DE10253131A1

DE10253131A1 - Zylinderanbauventil

Info

Publication number: DE10253131A1
Application number: DE10253131A
Authority: DE
Inventors: Edmund Kraft
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: DE10253131B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Zylinderanbauventil (1) zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, mit einem Steuerventil (2), das zur Steuerung der Hebengeschwindigkeit mit einem Steuerquerschnitt (18) versehen ist, mittels dem die Verbindung einer bedarfsstromgeregelten Pumpe mit der Anhebekammer zumindest eines den Ausleger betätigenden Auslegerzylinders steuerbar ist. Die Aufgabe, ein verbessertes Betriebsverhalten des Auslegers der Arbeitsmaschine zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Steuerquerschnitt (18) des Steuerventils (2) eine Druckwaage (17) nachgeschaltet ist, die von dem Druck stromab des Steuerquerschnitts (18) in Richtung einer Sperrstellung (20b) und von dem in der Anhebekammer (A) des Auslegerzylinders anstehenden Lastdruck sowie einer Feder (19) in Richtung einer Durchflussstellung (20a) beaufschlagbar ist. Bevorzugterweise ist das Steuerventil (2) als Längsschieberventil mit einem in einer Gehäusebohrung (21) eines Ventilgehäuses (22) längsverschiebbar angeordneten Steuerschieber (20) ausgebildet und die Druckwaage (17) in den Steuerschieber (20) integriert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinderanbauventil zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Bagger, mit einem Steuerventil, das zur Steuerung der Hebengeschwindigkeit mit einem Steuerquerschnitt versehen ist, mittels dem die Verbindung einer bedartsstromgeregelten Pumpe mit der Anhebekammer zumindest eines den Ausleger betätigenden Auslegerzylinders steuerbar ist.
Ein gattungsgemäßes Zylinderanbauventil, das zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine vorgesehen ist, ist aus der DE 100 47 632 A1 bekannt. Derartige Zylinderanbauventile werden in Load-Sensing geregelten Antriebssystemen verwendet, bei denen eine bedarfsstromgeregelte Pumpe den von den angesteuerten Verbraucher geforderten Druckmittelbedarf liefert. Die Fördermenge der Pumpe ist hierbei in Abhängigkeit von dem höchsten Lastdruck der angesteuerten Verbraucher steuerbar. Mit einem aus der DE 100 47 632 A1 bekannten Zylinderanbauventil kann es hierbei bei der gleichzeitigen Ansteuerung des Auslegers zum Anheben des Auslegers und eines weiteren Verbrauchers, beispielsweise des Stiels eines Baggers, zu Betriebszuständen kommen, in denen der weiteren Verbraucher den höchsten Lastdruck führt. Ein derartiger Betriebszustand liegt beispielsweise vor, wenn bei der gleichzeitigen Ansteuerung des Auslegers zum Anheben des Auslegers und des Stiels der Stiel auf seinen Endanschlag fährt. Hierdurch steigt der Lastdruck an, wodurch die Pumpe in Richtung einer Erhöhung der Fördermenge verstellt wird. Dem Ausleger strömt somit ein erhöhter Förderstrom zu, wodurch sich ein Bewegungsstoß in der Hebenbewegung des Auslegers ergibt. Durch diesen Bewegungsstoß tritt während der anfangs gleichförmigen Bewegung des Auslegers eine plötzliche Geschwindigkeitszunahme auf, die für die Bedienperson einer als Bagger ausgebildeten Arbeitsmaschine, insbesondere beim Heben von Lasten oder beim Planieren, zu schwer kontrollierbaren Bewegungsabläufen führen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinderanbauventil zur Verfügung zu stellen, das ein verbessertes Betriebsverhalten des Auslegers der Arbeitsmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Steuerquerschnitt des Steuerventils eine Druckwaage nachgeschalten ist, die von dem Druck stromab des Steuerquerschnitts in Richtung einer Sperrstellung und von dem in der Anhebekammer des Auslegerzylinders anstehenden Lastdruck sowie einer Feder in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist. Mit einer derartigen, dem die Hebengeschwindigkeit des Auslegers bestimmenden Steuerquerschnitt des Steuerventils des Zylinderanbauventils zugeordneten Druckwaage kann auf einfache Weise erzielt werden, dass bei der gleichzeitigen Betätigung des Auslegers zum Anheben des Auslegers und eines weiteren Verbrauchers, der einen höheren Lastdruck liefert, die durch den Steuerquerschnitt strömende Druckmittelmenge und somit die Hebengeschwindigkeit des Auslegers konstant bleibt, wodurch ein Bewegungsstoß vermieden wird, falls beispielsweise der weitere Verbraucher auf seinen Endanschlag fährt. Mit einer derartigen Druckwaage kann. somit auf einfache Weise ein Bewegungsstoß und eine Geschwindigkeitszunahme des Auslegers vermieden werden und somit ein verbessertes Betriebsverhalten des Auslegers erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, bei der das Steuerventil als Längsschieberventil mit einem in einer Gehäusebohrung eines Ventilgehäuses längsverschiebbar angeordneten Steuerschieber ausgebildet ist, ist die Druckwaage in den Steuerschieber integriert. Bei einem Zylinderanbauventil, das am Auslegerzylinder im Bereich des Anschlusses der Anhebekammer angeordnet ist, wobei für das Zylinderanbauventil ein geringer Bauraum zur Verfügung steht, wird durch die Integration der Druckwaage in den Steuerschieber des Steuerventils für die Druckwaage kein zusätzlicher Bauraum benötigt.
Eine zweckmäßige Ausgestaltungsform der Erfindung sieht vor, dass an der Gehäusebohrung eine mit der Pumpe in Verbindung stehende Pumpenanschlusskammer und eine mit der Anhebekammer in Verbindung stehende Anhebeanschlusskammer ausgebildet ist und der Steuerschieber mit einer Längsbohrung versehen ist, die mit einer den Steuerquerschnitt bildenden Steuerausnehmung versehen ist, mittels der in einer Hebenstellung des Steuerventils zum Anheben des Auslegers die Verbindung der Längsbohrung mit der Pumpenanschlusskammer steuerbar ist, und mit einer Ausnehmung versehen ist, mittels der in der Hebenstellung die Längsbohrung an die Anhebeanschlusskammer angeschlossen ist, wobei die Druckwaage einen in der Längsbohrung angeordneten Steuerkolben aufweist, der mit einer die Steuerausnehmung ansteuernden Steuerkante versehen ist. Hierdurch kann der Steuerkolben der Druckwaage mit geringem Bauaufwand in den Steuerschieber des Steuerventils integriert werden und stromab der den Steuerquerschnitt bildenden Steuerausnehmung angeordnet werden.
Sofern der Steuerkolben mit einer ringnutförmigen Ausnehmung versehen ist, kann mit geringem Herstellaufwand die den Steuerquerschnitt ansteuernde Steuerkante gebildet werden.
Die Druckwaage kann auf einfache Weise von dem Druck stromab des Steuerquerschnitts in Richtung einer die Verbindung der Steuerausnehmung mit der Längsbohrung absperrenden Sperrstellung beaufschlagt werden, wenn an der Längsbohrung ein den Steuerkolben in Richtung der Sperrstellung beaufschlagender Steuerdruckraum ausgebildet ist, der mittels eines in dem Steuerkolben ausgebildeten Verbindungskanals mit der Ausnehmung im Bereich der Steuerkante in Verbindung steht.
In Richtung der die Verbindung der Steuerausnehmung zur Längsbohrung öffnenden Durchflussstellung ist die Druckwaage auf einfache Weise von der Feder und dem Druck in der Anhebekammer des Auslegerzylinders beaufschlagbar, wenn an der Längsbohrung eine den Steuerkolben in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagender Federraum ausgebildet ist, in dem die den Steuerkolben beaufschlagende Feder angeordnet ist, wobei der Federraum mittels einer in dem Steuerschieber ausgebildeten Ausnehmung in der Hebenstellung mit der Anhebeanschlusskammer verbindbar ist.
Zweckmäßigerweise ist der Federraum in der Senkenstellung des Steuerventils entlastbar. Mit besonderem Vorteil ist hierzu der Federraum mittels der Ausnehmung in der Senkenstellung des Steuerventils an eine an der Gehäusebohrung ausgebildete Anschlusskammer anschließbar, die mit einer Absenkkammer des Auslegerzylinders und über eine Steuerausnehmung mit einer an der Gehäusebohrung ausgebildeten Behälteranschlusskammer in Verbindung steht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
1 den Schaltplan eines erfindungsgemäßen Zylinderanbauventils,
2 ein erfindungsgemäßes Zylinderanbauventils ein einem Längsschnitt und
3 einen Ausschnitt der 2 in einer vergrößerten Darstellung.
In den Figuren ist ein erfindungsgemäßen Zylinderanbauventils 1 zur Steuerung eines nicht mehr dargestellten Auslegerzylinders einer beispielsweise als Bagger ausgebildeten Arbeitsmaschine gezeigt.
Das Zylinderanbauventil 1 umfasst ein in Zwischenstellungen drosselndes Steuerventil 2, das eine Neutralstellung 2a, eine Senkenstellung 2b und eine Hebenstellung 2c aufweist.
Das Steuerventil 2 weist einen Pumpenanschluss auf, der mittels eines Pumpenkanals 3 mit einem Pumpenanschluss P des Zylinderanbauventils 1 in Verbindung steht. Zwei Behälteranschlüsse des Steuerventils 2 stehen mittels eines Behälterkanals 4 mit einem Behälteranschluss T des Zylinderanbauventils 1 in Verbindung. Zudem ist ein Lastdruckmeldeanschluss am Steuerventil 2 vorgesehen, der mittels eines Load-Sensing-Kanals 5 mit einem Lastdruckmeldeanschluss LS des Zylinderanbauventils 1 in Verbindung steht.
Mit dem Auslegerzylinder ist das Zylinderanbauventil 1 mittels Anschlüssen A und B verbunden, wobei das Zylinderanbauventil 1 mittels des Anschlusses A an der Anhebekammer des Auslegerzylinders angeordnet ist. Von dem Anschluss A des Zylinderanbauventils 1 ist ein Druckmittelkanal 6 zu dem Steuerventil 2 geführt. In dem Druckmittelkanal 6 ist ein in Richtung zur Anhebekammer öffnendes Sperrventil 7 angeordnet, das mittels eines Vorsteuerventils 8 in der Senkenstellung 2b des Steuerventils 2 aufsteuerbar ist. Mit dem Anschluss B des Zylinderanbauventils 1, der mittels einer Schlauch- oder Rohrleitung an die Absenkkammer des Auslegerzylinders angeschlossen ist, steht ein zum Steuerventil 2 geführter Druckmittelkanal 9 in Verbindung. Von dem Druckmittelkanal 9 ist ein Umgehungskanal 10 zu einem weiteren Anschluss des Steuerventils 2 geführt, der in der Senkenstellung 2b mit dem Druckmittelkanal 6 und somit der Anhebekammer in Verbindung steht. In dem Umgehungskanal 10 ist ein in Richtung zum Druckmittelkanal 9 öffnendes Sperrventil 11 angeordnet.
Das Steuerventil 2 ist hydraulisch betätigbar, wobei eine Steuerdruckleitung 12a, in der ein Steuerdruck X geführt ist, mit einer in Richtung der Hebenstellung 2c wirkenden Steuerfläche des Steuerventils 2 in Verbindung steht. Ein Richtung der Senkenstellung 2b wirkende Steuerfläche des Steuerventils 2 steht mit einer Steuerdruckleitung 12b in Verbindung, in der ein Steuerdruck Y geführt ist.
Das Vorsteuerventil 8 dient ebenfalls zur Erfassung des Lastdruckes in der Hebenstellung 2c des Steuerventils 2. Das Vorsteuerventil 8 steht hierzu mittels eines Zweigkanals 13 mit dem Druckmittelkanal 6 zwischen dem Steuerventil 2 und dem Sperrventil 7 in Verbindung. Ein weiterer Kanal 14 ist von der Sperrseite des Sperrventils 7 zu dem Vorsteuerventil 8 geführt. Mittels eines weiteren Kanals 15 ist das Sperrventil 8 mit dem Load-Sensing-Kanal 5 verbunden. In dem Kanal 15 ist hierbei ein in Richtung zum Load-Sensing-Kanal 5 öffnendes Rückschlagventil 41 angeordnet. Das Vorsteuerventil 8 verbindet in einer ersten Schaltstellung 8a zur Erfassung des Lastdrucks im Nebenbetrieb den Zweigkanal 13 mit dem Kanal 15. In einer zweiten Schaltstellung 8b ist der Kanal 14 zur Aufsteuerung des Sperrventils 7 im Senkenbetrieb an den Kanal 13 angeschlossen. Das Vorsteuerventil 8 ist mittels einer Feder in Richtung der ersten Schaltstellung 8a beaufschlagbar. Mittels einer Kolbeneinrichtung 16 ist das Vorsteuerventil 8 von dem Steuerdruck X in Richtung der ersten Schaltstellung 8a und mittels des Steuerdrucks Y in Richtung der zweiten Schaltstellung 8b beaufschlagbar.
Erfindungsgemäß ist in der Hebenstellung 2c des Steuerventils 2, in der die Anhebekammer des Auslegerzylinders mit dem Pumpenkanal 3 und die Absenkkammer des Auslegerzylinders mit dem Behälterkanal 4 verbunden ist, eine Druckwaage 17 vorgesehen, die stromab des die Hebengeschwindigkeit bestimmenden Steuerquerschnitts 18 des Steuerventils 2 angeordnet ist. Die Druckwaage 17 ist von einer Feder 19 und dem im Druckmittelkanal 6 und somit dem am Anschluss A, der mit der Anhebekammer des Auslegerzylinder verbunden ist, anstehenden Lastdruck in Richtung einer Durchflussstellung 20a beaufschlagbar. In Richtung einer Sperrstellung 20b ist die Druckwaage 17 von dem Druck stromab des Steuerquerschnitts 18 beaufschlagbar.
Das Steuerventil 2 ist – wie aus der 2 ersichtlich ist – als Längsschieberventil mit einem Steuerschieber 20 ausgebildet, der in einer Gehäusebohrung 21 eines Ventilgehäuses 22 des Zylinderanbauventils 1 längsverschiebbar angeordnet ist. An der Gehäusebohrung 21 ist eine als Ringnut ausgebildete Pumpenanschlusskammer 25 vorgesehen, die mit dem Pumpenkanal 4 in Verbindung steht. Benachbart zur Pumpenanschlusskammer 25 sind als Ringnuten ausgebildete Verbraucheranschlusskammern 26, 27 angeordnet, wobei die Verbraucheranschlusskammern 26 mit dem zu dem Anschluss A und somit der Anhebekammer des Auslegerzylinders geführten Druckmittelkanal 6 in Verbindung steht, in dem das Sperrventil 7 angeordnet ist. Die Verbraucheranschlusskammer 27 steht mit dem Druckmittelkanal 9 in Verbindung, der zu dem mit der Absenkkammer des Auslegerzylinders in Verbindung stehenden Anschluss B geführt ist.
Eine benachbart zur Verbraucheranschlusskammer 26 an der Gehäusebohrung 6 ausgebildete ringnutförmige Anschlusskammer 28 steht über den Umgehungskanal 10 mit dem Druckmittelkanal 9 in Verbindung.
Benachbart zu der Anschlusskammer 28 sowie der Verbraucheranschlusskammer 27 sind ringnutförmige Behälteranschlusskammer 29, 30 ausgebildet, die mit dem Behälterkanal 4 in Verbindung stehen. Benachbart zur Behälteranschlusskammer 30 ist eine ringnutförmige Load-Sensing-Anschlusskammer 31 ausgebildet, die mit dem Load-Sensing-Kanal 5 in Verbindung steht.
An dem Steuerschieber 20 ist eine als Ringnut ausgebildete Steuerausnehmung 33 vorgesehen, mittels der in der Senkenstellung des Steuerventils 2 bei nach in der 2 links ausgelenkten Steuerschieber 20 die Anschlusskammer 28 mit der Behälteranschlusskammer 29 verbindbar ist.
Der Steuerschieber 20 ist – wie in 3 gezeigt – mit einer Längsbohrung 30 versehen, an der eine aus mehreren Querbohrungen bestehende Steuerausnehmung 31 ausgebildet ist, die den Steuerquerschnitt 18 bildet, wodurch bei einer Auslenkung des Steuerschiebers 20 nach in den 3 rechts in die Hebenstellung 2c die Verbindung der Pumpenanschlusskammer 25 mit der Längsbohrung 30 und somit die Hebengeschwindigkeit steuerbar ist.
Mittels einer weiteren von der Längsbohrung 30 ausgehenden Ausnehmung 32, die von mehreren Querbohrungen gebildet ist, wird in der Hebenstellung des Steuerschiebers 20 die Längsbohrung 30 mit der Anhebeanschlusskammer 26 verbunden.
Erfindungsgemäß ist in der Längsbohrung 30 die Druckwaage 17 angeordnet, die einen Steuerschieber 36 aufweist, der mit einer ringnutförmigen Ausnehmung 37 versehen ist, die eine die Steuerausnehmung 31 ansteuernden Steuerkante 38 bildet.
An dem äußeren Bereich der Längsbohrung 30 ist ein Federraum 40 ausgebildet, in dem die den Steuerkolben 36 in Richtung der dargestellten Durchflussstellung, in der die Verbindung der Steuerausnehmung 31 mit der Längsbohrung 30 vollständig geöffnet ist, beaufschlagende Feder 19 angeordnet ist. Der Federraum 40 steht mit einer an dem Steuerkolben 36 ausgebildeten Ausnehmung 42 in Verbindung, die in der Hebenstellung des Steuerventils 2 bei nach in der 3 rechts ausgelenktem Steuerschieber 20 an die Anhebeanschlusskammer 26 angeschlossen ist, wodurch in der Hebenstellung 2c der in der Anhebekammer des Auslegerzylinders anstehende Lastdruck im Federraum 40 ansteht. Das Rückschlagventil 41 vehindert hierbei, dass bei der gleichzeitigen Ansteuerung des Steuerventils 2 in die Hebenstellung und eines weiteren Verbrauchers der Arbeitsmaschine, der möglicherweise höhere Lastdruck des weiteren Verbrauchers im Federraum 40 an der Druckwaage 17 ansteht. In der Senkenstellung des Steuerventils 2 bei nach in der 3 links ausgelenktem Steuerschieber 20 ist der Federraum 40 mittels der Ausnehmung 42 an die Anschlusskammer 28 und somit zum Behälter entlastet.
Zwischen dem Steuerkolben 36 und dem der Mitte des Steuerschiebers 20 zugewandten Ende der Längsbohrung 30 ist ein Steuerdruckraum 45 ausgebildet, der den Steuerkolben 36 nach in der 3 links in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt, in der mittels der Steuerkante 38 die Verbindung der Steuerausnehmung 31 mit der Längsbohrung 30 und somit der Anhebeanschlusskammer 26 gesperrt ist. An dem Steuerkolben 36 ist ein mit einer Drosseleinrichtung 47 versehener Verbindungskanal 46 angeordnet, der von dem Steuerdruckraum 45 zu der Ausnehmung 37 im Bereich der Steuerkante 38 geführt ist. In der Hebenstellung des Steuerventils 2 bei nach in der 3 rechts ausgelenktem Steuerschieber 20 ist somit mittels des Verbindungskanals 46 der Steuerdruckraum 45 der Druckwaage von dem Druck stromab der Steuerausnehmung 31 und somit dem Druck stromab des Steuerquerschnitts 18 in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt.

Claims

Zylinderanbauventil zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Bagger, mit einem Steuerventil, das zur Steuerung der Hebengeschwindigkeit mit einem Steuerquerschnitt versehen ist, mittels dem die Verbindung einer bedarfsstromgeregelten Pumpe mit der Anhebekammer zumindest eines den Ausleger betätigenden Auslegerzylinders steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuerquerschnitt (18) des Steuerventils (2) eine Druckwaage (17) nachgeschalten ist, die von dem Druck stromab des Steuerquerschnitts (18) in Richtung einer Sperrstellung (20b) und von dem in der Anhebekammer (A) des Auslegerzylinders anstehenden Lastdruck sowie einer Feder (19) in Richtung einer Durchflussstellung (20a) beaufschlagbar ist.
Zylinderanbauventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (2) als Längsschieberventil mit einem in einer Gehäusebohrung (21) eines Ventilgehäuses (22) längsverschiebbar angeordneten Steuerschieber (20) ausgebildet ist und die Druckwaage (17) in den Steuerschieber (20) integriert ist.
Zylinderanbauventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gehäusebohrung (20) eine mit der Pumpe in Verbindung stehende Pumpenanschlusskammer (25) und eine mit der Anhebekammer (A) in Verbindung stehende Anhebeanschlusskammer (26) ausgebildet ist und der Steuerschieber (20) mit einer Längsbohrung (30) versehen ist, die mit einer den Steuerquerschnitt (18) bildenden Steuerausnehmung (31) versehen ist, mittels der in einer Hebenstellung (2c) des Steuerventils (2) zum Anheben des Auslegers die Verbindung der Längsbohrung (30) mit der Pumpenanschlusskammer (25) steuerbar ist, und mit einer Ausnehmung (32) versehen ist, mittels der in der Hebenstellung (2c) die Längsbohrung (30) an die Anhebeanschlusskammer (26) angeschlossen ist, wobei die Druckwaage (17) einen in der Längsbohrung (30) angeordneten Steuerkolben (36) aufweist, der mit einer die Steuerausnehmung (31) ansteuernden Steuerkante (38) versehen ist.
Zylinderanbauventil nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (36) mit einer ringnutförmigen Ausnehmung (37) versehen ist, an der die Steuerkante (38) ausgebildet ist.
Zylinderanbauventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Längsbohrung (30) ein den Steuerkolben (36) in Richtung der Sperrstellung beaufschlagender Steuerdruckraum (45) ausgebildet ist, der mittels eines in dem Steuerkolben (26) ausgebildeten Verbindungskanals (46) mit der Ausnehmung (37) im Bereich der Steuerkante (38) in Verbindung steht.
Zylinderanbauventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Längsbohrung (30) eine den Steuerkolben (36) in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagender Federraum (40) ausgebildet ist, in dem die den Steuerkolben (36) beaufschlagende Feder (19) angeordnet ist, wobei der Federraum (40) mittels einer im Steuerschieber (20) ausgebildeten Ausnehmung (42) in der Hebenstellung (2c) mit der Anhebeanschlusskammer (26} verbindbar ist.
Zylinderanbauventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Federraum (40) mittels der Ausnehmung (42) in der Senkenstellung (2b) des Steuerventils (2) an eine an der Gehäusebohrung (30) ausgebildete Anschlusskammer (28) anschließbar ist, die mit einer Absenkseite (B) des Auslegerzylinders und über eine Steuerausnehmung (33) mit einer an der Gehäusebohrung (30) ausgebildeten Behälteranschlusskammer (29) in Verbindung steht.