DE1776176C3 - Hydraulische Steuerventileinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerventileinrichtung von der im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Gattung.

In der hydrostatischen Steuerungstechnik sind Wegeventile in zahlreichen Ausführungen bekannt. Sie dienen dazu, Flüssigkeitsströme zu verzweigen und zu steuern. Im Falle eines 2/2-Wegeventils (2 Anschlüsse, 2 Schaltstellungen) ist ein besonders einfa eher Aufbau möglich. Je größer die Zahl der Anschlüsse und der Schaltstellungen ist, desto komplizierter baut ein Wegeventil auf. Bei entsprechend

großer Zahl der Anschlüsse und Schaltstellungen schließlich baut ein Wegeventil so kompliziert auf, daß seine Funktion unter einer zu großen Zahl konstruktiver Einflußgrößen leidet. Zu erwähnen sind zum Beispiel der Leckoleinfluß und die Genauigkeit der in sich schon viskositäts-, temperatur-, strömungs- und druckabhängigen Steuerkanten. Abermals komplizierter wird es, wenn mindestens zwei Wegeventile zu einem Ventilblock spezieller Anwendungs-Zielsetzung zusammengefaßt werden.

Bekannt ist eine hydraulische Steuerventileinrichtung von der im Oberbegriff des Patentanspruches genannten Gattung (US-PS 2954051 und gleichermaßen US-PS 3160076). Diese Steuerventileinrichtung gestattet keine Vorrangbetätigung eines Verbrauchers derart, daß der andere Verbraucher gleichzeitig und unabhängig betätigt werden kann. Schieberventile mit Schwimm- oder Kurzschlußstellungen, in denen das Druckmittel ungehindert von einer Seite zur anderen Seite des Verbrauchers strömen kann, sind ebenfalls vielfach bekannt (zum Beispiel US-PS 2916049). Bei diesen bekannten Schieberventilen ist eine Leerlaufschwimmstellung vorhanden, in der ein druckloser Umlauf über alle Anschlüsse möglich ist, so daß der angeschlossene Motor frei bewegt werden kann. Ferner ist es hiernach auch möglich, den drucklosen Ablauf abzusperren, so daß die Druckanschlüsse nur untereinander und mit der Pumpendruckleitung verbunden sind.

Bei Erdbewegungsmaschinen stellt sich allgemein die Aufgabe, mit hydromotorisch betätigbaren Auslegern und Kübeln in einem Hubzyklus den Ausleger zu heben und gleichzeitig den Kübel zurückzuziehen, wobei parallel zu den Hydromotoren fließende Hydraulikströme erforderlich sind. Dieser Steuerungsvorgang mit ölstromverzweigung kann auf konventionelle Weise erfolgen. Andererseits soll in der Absenkstellung des Auslegers das Zurückziehen des Kübels gegenüber der Auslegerbewegung vorrangig erfolgen, weil anderenfalls der Auslegerantrieb den Kübelantrieb leersaugt. Dieses Leersaugen tritt dadurch ein, daß sich der durch das Auslegergewicht erzeugte Ausleger-Stützdruck an der Druckauslaß-Steuerkante des Auslegerventils abstützt, so daß pumpenseitig Druckmittel fast drucklos in das Ventil nachströmt. Dann aber geht das Druckmittel diesen Weg des geringsten Widerstandes das heißt, der Ausleger fällt durch, saugt den Pumpenstrom an und bewirkt, daß sich kein Druck mehr am Kübelantrieb aufbauen kann, wodurch der Kübel unerwünscht stehen bleibt.

Hiervon ausgehend stellt sich für vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß mit einfachen konstruktiven Maßnahmen einem ersten Verbraucher ein Betätigungsvorrang vor einem zweiten Verbraucher eingeräumt und für den zweiten Verbraucher in dieser Vorrangsphase eine unabhängige Bewegung ermöglicht werden kann. Bei Anwendung auf eine Erdbewegungsmaschine bedeutet dies, daß der Kübelantrieb pumpenseitig einen Betätigungsvorrang vor dem Auslegerantrieb erhält und daß dem Auslegerantrieb eine unabhängige Bewegung ermöglicht wird.

Die Lösung für diese Aufgabe ergibt sich nach der Erfindung mit den im Kennzeichen des Patentanspruches aufgeführten Merkmalen.

Unter Bezug auf den nur als Beispiel und nicht ein-

schränkend genannten Antrieb einer Erdbewegungsmaschine bedeutet dies, daß die zwei Arbeitsanschlüsse für den Auslegermotor beim Absenken des Auslegers teilweise oder ganz über den Ventilkolben des Auslegerventils miteinander verbunden sind, während der Pumpenstrom zum Auslegerventil durch den Auslegerventilkolben abgesperrt ist. Die so gegebene SchwimmsteUung ermöglicht die genannte unabhängige Bewegung des Auslegers in der Vorrangsphase des Kübelantriebs; das heißt, der Pumpenstrom beaufschlagt über die Kübelventilauslenkung nur den Kübelantrieb, während die Auslegerventilauslenkung nur den infolge Schwerkraft des Auslegers erzeugten Stützdruckstrom von einem Arbeitsanschluß des Auslegermotors zu dessen anderem Arbeitsanschluß steuert. Als Erfolg dessen also können der Ausleger und der Kübel völlig unabhängig voneinander bewegt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein waagerechter Schnitt durch die erfindungsgemäß ausgebildete Steuerventileinrichtung,

Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie IH-III in Fig. 1.

In Fig. 1 ist das Gehäuse 10 mit den beiden im Abstand voneinander angeordneten parallelen Bohrungen 11 und 12 dargestellt. Zwei nebeneinander angeordnete Verbraucheranschlüsse 13 und 14 münden in die Bohrung 11. Zwei entsprechende Vsrbraucheranschlüsse 15 und 16 sind an die Bohrung 12 angeschlossen. Beiderseits der Verbraucheranschlüsse 13,14 und 15,16 werden die Bohrungen 11 und 12 von den Auslassen 17 und 18 geschnitten. In der Bohrung 11 ist der Steuerschieber 19 und in der Bohrung 12 der Steuerschieber 20 verschiebbar. Der Druckmitteleingang 21 ist an einen gegabelten Durchlaßkanal 22 angeschlossen, dessen beide Schenkel die Bohrung 11 beiderseits eines Durchlaßkanals 23 schneiden, der sich wiederum gabelt und die Bohrung 12 beiderseits eines Durchlaßkanals 24 schneidet. In der in Fig. 1 dargestellten Neutralstellung fließt das Druckmittel vom Eingang 21 durch den gegabelten Durchlaßkanal 22 und die Bohrung 11 zum Durchlaßkanal 23 und von dort durch die beiden Schenkel des Kanals 23 und durch die Bohrung 12 in den Kanal

24 und dann zu einem Behälter. Bei Verschiebung des Steuerschiebers 19 nach links gelangt das Druckmittel vom Durchlaßkanal 22 durch Radialöffnungen

25 in den inneren Hohlraum des Steuerschiebers 19 und von dort durch weitere Radialöffnungen 26 und ein Rückschlagventil 27 zum Verbraucheranschluß 13 und dann auf eine Seite des hydromoiorischen Verbrauchers. Gleichzeitig drängt die andere Seite des Verbrauchers Druckmittel zurück zum Verbraucheranschluß 14 und über die Eindrehung 28 im Steuerschieber 19 und dann über die Bohrung 11 zum Auslaß 18. Wird der Steuerschieber 19 in entgegengesetzter Richtung in seine andere Arbeitsstellung bewegt, folgt das Druckmittel dem gleichen Weg vom Durchlaßkanal 22 zu den Rr^aicrfnungen 26, dann jedoch zum Verbraucheranschluß 14. Das rücklaufende Druckmittel tritt in den Verbraucheranschluß 13 ein und gelangt über eine Eindrehung 29 im Steuerschieber 19 und die Bohrung 11 in den Auslaß 17. Ein Parallelkanal 30 verläuft von einem Schenkel des gegabelten Durchlaßkanals 22 parallel zum Durchlaßkanal 23 und schneidet die Bohrung 12 neben einem

Schenkel des Durchlaßkanals 23. Das vom Durchlaßkanal 22 kommende Druckmittel tritt durch ein Rückschlagventil 31 im Parallelkanal 30 hindurch, um diesen unter Druck zu naiven.

Wird der Steuerschieber 20 in Fig. 1 betrachtet nach links bewegt, wird die Strömung durch die Bohrung 12 vom Durchlaßkanal 23 zum mit dem Auslaß verbundenen Kanal 24 unterbrochen, und unter Hochdruck stehendes Druckmittel tritt in die Radialöffnungen 32 im Steuerschieber 20 ein und strömt durch den inneren Hohlraum 33 des Steuerschiebers 20 durch und aus Radialöffnung(en) 35 in der Wand des Steuerschiebers heraus zum Verbraucheranschluß 15, um von dort zum nicht dargestellten Verbraucher zu gelangen. Das von dessen anderer Seite kommende Druckmittel wird über den Verbraucheranschluß 16 und in der Bohrung 12 um die Eindrehung 36 im Steuerschieber 20 herum zum Auslaß 18 geleitet. Wenn sich der Steuerschieber 20 in dieser Stellung befindet, wirkt der Steuerschieber 19 als Vorrangventil, weil er in seinen beiden Arbeitsstellungen eine Strömung zum Durchlaßkanal 23 und damit eine Strömung zum Steuerschieber 20 verhindert. In dessen zweiter Arbeitsstellung verbinden die Radialöffnungen 32 den Parallelkanal 30 über den inneren Hohlraum 33 des Steuerschiebers 20 und über die Radialöffnungen 35 mit dem Verbraucheranschluß 16. Die Druckmittelströmung wirkt auf diesem Wege parallel zur Strö-¹ mung im Steuerschieber 19 in dessen sämtlichen Arbeitsstellungen. Das rücklaufende Druckmittel tritt in den Verbraucheranschluß 15 ein und wird durch die Bohrung 12 um die Eindrehung 37 am Steuerschieber 20 herum zum Auslaß 17 geführt.

Soll der Steuerschieber 20 in seine Schwimmstellung gebracht werden, in der das Druckmittel von einer Seite des Verbrauchers unmittelbar auf die andere Seite gegeben wird, wird er in die in Fig. 1 äußerste linke Stellung gebracht. In dieser Stellung sind die Verbraucheranschlüsse 15 und 16 über die Eindrehung 36 miteinander verbunden, wobei ein Minimum an Strömungsverlust auftritt.

Im folgenden werden die Funktionen beispielhaft an einem Antrieb einer Erdbewegungsmaschine beschrieben, deren Ausleger so ausgelenkt ist, daß das Auslegergewicht durch Hydraulikdruck an einem Druckanschluß eines Hydromotors abgestützt wird, während der andere Motorenanschluß im Normalfall drucklos bleibt.

Wird allein der Steuerschieber 20 betätigt, dann läßt er in jeder seiner beiden Arbeitsstellungen das Druckmittel zum angeschlossenen Verbraucher strömen. Betätigt man jedoch zusätzlich den Steuerschieber 19, so werden folgende Funktionen erzielt:

Durch Betätigung des Steuerschiebers 19 in eine beliebige Arbeitsstellung sind die Durchlaßkanäle 22 und 23 voneinander getrennt worden. Dadurch kann vom Druckmitteleingang 21 über den Durchlaßkanal 22 kein Druck mehr im Durchlaßkanal 23 aufgebaut werden. Der durch das Auslegergewicht erzeugte Hydraulikdruck möge im Verbraucheranschluß 16 abgestützt sein, während der Verbraucheranschluß 15 mit der drucklosen Motorenseite verbunden ist. Will man den Ausleger entgegen seinem Eigengewicht heben, so bewegt man den Steuerschieber 20 nach rechts, so daß Druckmittel aus dem Parallelkanal 30, über die Radialöffnungen 32, den inneren Hohlraum 33 und die Radialbohrungen 35 zum Verbraucheranschluß 16 fließt. Das von der Stangenseite verdrängte Druck-

mittel fließt über den Verbraucheranschluß 15 und die Eindrehung 37 zum Auslaß 17. Eine Vorrangschaltung ist in diesem Steuerungsfall nicht erforderlich, da ja der Ausleger nach oben bewegt wird, der Auslegermotor also den vom Steuerschieber 19 betätigten Kübelantrieb nicht leersaugen kann.

Bewegt man bei weiterhin betätigtem Steuerschieber 19 den Steuerschieber 20 nach links, so stützt sich der Auslegerdruck zunächst noch am Verbraucheranschluß 16 ab, bis eine Verbindung zum Auslaß 18 hergestellt ist. Bewegt man den Steuerschieber 20 ganz nach links, so sind die Verbraucheranschlüsse 15 unc 16 auf kürzestem Wege kurzgeschlossen. Der Ausle germotor kann somit weitgehend frei durchdreher und der Ausleger weitgehend frei durchfallen, ohn< daß das Hochdrucköl aus dem Durchlaßkanal 22 der Weg des geringsten Widerstandes zum Auslegermotoi finden kann. Es versteht sich, daß zum Überbrücker der Schaltpunkte konventionelle NachsaugeventiU und zur feinfühligen Bewegungsabstimmung die er forderlichen Überdeckungen auf konventionelle Weise vorgesehen werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulische Steuerventileinrichtung, umfassend zwei Wegeventile in Schieberbauart und Blockbauweise, wobei jedem Wegeventil ein hydromotorischer Verbraucher zugeordnet ist, mit zwei parallelen Bohrungen zur Aufnahme des betreffenden Steuerschiebers und mit zwei Verbraucheranschlüssen mindestens für das in Strömungsrichtung an zweiter Stelle liegende Wegeventil, bei dem auf jeder Seite der Neutralstellung eine Arbeitsstellung liegt, sowie mit Auslassen zur Rückführung des Druckmittels, weiterhin mit einem die die Steuerschieber aufnehmenden Bohrungen durchsetzenden, an den Druckmitteleingang angeschlossenen Durchlaßkanal, der in der Neutralstellung beider Wegeventile einen freien Durchlaß zum Auslaß herstellt und bei Betätigung der Steuerschieber durch diese geschlossen wird, außerdem mit einem beide, die Steuerschieber aufnehmenden Bohrungen durchsetzenden, mit dem Druckmitteleingang verbundenen Parallelkanal für parallele Druckmittelversorgung der Verbraucher, wobei Parallelkanal und Durchlaßkanal einander benachbart angeordnet sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

   a) Die beiden Verbraucheranschlüsse (15, 16) des an zweiter Stelle angeordneten Wegeventils (12,20) liegen unmittelbar nebeneinander derart, daß bei Verschiebung des Steuerschiebers (20) über eine der Arbeitsstellungen hinaus der Steuerschieber (20) die Verbraucheranschlüsse (15, 16) kurzschließt;

   b) der hohl ausgebildete Steuerschieber (20) des an zweiter Steile angeordneten Wegeventils (12, 20) weist mindestens eine in den Hohlraum (33) mündende Radialöffnung (32) auf, die in der Neutralstellung des Steuerschiebers (20) von der Umfangswandung der diesen Schieber aufnehmenden Bohrung (12) verschlossen ist, in der Arbeitsstellung auf Seiten der Kurzschlußstellung den Durchlaßkanal (23) über den Hohlraum (33) mit dem zugeordneten Verbraucheranschluß (15) in Verbindung bringt und in der anderen Arbeitsstellung den Parallelkanal (30) über ein zur Radialöffnung (32) hin öffnendes Rückschlagventil (31) mit dem anderen Verbraucheranschluß (16) verbindet.