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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zu deren Betrieb.
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Diese Ventilanordnung wird vorzugsweise in einem hydraulischen Antriebssystem verwendet, bei welchem mehrere Aktuatoren in einem offenen hydraulischen Kreislauf parallel mit Druckfluid versorgt werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit eines jeden Aktuators wird dabei jeweils mit einer zugeordneten stetig verstellbaren Hauptblende eingestellt. Damit die tatsächliche Bewegungsgeschwindigkeit unabhängig von der am Aktuator angreifenden Last ist, werden Druckwaagen verwendet. Die erste Druckwaage der vorliegenden Erfindung, die aus der
US 5 305 789 A bekannt ist, regelt den Druck stromabwärts einer zugeordneten Hauptblende auf einen höchsten Lastdruck ein. Wenn der maximale Volumenstrom der Pumpe nicht ausreicht, um alle Aktuatoren wie gewünscht mit Druckfluid zu versorgen, hat dieses erste Regelungsprinzip zur Folge, dass alle Aktuatoren gegenüber der eingestellten Bewegungsgeschwindigkeit im gleichen Verhältnis langsamer werden.
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Bei einem anderen, zweiten Regelungsprinzip regelt die Druckwaage den Druckabfall an der zugeordneten Hauptblende. Bei diesem Regelungsprinzip wird ausschließlich der lasthöchste Aktuator langsamer oder bleibt ganz stehen. Durch Kombination beider Regelungsprinzipien kann man erreichen, dass einzelne Aktuatoren priorisiert werden, d.h. sie bewegen sich auch in einem Zustand der Mangelversorgung entsprechend der an der betreffenden Hauptblende eingestellten Geschwindigkeit.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine solche Priorisierung zu erreichen, wobei das genannte zweite Regelungsprinzip gerade nicht zum Einsatz kommt. Vielmehr soll es möglich sein, Ventilscheiben, die das erste Regelungsprinzip verwirklichen, mit wenig Aufwand, beispielsweise durch Stilllegen der entsprechenden Druckwaage, auf eine priorisierte Ventilscheibe mechanisch umzubauen. Alle weiteren Änderungen finden in der Software der Steuervorrichtung statt. Auf diese Weise kann das vielfach bewährte und kostengünstige Regelungsprinzip der
US 5 305 789 A für die weitaus meisten Aktuatoren des hydraulischen Antriebssystems weiterverwendet werden, wobei trotzdem eine Priorisierung mit geringem Aufwand ermöglicht wird.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Sektion zweiter Art vorgesehen ist, welche jeweils eine stetig verstellbare zweite Hauptblende und einen zweiten Drucksensor umfasst, wobei die zweite Hauptblende vom Hochdruckanschluss her mit Druckfluid versorgbar ist, wobei stromabwärts der zweiten Hauptblende ein zweiter individueller Lastdruck anliegt, wobei mit dem zweiten Drucksensor der zweite individuelle Lastdruck messbar ist, wobei der zweite individuelle Lastdruck über ein Lastmeldeventil mit dem Lastmeldekanal verbunden ist, wobei das Lastmeldeventil als Rückschlagventil ausgebildet ist, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom zugeordneten zweiten individuellen Lastdruck zum Lastmeldekanal hin zulässt, wobei ein dritter Drucksensor vorgesehen ist, mit welchem ein Hochdruck messbar ist, der am Hochdruckanschluss anliegt, wobei eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, mit welcher sowohl die wenigstens eine erste als auch die wenigstens eine zweite Hauptblende erstellbar sind, wobei der erste, der wenigstens eine zweite und der dritte Drucksensor an die Steuervorrichtung angeschlossen sind, wobei jeder ersten und jeder zweiten Hauptblende ein vorgebbares Volumenstromanforderungssignal zugeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung so eingerichtet ist, dass sie abhängig davon, ob die Summe aller Volumenforderungssignale größer oder kleiner als ein vorgegebener maximaler Volumenstrom ist, unterschiedliche Einstellverfahren für die Einstellung der wenigstens einen ersten und der wenigstens zweiten Hauptblende implementiert, wobei die genannten unterschiedlichen Einstellverfahren jeweils zumindest die genannten Volumenstromanforderungssignale als Eingangsgröße berücksichtigen. Die genannten unterschiedlichen Einstellverfahren können zusätzlich den höchsten Lastdruck den wenigstens einen zweiten individuellen Lastdruck und/oder den Hochdruck als Eingangsgröße berücksichtigen. Im Zulauf einer Sektion zweiter Art befindet sind neben der zweiten Hauptblende vorzugsweise keine weitere stetig verstellbare Blende, insbesondere keine stetig verstellbare Regelblende einer Druckwaage. Eine oder alle Sektionen zweiter Art können im Falle der Mangelversorgung priorisiert werden, wobei die Sektionen erster Art demgegenüber nachrangig mit Druckfluid versorgt werden.
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Die erste Regelblende ist der ersten Hauptblende vorzugsweise unmittelbar stromabwärts in Reihe geschaltet. Die wenigstens eine erste und/oder die wenigstens eine zweite Hauptblende sind vorzugsweise elektrisch verstellbar. Ein Volumenstromanforderungssignal kann von einem jeweils zugeordneten mehrachsigen Joystick, einem einachsigen Handhebel oder einem Fußpedal bereitgestellt werden, wobei es sich höchst vorzugsweise um ein elektrisches Signal handelt. Der erste individuelle Lastdruck ist entweder der Druck stromabwärts der ersten Hauptblende oder der Druck stromabwärts der ersten Regelblende, wobei der weiter stromabwärts gelegene Druck maßgeblich ist. Dieser erste individuelle Lastdruck wird vorzugsweise nicht mit einem Drucksensor gemessen, wobei er allein über die hydraulische Lastrückmeldung in die Ermittlung des höchsten Lastdrucks Eingang findet. Der höchste Lastdruck ist der höchste Druck aus allen ersten individuellen Lastdrücken und allen zweiten individuellen Lastdrücken. Er wird vorzugsweise rein hydraulisch ermittelt.
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Die Sektionen erster Art und/oder die Sektionen zweiter Art werden vorzugsweise jeweils von einer gesonderten Ventilscheibe gebildet, wobei alle Ventilscheiben zu einem Ventilblock fest zusammengebaut sind. Eine Pumpenansteuervorrichtung kann beispielsweise eine zweite Druckwaage umfassen, welche den Druck am Hochdruckanschluss bzw. den Hochdruck beeinflusst, wobei die zweite Druckwaage eine zweite Regelblende hat. Zwischen dem Hochdruckanschluss und der ersten bzw. der zweiten Hauptblende sind außer der genannten ersten Regelblende vorzugsweise keine weiteren Ventile oder sonstige Drosselstellen eingebaut, die einen nennenswerten Druckabfall bewirken. Es kann dort ein erstens bzw. zweites Lasthalteventil vorgesehen sein, welches als Rückschlagventil ausgebildet ist, welches ausschließlich einen Volumenstrom vom Hochdruckanschluss zur ersten bzw. zweiten Hauptblende hin zulässt.
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Die Ventilanordnung wird vorzugsweise von einer Pumpe mit Druckfluid versorgt, wobei der maximale Volumenstrom der unter den gegebenen Betriebsbedingungen maximal mit der Pumpe erreichbare Volumenstrom ist. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl. Die Steuervorrichtung umfasst vorzugsweise einen programmierbaren Digitalrechner, wobei wenigstens ein Analog-Digital-Wandler vorgesehen ist, welcher die Messwerte der genannten Drucksensoren in Digitalwerte umwandelt. Die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Hauptblende werden vorzugsweise parallel vom Hochdruckanschluss her versorgt, wobei in jedem Fluidströmungspfad ein Lasthalteventil angeordnet sein kann.
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Der maximale Volumenstrom kann zeitlich konstant sein. Dies ist der Fall, wenn der Hochdruck vergleichsweise niedrig ist, wenn also das maximale Verdrängungsvolumen und die maximal zulässige Drehzahl der Pumpe den maximalen Volumenstrom bestimmen. Wenn der Hochdruck vergleichsweise hoch ist, kann die maximale Leistung des Antriebsmotors der Pumpe den maximalen Volumenstrom definierten. Dieser ist dann zeitlich variabel, wobei er vom momentanen Hochdruck abhängt.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste Druckwaage ausschließlich in einer Stellung, in welcher die erste Regelblende ganz geöffnet ist, eine Verbindung zwischen dem Druck stromabwärts der zugeordneten ersten Hauptblende und dem Lastmeldekanal herstellt. Im Übrigen ist die genannte Verbindung gesperrt. Eine derartige erste Druckwaage ist aus der
US 5 305 789 A bekannt. Dieses Prinzip zur Bestimmung des höchsten Lastdrucks ist für die Sektionen erster Art gegenüber den ebenfalls möglichen Kaskaden aus Rückschlag- oder Wechselventilen bevorzugt. Die entsprechende erste Regelblende ist vorzugsweise stromabwärts der ersten Hauptblende angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der Sektionen erster Art größer als die Anzahl der Sektionen zweiter Art ist. Die vorliegende Erfindung ist dann besonders wirtschaftlich, wenn vergleichsweise wenig zu priorisierende Sektionen zweiter Art vorhanden sind. Mit der vorliegenden Erfindung sollen vorzugsweise nur ein oder zwei Aktuatoren eines hydraulischen Antriebssystems bevorzugt versorgt werden, wenn die Förderkapazität der Pumpe nicht ausreicht, wobei dies mit elektronischen Mitteln geschieht. Die übrigen Aktuatoren sollen in konventioneller Weise, beispielsweise entsprechend
US 5 305 789 A , weitgehend hydraulisch geregelt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Hochdruckanschluss an eine Pumpe mit verstellbarem Verdrängungsvolumen angeschlossen ist, wobei eine Pumpenansteuervorrichtung vorgesehen ist, die den Hochdruck durch Verstellung des genannten Verdrängungsvolumens auf einen vom höchsten Lastdruck abhängenden Solldruck einregelt. Gerade dieses, an sich bekannte, Regelverfahren ermöglicht die Priorisierung der Sektionen zweiter Art auf besonders einfache Weise. Der Solldruck liegt vorzugsweise um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des höchsten Lastdrucks. Die Pumpenansteuervorrichtung kann rein hydraulisch implementiert sein. Es ist aber auch denkbar, dass zumindest Teile des Druckreglers von der Steuervorrichtung per Software implementiert werden, wobei der mit dem ersten Drucksensor gemessene höchste Lastdruck und/oder der mit dem dritten Sensor gemessene Hochdruck als Eingangsgrößen verwendet werden. Die Pumpe saugt vorzugsweise Druckfluid aus einem Tank an.
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Schutz wird außerdem für ein Verfahren beansprucht, wobei eine erfindungsgemäße Ventilanordnung verwendet wird, wobei in einem ersten Betriebszustand, in welchem die Summe aller Volumenforderungssignale kleiner als der vorgegebene maximale Volumenstrom ist, die wenigstens eine erste Hauptblende entsprechend einer jeweils zugeordneten ersten Kennlinie abhängig vom zugeordneten Volumenstromanforderungssignal eingestellt wird, wobei die wenigstens eine zweite Hauptblende abhängig vom jeweils zugeordneten Volumenstromanforderungssignal, vom zugeordneten zweiten individuellen Lastdruck und vom Hochdruck eingestellt wird. Die Einstellung der zweiten Hauptblende geschieht vorzugsweise mittels eines jeweils zugeordneten Kennfelds, welches beispielsweise vorab durch Versuch ermittelt wird. Vorzugsweise wird das genannte Kennfeld zwischen den beim genannten Versuch gemessenen Stützstellen interpoliert. Eine Kennlinie hat vorzugsweise eine einzige Eingangsgröße, wobei ein Kennfeld mehrere Eingangsgrößen hat. Im ersten Betriebszustand ist keine Priorisierung erforderlich, weil keine Mangelversorgung vorliegt. Dennoch nutzt die erfindungsgemäße Sektion zweiter Art eine andere, aufwändigere Ansteuerung als die Sektion erster Art.
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Das vorstehend erläuterte Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn ein individueller zweiter Lastdruck gleich dem höchsten Lastdruck ist. Dann ergibt sich die Besonderheit, dass der erste Drucksensor und der betreffende zweite Drucksensor den gleichen Druck, nämlich den höchsten Lastdruck, messen. Als zweiter individueller Lastdruck im Rahmen des vorstehenden Verfahrens kann also einer der beiden Messwerte verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass dann, wenn ein individueller zweiter Lastdruck gleich dem höchsten Lastdruck ist, die betreffende zweite Hauptblende ganz geöffnet wird. Dann sind die Energieverluste im gesamten hydraulischen Antriebssystem am geringsten. Die Bewegungsgeschwindigkeit des betreffenden lasthöchsten Aktuators wird dann nicht mehr durch die betreffende zweite Hauptblende bewirkt. Vielmehr bewirkt vorzugsweise die Pumpenansteuervorrichtung die Einstellung der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit des lasthöchsten Verbrauchers. Hierfür ist vorzugsweise eine elektronische Ansteuerung der Pumpe vorgesehen, bei welcher der Förderstrom der Pumpe entsprechend der Summe der Volumenstromanforderungssignale einstellbar ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass in einem zweiten Betriebszustand, in welchem die Summe aller Volumenstromanforderungssignale größer als der vorgegebene maximale Volumenstrom ist, die wenigstens eine erste Hauptblende entsprechend einer jeweils zugeordneten zweiten Kennlinie abhängig vom zugeordneten Volumenstromanforderungssignal eingestellt wird, wobei die zweite Kennlinie durch Multiplikation der betreffenden ersten Kennlinie mit einem Reduktionsfaktor ermittelt wird, wobei der Reduktionsfaktor kleiner als Eins ist, wobei die wenigstens eine zweite Hauptblende abhängig vom jeweils zugeordneten Volumenstromanforderungssignal, vom zugeordneten zweiten individuellen Lastdruck und vom Hochdruck eingestellt wird. Der zweite Betriebszustand ist ein Zustand der Mangelversorgung. Die Pumpe wird dann vorzugsweise auf den unter den vorliegenden Umständen maximal möglichen Volumenstrom eingestellt, beispielsweise indem das höchstmögliche Verdrängungsvolumen oder die höchstmögliche hydraulische Leistung des geförderten Volumenstroms eingestellt wird. Der Reduktionsfaktor wird vorzugsweise so klein gewählt, so dass die Sektionen zweiter Art so eingestellt werden können, als läge keine Mangelversorgung vor.
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Das vorstehend erläuterte Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn ein individueller zweiter Lastdruck gleich dem höchsten Lastdruck ist. Dann ergibt sich die Besonderheit, dass der erste Drucksensor und der betreffende zweite Drucksensor den gleichen Druck, nämlich den höchsten Lastdruck messen. Als zweiter individueller Lastdruck im Rahmen des vorstehenden Verfahrens kann also einer der beiden Messwerte verwendet werden. Die Ermittlung des Reduktionsfaktors wird dann vorzugsweise so vorgenommen, dass der Stellweg der betreffenden zweiten Hauptblende nicht voll ausgenutzt werden muss, um die gewünschte Einstellung zu erreichen. Der verbleibende Reststellweg kann dann genutzt werden, um die Einstellung des Gesamtsystems schnell an sich ändernde äußere Belastungen anzupassen.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein erster Volumenstrom gleich der Summe aller Volumenstromanforderungssignale der Sektionen erster Art ist, wobei ein zweiter Volumenstrom gleich der Summe aller Volumenstromanforderungssignale der Sektionen zweiter Art ist, wobei der Reduktionsfaktor berechnet wird, indem die Differenz aus dem maximalen Volumenstrom und dem zweiten Volumenstrom gebildet wird, wobei die vorgenannte Differenz durch den ersten Volumenstrom dividiert wird. Auf diese Weise kann der Reduktionsfaktor rechnerisch ermittelt werden. Dieses einfache Verfahren wird vorzugsweise nur dann angewendet, wenn der höchste individuelle Lastdruck an einer Sektion erster Art anliegt, wobei es andernfalls wie nachfolgend erläutert modifiziert wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass dann, wenn ein individueller zweiter Lastdruck gleich dem höchsten Lastdruck ist, die betreffende zweite Hauptblende ganz geöffnet wird, wobei eine Differenz aus dem betreffenden zweiten individuellen Lastdruck und dem Hochdruck gebildet wird, wobei der genannte Reduktionsfaktor zusätzlich abhängig von der vorgenannten Differenz vermindert wird. In diesem Fall wird, wie oben bereits erläutert, die Einstellung der Pumpe benutzt, um die gewünschte Geschwindigkeit des lasthöchsten Aktuators einzustellen. Damit ergibt sich ein besonders geringer Energieverbrauch des Gesamtsystems.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 einen Schaltplan eines hydraulischen Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung;
- 2 einen Schaltplan einer Sektion erster Art in 1; und
- 3 einen Schaltplan einer Sektion zweiter Art in 1.
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1 zeigt einen Schaltplan eines hydraulischen Antriebssystems 70 mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung 10. Das hydraulische Antriebssystem 70 umfasst eine Pumpe 20, die vorliegend insgesamt vier Aktuatoren 13 parallel mit Druckfluid versorgt. Bei den Aktuatoren 13 kann es sich um Hydraulikzylinder oder um Hydromotore handeln. Bei dem Druckfluid handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl.
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Jeder Aktuator 13 ist an eine jeweils zugeordnete Sektion 40; 50 angeschlossen, die hierfür jeweils einen ersten und einen zweiten Arbeitsanschluss 11; 12 aufweisen. Die Ventilanordnung 10 umfasst dabei Sektionen erster Art 40, die eine erste Druckwaage (Nr. 42 in 2) umfassen, mit der eine im Wesentlichen lastunabhängige Ansteuerung des zugeordneten Aktuators 13 ermöglicht wird. Bei den Sektionen zweiter Art 50 fehlt eine derartige Druckwaage. Die Sektionen 40; 50 können beispielsweise jeweils von einer Ventilscheibe gebildet werden, wobei alle Ventilscheiben zu einem Ventilblock zusammengebaut sind. Es kann sich aber auch um Teile eines monolithischen Ventilblocks handeln. In beiden Fällen sind ein Hochdruckkanal 31; ein Niederdruckkanal 33 und ein Lastmeldekanal 34 vorgesehen, welche jeweils alle Sektionen 40; 50 durchsetzen, wobei überall in den genannten Kanälen 31; 33; 34 im Wesentlichen der gleiche Druck anliegt.
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Der Hochdruckkanal 31 hat an einem Ende einen Hochdruckanschluss 30, wobei das gegenüberliegende Ende beispielsweise fluiddicht verschlossen ist. Die Pumpe 20 saugt Druckfluid aus einem Tank 14 an und fördert es zum Hochdruckanschluss 30 und mithin in den Hochdruckkanal 31, wobei alle Aktuatoren 13 aus dem Hochdruckkanal 31 parallel mit Druckfluid versorgt werden. Der am Hochdruckanschluss 30 anliegende Druck wird mit dem dritten Drucksensor 23 gemessen, der wiederum an eine Steuervorrichtung 15 angeschlossen ist.
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Das von den Aktuatoren 13 zurückströmende Druckfluid fließt über den Niederdruckkanal 33 zurück zum Tank 14, so dass sich ein offener hydraulischer Kreislauf ergibt. Der Niederdruckkanal 33 hat an einem Ende einen Niederdruckanschluss 32, an welchen der Tank 14 angeschlossen ist. Das gegenüberliegende Ende des Niederdruckkanals 33 ist vorliegend fluiddicht verschlossen, wobei es über eine sehr enge feste Blende mit dem Lastmeldekanal 34 verbunden sein kann, um dort einen Leckage bedingten Druckaufbau zu vermeiden.
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In dem Lastmeldekanal 34 liegt der höchste Lastdruck 35 aller Aktuatoren 13 an. Unter einem individuellen Lastdruck eines Aktuators 13 wird der Druck verstanden, welcher zulaufseitig an diesem Aktuator 13 anliegt. Der höchste Lastdruck 35 ist der höchste aller individuellen Lastdrücke. Die individuellen Lastdrücke liegen insbesondere an den Stellen an, die im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als erster individueller Lastdruck (Nr. 45 in 2) und als zweiter individueller Lastdruck (Nr. 55 in 3) bezeichnet werden.
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Der höchste Lastdruck 35 wird vorliegend zur Druckregelung der Pumpe 20 verwendet. Die Pumpe 20 hat ein stetig verstellbares Verdrängungsvolumen, wobei die Pumpe 20 beispielsweise als Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgeführt ist. Das Verdrängungsvolumen wird vorliegend mittels eines hydraulischen Stellzylinders 21 verstellt. Die Pumpe 20 ist vorliegend so ausgelegt, dass sie von selbst zum Verdrängungsvolumen Null bzw. zu einem sehr kleinen Verdrängungsvolumen zurückschwenkt, wobei sie mittels des einfachwirkenden Stellzylinders 21 zu einem größeren Verdrängungsvolumen hin verstellt werden kann. Die Pumpenansteuervorrichtung 22 regelt den Druck am Hochdruckanschluss 30 vorzugsweise auf einen Druck ein, welcher um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des höchsten Lastdrucks 35 liegt. Dies kann auf rein hydraulische Weise geschehen, wobei dann eine hydraulische Lastrückmeldung 25 zur Pumpenansteuervorrichtung 22 hin vorgesehen ist. Es ist aber genauso gut möglich, dass die Druckregelung auf elektronische Weise geschieht, wobei der vom ersten Drucksensor 36 gemessene höchste Lastdruck 35 als Istgröße der Regelung verwendet wird. Dieser Regler wird vorzugsweise von der Steuervorrichtung 15 implementiert. Das entsprechende elektronische Stellsignal 26 ist beispielsweise der an der Pumpe 20 einzustellende Schwenkwinkel der Schwenkwiege. Es ist aber auch denkbar, dass das elektronische Stellsignal 26 der Öffnungsquerschnitt eines Ventils ist, mit welchem der Stellzylinder 21 angesteuert wird.
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Jedem Aktuator 13 ist ein Volumenstromanforderungssignal 16 zugeordnet. Hierunter soll ein Signal verstanden werden, welches proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit des betreffenden Aktuators 13 ist bzw. das proportional zum Volumenstrom ist, welcher zum betreffenden Aktuator 13 hin fließt. Die Volumenstromanforderungssignale 16 werden vorliegend von zwei zweiachsigen Joysticks 17 bereitgestellt, die jeweils zwei elektronische Volumenstromanforderungssignale 16 liefern. Es ist auch denkbar, dass die Volumenstromanforderungssignale 16 von einer (nicht dargestellten) elektronischen Bewegungssteuerung bereitgestellt werden, so dass das hydraulische Antriebssystem 70 beliebig vorgebbare Bewegungsabläufe automatisch ausführt.
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Hinzuweisen ist noch auf die mit a, b und c gekennzeichneten Signale, nämlich das erste Stellsignal a, das zweite Stellsignal b und des Drucksignal c eines zweiten Drucksensors. Diese sind alle an die Steuervorrichtung 15 angeschlossen, wobei die entsprechenden Signale a, b und c vorzugsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens Verwendung finden.
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2 zeigt einen Schaltplan einer Sektion erster Art 40 in
1. Diese arbeitet nach dem aus
US 5 305 789 A bekannten hydraulischen Regelungsprinzip, bei welchem ein Druck unmittelbar stromabwärts der ersten Hauptblende 41 auf den höchsten Lastdruck eingeregelt wird, welcher im Lastmeldekanal 34 anliegt. Hierfür ist die erste Druckwaage 42 vorgesehen, deren erste Regelblende 43 unmittelbar stromabwärts der ersten Hauptblende 41 in Reihe geschaltet ist, so dass der zu regelnde Druck zwischen der ersten Hauptblende 41 und der ersten Regelblende 43 anliegt.
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Solange der im Hochdruckkanal 24 anliegende Druck ausreicht, um die an dieser Sektion angeschlossene Last zu halten, liegt stromaufwärts der ersten Hauptblende 41 der Druck am Hochdruckkanal 24 an. Damit liegt an der ersten Hauptblende 41 eine feste Druckdifferenz an, die von der oben erläuterten Regelung der Pumpenansteuervorrichtung definiert wird. Der Volumenstrom durch die erste Hauptblende 41 hängt damit nur noch von deren Einstellung ab.
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Wenn ausschließlich Sektionen erster Art 40 vorhanden wären, hätte dieses Regelungsprinzip zur Folge, dass alle Aktuatoren im gleichen Verhältnis langsamer werden würden, wenn der maximale Volumenstrom der Pumpe nicht mehr ausreicht, um die mit den ersten Hauptblenden 41 eingestellten Volumenströme bereitzustellen. Mit der vorliegenden Erfindung soll es demgegenüber ermöglicht werden, die Aktuatoren, die an die Sektionen zweiter Art (Nr. 50 in 1) angeschlossen sind, bevorzugt zu versorgen, wenn die Förderkapazität der Pumpe nicht mehr ausreicht, um alle Aktuatoren zu versorgen. In der Folge werden bei Mangelversorgung nur noch die Aktuatoren langsamer, welche an die Sektionen erster Art 40 angeschlossen sind.
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In 2 sind die erste Hauptblende 41 und das zugeordnete erste Wegeventil 46 der Übersichtlichkeit halber als gesonderte Ventile dargestellt (sog. aufgelöste Darstellungsweise), wobei sie tatsächlich von einem gemeinsamen Ventilschieber gebildet werden. Sie werden also parallel verstellt, was in 2 mit der gemeinsamen Verstellung durch die Betätigungsmagnete 48 und die Rückstellfedern 47 angedeutet werden soll. Die Rückstellfedern 47 spannen sowohl die erste Hauptblende 41 als auch das erste Wegeventil 46 in eine mittlere Sperrstellung vor, in welcher der zugeordnete Aktuator hydraulisch fest eingespannt ist. Man spricht daher auch von einer Closed-Center-Bauweise. Mit dem ersten und dem zweiten Stellsignal a, b kann eine Verstellung weg von der Mittelstellung bewirkt werden, wobei diese Verstellung vorzugsweise elektrohydraulisch geschieht. Mit der ersten Hauptblende 41 wird dabei die Bewegungsgeschwindigkeit eingestellt, wobei mit dem ersten Wegeventil 46 die Bewegungsrichtung eingestellt wird. Das erste Wegeventil 46 hat gegenüber der ersten Hauptblende 41 vorzugsweise einen kleinen Strömungswiderstand. Das vom Aktuator zurückströmende Druckfluid fließt über das erste Wegeventil 46 in den Tankkanal 33 und mithin zum Tank.
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Die erste Druckwaage 42 wird in Öffnungsrichtung der ersten Regelblende 43 vom Druck stromabwärts der ersten Hauptblende 41 beaufschlagt. In Schließrichtung der ersten Regelblende 43 wird sie vom höchsten Lastdruck beaufschlagt, welcher im Lastmeldekanal 34 anliegt. Die erste Regelblende 43 ist ausschließlich dann ganz geöffnet, wenn der Druck stromabwärts der ersten Hauptblende 41 gleich dem maximalen Lastdruck ist. Ausschließich in dieser Stellung wird über die erste Druckwaage 42 eine Verbindung zwischen dem Druck stromabwärts der ersten Hauptblende 41 und dem Lastmeldekanal 34 hergestellt. Eben diese Verbindung bewirkt, dass im Lastmeldekanal 34 der höchste Lastdruck anliegt. Alternativ könnte man zur Lastmeldung auch Kaskaden von Rückschlag- bzw. Wechselventilen verwenden, wie diese bei der Sektion zweiter Art der Fall ist (siehe 3; Nr. 52).
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Hinzuweisen ist noch auf das optionale erste Lasthalteventil 44, welches stromaufwärts der ersten Hauptblende 41 angeordnet ist. Dieses lässt ausschließlich einen Fluidstrom vom Hochdruckkanal 31 zum Aktuator hin zu. Reicht der Druck im Hochdruckkanal 31 nicht aus, um die Last am betreffenden Aktuator zu halten, so bleibt der Aktuator wegen des ersten Lasthalteventils 44 stehen. Er bewegt sich insbesondere nicht entgegen der gewünschten Bewegungsrichtung.
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3 zeigt einen Schaltplan einer Sektion zweiter Art 50 in 1. Die zweite Hauptblende 51 und das zweite Wegeventil 56 sind entsprechend den tatsächlichen Verhältnissen als Bestandteil eines einzigen Ventils dargestellt, wobei sie mit einem gemeinsamen Ventilschieber parallel verstellt werden. Der zweite individuelle Lastdruck 55 liegt in der Verbindung zwischen der zweiten Hauptblende 51 und dem zweiten Wegeventil 56 an. Dort war bei der Sektion erster Art die erste Druckwaage angeordnet, die bei der Sektion zweiter Art 50 fehlt. Stattdessen wird der zweite individuelle Lastdruck 55 mit einem zweiten Drucksensor 54 gemessen, welcher an die Steuervorrichtung (Nr. 15 in 1) angeschlossen ist.
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Mit dem Lastmeldeventil 52 wird die Ermittlung des höchsten Lastdrucks bewirkt. Das Lastmeldeventil 52 ist als Rückschlagventil ausgebildet, welches ausschließlich einen Fluidstrom vom zweiten individuellen Lastdruck 55 zum Lastmeldekanal 34 hin zulässt. Es öffnet also nur dann, wenn der zweite individuelle Lastdruck 55 der zugeordneten Sektion 50 höher ist als der im Lastmeldekanal 34 anliegende Druck. In der Folge liegt im Lastmeldekanal 34 der höchste Lastdruck an. Dieses Lastmeldeprinzip ist ohne Weiteres mit dem Lastmeldeprinzip aus 2 kombinierbar.
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Die Rückstellfedern 57, die Betätigungsmagnete 58 und das zweite Lasthalteventil 52 arbeiten analog zu den entsprechenden Bauteilen in der Sektion erster Art nach 2 (Nr. 47; 48; 44).
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Bezugszeichenliste
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- a
- erster Stellsignal
- b
- zweites Stellsignal
- c
- Drucksignal eines zweiten Drucksensors
- 10
- Ventilanordnung
- 11
- erster Arbeitsanschluss
- 12
- zweiter Arbeitsanschluss
- 13
- Aktuator
- 14
- Tank
- 15
- Steuervorrichtung
- 16
- Volumenstromanforderungssignal
- 17
- Joystick
- 20
- Pumpe
- 21
- Stellzylinder
- 22
- Pumpenansteuervorrichtung
- 23
- dritter Drucksensor
- 24
- Hochdruck
- 25
- Lastrückmeldung
- 26
- Stellsignal
- 30
- Hochdruckanschluss (=Förderdruck der Pump)
- 31
- Hochdruckkanal
- 32
- Niederdruckanschluss
- 33
- Niederdruckkanal
- 34
- Lastmeldekanal
- 35
- höchster Lastdruck
- 36
- erster Drucksensor
- 40
- Sektion erster Art
- 41
- erste Hauptblende
- 42
- erste Druckwaage
- 43
- erste Regelblende
- 44
- erstes Lasthalteventil
- 45
- erster individueller Lastdruck
- 46
- erstes Wegeventil
- 47
- Rückstellfeder
- 48
- Betätigungsmagnet
- 50
- Sektion zweiter Art
- 51
- zweite Hauptblende
- 52
- zweites Lastmeldeventil
- 53
- zweites Lasthalteventil
- 54
- zweiter Drucksensor
- 55
- zweiter individueller Lastdruck
- 56
- zweites Wegeventil
- 57
- Rückstellfeder
- 58
- Betätigungsmagnet
- 70
- Antriebssystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5305789 A [0002, 0004, 0011, 0012, 0031]
