DE102019125301A1

DE102019125301A1 - Hydraulikfluid-druckkompensatoreinheit mit integrierter lasterfassung und rücklaufrückschläge

Info

Publication number: DE102019125301A1
Application number: DE102019125301.2A
Authority: DE
Inventors: Manohar S. KUTRE
Original assignee: Eaton Intelligent Power Ltd
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-03-26
Also published as: US10876552B2; US20200096022A1; CN110939622A

Abstract

Hydraulische Druckkompensatoreinheiten und Hydrauliksysteme die hydraulische Druckkompensatoreinheiten aufnehmen. Die Druckkompensatoreinheiten schließen einen Hauptventilkörper, der eine Mittelachse und einen ersten zentralen Durchgang definiert, ein Kompensationsventilelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert ist und einen zweiten zentralen Durchgang definiert, ein, wobei der erste zentrale Durchgang in selektiver Fluidverbindung mit einem Hydraulikanschluss des Stellglieds steht. Eine Lasterfassungs-Rückschlagkomponente ist in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert und kann sich in einer ersten axialen Richtung bewegen, um selektiv eine Fluidverbindung zwischen einem Pumpenausgang und einer Lasterfassungsleitung zu öffnen. Eine Rückfluss-Rückschlagkomponente ist in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert und angepasst, sich in einer zweiten axialen Richtung entgegengesetzt zu der ersten axialen Richtung zu bewegen, um selektiv eine Fluidverbindung zwischen dem hydraulischen Stellglied und einer Tankleitung zu öffnen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Verwendung einer Lasterfassung zum Durchführen einer Hydraulikfluid-Strömungs- und Druckkompensation in Hydrauliksystemen mit variabler Verdrängung oder mit fester Verdrängung, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
HINTERGRUND
Viele Hydrauliksysteme verwenden eine Verstellpumpe, um Hydraulikfluid als Reaktion auf Steuerbefehle zum Handhaben einer Last durch das System zu pumpen. Die Pumpe schließt eine Taumelscheibe ein, welche die Menge an Pumpendruck vorgibt, die von der Pumpe an ein Stellglied, z. B. einen Hydraulikzylinder, der Arbeit an einer Last durchführt, bereitgestellt wird. Um Energie zu sparen, Schäden am System zu vermeiden (z. B. wenn die Last für das System zu groß zum Handhaben ist) usw., weist das Hydrauliksystem Merkmale zur Lastkompensation auf, mit denen der Durchfluss und der Druck im System so gesteuert werden, dass nur der erforderliche Durchfluss bei dem erforderlichen Druck als Reaktion auf gegebene Betriebsbedingungen erzeugt wird. Die Kompensatorkomponenten sind über ein Kompensationsventil mit einer Pumpensteuerung verbunden, welche die Stellung der Taumelscheibe steuert und das selektive Heben und Senken der Pumpe wie von den Betriebsbedingungen vorgegeben, ermöglicht. Wenn das System beispielsweise betätigt wird, ermöglicht der Kompensator der Pumpe, die variierenden Druckanforderungen des Hydrauliksystems zu erfassen und auf diese zu reagieren, wobei der Druck variiert, wenn sich die Last auf dem Stellglied ändert. Durch das dynamische Einstellen der hydraulischen Strömung und Drucks gemäß der erfassten Last kann das System die Leistung der Pumpe für einen maximalen Wirkungsgrad einstellen.
In einem typischen Kompensatorsystem werden die Lasterfassungsausgänge des Kompensatorsystems durch Komponenten (z. B. Ventile, Durchflussrückschläge) gesteuert, die von den Kompensatoreinheiten selbst getrennt und verschieden davon sind, was die Installation und Reparatur verkompliziert und die Größe und die Gesamtkomplexität des Hydrauliksystems erhöht. Es besteht ein Bedarf an kompakteren Kompensatoreinheiten und Untersystemen von Hydrauliksystemen.
Die Inhalte des US-Patents Nr. 7.063.100 und der US-Patentveröffentlichung Nr. 2014/0251470 werden hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf aufgenommen.
ZUSAMMENFASSUNG
Allgemein betrifft die vorliegende Offenbarung Hydrauliksysteme mit kompakten Druckkompensatoreinheiten, die Lasterfassungs- und -kompensationsfähigkeiten zum Steuern einer hydraulischen Last sowie Rückflussfähigkeiten bereitstellen. Die vorliegende Offenbarung betrifft auch kompakte Druckkompensatoreinheiten, die in solchen Hydrauliksystemen installiert und verwendet werden können. Die Hydrauliksysteme sind nicht auf eine bestimmte Anwendung oder bestimmte Anwendungen beschränkt. Nicht einschränkende Hydrauliksysteme, in denen Prinzipien der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, schließen beispielsweise Hydraulikausrüstung, wie beispielsweise einen Mobilkran, einen Baggerlader oder einen anderen Lader, einen Bagger, einen Bohrer, einen Traktor, einen Teleskoplader usw. ein.
Gemäß bestimmten Gesichtspunkten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine multifunktionale Ventileinheit: eine Ventilanordnung, die konfiguriert ist, als eine Einheit in einen Ventilblock eingebaut zu werden, wobei die Ventilanordnung konfiguriert ist, eine Fluidströmung in einer Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort zuzulassen, wobei die Ventilanordnung auch konfiguriert ist, zuzulassen, dass Fluid in einer Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung von dem zweiten Ort zu dem ersten Ort strömt, wobei die Ventilanordnung einschließt: ein druckkompensiertes Durchflussregelventil, das konfiguriert ist, einen konstanten Druckabfall in Bezug auf das Fluid aufrechtzuerhalten, das in Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt, wobei verhindert wird, dass Fluid durch das druckkompensierte Durchflussregelventil in Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung strömt; ein Rückfluss-Rückschlagventil, das entlang eines Strömungswegs positioniert ist, der das druckkompensierte Durchflussregelventil umgeht, wobei das Rückfluss-Rückschlagventil konfiguriert ist, zuzulassen, dass Fluid in der Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung durch den Strömungsweg strömt und das druckkompensierte Durchflussregelventil umgeht, und das Rückfluss-Rückschlagventil konfiguriert ist, zu verhindern, dass Fluid in Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt, um das druckkompensierte Durchflussregelventil durch den Strömungsweg zu umgehen; und ein Lasterfassungs-Rückschlagventil in Fluidverbindung mit dem zweiten Ort, wobei sich das Lasterfassungs-Rückschlagventil öffnet, wenn Fluid in einer Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt.
Gemäß weiteren Gesichtspunkten der vorliegenden Offenbarung umfasst eine hydraulische Druckkompensatoreinheit: einen Hauptventilkörper, der eine Mittelachse und einen ersten zentralen Durchgang definiert; ein Kompensationsventilelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert ist und einen zweiten zentralen Durchgang definiert, wobei eine erste Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, dazu ausgelegt ist, über eine zweite Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in selektiver Fluidverbindung mit einem Anschluss eines hydraulischen Stellglieds zu stehen; eine Lasterfassungs-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer Lasterfassungs-Öffnungsstellung und einer Lasterfassungs-Schließstellung zu bewegen, wobei sich die Lasterfassungs-Öffnungsstellung in einer ersten axialen Richtung entfernt von der Lasterfassungs-Schließstellung befindet, wobei in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, über eine dritte Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in Fluidverbindung mit einer Lasterfassungsleitung zu stehen, und wobei in der Lasterfassungs-Schließstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, von der Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung gesperrt zu sein; und eine Rückfluss-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer offenen Rückflussstellung und einer geschlossenen Rückflussstellung zu bewegen, wobei sich die offene Rückflussstellung in einer zweiten axialen Richtung entfernt von der geschlossenen Rückflussstellung befindet, wobei die zweite axiale Richtung der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei in der offenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, über die erste Öffnung in Fluidverbindung mit einer Tankleitung zu stehen, und wobei in der geschlossenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, von einer Fluidverbindung mit der Tankleitung gesperrt zu sein.
Gemäß weiteren Gesichtspunkten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Hydrauliksystem: ein hydraulisches Stellglied; eine Verstellpumpe in selektiver Fluidverbindung mit einem ersten Anschluss des hydraulischen Stellglieds und in selektiver Fluidverbindung mit einem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds; eine Lasterfassungsleitung; eine Tankleitung; ein Pumpeneinstellsystem; eine Pumpensteuerung, die betriebsmäßig mit dem Pumpeneinstellsystem und einer Taumelscheibe der Pumpe gekoppelt ist; und eine erste und zweite hydraulische Druckkompensatoreinheit, wobei jede der Kompensatoreinheiten umfasst: einen Hauptventilkörper, der eine Mittelachse und einen ersten zentralen Durchgang definiert; ein Kompensationsventilelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert ist und einen zweiten zentralen Durchgang definiert, wobei eine erste Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, dazu ausgelegt ist, über eine zweite Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, in selektiver Fluidverbindung mit einem des ersten und zweiten Anschlusses des hydraulischen Stellglieds zu stehen, um selektiv Pumpendruck an den ersten oder zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds bereitzustellen; eine Lasterfassungs-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer Lasterfassungs-Öffnungsstellung und einer Lasterfassungs-Schließstellung zu bewegen, wobei sich die Lasterfassungs-Öffnungsstellung in einer ersten axialen Richtung entfernt von der Lasterfassungs-Schließstellung befindet, wobei in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, über eine dritte Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung zu stehen, um Pumpendruck an die Lasterfassungsleitung bereitzustellen, und wobei in der Lasterfassungs-Schließstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, von Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung gesperrt zu sein; und eine Rückfluss-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer offenen Rückflussstellung und einer geschlossenen Rückflussstellung zu bewegen, wobei sich die offene Rückflussstellung in einer zweiten axialen Richtung entfernt von der geschlossenen Rückflussstellung befindet, wobei die zweite axiale Richtung der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei in der offenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, über die erste Öffnung in Fluidverbindung mit der Tankleitung zu stehen, und wobei in der geschlossenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, von einer Fluidverbindung mit der Tankleitung gesperrt zu sein.
Eine Vielzahl zusätzlicher Aspekte wird in der folgenden Beschreibung dargelegt. Die Gesichtspunkte können sich auf einzelne Merkmale und auf Kombinationen von Merkmalen beziehen. Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die groben Konzepte, auf denen die hierin offenbarten Beispiele basieren, nicht einschränken.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen verschiedene Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung. Eine kurze Beschreibung der Zeichnungen lautet wie folgt:

1 veranschaulicht schematisch ein Hydrauliksystem nach dem Stand der Technik einschließlich einer hydraulischen Kompensatoranordnung nach dem Stand der Technik;
2 zeigt schematisch ein Hydrauliksystem gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei das Hydrauliksystem Druckkompensatoreinheiten gemäß der vorliegenden Offenbarung einschließt.
3 stellt axiale Querschnitte beispielhafter Strukturen der Kompensatoreinheiten von 2 dar, einschließlich zusätzlicher schematisch dargestellter Abschnitte des Hydrauliksystems von 2.
4 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Systems einschließlich zwei Druckkompensatoreinheiten gemäß der vorliegenden Offenbarung, die an einem Ventilblock angebracht sind und Steckanschlüsse darin sind.
5 ist eine schematische Endansicht des Systems von 4.
6 ist eine Querschnittsansicht einer der Druckkompensatoreinheiten von 3.
7 ist eine Querschnittsansicht einer der Druckkompensatoreinheiten von 3, die bestimmte Funktionseigenschaften von Strukturmerkmalen der Druckkompensatoreinheit anzeigt.
8A ist eine Querschnittsansicht einer der Druckkompensatoreinheiten von 3, die in einem ersten Betriebsmodus dargestellt sind.
8B ist eine Querschnittsansicht einer der Druckkompensatoreinheiten von 3, die in einem zweiten Betriebsmodus dargestellt sind.
8C ist eine Querschnittsansicht einer der Druckkompensatoreinheiten von 3, die in einem dritten Betriebsmodus dargestellt sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine typische hydraulische Kompensatoranordnung 9 nach dem Stand der Technik ist schematisch in 1 in einem Hydrauliksystem 8 dargestellt. Eine Verstellpumpe 10 steht in Fluidverbindung mit einem Tank 12, schließt eine Taumelscheibe 14 ein und ist dazu ausgelegt, ein hydraulisches Stellglied 16 über eine ersten und zweiten Stellgliedanschluss A und B aufzuladen. In diesem Beispiel ist das hydraulische Stellglied 16 ein Zylinder und schließt einen Kolben 18 mit einem Kolbenkopf 20 und einer Kolbenwelle 22 ein. Die Kolbenwelle 22 bewegt sich axial innerhalb eines Zylinderkörpers 23.
Wie hierin verwendet, stehen zwei Orte in Fluidverbindung, wenn ein Fluidweg durch eine oder mehrere Fluidleitungen zwischen den beiden Orten vorhanden ist und jegliche Ventile oder andere Fluidströmungsrückschläge, die entlang des Weges positioniert sind, mindestens teilweise offen sind. Wenn mindestens ein Ventil oder ein anderer Fluidströmungsrückschlag entlang des Weges geschlossen ist, stehen die beiden Orte nicht in Fluidverbindung, selbst wenn durch das Ventil oder den anderen Fluidströmungsrückschlag eine zufällige Fluidleckage auftritt.
Ein in Mittelstellung geschlossenes Dreistellungsventil 24 (z. B. ein Dreistellungsschieberventil; und alternativ jede Konfiguration eines direktionalen Regelschieberventils) bestimmt, welcher der Stellgliedanschlüsse A, B mit der Pumpe 10 in Fluidverbindung steht und welcher mit dem Tank 26 in Fluidverbindung steht. In der dargestellten Stellung des Ventils 24 befindet sich der Anschluss B auf der Hochdruckseite des Zylinders 16 und steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 10, und der Anschluss A befindet sich auf der Niederdruckseite des Zylinders 16 und steht in Fluidverbindung mit Tank 26. Wenn sich das Dreistellungsventil in der rechten Stellung 29 befindet, befindet sich der Anschluss A auf der Hochdruckseite des Zylinders 16 und steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 10, und der Anschluss B befindet sich auf der Niederdruckseite des Zylinders 16 und steht in Fluidverbindung mit Tank 26. Wenn sich das Dreistellungsventil 24 in der Mittelstellung 25 befindet, sind die Anschlüsse des Dreistellungsventils 24 gesperrt, sodass die Zylinderanschlüsse A, B sowie die Ventilanschlüsse des Ventils 24 nicht in Fluidverbindung mit der Pumpe 10 oder dem Tank 26 stehen (d. h., sie sind von der Fluidverbindung damit gesperrt). Jeder der Anschlüsse A, B steht in Fluidverbindung mit einem entsprechenden Entlastungsventil 4A, 4B, das selektiv eine Druckentlastungsleitung 40 öffnet und schließt. Im Falle eines Überlastungszustands, wenn sich z. B. das Dreistellungsventil 24 in der Mittelstellung 25 befindet, kann der Druck im Stellglied 16 über das entsprechende Überdruckventil 4A, 4B abgelassen werden.
Die Kompensatoranordnung 9 ist dazu ausgelegt, eine Last auf dem Stellglied 16 zu erfassen und ein Lasterfassungssignal, das der erfassten Last entspricht, an ein Pumpeneinstellsystem 30 bereitzustellen. Die Reaktion des Einstellsystems 30 auf das Lasterfassungssignal steuert die Stellung der Taumelscheibe 14 über eine Pumpensteuerung 32. Die Reaktion des Einstellsystems 30 auf das Lasterfassungssignal kann z. B. bewirken, dass sich die Taumelscheibe 14 bewegt, um die Pumpe entweder zu heben oder zu senken, um die Druck- und Durchflussanforderungen der Last zu einem gegebenen Zeitpunkt und Zustand des Systems zu erfüllen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Systems verbessert wird, z. B. durch Minimieren unnötigen Hubs der Pumpe, der Energie verschwendet.
Die Kompensatoranordnung 9 ist so eingerichtet, dass jeder Anschluss A, B des Stellglieds 16 jeweils ein ausgewiesenes Druckkompensationsventil 2A, 2B aufweist. Um dem Einstellsystem 30 über die Lasterfassungsleitung 28 eine genaue Lasterfassung bereitzustellen, kann jeweils nur eines der Druckkompensationsventile 2A, 2B zur Lasterfassungsleitung 28 geöffnet sein. Um die Druckkompensationsventile 2A, 2B in Bezug auf die Lasterfassungsleitung 28 fluidisch voneinander zu isolieren, ist ein Wechselventil 5 bereitgestellt. Das Wechselventil 5 wird somit von den beiden Druckkompensationsventilen 2A, 2B gemeinsam genutzt, wobei nur eines jeder der Druckkompensationsventile 2A, 2B über das Wechselventil 5 in selektiver Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung steht. Zusätzlich, und weil das Wechselventil 5 wie gerade beschrieben gemeinsam genutzt wird, ist ein Rückflussrückschlag 6 erforderlich und bereitgestellt, um einen Rückfluss des Fluids vom Stellglied 16 zur Rücklaufleitung oder zum Tank 26 zu verhindern.
Rückflussrückschläge 3A und 3B sind auch für jedes Druckkompensationsventil 2A bzw. 2B bereitgestellt, um zu verhindern, dass der Ladestrom von der Pumpe 10 das Druckkompensationsventil 2A, 2B umgeht, während ein Umgehen des Druckkompensationsventils 2A, 2B zugelassen wird, wenn Fluid vom entsprechenden Anschluss 2A, 2B zum Tank 26 abläuft.
Bezugnehmend nun auf die 2-3 werden nun hydraulische Kompensatoreinheiten und zugehörige Hydrauliksysteme beschrieben, die einen oder mehrere Vorteile gegenüber dem System und der Hydraulikanordnung von 1 aufweisen.
Unter spezieller Bezugnahme auf 2 wird ein Hydrauliksystem 108 gemäß der vorliegenden Offenbarung schematisch dargestellt, wobei das Hydrauliksystem 108 Druckkompensatoreinheiten 150A, 150B gemäß der vorliegenden Offenbarung einschließt.
Eine Verstellpumpe 110 steht in Fluidverbindung mit einem Tank 112, schließt eine Taumelscheibe 114 ein und ist dazu ausgelegt, ein hydraulisches Stellglied 116 über einen ersten und zweiten Stellgliedanschluss A und B aufzuladen. Das hydraulische Stellglied 116 ist dazu ausgelegt, Arbeit an einer Last durchzuführen. In diesem Beispiel ist das hydraulische Stellglied 116 ein Zylinder und schließt einen Kolben 118 mit einem Kolbenkopf 120 und einer Kolbenwelle 122 ein. Die Kolbenwelle 122 bewegt sich axial innerhalb eines Zylinderkörpers 123. In anderen Beispielen kann das Stellglied von einem anderen Typ sein, z. B. ein Motor.
Ein in Mittelstellung geschlossenes Dreistellungsventil 124 (z. B. ein Dreistellungsschieberventil) bestimmt, welcher der Stellgliedanschlüsse A, B mit der Verstellpumpe 110 in Fluidverbindung steht und welcher mit Tank 126 in Fluidverbindung steht. In der dargestellten linken Stellung 127 des Ventils 124 befindet sich der Anschluss B auf der Hochdruckseite des Zylinders 116 und steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 110, und der Anschluss A befindet sich auf der Niederdruckseite des Zylinders 116 und steht in Fluidverbindung mit Tank 126. Wenn sich das Dreistellungsventil 125 in der rechten Stellung 129 befindet, befindet sich der Anschluss A auf der Hochdruckseite des Zylinders 116 und steht in Fluidverbindung mit der Pumpe 110, und der Anschluss B befindet sich auf der Niederdruckseite des Zylinders 116 und steht in Fluidverbindung mit Tank 126. Wenn sich das Dreistellungsventil 124 in der Mittelstellung 125 befindet, sind die Anschlüsse des Dreistellungsventils 124 gesperrt, sodass die Zylinderanschlüsse A, B sowie die Ventilanschlüsse des Ventils 124 nicht in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 oder Tank 26 stehen (d. h., sie sind von der Fluidverbindung damit gesperrt).
Somit bestimmt das Dreistellungsventil 124, welcher der Stellgliedanschlüsse A, B in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 steht, welcher in Fluidverbindung mit Tank 126 steht oder ob das Hydrauliksystem im Leerlauf ist, d. h., keiner der Stellgliedanschlüsse in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 steht.
In einigen Beispielen wird die Stellung des Ventils 124 durch einen Steuerbefehl bestimmt, der z. B. über eine Bedienerschnittstelle an einem Teil einer hydraulischen Ausrüstung eingegeben wird. Wenn zum Beispiel ein Bediener einen Joystick zur Vorwärtsbewegung in eine Richtung von der Neutralstellung weg bewegt, wechselt das Dreistellungsventil zu oder bleibt in Stellung 127, in welcher der Anschluss B in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 steht und von dieser aufgeladen werden kann, und der Anschluss A in Fluidverbindung mit Tank 126 steht. Bewegt der Bediener den Joystick für eine Rückwärtsbewegung in die entgegengesetzte Richtung von der Neutralstellung weg, wechselt das Dreistellungsventil 124 zu Stellung 129, in welcher der Anschluss B mit Tank 126 in Fluidverbindung steht und der Anschluss A in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 steht und von dieser aufgeladen werden kann. Wenn der Bediener den Joystick in die Neutralstellung bewegt, wechselt das Dreistellungsventil in die Stellung 125, in der weder Anschluss A noch B in Fluidverbindung mit der Pumpe 110 oder Tank 126 stehen.
Jeder der Anschlüsse A, B steht in Fluidverbindung mit einem entsprechenden Entlastungsventil 4A, 4B, das selektiv eine Druckentlastungsleitung 40 öffnet und schließt. Im Falle eines Überlastungszustands, wenn sich z. B. das Dreistellungsventil 124 in der Mittelstellung 125 befindet, kann der Überlastdruck im Stellglied 116 über das entsprechende Überdruckventil 104A, 104B zum Tank 131 abgelassen werden.
Die Kompensatoranordnung 109 ist dazu ausgelegt, eine Last auf dem Stellglied 116 zu erfassen und ein druckausgeglichenes oder druckkompensiertes Hydrauliksignal entsprechend der erfassten Last an ein Pumpeneinstellsystem 130 bereitzustellen. Die Reaktion des Einstellsystems 130 auf die erfasste Last steuert die Stellung der Taumelscheibe 114 über eine Pumpensteuerung 132. In diesem Beispiel schließt die Pumpensteuerung 132 einen Zylinder 133 mit einem federbelasteten Kolben 135 ein. Ausreichend hoher Druck von dem Einstellsystem 130 über ein Wechselventil 141 und die Einstellleitung 139 bewirkt eine axiale Bewegung des Kolbens 135 gegen die Feder 137, um die Pumpe durch Verschieben der Taumelscheibe 114 in eine Stellung mit geringerer Verdrängung zu heben. Wenn der Druck in der Kompensationsleitung 139 wieder abnimmt, verschiebt sich der Kolben 135 durch die Vorspannkraft der Feder 133 automatisch nach links und bringt die Taumelscheibe 114 in eine Stellung maximaler Verdrängung durch die Pumpe 110 zurück.
Die Druckkompensatoreinheit 150A schließt einen Eingangsanschluss 152A, einen Rückflussrückschlag 154A, ein Druckkompensationsventil 156A mit einer Feder 158A, eine Lasterfassungsrückschlag 160A, einen Stellgliedleitungs-Ausgangsanschluss 162A und einen Lasterfassungsleitungs-Ausgangsanschluss 164A ein. Ein ausgewiesener Hauptkörper 166A der Druckkompensatoreinheit 150A definiert mindestens teilweise oder beherbergt jeden des Eingangsanschlusses 152A, des Rückflussrückschlags 154A, des Druckkompensationsventils 156A mit Feder 158A, des Lastungserfassungsrückschlags 160A, des Stellgliedleitungs-Ausgangsanschlusses 162A und des Lasterfassungsleitungs-Ausgangsanschlusses 164A, sodass die Druckkompensatoreinheit 150A als eine einheitliche steckerartige Komponente konfiguriert ist, die in einen Anschluss 252A eines Ventilblocks 250 eingeführt werden kann (4-5).
In ähnlicher Weise schließt die Druckkompensatoreinheit 150B einen Eingangsanschluss 152B, einen Rückflussrückschlag 154B, ein Druckkompensationsventil 156B mit einer Feder 158B, einen Lasterfassungsrückschlag 160B, einen Stellgliedleitungs-Ausgangsanschluss 162B und einen Lasterfassungsleitungs-Ausgangsanschluss 164B ein. Ein dedizierter Hauptkörper 166A der Druckkompensatoreinheit 150A definiert mindestens teilweise oder beherbergt jeden des Eingangsanschlusses 152B, des Rückflussrückschlags 154B, des Druckkompensationsventils 156A mit Feder 158B, des Lasterfassungsrückschlags 160B, des Stellgliedleitungs-Ausgangsanschlusses 162A und des Lasterfassungsleitungs-Ausgangsanschlusses 164B, sodass die Druckkompensatoreinheit 150B als eine einheitliche steckerartige Komponente konfiguriert ist, die in einen Anschluss 252B eines Ventilblocks 250 eingeführt werden kann (4-5).
Wenn sich das Dreistellungsventil 124 in der in 2 gezeigten Stellung befindet und wenn Druck von der Pumpe 110 an den Eingangsanschluss 152B der Druckkompensatoreinheit 150B angelegt wird, verhindert das Rückfluss-Rückschlagventil 154B, dass sich Strömung durch die Einheit direkt zu Anschluss B bewegt. Stattdessen wirkt der Pumpendruck auf die rechte Seite 168B des Druckkompensationsventils 156B der Einheit 150B, wodurch das Ventilelement des Druckkompensationsventils 156B gegen die Vorspannfeder 158B nach links in eine offene Stellung gedrückt wird, in welcher der Pumpendruck in Fluidverbindung mit dem Anschluss B des Hydraulikzylinders 116 gebracht wird. Gleichzeitig wird der Lasterfassungsrückschlag 160B der Einheit 150B aufgedrückt, wodurch ermöglicht wird, dass Pumpendruck an die linke Seite des Ventilelements des Druckkompensationsventils 156B angelegt wird, wodurch Druckausgleich, Druckkompensation und/oder Ventilmodulation in Bezug auf die Druckkompensatoreinheit 150B selbst bereitgestellt werden.
Wenn der Lasterfassungsrückschlag 160B geöffnet wird, wird der Pumpendruck über die Lasterfassungsleitung 128 auch in Fluidverbindung mit dem Einstellsystem 130 gebracht. Gleichzeitig wird der Pumpendruck an den Lasterfassungsrückschlag 160A der linken Druckkompensatoreinheit 150A angelegt, um diese geschlossen zu halten.
Wenn der Hydraulikzylinder 116 über den Anschluss B mit Hydraulikdruck und -strömung beaufschlagt wird, wird Hydraulikfluid aus dem Anschluss A ausgestoßen und strömt über die Tankleitung 119 durch das Rückfluss-Rückschlagventil 154A, durch die Druckkompensatoreinheit 150A zum Tank 126. Das Ventilelement des Druckkompensationsventils 156A der Druckkompensatoreinheit 150A bleibt in einer geschlossenen Stellung (z. B. durch den Druck von der Feder 158A am rechten Ende 159A des Ventils 156A sowie durch den auf das rechte Ende 159A des Ventils 156A einwirkenden Druck der Lasterfassungsleitung 128), wenn Strömung durch das Rückfluss-Rückschlagventil 154A fortschreitet. Abgesehen von kurzen Übergangszeiträumen, in denen das Dreistellungsventil 124 von einer Stellung in eine andere umschaltet, ist somit jeweils nur einer der Lasterfassungsrückschläge 160A, 160B für die Lasterfassungsleitung 128 geöffnet.
Wenn sich das Dreistellungsventil 124 in der in rechten Stellung (nicht dargestellt) befindet und wenn Druck von der Pumpe 110 an den Eingangsanschluss 152A der Druckkompensatoreinheit 150A angelegt wird, verhindert das Rückfluss-Rückschlagventil 154A, dass sich Strömung durch die Einheit direkt zu Anschluss A bewegt. Stattdessen wirkt der Pumpendruck auf die rechte Seite 168A des Druckkompensationsventils 156A der Einheit 150A, wodurch das Ventilelement des Druckkompensationsventils 156A gegen die Vorspannfeder 158A nach links in eine offene Stellung gedrückt wird, in welcher der Pumpendruck in Fluidverbindung mit dem Anschluss A des Hydraulikzylinders 116 gebracht wird. Gleichzeitig wird der Lasterfassungsrückschlag 160A der Einheit 150A aufgedrückt, wodurch ermöglicht wird, dass Pumpendruck an die linke Seite des Ventilelements des Druckkompensationsventils 156A angelegt wird, wodurch Druckausgleich, Druckkompensation und/oder Ventilmodulation in Bezug auf die Druckkompensatoreinheit 150A selbst bereitgestellt werden.
Wenn der Lasterfassungsrückschlag 160A geöffnet wird, wird der Pumpendruck über die Lasterfassungsleitung 128 auch in Fluidverbindung mit dem Einstellsystem 130 gebracht. Gleichzeitig wird der Pumpendruck an den Lasterfassungsrückschlag 160B der linken Druckkompensatoreinheit 150B angelegt, um diese geschlossen zu halten.
Wenn der Hydraulikzylinder 116 über den Anschluss A mit Hydraulikdruck und -strömung beaufschlagt wird, wird Hydraulikfluid aus dem Anschluss B ausgestoßen und strömt durch das Rückfluss-Rückschlagventil 154B, durch die Druckkompensatoreinheit 150B zum Tank 126. Das Ventilelement des Druckkompensationsventils 156B der Druckkompensatoreinheit 150B bleibt in einer geschlossenen Stellung (z. B. durch den Druck von der Feder 158B am linken Ende 159B des Ventils 156B sowie durch den auf das linke Ende 159B des Ventils 156B einwirkenden Druck der Lasterfassungsleitung 128), wenn Strömung durch das Rückfluss-Rückschlagventil 154B fortschreitet. Somit ist, wie oben beschrieben, abgesehen von kurzen Übergangszeiträumen, jeweils nur einer der Lasterfassungsrückschläge 160A, 160B für die Lasterfassungsleitung 128 geöffnet.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 6-8 wird nun eine beispielhafte strukturelle Konfiguration einer der Druckkompensatoreinheiten 150B beschrieben. Es versteht sich, dass die strukturelle Konfiguration der Druckkompensatoreinheit 150A mindestens in einigen Beispielen mit der strukturellen Konfiguration der Druckkompensatoreinheit 150B identisch sein kann.
Die Druckkompensatoreinheit 150B schließt einen Hauptventilkörper 170 ein, der einen zentralen Durchgang 172 definiert, der sich entlang einer Mittelachse 174 erstreckt. Das obere Ende des zentralen Durchgangs des Hauptventilkörpers 170 ist durch eine Kappe 176 verschlossen, die schraubend auf das obere Ende des Hauptventilkörpers 170 mit komplementären Schraubgewinden/Rillen 178 aufgeschraubt wird. Die Kappe 176 trägt eine erste äußere ringförmige Dichtung 180 (z. B. einen O-Ring) in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse 174 zum Abdichten gegen eine Wand einer Einheitsaufnahme eines Ventilblocks 250 (4-5), wenn die Kompensatoreinheit 150B in ihrem entsprechenden Anschluss 252B (4-5) des Ventilblocks 250 montiert ist. Die Kappe 176 sichert auch einen Federsitz 182 am oberen Ende des zentralen Durchgangs 172, wobei der Federsitz 182 teilweise in einer sich axial erstreckenden Aussparung 184 aufgenommen ist, die durch die Kappe 176 definiert wird. Im vollständig montierten Zustand ragt die Kappe 176 nach außen über eine Außenfläche 254 des Ventilblocks 250 hinaus (4-5). In einigen Beispielen ist die Kappe 176 mit Schraubgewinden 143 konfiguriert, die in entsprechende Gewinde an der Wand der durch den Ventilblock 250 definierten Einheitsaufnahme schraubbar eingreifen (4-5). Aufgrund der Kappe 176 ist die Druckkompensatoreinheit 150B somit als ein Stecker konfiguriert, der dazu ausgelegt ist, als eine Einheit in eine vom Ventilblock 250 definierte Einheitsaufnahme eingeführt zu werden (4-5), wobei ein Abschnitt der Kappe 176 als ein Steckerkopf wirkt, der so bemessen ist, dass er größer als eine entsprechende Abmessung des Einheitsaufnahme ist.
Die Druckkompensatoreinheit 150B schließt auch eine zweite und dritte ringförmige Dichtung 186, 188 (z. B. O-Ringe) ein, die an dem Hauptventilkörper 170 in Ebenen senkrecht zu der Mittelachse 174 montiert sind. Die Dichtungen 186, 188 sind um die Mittelachse 174 zentriert und die zweite Dichtung 186 ist axial zwischen der ersten und dritten Dichtung 180 und 188 positioniert. Wenn die Druckkompensatoreinheit 150B in ihrem entsprechenden Anschluss 252A, 252B des Ventilblocks 250 montiert ist (4-5), ist eine erste Ringkammer 190 außerhalb des Hauptventilkörpers 170 zwischen dem Hauptventilkörper und dem Ventilblock und axial zwischen der ersten und der zweiten Dichtung 180 und 186 und zentriert um die Mittelachse 174 definiert, eine separate zweite Ringkammer 192 ist außerhalb des Hauptventilkörpers 170 zwischen dem Hauptventilkörper und dem Ventilblock und axial zwischen der zweiten und der dritten Dichtung 186 und 188 zentriert um die Mittelachse 174 definiert, und eine separate Endkammer 194 ist am unteren Ende 198 des Hauptventilkörpers 170 definiert.
Wenn die Druckkompensatoreinheit 150B in dem Ventilblock 250 montiert ist (4-5), steht die erste Ringkammer 190 in Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung 128, und die zweite Ringkammer 192 steht in Fluidverbindung mit dem Hydraulikzylinderanschluss B, welcher der Einheit 150B entspricht, und die Endkammer 194 steht in Fluidverbindung mit entweder dem Pumpenausgangsdruck von der Pumpe 110 (2) oder Tank 126 (2), in Abhängigkeit von der Stellung des Dreistellungsventils 124 (2).
Der Hauptventilkörper 170 definiert eine untere Endöffnung 196 in Fluidverbindung mit der Endkammer 194, mindestens eine erste seitliche Öffnung 200 in Fluidverbindung mit der ersten Ringkammer 190 und mindestens eine zweite Seitenöffnung 202 in Fluidverbindung mit der zweiten Ringkammer 192. Die Öffnungen 200, 202 stellen eine Fluidverbindung mit dem zentralen Durchgang 172 des Hauptventilkörpers bereit.
Die Druckkompensatoreinheit 150B schließt ferner ein Kompensationsventilelement 204 ein, das montiert ist, sich axial innerhalb des zentralen Durchgangs 172 des Hauptventilkörpers 170 zu bewegen, und einen Rückschlagkegel 206, der montiert ist, sich axial innerhalb eines unteren Endes eines zentralen Durchgangs 208 des Kompensationsventilelements 204 zu bewegen.
Das Kompensationsventilelement 204 weist eine untere Endöffnung 210 auf. Ein Kopf 212 des Rückschlagkegels 206 steuert, ob die untere Endöffnung 210 des Kompensationsventilelements 204 offen oder geschlossen ist. Wenn sich der Rückschlagkegel 206 in einer ersten axialen Stellung (z. B. einer geschlossenen Stellung) in Bezug auf das Kompensationsventilelement 204 befindet, sperrt die untere Endöffnung 210 des Kompensationsventilelements 204 die Fluidverbindung zwischen der unteren Endkammer 194 und dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 durch die untere Öffnung 210 des Kompensationsventilelements 204. Wenn sich der Rückschlagkegel 206 in einer zweiten axialen Stellung (z. B. einer offenen Stellung) in Bezug auf das Kompensationsventilelement 204 befindet, stellt die untere Endöffnung 210 des Kompensationsventilelements 204 eine Fluidverbindung zwischen der unteren Endkammer 194 und dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 durch die untere Endöffnung 210 des Kompensationsventilelements 204 bereit. Ein Stopfen 183, der mit dem Ventilelement 204 gekoppelt ist, verhindert, dass der Sperrkegel 206 aus dem zentralen Durchgang 208 des Ventilelements 204 entweicht, wenn sich der Sperrkegel 206 in der offenen (d. h. zweiten axialen) Stellung befindet. Eine Rückschlagfeder 213 spannt das Kompensationsventilelement 204 axial in Richtung der ersten axialen Stellung des Kompensationsventilelements 204 relativ zum Rückschlagkegel 206 vor.
Das Kompensationsventilelement 204 definiert auch mindestens eine Seitenöffnung 214 direkt über der unteren Endöffnung 210, die eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Ringkammer 192 und dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 bereitstellt.
Das Kompensationsventilelement 204 ist zwischen der ersten axialen Stellung (z. B. einer geschlossenen Stellung) und der zweiten axialen Stellung (z. B. einer offenen Stellung) beweglich. Die Hauptfeder 158B ist dazu ausgelegt, eine Axialfederkraft bereitzustellen, die stärker als die Axialfederkraft, mit der die Rückschlagfeder 213 das Kompensationsventilelement 204 axial in Richtung der ersten Axialstellung vorspannt, ist.
Wenn sich das Kompensationsventilelement 204 in der ersten Stellung relativ zum Hauptventilkörper 170 befindet und sich der Rückschlagkegel 206 in der ersten Stellung relativ zum Kompensationsventilelement 204 befindet, ist die Fluidverbindung zwischen der unteren Endkammer 194 und der zweiten Ringkammer 192 gesperrt. Wenn sich das Kompensationsventilelement 204 in der zweiten Stellung in Bezug auf den Hauptventilkörper 170 befindet oder sich der Rückschlagkegel 206 in der zweiten Stellung in Bezug auf das Kompensationsventilelement 204 befindet, ist die Fluidverbindung zwischen der unteren Endkammer 194 und der zweiten Ringkammer 192 geöffnet.
Das Kompensationsventilelement 204 schließt auch eine obere Öffnung 216 ein, die eine Fluidverbindung zwischen dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 und einer Federkammer 218 bereitstellt, die in dem zentralen Durchgang 172 des Hauptventilkörpers 107 definiert ist. Die erste Seitenöffnung 200 des Hauptventilkörpers 170 stellt eine Fluidverbindung zwischen der ersten Ringkammer 190 und der Federkammer 218 bereit. Eine Lasterfassungs-Rückschlagkugel 220 sitzt auf einem Rückschlagkugelsitz 222, der in dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 zwischen der oberen Öffnung 216 und der Seitenöffnung 214 des Kompensationsventilelements 204 definiert ist. Ein Haltestift 181, der mit dem Ventilelement 204 gekoppelt ist, verhindert, dass die Lasterfassungs-Rückschlagkugel 220 aus dem zentralen Durchgang 208 des Ventilelements 204 entweicht, wenn die Rückschlagkugel 220 aus ihrem Sitz 222 bewegt wird.
Wenn der Pumpendruck (z. B. von der Pumpe 110 (2)) mit der Endkammer 194 gekoppelt ist, wirkt der Pumpendruck auf das untere Ende des Kompensationsventilelements 204, wodurch das Kompensationsventilelement 204 gegen die Vorspannung der Hauptkompensationsfeder 158B in die offene Stellung gedrückt wird, während auch der Rückschlagkegel 206 in der geschlossenen Stellung gehalten wird. Wenn sich das Kompensationsventilelement 204 in der offenen Stellung befindet, wird Pumpendruck an den Anschluss B des Hydraulikzylinders bereitgestellt und wird auch an den zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 über die zweite Seitenöffnung 202 des Hauptventilkörpers 170 und die Seitenöffnung 214 des Kompensationsventilelements 204 bereitgestellt. Zusätzlich drückt der Pumpendruck in dem zentralen Durchgang 208 des Kompensationsventilelements 204 die Lasterfassungsrückschlagkugel 220 (des Lasterfassungsrückschlags 160B (2)) in eine offene Stellung, sodass die Federkammer 218 und die Lasterfassungsleitung 128 über einen Pumpenausgangsdruck mit Druck beaufschlagt werden. Der Pumpendruck in der Federkammer 218 wirkt zusammen mit der Federkraft der Hauptkompensationsfeder 158B auf das obere Ende des Kompensationsventilelements 204, um eine Druckkompensation bereitzustellen.
Wenn Tank 126 (2) mit dem Endvolumen 194 gekoppelt ist, wird der Fluiddruck von dem entsprechenden Anschluss B des Hydraulikzylinders 116 durch die zweite Seitenöffnung 202 des Hauptventilkörpers 170 und die Seitenöffnung 214 des Kompensationsventilelements 204 an eine Oberseite des Kopfes 212 des Rückschlagkegels 206 kommuniziert. Der Druck drückt den Rückschlagkegel 206 auf (z. B. verschiebt sich der Kopf 212 aus seinem Sitz 224, der durch das untere Ende des Kompensationsventilelements 204 definiert ist), damit das aus dem Hydraulikzylinder 116 über den Anschluss B ausgetragene Fluid durch das untere Ende 198 des Hauptventilkörpers 170 über die untere Endöffnung 196 zum Tank 126 (2) strömen kann.
Bezugnehmend auf 8A-8C sind Betriebsarten der Druckkompensationseinheit 150A, 150B dargestellt, die unterschiedliche Fluidströme durch die Kompensationseinheit 150A, 150B bereitstellen. In 8A stellt die Kompensationseinheit 150A, 150B eine Druckkompensation und Strömungsaufteilung bereit. In 8B stellt die Kompensationseinheit 150A, 150B ein Lasterfassungssignal (z. B. an das Einstellsystem 130 (2)) bereit. In 8C befindet sich die Kompensationseinheit 150A, 150B in einer Betriebsart, die einen Rückfluss von der Last zum Tank zulässt.
Bezugnehmend auf 4-5 sind aufgrund der Komponentenintegration, die durch die Druckkompensatoreinheiten 150A, 150B der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt wird, in mindestens einigen Beispielen die Gesamtabmessungen des Ventilblocks 250 kleiner als für einen Ventilblock erforderlich, der die Kompensatoranordnungen 9 von 1 aufnimmt. Außerdem ist die Anzahl der durch den Ventilblock 250 definierten Aufnahmen geringer als für einen Ventilblock erforderlich, der die Kompensatoranordnungen 9 von 1 aufnimmt. Somit ist zu erkennen, dass die Druckkompensatoreinheiten der vorliegenden Offenbarung und die Systeme, die sie enthalten, weniger Platz einnehmen können, ein geringeres Gewicht aufweisen und/oder im Vergleich zu Druckkompensationsanordnungen des Standes der Technik und den zugehörigen Systemen einfacher zu montieren oder zu demontieren sind.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird ein Hydrauliksystem bereitgestellt, umfassend: ein hydraulisches Stellglied; eine Verstellpumpe in selektiver Fluidverbindung mit einem ersten Anschluss des hydraulischen Stellglieds und in selektiver Fluidverbindung mit einem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds, eine Lasterfassungsleitung; eine Tankleitung; ein Pumpeneinstellsystem; eine Pumpensteuerung, die betriebsmäßig mit dem Pumpeneinstellsystem und einer Taumelscheibe der Pumpe gekoppelt ist; und eine erste und zweite hydraulische Druckkompensatoreinheit, wobei jede der Kompensatoreinheiten umfasst: einen Hauptventilkörper, der eine Mittelachse und einen ersten zentralen Durchgang definiert; ein Kompensationsventilelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert ist und einen zweiten zentralen Durchgang definiert, wobei eine erste Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, dazu ausgelegt ist, über eine zweite Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, in selektiver Fluidverbindung mit einem des ersten und zweiten Anschlusses des hydraulischen Stellglieds zu stehen, um selektiv Pumpendruck an den ersten oder zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds bereitzustellen; eine Lasterfassungs-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer Lasterfassungs-Öffnungsstellung und einer Lasterfassungs-Schließstellung zu bewegen, wobei sich die Lasterfassungs-Öffnungsstellung in einer ersten axialen Richtung entfernt von der Lasterfassungs-Schließstellung befindet, wobei in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, über eine dritte Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung zu stehen, um Pumpendruck an die Lasterfassungsleitung bereitzustellen, und wobei in der Lasterfassungs-Schließstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, von Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung gesperrt zu sein; und eine Rückfluss-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer offenen Rückflussstellung und einer geschlossenen Rückflussstellung zu bewegen, wobei sich die offene Rückflussstellung in einer zweiten axialen Richtung entfernt von der geschlossenen Rückflussstellung befindet, wobei die zweite axiale Richtung der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei in der offenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, über die erste Öffnung in Fluidverbindung mit der Tankleitung zu stehen, und wobei in der geschlossenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, von Fluidverbindung mit der Tankleitung gesperrt zu sein.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird das erste Ausführungsbeispiel bereitgestellt, wobei für jede der ersten und zweiten Hydraulikdruck-Kompensatoreinheiten: die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, in Fluidverbindung mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds zu stehen, wenn sich das Kompensationsventilelement in einer Stellglied-Öffnungsstellung in Bezug auf den Hauptventilkörper befindet oder wenn sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Öffnungsstellung befindet;
die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, von einer Fluidverbindung mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds gesperrt zu sein, wenn sich das Kompensationsventilelement in einer Stellglied-Schließstellung in Bezug auf den Hauptventilkörper befindet und sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Schließstellung befindet; und in Bezug auf den Hauptventilkörper in der Stellglied-Öffnungsstellung das Kompensationsventilelement axial in der ersten axialen Richtung von der Stellglied-Schließstellung verschoben ist.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel wird die erste oder zweite beispielhafte Ausführungsform bereitgestellt, wobei die erste hydraulische Druckkompensatoreinheit dazu ausgelegt ist, eine selektive Fluidverbindung zwischen der Pumpe und dem ersten Anschluss des hydraulischen Stellglieds, jedoch nicht dem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds bereitzustellen, und wobei die zweite hydraulische Kompensatoreinheit dazu ausgelegt ist, eine selektive Fluidverbindung zwischen der Pumpe und dem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds, jedoch nicht dem ersten Anschluss des hydraulischen Stellglieds bereitzustellen.
Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel wird da dritte Ausführungsbeispiel bereitgestellt, das ferner ein in Mittelstellung geschlossenes Dreistellungs-Durchflussregelventil umfasst, das dazu ausgelegt ist, die Fluidverbindung zwischen der Pumpe und jeder der ersten und zweiten hydraulischen Kompensatoreinheit zu steuern.
Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird eines des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels bereitgestellt, wobei das hydraulische Stellglied ein Hydraulikzylinder ist.
Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel wird eines des ersten bis vierten Ausführungsbeispiels bereitgestellt, wobei das hydraulische Stellglied ein Motor ist.
Gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels wird eines des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels bereitgestellt, ferner umfassend einen Mobilkran, einen Lader, einen Bagger, einen Bohrer, einen Traktor, einen Teleskoplader.
Gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel wird eines des ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels bereitgestellt, ferner umfassend einen Ventilblock, wobei der Ventilblock einen ersten und einen zweiten Anschluss definiert, in denen die erste und die zweite hydraulische Druckkompensatoreinheit so montiert sind, dass sie mindestens eine zweite und dritte Kammer zwischen jedem der Hauptventilkörper und dem Ventilblock definieren, wobei mindestens zwei der ersten und zweiten dritten Kammern Ringräume definieren.
Gemäß einem achten Ausführungsbeispiel wird das siebte Ausführungsbeispiel bereitgestellt, wobei jede der ersten und zweiten hydraulische Druckkompensatoreinheit eine Endkappe umfasst, die von einer Außenfläche des Ventilblocks nach außen vorsteht.
Gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel wird das achte Ausführungsbeispiel bereitgestellt, wobei die Kappe von einer Außenfläche des Ventilblocks nach außen vorsteht und wobei die hydraulische Kompensatoreinheit in der Öffnung des Ventilblocks schraubbar montiert ist.
Die verschiedenen oben beschriebenen Beispiele werden nur zur Veranschaulichung bereitgestellt und sollten nicht so ausgelegt werden, dass sie den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. Fachleute werden ohne Weiteres verschiedene Modifikationen und Änderungen erkennen, die vorgenommen werden können, ohne den hierin veranschaulichten und beschriebenen beispielhaften Beispielen und Anwendungen zu folgen und ohne vom wahren Geist und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7063100 [0004]

Claims

Hydraulische Druckkompensatoreinheit, umfassend: einen Hauptventilkörper, der eine Mittelachse und einen ersten zentralen Durchgang definiert; ein Kompensationsventilelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert ist und einen zweiten zentralen Durchgang definiert, wobei eine erste Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert wird, dazu ausgelegt ist, über eine zweite Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in selektiver Fluidverbindung mit einem Anschluss eines hydraulischen Stellglieds zu stehen; eine Lasterfassungs-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer Lasterfassungs-Öffnungsstellung und einer Lasterfassungs-Schließstellung zu bewegen, wobei sich die Lasterfassungs-Öffnungsstellung in einer ersten axialen Richtung entfernt von der Lasterfassungs-Schließstellung befindet, wobei in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, über eine dritte Öffnung, die durch den Hauptventilkörper definiert ist, in Fluidverbindung mit einer Lasterfassungsleitung zu stehen, und wobei in der Lasterfassungs-Schließstellung die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, von der Fluidverbindung mit der Lasterfassungsleitung gesperrt zu sein; und eine Rückfluss-Rückschlagkomponente, die in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert ist und dazu ausgelegt ist, sich axial relativ zu dem Kompensationsventilelement zwischen einer offenen Rückflussstellung und einer geschlossenen Rückflussstellung zu bewegen, wobei sich die offene Rückflussstellung in einer zweiten axialen Richtung entfernt von der geschlossenen Rückflussstellung befindet, wobei die zweite axiale Richtung der ersten axialen Richtung entgegengesetzt ist, wobei in der offenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, über die erste Öffnung in Fluidverbindung mit einer Tankleitung zu stehen, und wobei in der geschlossenen Rückflussstellung die zweite Öffnung dazu ausgelegt ist, von Fluidverbindung mit der Tankleitung gesperrt zu sein.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 1, wobei die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, in Fluidverbindung mit dem Anschluss des hydraulischen Stellglieds zu stehen, wenn sich das Kompensationsventilelement in einer Stellglied-Öffnungsstellung in Bezug auf den Hauptventilkörper befindet oder wenn sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Öffnungsstellung befindet, wobei die erste Öffnung dazu ausgelegt ist, die Fluidverbindung mit dem Anschluss des hydraulischen Stellglieds zu sperren, wenn sich das Kompensationsventilelement in einer Stellglied-Schließstellung in Bezug auf den Hauptventilkörper befindet und sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückflussschließstellung befindet, und wobei in Bezug auf den Hauptventilkörper in der Stellglied-Öffnungsstellung das Kompensationsventilelement axial in der ersten axialen Richtung von der Stellglied-Schließstellung verschoben ist.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein erstes axiales Vorspannelement, das in dem ersten zentralen Durchgang positioniert und betriebsmäßig mit dem Kompensationsventilelement gekoppelt ist, um das Kompensationsventilelement in Richtung der zweiten axialen Richtung und in Richtung der geschlossenen Stellglied-Schließstellung vorzuspannen.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 3, wobei das erste axiale Vorspannelement eine Feder ist.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Federsitz, der in einer durch eine Kappe definierten Aussparung aufgenommen ist, wobei die Kappe mit einem axialen Ende des Hauptventilkörpers gekoppelt ist und diesen bedeckt.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückfluss-Rückschlagkomponente einen Kegel und ein zweites axiales Vorspannelement umfasst, das in dem zweiten zentralen Durchgang positioniert und betriebsmäßig mit dem Kompensationsventilelement gekoppelt ist, um das Kompensationsventilelement in Richtung der Rückfluss-Schließstellung vorzuspannen.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lasterfassungs-Rückschlagkomponente eine Rückschlagkugel umfasst, wobei das Kompensationsventilelement einen Rückschlagkugelsitz definiert, wobei die Rückschlagkugel auf dem Rückschlagkugelsitz sitzt, wenn sich die Lasterfassungs-Rückschlagkomponente in der Lasterfassungs-Schließstellung befindet und wobei die Rückschlagkugel in der ersten axialen Richtung vom Rückschlagkugelsitz axial verschoben ist, wenn sich die Lasterfassungs-Rückschlagkomponente in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung befindet.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückfluss-Rückschlagkomponente einen Kegel mit einem Kopf umfasst, wobei der Kopf in ein axiales Ende des Kompensationsventilelements eingreift, wenn sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Schließstellung befindet, und wobei der Kopf in der zweiten axialen Richtung vom axialen Ende des Kompensationsventilelements axial verschoben ist, wenn sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Öffnungsstellung befindet.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Vielzahl von Dichtungen, die an einer Außenfläche des Hauptventilkörpers oder einer Außenfläche der Kappe positioniert ist und die Mittelachse umgibt, wobei die Vielzahl von Dichtungen eine Vielzahl von Regionen definiert.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 9, wobei jede der Vielzahl von Regionen eine Kammer definiert, wenn der Hauptventilkörper mit einem Ventilblock gekoppelt ist.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 10, wobei eine erste der Vielzahl von Kammern einen ersten Ringraum definiert, der axial zwischen einer ersten der Dichtungen und einer zweiten der Dichtungen positioniert ist; wobei die erste Kammer dazu ausgelegt ist, über die dritte Öffnung in Fluidverbindung mit der ersten Öffnung zu stehen, wenn sich die Lasterfassungs-Rückschlagkomponente in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung befindet; wobei die erste Kammer dazu ausgelegt ist, die Fluidverbindung mit der ersten Öffnung zu sperren, wenn sich die Lasterfassungs-Rückschlagkomponente in der Lasterfassungs-Schließstellung befindet, wobei eine zweite der Vielzahl von Kammern einen zweiten Ringraum definiert, der axial zwischen der zweiten der Dichtungen und einer dritten der Dichtungen positioniert ist, wobei die zweite der Dichtungen axial zwischen der ersten und der zweiten Dichtung positioniert ist; wobei die zweite Kammer dazu ausgelegt ist, über die zweite Öffnung in Fluidverbindung mit der ersten Öffnung zu stehen, wenn sich das Kompensationsventilelement in der Stellglied-Öffnungsstellung befindet und/oder wenn sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Öffnungsstellung befindet; und wobei die zweite Kammer dazu ausgelegt ist, die Fluidverbindung mit der ersten Öffnung zu sperren, wenn sich das Kompensationsventilelement in der Stellglied-Schließstellung befindet und sich die Rückfluss-Rückschlagkomponente in der Rückfluss-Schließstellung befindet.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der Ansprüche 9-11, wobei jede der Vielzahl von Dichtungen einen O-Ring umfasst.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydraulische Stellglied ein Hydraulikzylinder ist.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach einem der Ansprüche 1-12, wobei das hydraulische Stellglied ein Motor ist.
System, umfassend mindestens eine erste und eine zweite der hydraulischen Druckkompensatoreinheiten nach einem der Ansprüche 1-14, wobei die erste hydraulische Druckkompensatoreinheit in selektiver Fluidverbindung mit einem ersten Anschluss, jedoch nicht mit einem zweiten Anschluss des hydraulischen Stellglieds steht, und wobei die zweite hydraulische Druckkompensatoreinheit in selektiver Fluidverbindung mit dem zweiten Anschluss, jedoch nicht mit dem ersten Anschluss des hydraulischen Stellglieds steht.
Hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 1, wobei die hydraulische Druckkompensatoreinheit als Stecker konfiguriert ist, um einen durch einen Ventilblock definierten Anschluss so zu verschließen, dass eine Kappe der hydraulischen Druckkompensatoreinheit von einer Außenfläche des Ventilblocks nach außen vorsteht.
System, umfassend die hydraulische Druckkompensatoreinheit nach Anspruch 9 und einen Ventilblock, wobei der Ventilblock einen Anschluss definiert, in dem die hydraulische Druckkompensatoreinheit montiert ist, um eine erste Kammer zwischen dem Hauptventilkörper und dem Ventilblock und axial zwischen einer ersten und einer zweiten der Dichtungen positioniert und eine zweite Kammer zwischen dem Hauptventilkörper und dem Ventilblock und axial zwischen der zweiten und dritten der Dichtungen positioniert zu definieren, wobei die zweite der Dichtungen axial zwischen der ersten und dritten Dichtung positioniert ist.
Mehrfunktions-Ventileinheit, umfassend: eine Ventilanordnung, die konfiguriert ist, als Einheit in einen Ventilblock eingebaut zu werden, wobei die Ventilanordnung konfiguriert ist, eine Fluidströmung in einer Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort zuzulassen, wobei die Ventilanordnung auch konfiguriert ist, zuzulassen, dass Fluid in einer Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung von dem zweiten Ort zu dem ersten Ort strömt, wobei die Ventilanordnung einschließt: ein druckkompensiertes Durchflussregelventil, das konfiguriert ist, einen konstanten Druckabfall in Bezug auf das Fluid aufrechtzuerhalten, das in Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt, wobei verhindert wird, dass Fluid durch das druckkompensierte Durchflussregelventil in Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung strömt; ein Rückfluss-Rückschlagventil, das entlang eines Strömungswegs positioniert ist, der das druckkompensierte Durchflussregelventil umgeht, wobei das Rückfluss-Rückschlagventil konfiguriert ist, zuzulassen, dass Fluid in der Rückflussrichtung durch die Ventilanordnung durch den Strömungsweg strömt und das druckkompensierte Durchflussregelventil umgeht, und das Rückfluss-Rückschlagventil konfiguriert ist, zu verhindern, dass Fluid in Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt, um das druckkompensierte Durchflussregelventil durch den Strömungsweg zu umgehen; und ein Lasterfassungs-Rückschlagventil in Fluidverbindung mit dem zweiten Ort, wobei sich das Lasterfassungs-Rückschlagventil öffnet, wenn Fluid in einer Vorwärtsrichtung durch die Ventilanordnung strömt.
Mehrfunktions-Ventileinheit nach Anspruch 18, wobei das druckkompensierte Durchflussregelventil ein Ventilelement umfasst, das zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegbar ist, wobei das Ventilelement ein erstes Ende umfasst, auf das ein Fluiddruck entsprechend der ersten Stellung einwirkt, um das Ventilelement in die offene Stellung zu drücken, wobei das Ventilelement ein zweites Ende aufweist, auf das ein Fluiddruck einwirkt, welcher der zweiten Stellung entspricht, um das Ventilelement in die geschlossene Stellung zu drücken, wenn das Lasterfassungs-Rückschlagventil offen ist, und wobei auch eine Feder auf das zweite Ende einwirkt, um das Ventilelement in Richtung der geschlossenen Stellung vorzuspannen.
Mehrfunktions-Ventileinheit nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Ventilanordnung einen Hauptventilkörper mit einer Mittelachse einschließt, die sich zwischen einem ersten und einem zweiten Ende gegenüber dem ersten Ende erstreckt, eine Kappe, die am zweiten Ende am Hauptventilkörper befestigt ist und das zweite Ende des Hauptventilkörpers bedeckt, und wobei das erste Ende des Hauptventilkörpers offen ist.
Multifunktions-Ventileinheit nach Anspruch 20, wobei der Hauptventilkörper mindestens eine erste Seitenöffnung definiert, die selektiv geöffnet werden kann, damit Fluid vorwärts zu einem Anschluss eines hydraulischen Stellglieds strömen kann, und mindestens eine zweite Seitenöffnung, die selektiv geöffnet werden kann, damit Fluid zu einer Lasterfassungsleitung strömen kann.
Multifunktions-Ventileinheit nach einem der Ansprüche 19-21, wobei das Lasterfassungs-Rückschlagventil eine Lasterfassungskugel umfasst, die sich zwischen einer Lasterfassungs-Schließstellung und einer Lasterfassungs-Öffnungsstellung bewegt, wobei in der Lasterfassungs-Schließstellung die Lasterfassungskugel in einem durch das Ventilelement definierten Lasterfassungssitz ruht und in der Lasterfassungs-Öffnungsstellung die Lasterfassungskugel vom Lasterfassungssitz axial verschoben ist.
Multifunktions-Ventileinheit nach einem der Ansprüche 19-22, wobei das Rückfluss-Rückschlagventil einen Kegel umfasst, der sich zwischen einer Rückfluss-Schließstellung und einer Rückfluss-Öffnungsstellung bewegt, wobei in der Rückfluss-Schließstellung ein Kopf des Kegels an dem zweiten Ende des Ventilelements anliegt und wobei in der Rückfluss-Öffnungsstellung der Kopf des Kegels axial von dem zweiten Ende des Ventilelements verschoben ist.
Multifunktions-Ventileinheit nach Anspruch 23, wobei die axiale Verschiebung des Kegels in eine Richtung entgegengesetzt zu der axialen Verschiebung der Lasterfassungskugel verläuft.
Multifunktions-Ventileinheit nach einem der Ansprüche 21-24, ferner umfassend eine erste, zweite und dritte Dichtung, wobei die erste und die zweite Dichtung eine erste Strömungskammer definieren, welche die Ventileinheit mindestens teilweise umgibt und mit der ersten Seitenöffnung in Verbindung steht, und wobei die zweite und die dritte Dichtung eine zweite Strömungskammer definieren, welche die Ventileinheit mindestens teilweise umgibt und mit der zweiten Seitenöffnung in Verbindung steht, wobei die erste und die zweite Strömungskammer gegeneinander abgedichtet sind.
Multifunktions-Ventileinheit nach einem der Ansprüche 19-25, wobei die Feder eine erste Feder ist und die Ventileinheit ferner eine zweite Feder umfasst, die das Ventilelement axial in Richtung einer Stellung vorspannt, in der das Rückfluss-Rückschlagventil geschlossen ist.