerbarkeit der Schaltungsanordnung zu beeinträchtigen.
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für eine hydraulische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass in einer Verbindungsleitung zwischen der ersten Hydraulikleitung und einer ersten Steuerseite des Senkbremsventils ein Steuerventil angeordnet ist, wobei Vorspannmittel zum Vorspannen des Steuerventils in eine die Verbindungsleitung sperrende Sperrstellung vorgesehen sind, und wobei an einer ersten Steuerseite des Steuerventils der Druck der ersten Hydraulikleitung anliegt, so dass das Steuerventil gegen die Vorspannmittel in eine die Verbindungsleitung freigebende Freigabestellung bringbar ist, wobei das Steuerventil einen abhängig von dem an seiner ersten Steuerseite anliegenden Druck veränderlichen Öffnungsquerschnitt bereitstellt.
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Die erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung dient zum Heben und Senken einer Last, beispielsweise zum Betreiben einer Seilwinde über einen hydraulischen Antrieb, wie einen hydrostatischen Motor. Eine erste Hydraulikleitung dient beim Senken der Last als Zulaufleitung und beim Heben der Last als Rücklaufleitung. Eine zweite Hydraulikleitung dient beim Senken der Last als Rücklaufleitung und beim Heben der Last als Zulaufleitung. In der zweiten Hydraulikleitung ist ein Senkbremsventil angeordnet, das in eine Sperrstellung vorgespannt ist. In der Sperrstellung sperrt es ein Abfließen von Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung zum Senken der Last. Gegen seine Vorspannung kann das Senkbremsventil in eine Freigabestellung geschaltet werden, in der es ein Abfließen von Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung zum Senken der Last zulässt. Zum Schalten in die Freigabestellung muss ein die Vorspannung überwindender Druck an einer ersten Steuerseite des Senkbremsventils anliegen. Die Vorspannung des Senkbremsventils kann zum Beispiel durch eine auf eine der ersten Steuerseite gegenüberliegende zweite Steuerseite wirkende Vorspannfeder bereitgestellt werden.
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Zwischen der ersten Hydraulikleitung und der ersten Steuerseite des Senkbremsventils ist eine Verbindung vorgesehen. Über diese Verbindung kann grundsätzlich Druck aus der ersten Hydraulikleitung auf die erste Steuerseite des Senkbremsventils wirken, um dieses aus der Sperrstellung in die Freigabestellung zu bringen. In der Verbindungsleitung zwischen der ersten Hydraulikleitung und der ersten Steuerseite des Senkbremsventils ist erfindungsgemäß ein Steuerventil angeordnet. Das Steuerventil umfasst Vorspannmittel zum Vorspannen des Steuerventils in eine Sperrstellung. In der Sperrstellung sperrt das Steuerventil die Verbindungsleitung, so dass der Druck aus der ersten Hydraulikleitung nicht auf die erste Steuerseite des Senkbremsventils wirken kann. Aus der Sperrstellung kann das Steuerventil in eine Freigabestellung gebracht werden, in der es die Verbindungsleitung freigibt. Bei geöffnetem Steuerventil liegt der Druck aus der ersten Hydraulikleitung an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils an, so dass das Senkbremsventil bei ausreichendem Druck, also einem seine Vorspannung übersteigenden Druck, in die Freigabestellung bringbar ist. Dadurch wiederum wird das Abfließen von Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung zugelassen und somit ein Senken der Last ermöglicht. Dabei liegt an der ersten Steuerseite des Steuerventils der beim Senken in der als Zulaufleitung arbeitenden ersten Hydraulikleitung herrschende Zulaufdruck an. Die Vorspannmittel des Senkbremsventils werden so gewählt, dass bei ordnungsgemäßer Funktion der Schaltungsanordnung, also insbesondere bei intakter erster Hydraulikleitung, der an dem Senkbremsventil anliegende Steuerdruck ausreicht, um die Vorspannung des Senkbremsventils zu überwinden. Tritt dagegen ein Defekt auf, insbesondere ein Leitungsbruch in der ersten Hydraulikleitung, und ein dadurch bewirkter rapider Druckverlust in der ersten Hydraulikleitung, reicht der an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils anliegende Druck nicht mehr aus, um die Vorspannung des Senkbremsventils zu überwinden. Dieses schaltet entsprechend zurück in die die zweite Hydraulikleitung sperrende Sperrstellung und ein weiteres Absenken der Last ist unterbunden. Ein unkontrolliertes Herunterfallen der Last wird also sicher verhindert.
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Die Vorspannmittel des ersten Steuerventils können dieses bei fehlendem Druck in der ersten Hydraulikleitung in die Sperrstellung vorspannen und in dieser Sperrstellung halten. Wie unten noch näher erläutert wird, ist es aber auch denkbar, dass eine den Vorspannmitteln entgegenwirkende Feder oder ähnliches vorgesehen ist, so dass die Vorspannmittel das Steuerventil bei fehlendem Druck in der ersten Hydraulikleitung nicht in die Sperrstellung vorspannen, sondern erst bei steigendem Druck wirksam werden.
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Das erfindungsgemäße Steuerventil gibt je nach dem an seiner ersten Steuerseite anliegenden Steuerdruck einen variablen Ventilquerschnitt frei. Es kann also zwischen der Sperrstellung und der vollständigen Freigabestellung auch Zwischenquerschnitte freigeben. Insbesondere kann das Steuerventil einen stetigen Übergang des Öffnungsquerschnitts zwischen der Sperrstellung (Öffnungsquerschnitt Null) und der Freigabestellung (Öffnungsquerschnitt maximal) ermöglichen. Bei dem Steuerventil kann es sich um ein Regelventil (Druckregelventil) handeln. Es sind aber grundsätzlich auch Proportionalventile oder andere Ventile für das Steuerventil denkbar, die einen vorzugsweise stetigen Übergang zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung ermöglichen.
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Auch das Senkbremsventil kann einen abhängig von dem an seiner ersten Steuerseite anliegenden Vorsteuerdruck veränderlichen Öffnungsquerschnitt bereitstellen. Insbesondere kann auch das Senkbremsventil einen stetigen Übergang des Öffnungsquerschnitts zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bereitstellen. Es kann sich entsprechend auch bei dem Senkbremsventil um ein Regelventil oder Proportionalventil oder dergleichen handeln.
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Wie erläutert, ist bei sämtlichen schwingungsbehafteten Anwendungen grundsätzlich eine Bedämpfung des Senkbremsventils erforderlich. Um den oben erläuterten Nachteil einer starren Bedämpfung mit festen Ablaufdüsen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß durch das Steuerventil eine sich selbst einstellende Dämpfung mit veränderlichem Öffnungsquerschnitt bereitgestellt. Das Steuerventil stellt eine variable Dämpfung wie eine Ablaufdüse mit veränderlichem Düsenquerschnitt bereit. Dazu wird das Steuerventil zwischen der beim Senken der Last als Zulaufleitung dienenden ersten Hydraulikleitung und dem Vorsteuerraum (erste Steuerseite) des Senkbremsventils angeordnet. Da dieser Vorsteuerraum ein sehr geringes Volumen umfasst, reichen für den erfindungsgemäßen Regelvorgang des Dämpfungsquerschnitts kleinste Öffnungsquerschnitte und sehr geringe Änderungen des Öffnungsquerschnitts aus. Erfindungsgemäß stellen sich damit wesentlich kleinere Öffnungsquerschnitte ein als dies aufgrund der Verschmutzungsgefahr durch Düsen zu erreichen wäre. Diese geringen Öffnungsquerschnitte, die sich aus der Regelcharakteristik des erfindungsgemäßen Steuerventils, insbesondere des Druckregelventils, ergeben, erzielen damit zugleich einen hohen Dämpfungsgrad der Schaltungsanordnung. Dieser ist zudem aus sich heraus veränderlich. So ist der durch das Steuerventil bereitgestellte Öffnungsquerschnitt bei hohen Druckunterschieden zwischen dem Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung und dem Signaldruck an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils, also wenn eine hohe Dynamik der Schaltungsanordnung erforderlich ist, größer als bei geringen Druckunterschieden. Das erfindungsgemäße Steuerventil stellt somit eine sich selbst einstellende Blende dar, die geringste Öffnungsquerschnitte erlaubt. Dadurch wird eine sich selbst einstellende Dämpfung erreicht, die dem Senkbremsventil eine hohe Dynamik bei hoher Dämpfung und geringer Schwingungsneigung verleiht.
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Gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann die Vorspannung des Senkbremsventils durch eine auf eine der ersten Steuerseite gegenüberliegende zweite Steuerseite wirkende Vorspannfeder gebildet sein.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann an einer der ersten Steuerseite gegenüberliegenden zweiten Steuerseite des Steuerventils der an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils anliegende Steuerdruck anliegen. Dieser kann Teil der Vorspannmittel des Steuerventils sein. Die Vorspannmittel können eine auf die zweite Steuerseite des Steuerventils wirkende Vorspannfeder umfassen.
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Indem der für das Senkbremsventil wirksame Vorsteuerdruck an seiner ersten Steuerseite auf die insbesondere zusätzlich federbelastete zweite Steuerseite des Steuerventils wirkt, wirkt dieser, gegebenenfalls gemeinsam mit der Vorspannfeder, dem Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung beim Senken der Last entgegen. Dieser Zulaufdruck wirkt öffnend auf das Steuerventil. Sobald der Zulaufdruck den Vorsteuerdruck bzw. Signaldruck an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils plus die Federkraft der Vorspannfeder übersteigt, wird das Steuerventil geöffnet. Es stellt sich nun die durch die Federkraft der Vorspannfeder des Steuerventils bestimmte Regeldruckdifferenz immer als Differenzdruck zwischen dem Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung und dem Vorlaufdruck an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils ein. Durch geeignete Wahl der Vorspannfeder kann die Regeldruckdifferenz also gezielt gewählt werden.
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Um die Regeldruckdifferenz noch flexibler an die jeweilige Anwendung anpassen zu können, kann die Vorspannfeder, insbesondere ihre Federkraft, gemäß einer weiteren Ausgestaltung einstellbar sein.
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Für die technische Anwendung der Schaltungsanordnung kann es nachteilig sein, dass an der ersten Steuerseite des Senkbremsventils erst ein wirksamer Signaldruck wirkt, sobald die Federkraft der auf die zweite Steuerseite des Steuerventils wirkenden Vorspannfeder (und gegebenenfalls der Steuerdruck des Senkbremsventils) überschritten ist. Ist diese Federkraft zum Beispiel auf 15 bar eingestellt und beträgt der zum Öffnen des Senkbremsventils an der ersten Steuerseite erforderliche Steuerdruck ebenfalls 15 bar, muss der Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung auf 30 bar ansteigen, damit eine Öffnung des Senkbremsventils erfolgt und der Senkvorgang eingeleitet werden kann. Dieser Druck liegt deutlich über dem Druck, der zum Öffnen einer mechanischen Bremse notwendig ist, die einen hydraulischen Antrieb, wie einen Windenmotor, meist zusätzlich sichert. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die Vorspannfeder mit steigendem Druck in der ersten Hydraulikleitung zunehmend wirksam wird, vorzugsweise stetig zunehmend wirksam wird. Die Wirkung der Vorspannfeder wird also mit steigendem Druck in der ersten Hydraulikleitung zugeschaltet, insbesondere stetig zugeschaltet.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine der auf die zweite Steuerseite des Steuerventils wirkenden Vorspannfeder derart entgegenwirkende Zusatzfeder vorgesehen ist, dass sich das Steuerventil ohne an seiner ersten Steuerseite anliegendem Druck aus der ersten Hydraulikleitung in der Freigabestellung befindet, und dass an einer der Zusatzfeder entgegenwirkenden Steuerfläche der Druck der ersten Hydraulikleitung anliegt. Die Zusatzfeder wirkt der Vorspannfeder des Steuerventils entgegen, so dass die Vorspannfeder in der Grundstellung unwirksam ist. Damit ist das Steuerventil ohne Druck in der ersten Hydraulikleitung in seiner Freigabestellung, also offen. Erst wenn ein definierter Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung überschritten ist, wird die Vorspannfeder des Steuerventils wirksam. Die Wirksamkeit steigt dabei mit dem Zulaufdruck, insbesondere stetig. Dies wird dadurch erreicht, dass der Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung an der der Zusatzfeder entgegenwirkenden Steuerfläche anliegt. Da die Zusatzfeder und die Vorspannfeder gegeneinander wirken, erfolgt die Zuschaltung des Steuerventils stetig. Dies bedeutet, dass der auf das Senkbremsventil auf der ersten Steuerseite wirkende Steuerdruck bereits ab einem Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung von zum Beispiel 15 bar kontinuierlich zunimmt bis er seinen vollen Wert erreicht hat, zum Beispiel 30 bar.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein zwischen dem Steuerventil und der ersten Steuerseite des Senkbremsventils verlaufender Abschnitt der Verbindungsleitung über ein Rückschlagventil mit der ersten Hydraulikleitung verbunden ist, wobei das Rückschlagventil in einer Fließrichtung von dem Abschnitt der Verbindungsleitung zur ersten Hydraulikleitung öffnet und in entgegengesetzter Fließrichtung sperrt. Durch die Verbindung des zwischen dem Steuerventil und der ersten Steuerseite des Senkbremsventils verlaufenden Abschnitts der Verbindungsleitung mit der ersten Hydraulikleitung über ein Rückschlagventil kann der auf der ersten Steuerseite des Senkbremsventils wirksame Vorsteuerdruck nie höher als der Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung sein. Dies gilt auch bei dynamischen Änderungen oder einem schnell abfallenden Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung. Die sichere Funktion der Schaltungsanordnung ist damit jederzeit gewährleistet. Es erfolgt jederzeit ein Druckabbau auf das Druckniveau in der ersten Hydraulikleitung und damit beispielsweise bei einem Leitungsbruch ein Schließen des Senkbremsventils.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann in einem parallel zum Senkbremsventil angeordneten Abschnitt der zweiten Hydraulikleitung ein in einer Fließrichtung zum hydraulischen Antrieb öffnendes und in einer entgegengesetzten Fließrichtung sperrendes Rückschlagventil angeordnet sein. Das Rückschlagventil ist in einem parallel zum Senkbremsventil verlaufenden Leitungsabschnitt der zweiten Hydraulikleitung angeordnet. Es stellt eine Umgehung zu dem Senkbremsventil dar. Im Senkenbetrieb sperrt das Rückschlagventil, so dass das Senkbremsventil nicht unerwünscht umgangen werden kann. Im Hebenbetrieb, wenn die zweite Hydraulikleitung als Zulaufleitung dient, öffnet das Rückschlagventil dagegen, so dass das Senkbremsventil umgangen werden kann und beim Heben der Last nicht wirkt.
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Bei dem hydraulischen Antrieb kann es sich gemäß einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung zum Beispiel um einen hydraulischen Motor, insbesondere einen hydrostatischen Motor, handeln.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann weiterhin ein Hauptsteuerventil vorgesehen sein, das in einer ersten Schaltstellung zum Senken der Last die erste Hydraulikleitung mit einer Pumpe zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit aus einem Hydraulikflüssigkeitsreservoir zum hydraulischen Antrieb und in einer zweiten Schaltstellung zum Heben der Last die zweite Hydraulikleitung mit der Pumpe zum Pumpen von Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir zum hydraulischen Antrieb verbindet. Die jeweils nicht mit der Pumpe verbundene Hydraulikleitung führt von dem hydraulischen Antrieb kommende Hydraulikflüssigkeit zurück in ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir, insbesondere einen Tank.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
- 1 eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine erfindungsgemäße hydraulische Schaltungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 3 eine Schnittansicht eines bei der Schaltungsanordnung gemäß 2 verwendbaren Steuerventils.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Gegenstände.
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Die in 1 gezeigte hydraulische Schaltungsanordnung umfasst eine erste Hydraulikleitung 10, eine zweite Hydraulikleitung 12 und einen zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und der zweiten Hydraulikleitung 12 angeordneten hydraulischen Antrieb 14. Bei dem hydraulischen Antrieb 14 kann es sich zum Beispiel um einen hydrostatischen Motor, insbesondere einen Windenmotor einer Seilwinde, handeln. Über die Anschlüsse A bzw. B können die erste Hydraulikleitung 10 bzw. die zweite Hydraulikleitung 12 über ein nicht näher dargestelltes Hauptsteuerventil mit einer Pumpe verbunden werden, die Hydraulikflüssigkeit aus einem ebenfalls nicht näher dargestellten Hydraulikflüssigkeitsreservoir zum hydraulischen Antrieb 14 fördert. Die jeweils nicht mit der Pumpe verbundene Hydraulikleitung leitet die Hydraulikflüssigkeit zurück in das Hydraulikflüssigkeitsreservoir. Mit dem hydraulischen Antrieb 14 kann eine Last gesenkt oder gehoben werden. Beim Senken der Last dient die erste Hydraulikleitung 10 als Zulaufleitung und die zweite Hydraulikleitung 12 als Rücklaufleitung. Beim Heben der Last dient dagegen die zweite Hydraulikleitung 12 als Zulaufleitung und die erste Hydraulikleitung 10 als Rücklaufleitung. In der zweiten Hydraulikleitung 12 ist ein Rückschlagventil 16 angeordnet, das in einer Fließrichtung zum hydraulischen Antrieb 14 öffnet und in einer entgegengesetzten Fließrichtung sperrt. In einem parallel zu dem das Rückschlagventil 16 enthaltenden Abschnitt angeordneten Leitungsabschnitt 18 der zweiten Hydraulikleitung 12 ist ein Senkbremsventil 20 angeordnet. An einer zweiten Steuerseite des Senkbremsventils 20 greift eine Vorspannfeder 22 an, die das Senkbremsventil 20 in die in 1 gezeigte Sperrstellung vorspannt, in der es ein Abfließen von Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung 12 in dem Leitungsabschnitt 18 sperrt. Da in dieser Richtung auch das Rückschlagventil 16 sperrt, kann in der Sperrstellung des Senkbremsventils 20 eine Last nicht abgesenkt werden.
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Zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und einer ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 ist weiterhin eine Verbindungsleitung 26 vorgesehen, in der ein Steuerventil 28 angeordnet ist. Bei dem Steuerventil 28 handelt es sich im gezeigten Beispiel um ein Druckregelventil 28, das zwischen einer in 1 gezeigten Sperrstellung, in der es die Verbindungsleitung 26 sperrt und einer Freigabestellung, in der es die Verbindungsleitung 26 freigibt, verstellbar ist. Das Druckregelventil 28 stellt einen stetigen Übergang des Öffnungsquerschnitts zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bereit. Das Druckregelventil 28 ist in die in 1 gezeigte Sperrstellung vorgespannt. Dazu wirkt auf eine zweite Steuerseite des Druckregelventils 28 einerseits eine Vorspannfeder 30 und andererseits über einen Leitungsabschnitt 32 der auf die erste Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 wirkende Vorsteuerdruck. Auf die gegenüberliegende erste Steuerseite 34 des Druckregelventils 28 wirkt der Zulaufdruck der ersten Hydraulikleitung 10.
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Ein zwischen dem Druckregelventil 28 und der ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils verlaufender Abschnitt 36 der Verbindungsleitung 26 ist weiterhin über ein Rückschlagventil 38 mit der ersten Hydraulikleitung 10 verbunden. Das Rückschlagventil 38 öffnet in einer Fließrichtung von dem Abschnitt 36 zu der ersten Hydraulikleitung 10 und sperrt in entgegengesetzter Fließrichtung.
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Nachfolgend wird die Funktion der in 1 gezeigten hydraulischen Schaltungsanordnung erläutert. Zum Heben einer Last wird über den Anschluss B Hydraulikflüssigkeit über die zweite Hydraulikleitung 12 zu dem hydraulischen Antrieb 14 gepumpt. Dabei öffnet das Rückschlagventil 16. Das Senkbremsventil 20 befindet sich in seiner Sperrstellung und nimmt somit an dem Hydraulikflüssigkeitsfluss nicht teil. Von dem hydraulischen Antrieb 14 gelangt die Hydraulikflüssigkeit über die erste Hydraulikleitung 10 zurück zu dem ersten Anschluss A und von diesem in ein Hydraulikflüssigkeitsreservoir. Die Last kann somit ohne Mitwirkung des Senkbremsventils 20 und des Druckregelventils 28 angehoben werden. Zum Senken der Last wird Hydraulikflüssigkeit über den Anschluss A und die erste Hydraulikleitung 10 zu dem hydraulischen Antrieb 14 gepumpt. Solange sich das Senkbremsventil 20 in seiner Sperrstellung befindet, kann diese Hydraulikflüssigkeit von dem hydraulischen Antrieb 14 nicht über die zweite Hydraulikleitung 12 in das Hydraulikflüssigkeitsreservoir abfließen. Das Rückschlagventil 16 sperrt in dieser Fließrichtung ebenfalls. Allerdings führt der in der ersten Hydraulikleitung 10 herrschende Zulaufdruck durch sein Anliegen an der ersten Steuerseite 34 des Druckregelventils 28 ab einem Überwinden der Vorspannung des Druckregelventils 28 zu einem Öffnen des Druckregelventils 28, so dass der durch das Druckregelventil 28 jeweils zugelassene Druck auf die erste Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 wirkt und dieses aus der Sperrstellung in die Freigabestellung bewegt. Auch das Senkbremsventil 20 kann dabei einen abhängig von dem an der ersten Steuerseite 24 anliegenden Vorsteuerdruck veränderlichen Öffnungsquerschnitt bereitstellen. Insbesondere kann auch das Senkbremsventil 20 einen stetigen Übergang des Öffnungsquerschnitts zwischen der Sperrstellung und der Freigabestellung bereitstellen. Es kann sich entsprechend auch bei dem Senkbremsventil 20 um ein Regelventil oder Proportionalventil oder dergleichen handeln. Sobald das Senkbremsventil 20 öffnet, kann Hydraulikflüssigkeit von dem hydraulischen Antrieb 14 durch das Senkbremsventil 20 zu dem Hydraulikflüssigkeitsreservoir abfließen und die Last somit abgesenkt werden. Tritt beispielsweise ein Leitungsbruch in der ersten Hydraulikleitung 10 auf, führt dies sofort zu einem Sperren des Druckregelventils 28 und damit einem Sperren des Senkbremsventils 20. Ein unkontrolliertes Herabfallen der Last wird sicher verhindert. Die Verbindung über das Rückschlagventil 38 stellt darüber hinaus sicher, dass der an der ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 anliegende Vorsteuerdruck nie höher sein kann als der Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung 10.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltungsanordnung gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion weitestgehend der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung. Auf die obigen Erläuterungen wird insoweit verwiesen. Die hydraulische Schaltungsanordnung gemäß 2 unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung lediglich hinsichtlich der Vorspannung des Druckregelventils 28'. So wirkt bei dem Ausführungsbeispiel der 2 der Vorspannfeder 30 des Druckregelventils 28' eine Zusatzfeder 40 entgegen. An einer der Zusatzfeder 40 entgegenwirkenden Steuerfläche 42 liegt über einen Leitungsabschnitt 44 weiterhin der Zulaufdruck der ersten Hydraulikleitung 10 an. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass die Vorspannfeder 30 bei fehlendem Druck in der ersten Hydraulikleitung 10 durch die Zusatzfeder 40 neutralisiert ist. Das Druckregelventil 28' befindet sich also ohne Druck in der ersten Hydraulikleitung 10 in seiner Freigabestellung, wie in 2 gezeigt, in der es die Verbindungsleitung 26 zwischen der ersten Hydraulikleitung 10 und der ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 vollständig freigibt. Der Steuerdruck an der ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 passt sich über das Rückschlagventil 38 an den fehlenden Zulaufdruck in der ersten Hydraulikleitung 10 an, so dass das Senkbremsventil 20 in seiner Sperrstellung verbleibt. Ein in der ersten Hydraulikleitung 10 wirkender Zulaufdruck führt nun über die der Zusatzfeder 40 entgegenwirkende Steuerfläche 42 zu einem stetigen Zuschalten der Vorspannwirkung der Vorspannfeder 30. Bei dieser Ausgestaltung liegt an der ersten Steuerseite 24 des Senkbremsventils 20 also bereits ein das Senkbremsventil 20 öffnender Vorsteuerdruck an bevor die Federkraft der Vorspannfeder 30 überschritten ist. Somit kann eine Öffnung des Senkbremsventils 20 bereits bei geringeren Zulaufdrücken erreicht werden.
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In 3 ist in einer Schnittansicht ein möglicher konstruktiver Aufbau des in 2 gezeigten Steuerventils 28' gezeigt. In dem gezeigten Beispiel strömt zunächst Hydraulikflüssigkeit durch einen hohlgebohrten Ventilschieber 46 von dem Anschluss 48 zu dem Anschluss 50. Sobald der Druck auf die Stirnfläche eines Kolbens 52, der die Steuerfläche 42 bildet, die Federkraft der Zusatzfeder 40 übersteigt, wird der Kolben 52 gegen die Zusatzfeder 40 gedrückt. Gleichzeitig führt die Vorspannfeder 30 den Ventilschieber 46 nach. Ab einem bestimmten Druck ist die Zusatzfeder 40 nicht mehr wirksam und das Druckregelventil 28' arbeitet ohne Einflussnahme der Zusatzfeder 40.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Erste Hydraulikleitung
- 12
- Zweite Hydraulikleitung
- 14
- Hydraulischer Antrieb
- 16
- Rückschlagventil
- 18
- Leitungsabschnitt
- 20
- Senkbremsventil
- 22
- Vorspannfeder
- 24
- Erste Steuerseite
- 26
- Verbindungsleitung
- 28
- Druckregelventil/Steuerventil
- 28'
- Druckregelventil/Steuerventil
- 30
- Vorspannfeder
- 32
- Leitungsabschnitt
- 34
- Erste Steuerseite
- 36
- Abschnitt
- 38
- Rückschlagventil
- 40
- Zusatzfeder
- 42
- Steuerfläche
- 44
- Leitungsabschnitt
- 46
- Ventilschieber
- 48
- Anschluss
- 50
- Anschluss
- 52
- Kolben
