DE1951429B2

DE1951429B2 - Hydraulisches steuersystem, insbesondere fuer mehrere hydraulikmotore

Info

Publication number: DE1951429B2
Application number: DE19691951429
Authority: DE
Inventors: Roland Lester Waukesha Wis. Genz (V.St.A.)
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1968-10-23
Filing date: 1969-10-11
Publication date: 1972-06-15
Also published as: DE1951429A1; DE1951429C3; GB1223207A; SE341334B; US3520231A; FR2021346A1

Description

ein Verteilerschieber betätigt wird, ändert sich Strömungsquerschnitt der zugehörigen Steueröffni

tv τ? e j ,,.,.., .. , _o, fortschreitend, damit dadurch die Brücke aus d

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuer- _{Gleich icht bracht und eine Dif}f_erenz zwiscl

system, insbesondere fur mehrere Hydrauhkmotoren, _den ^_6n £ .^_n Ausgangsanschlüssen erze

^mi i

gg

^mi wird. Dieser Druckunterschied wird zur Betätigi

a) einer ein Hydraulikmittel unter Druck liefern- _der Fördermengensteueranordnung verwendet, den Quelle und einem Vorratsbehälter, Rückkehr der Brücke in den Abgleichzustand ν

b) einem mit der Quelle verbundenen, zur Steue- 30 durch eine in einem weiteren Zweig liegende λ rung eines Hydraulikmotors geeigneten Vertei- änderliche Rückströmungsöffnung erzielt, deren Si lerschieber mit geschlossener Mittelstellung, der mungsquerschnitt sich fortschreitend durch die ϊ ein Steuerglied mit einer den Motor von der dermengensteueranordnung ändert, wenn sich di Quelle trennenden Neutralstellung hat, das aus zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Fore dieser Stellung derart zu bewegen ist, daß es 35 menge bewegt. Bei diesem vorgeschlagenen Stei einen Strömungsweg zwischen der Quelle und system veranlaßt die Servosteuerung die Förderm dem Motor fortschreitend öffnet, gensteueranordnung, die Fördermenge zu den \

c) einer Steuervorrichtung zur Änderung der For- teilerschiebern fortschreitend zu vergrößern, w dermenge, mit der die Quelle dem Verteiler- ein Schieber aus seiner Neutralstellung in eine schieber Strömungsmittel zuführt, 40 beitsstellung bewegt wird. Unabhängig davon, ob

d) einer abgeglichenen hydraulischen Wheatstone- Fördermengensteueranordnung aus einem Net Brücke mit zwei Eingangsanschlüssen, die mit Stromschieber oder aus einem Pumpenforderui der Quelle bzw. dem Vorratsbehälter verbunden stellglied besteht, ist die maximale Fördermenge sind, mit zwei Ausgangsanschlüssen und mit vier ^allen Verteilerschiebern ui jedem Fall gleich. Dies Leitungszweigen, die die Anschlüsse miteinan- +5 in Anlagen nachteilig, bei denen die Verteilerschie der verbinden und eine Drosselöffnung ent- unterschiedliche maximale Fördermengen zur halten grenzung der Bewegungsgeschwindigkeit der

s . '_o. ..„ , >.„. j. ihnen gesteuerten Hydraulikzylinder benötigen.

e) emer Steueröffnung genannten öffnung dieser .* einer solchen Anlage ist ein Hubwagen,

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stellung der Brücke dient, wöbe! eine weitere, _gungsorgane, vorgesehen sind, die eine s

Rückströmungsöffnung genannte öffnung dieser _sche/_dJ _fif_r _d£ _zwef _{anderen z};_{linder erfor(}

öffnungen vorgesehen ist, die einen sich in Ab- . strömungsmenge liegende Maximalförderme

hangigkeit von der Bewegung der Steuervomch- _{benöti (de}°_tsche Patentanmeldung P 17 50 5OC tung ändernden Stromungsquerschnitt ergibt J } USA.-Patentschrift 2 489435 ist be,

und zum Wiederabgleich der Brücke dient, _&χ^ ^ _{Verteilerschieber mit} geschlossener Mi

f) auf die Drücke an den Ausgangsanschlüssen stellung bekannt, dem ein getrennter Nebenstr ansprechenden Betätigungseinrichtungen zur Be- _{5o sc}hieber zugeordnet ist, um den Entlastungsweg : tätigung der Steuervorrichtung und _{schen der} p_urnpe und dem Tank zu steuern. D;

g) einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines enthält der Verteilerschieber einen Steuerkanal, minimalen Belastungsdruckes auf die Quelle, die Pumpe und den Tank untereinander verbin wenn diese Strömungsmittel mit minimaler For- Weiterhin enthält der Verteilerschieber eine feste dermenge an die Verteilerschieber abgibt, wobei 65 zugsöffnung und eine Reihe von veränderlicl der minimale Druck ausreicht, die Betätigungs- normalerweise offenen Steueroffnungen, von de einrichtungen zu befähigen, die Steuereinrich- jede durch einen der Schieber gesteuert wird, tungen zu betätigen. Nebenstromschieber wird von einem gesteue

Hydraulikmotor betätigt, der auf einen Druck in dem Steuerkanal an einer Stelle zwischen der festen Öffnung und der Gruppe der Steueröffnungen anspricht. Wenn z. B. ein Schieber aus seiner Neutralstellung herausgeschoben wird, um den Durchflußquerschnitt einer Steueröffnung zu verringern, bewegt sich der Nebenstromschieber, um den Druckabfall zwischen der Pumpe und dem Tank, so wie erforderlich, zu verändern, um die Veränderung im Steuerdruck, bedingt durch das Schließen der Steueröffnung, auszugleichen. Ein derartiges Steuersystem ist mit anderen Worten der Wirkung nach ein Regler, der den Druckabfall an der Bezugsöffnung konstant hält. Bei idealen Bedingungen könnte der Regler auch dazu dienen, den Durchfluß zu bemessen. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß der Regler nicht in der Lage ist, die Durchflußmenge zu bemessen, da der erforderliche Druck zur Einleitung der Bewegung des Hydraulikmotors und seine Belastung höher sind als der Druck, der erforderlich ist, um die Belastung des Hydraulikzylinders bei einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit zu halten. Dies ist einmal dadurch bedingt, weil die statische Reibung oder Haftreibung des Hydraulikmotors und die Belastung höher sind als die Reibung, die während der Bewegung auftritt. Ein weiterer Grund ist, daß die zur Beschleunigung eines Körpers erforderliche Kraft immer größer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Bewegung eines Körpers aufrechtzuerhalten. Bei der Bedienung des bekannten Steuersystems bewegt der Bedienende den Verteilerschieber, bis der Nebenstromschieber weit genug geschlossen hat, um den Förderdruck auf die Höhe anzuheben, die erforderlich ist, damit der Zylinder beginnt, die Last zu bewegen. Sobald sich die Last zu bewegen beginnt, wird der Druck in dem Hydraulikmotor plötzlich absinken. Dabei wird sich ein steiler Anstieg der Durchflußmenge von der Pumpe zu dem Hydraulikmotor ergeben. Der Förderdruck wird sich nun verringern, und der Regler wird den Nebenstromschieber in dem Bestreben, einen konstanten Druckabfall an der Bezugsöffnung aufrechtzuerhalten, zur Schließstellung hin bewegen. Da jedoch im Normalfall der Unterschied zwischen dem Druck zur Überwindung der Haftreibung und dem erforderlichen Druck für eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit größer ist als der Leitungsverlust oder der Druckabfall von der Pumpe zu dem Hydraulikmotor bei einem maximalen Durchsatz, wird sogar ein vollständiges Schließen des Nebenstromschiebers unwirksam sein, um den Förderdruck in der Höhe wiederherzustellen, den er bei dem unmittelbaren Bewegungsbeginn erreichte. Daher wird der Nebenstromschieber, wenn die Last einmal beginnt, sich zu bewegen, sofort schließen, und der Bedienende ist nicht in der Lage, die Durchflußmenge zu dem Hydraulikmotor zu steuern.

Aus der USA.-Patentschrift 2 682 748 ist ein hydraulisches Steuersystem bekannt, bei dem ein Rückführungsservoventil als Wheatstonsche Brücke ausgeführt ist, wobei ein zusätzlicher, von der Wheatstonschen Brücke gesteuerter Nebenstromschieber in eine Förderleitung zu einer Seite eines Hydraulikmotors eingeschaltet ist, um bei schnellen Umschaltvorgängen eine Durchflußbeschränkung aufzuheben. Die hier erwähnte hydraulische Wheatstonsche Brücke wird jedoch nicht dazu verwendet, um die Stellung eines Gerätes zu regeln, das die Menge der Hydraulikflüssigkeit ändert, die die Förderpumpe zu

dem Verteilungsschieber liefert. Dabei sind alle vier Brückenwiderstände der Wheatstonschen Brücke durch Leitungen bzw. Durchgänge gebildet und konstant.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das in der bereits vorgeschlagenen Steuereinrichtung beschriebene System derart zu verbessern, daß eine unabhängige Auswahl der Maximalmengen ermöglicht wird, die den verschiedenen Verteilerschiebern als Strömungsmittel zugeführt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß

1. eine Bezugsöffnung in die Verbindung zwischen der Quelle und dem Verteilerschieber eingefügt ist,

2. daß eine variable Zusatzöffnung in den gleichen Zweig der Wheatstonschen Brücke wie die Steueröffnung eingefügt ist,

3. daß Öffnungssteuereinrichtungen zur Veränderung des Strömungsquerschnittes der Zusatzöffnung in Abhängigkeit von Änderungen des Druckabfalls an der Bezugsöffnung vorgesehen sind und

4. daß die Zusatzöffnung und ihre Steuereinrichtungen so angeordnet sind, daß die Zusatzöffnung für den Fall, daß der Druckabfall an der Bezugsöffnung über einen vorbestimmten Wert zu steigen versucht, die Drücke an den Ausgangsanschlüssen der Brücke in dem Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, daß die Steuervorrichtung die Fördermenge verringert.

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß in Anlagen, in denen verschiedene Verteilerschieber verschiedene Maximalfördermengen benötigen, die alle unter der Förderkapazität der Quelle liegen, jeder Schieber über eine eine Bezugsöffnung enthaltende Versorgungsleitung mit der Quelle verbunden ist und daß die Abströmseiten der Bezugsöffnungen derart miteinander verbunden sind, daß die Verteilerschieber Hydraulikmittel durch eine unterschiedliche Anzahl dieser Öffnungen empfangen. Wenn das Steuersystem beispielsweise zwei dieser Schieber enthält, wird der den niedrigeren Druck erfordernde Schieber ausschließlich durch seine Versorgungsleitung gespeist, während der andere Schieber über parallele Wege gespeist wird, die aus beiden Versorgungsleitungen bestehen.

Auf jeden Fall ist eine Bezugsöffnung für die Versorgungswege aller Verteilerschieber gemeinsam, deren Versorgungsfördermengen begrenzt werden sollen. Die Zusatzöf&iung wird dabei entsprechend den Änderungen des Druckabfalls an der gemein-

samen BezugsöfEnung gesteuert. Die vom Grenzwert dieses Druckabfalls wiedergegebene Fördermenge hängt davon ab, welcher Verteilerschieber in Betrieb ist, da dies festlegt, wie viele der parallelgeschalteten Bezugsöffnungen eingesetzt werden sollen. Es kann daher eine einzige Zusatzöffnung mit einer zugehörigen Steuerung zur Erzielung mehrerer verschiedener Maximalfördermengen verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines hydraulischen Steuersystems,

Fig.2 und 3 allgemeiner gehaltene schematische Darstellungen der mit parallel verbundenen Steuer-

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öffnungen verwendeten Fördermengenbegrenzungs- leitungen 19 a, 19 b oder 19 c und eine der Leitungen

anordnungen, 31a, 31b und 31c enthält. Die Steuerzweige ent-

F i g. 4 und 5 ähnliche Darstellungen wie F i g. 2 halten veränderliche Steueröffnungen 35, 36 bzw. 37, und 3, in denen mit in Serie liegenden Steueröffnun- deren Strömungsquerschnitte sich mit der Bewegung gen verwendete Fördermengenbegrenzungsanordnun- 5 der Verteilerschieber 16 bis 18 ändern. Die Steuergen gezeigt sind. öffnung 35 ist in der Neutralstellung oder in jeder

Bei dem in F i g. 1 dargestellten hydraulischen links von der Neutralstellung liegenden Stellung des Steuersystem wird eine Förderpumpe 11 mit fester Verteilerschiebers 16 geschlossen, und sie öffnet sich Fördermenge verwendet, die öl aus einem Tank 12 kontinuierlich, wenn der Verteilerschieber von der unter Druck drei Zylindern 13 bis 15 zuführt, die io Neutralstellung aus nach rechts bewegt wird. Auch unter der Steuerwirkung einer entsprechenden An- die Steueröffnungen 36 und 37 sind geschlossen, zahl von jeweiligen Verteilerschiebern 16 bis 18 mit wenn ihre zugehörigen Verteilerschieber 17 und 18 geschlossener Mittelstellung stehen. Die Zylinder 13 ihre Neutralstellung einnehmen, dagegen werden die bis 15 können beispielsweise die Hebe-, Kipp- bzw. Steueröffnungen in jedem Fall kontinuierlich geöff-Feststellzylinder eines Hubwagens sein. Die Ver- ig net, wenn sich die Schieber in einer ihrer Richtungen teilerschieber sind von Hand steuerbare Dreistellungs- aus der Neutralstellung bewegen,
glieder, die durch die Zweigzuleitungen 19 a, 19 b und Der Brückenzweig 32 enthält eine veränderliche 19 c der Zuleitung 19 und durch die Zweigableitun- Rückströmungsöffnung 38, deren Strömungsquergen 21 a, 21 b und 21 c der Ableitung 21 parallel ge- schnitt sich in Abhängigkeit von der Bewegung des schaltet sind. Jeder Verteilerschieber besitzt eine neu- 20 Nebenströmschiebers 22 ändert. Die Rückströmungstrale Haltestellung, gegen die er von einer Zentrier- öffnung 38 dient dazu, das Brückengleichgewicht feder vorgespannt ist und in der er den zugehörigen wiederherzustellen, nachdem es durch öffnen einer Zylinder hydraulisch blockiert und seine Zu- und der Steueröffnungen gestört worden ist. Die RückAbleitungen voneinander trennt. Der Zylinder 13 ist Strömungsöffnung ist so ausgebildet, daß sie sich öffein einfach wirkender Zylinder, der daher bei der 25 net, wenn sich der Nebenströmschieber öffnet. Die Verschiebung seines Verteilerschiebers 16 aus der restlichen Zweige 33 und 34 der Wheatstone-Brücke dargestellten neutralen Stellung nach rechts oder links sind mit festen Bezugsöffnungen 39 bzw. 41 ausgenacheinander die Arbeitskammer 13 α mit der Zu- stattet. Es wird hier angenommen, daß die Motoren leitung 19 a bzw. mit der Ableitung 21 α verbindet. 28 und 29 gleiche wirksame Flächen besitzen. Die Die Verteilerschieber 17 und 18 steuern dagegen dop- 30 Bezugsöffnungen 39 und 41 sind demnach so bemespeltwirkende Zylinder. Daher öffnet jeder dieser sen, daß die Servosteuerung versucht, das Verhältnis Schieber bei einer Verschiebung von der neutralen der Bezugsöffnung 39 zum Strömungsquerschnitt der Stellung aus nach rechts einen Zuleitungsweg zwi- Rückströmöffnung 38 im wesentlichen gleich dem sehen seinen Zuleitungen 19 ft oder 19 c und dem am Verhältnis des Strömungsquerschnitts der Steueröff-Kopfende liegenden Zylinderraum 14 a oder 15 a so- 35 nung35, 36 oder 37 zum Strömungsquerschnitt der wie einen Ableitungsweg zwischen dem am Stangen- Öffnung 41 zu halten. Eine völlige Gleichheit dieser ende liegenden Zylinderraum 14 b oder 15 b und der Verhältnisse kann natürlich nicht verwirklicht werzugehöngen Ableitung 21 b oder 21 c. Bei einer Ver- den, da sich die von der Feder 23 ausgeübte Vorschiebung in der umgekehrten Richtung werden die spannung mit der Stellung des Nebenströmschiebers Verbindungen zwischen den Zylinderräumen und den 40 22 ändert.
Zu- und Ableitungen umgekehrt. Der gemeinsame Abschnitt 31 d des Steuerzweigs

Die Vorrichtung zur Steuerung der Fördermenge 31 der Wheatstone-Brücke enthält eine veränderliche besteht im dargestellten Versorgungssystem aus einem Zusatzöffnung 42, die aus Steuerstufen für einen Ent-Nebenströmschieber 22, der einen von der Zu- lastungsschieber dient, dessen zweite Stufe das Nebenleitung 19 zum Tank 12 führenden Ablaßweg konti- 45 strömventil 22 ist. Der Strömungsquerschnitt der Zunuierlich öffnet und schließt. Der Nebenströmschie- satzöffnung 42 wird von einem Druckmotor 43 geber 22, der von einer Feder 23 in die geschlossene steuert, der auf den Druck in der Zuleitung 19 an-Stellung vorgespannt ist, wird von einer Servosteue- spricht und unter der Gegenwirkung einer Vorspanrung eingestellt, die auf die Bewegung der Verteiler- nungsfeder 44 steht. Die Zusatzöffnung 42 soll die schieber 16 bis 18 anspricht Die Steuerung ist so 50 Wheatstone-Brücke derart aus dem Gleichgewicht ausgelegt, daß sich der Nebenströmschieber 22 in der bringen, daß der Nebenströmschieber 22 veranlaßt Schließungsrichtung bewegt, wenn der Verteiler- wird, sich zu öffnen, wenn der Druck in der Zuleitung schieber 16 von der Neutralstellung aus nach rechts 19 über den gewünschten Maximalwert ansteigt. In oder die Verteilerschieber 17 und 18 von der Neu- einer Anordnung, in der die Steueröffnungen 35 bis tralstellung aus in jeder Richtung verschoben wer- 55 37 in parallele Zweigleitungen eingefügt sind, ist die den. Die Servosteuerung besteht aus einer hydrau- Zusatzöffnung 42 demnach in Serie zu diesen Zweiglischen Wheatstone-Brücke mit zwei Eingangs- leitungen geschaltet, und sie wird von ihrer Vorspananschlüssen 24 und 25, die mit der Förderpumpe 11 nungsfeder geöffnet gehalten,
bzw. mit dem Tank 12 verbunden sind, mit zwei Aus- Das bisher beschriebene System entspricht der gangsanschlüssen 26 und 27, die jeweils mit einem 60 Lehre der Patentanmeldung P17 50 500.9, und es von zwei den Nebenströmschieber 22 verschieben- würde ohne die im folgenden genannten Änderungen den Druckmittelmotoren 28 und 29 verbunden sind, jedem der Zylinder 13 bis 15 in einem Maß Strömungsund mit vier Leitungszweigen 31 bis 34, die diese mittel zuführen, das nur von der Kapazität der Anschlüsse miteinander verbinden. Der Brücken- Förderpumpe 11 begrenzt wird. Durch die Dun zu zweig 31 enthält einen gemeinsamen, von der Zu- 65 beschreibenden Änderungen soll sichergestellt werleitung 19 gebildeten Abschnitt, einen zweiten ge- den, daß der Zylinder 13 die gesamte Ausgangsleimeinsamen Abschnitt 31 d sowie drei verbindende, stung der Förderpumpe 11 empfängt, daß die maxiparallele Steuerzweige, von denen jeder eine der Zu- male Fördermenge zum Zylinder 14 auf einen relativ

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niedrigen Wert begrenzt wird und daß die zum Zylin- infolge seiner von der Vorspannung der Feder 23 der 15 strömende Fördermenge auf einen zwischen verursachten geschlossenen Stellung den Entlastungsden entsprechenden Werten für die anderen Zylinder weg drosselt und den Druck am Anschluß 24 um beiliegenden Wert begrenzt wird. Die Fördermenge zum spielsweise 2,8 kg/cm² (40psi) höher als den Druck Zylinder 14 wird durch eine Steueranordnung be- 5 am Anschluß 25 hält. Das bedeuetet zwar, daß die grenzt, die die in der Zuleitung 19 b liegende, zum Förderpumpe 11 etwas belastet ist, doch ist dies un-Verteilerschieber 17 führende Bezugsöffnung 45 und vermeidlich, da ein minimaler Druck in dieser Größe eine zweite, im gemeinsamen Abschnitt 31 d des aufrechterhalten werden muß, um sicherzustellen, Brückenzweigs 31 liegende, entsprechend dem Druck- daß der Motor 28 den Nebenströmschieber 22 in die abfall an der Bezugsöffnung gesteuerte veränderliche io Schließungsrichtung schieben kann, wenn eine der Zusatzöffnung 46 enthält. Die Zusatzöffnung 46 soll Steueröffnungen anschließend geöffnet wird,
die Wheatstone-Brücke derart aus dem Gleichgewicht Wenn die Bedienungsperson den Verteilerschieber bringen, daß das Öffnen des Nebenströmschiebers 22 16 nach rechts verschiebt, damit der Zylinder 13 ausbewirkt wird, wenn die Fördermenge zum Verteiler- gefahren wird, öffnet *ich die Steueröffnung 35 allschieber 17 die gewählte Grenze überschreitet. Die 15 mählich, und öl kann über den Brückenzweig 31 Zusatzöffnung liegt daher in Serie zu den parallel- zum Ausgangsanschluß 26 strömen. Dies hebt den geschalteten Steueröffnungen 35 bis 37, und sie wird Druck am Ausgangsanschluß und veranlaßt den Movon einer Feder 47 offengehalten. Zwei gegeneinander tor 28, den Nebenströmschieber 22 in die Schliewirkenden Motoren 48 und 49, die auf die Drücke an ßungsrichtung zu bewegen. Wenn sich der Nebender Zuströmseite bzw. an der Abströmseite der Be- 20 Strömschieber bewegt, wird die Rückströmöffnung zugsöffnung 45 ansprechen, verschieben die Zusatz- 38 allmählich geschlossen, wodurch eine fortschreiöffnung 46 in der Schließungsrichtung, wenn die tende Vergrößerung des Drucks am Ausgangsan-Fördermenge zum Verteilerschieber 17 die gesetzte Schluß 27 bewirkt wird. Wenn der Druck am Aus-Grenze zu überschreiten versucht. Diese Grenze gangsanschluß 27 einen Wert erreicht, an dem der kann natürlich durch Verändern des Querschnitts 25 Motor 29 die gemeinsamen Kräfte der Feder 23 und der Bezugsöffnung 45 eingestellt werden. des Motors 28 ausgleicht, ist die Brücke erneut im

Die Anordnung zur Begrenzung der Strömungs- Gleichgewicht, und der Verteilerschieber 22 bleibt menge zum Zylinder 15 enthält die eben erwähnte stehen. Die neue Stellung des Nebenströmschiebers Bezugsöffnung 45 und die Zusatzöffnung 46 sowie 22 entspricht der gegenwärtigen Stellung des Vereine zweite, in der Zuleitung 19 c angebrachte Be- 30 teilerschiebers 16. Während der Schließbewegung des zugsöffnung 51 und eine die Abströmseiten der zwei Schiebers 42 steigt der Druck am Eingangsanschluß Bezugsöffnungen verbindende Leitung 52. Diese Lei- 24 und in der Zuleitung 19 an. Wenn dieser Druck tung 52 enthält ein Sperrventil, das die Strömung den Anlaufdruck des Zylinders 13, d. h. den zum von der Zuleitung 19 c zur Zuleitung 19 b zumindest Überwinden der statischen Reibung und der Trägheit dann verhindert, wenn der Verteilerschieber 17 eine 35 nötigen Druck übersteigt, beginnt der Zylinder sich seiner Zylinderbetätigungsstellungen einnimmt. Das in der Ausfahrrichtung zu bewegen. Diese Bewegung Sperrventil ist vorzugsweise als Rückschlagventil 53 ist zwar von einem plötzlichen Druckabfall am Anausgeführt. Da der Zuleitungsweg zum Verteiler- Schluß 24 begleitet, doch hat dies auf die Stellung schieber 18 die zwei parallelgeschalteten Zuleitungen des Nebenströmschiebers 22 keinen Einfluß, da sich 19 b und 19 c enthält, wird die Fördermenge zu die- 40 die Drücke an den Ausgangsanschlüssen 26 und 27 sem Schieber in Wirklichkeit von einer Bezugsöff- um gleiche Beträge andern.

nung gemessen, deren Strömungsquerschnitt größer Zur Vergrößerung der Bewegungsgeschwindigkeit als derjenige einer der Öffnungen 45 und 51 ist. Das des Zylinders 13 schiebt die Bedienungsperson den bedeutet, daß der zur Betätigung der Zusatzöffnung Verteilerschieber 16 weiter nach rechts. Diese Be-46 erforderliche Druckabfall einer größeren Förder- 45 wegung vergrößert den Strömungsquerschnitt der menge entspricht, wenn der Zylinder 15 betätigt wird, Steueröffnung 35, und sie erhöht den Druck am Ausais es der Fall ist, wenn der Zylinder 14 betätigt wird. gangsanschluß 26. Als Folge davon bewegt der Mo-Folglich kann eine einzige Zusatzöffnung 46 mit tor 28 den Nebenströmschieber 22 in eine neue Stelihrem zugehörigen Betätigungsmechanismus 47 bis lung, in der er den Entlastungsweg zwischen der 49 zur Erreichung von zwei verschiedenen Maximal- 50 Förderpumlpe 11 und dem Tank 12 stärker einfördermengen verwendet werden. Obwohl es offen- schränkt und daher bewirkt, daß ein größerer Anteil sichtlich ist, soll hier darauf hingewiesen werden, daß der Ausgangsströmung der Förderpumpe 11 dem der Motor 49 zur Betätigung der Zusatzöffnung an Zylinder 13 zugeführt wird. Wenn die Bedienungseinem Punkt zwischen der Abströmseite der gemein- person den Verteilerschieber 16 zur rechten Grenzsamen Bezugsöffnung, hier der Bezugsöffnung 45, und 55 stellung bewegt, ist die Steueröffnung 35 vollkommen dem Rückschlagventil 53 und nicht an der Abström- offen, und der Druck am Ausgangsanschluß 26 ist sehe des Rückschlagventils in die Schaltung eingefügt ein Maximalwert. In diesem Zustand schließt der sein muß. Motor 28 den Nebenströmschieber 22 vollständig, so

Wenn das dargestellte System in Betrieb ist, neh- daß die gesamte Ausgangströmung der Förderpumpe

men die Verteilerschieber 16 bis 18 ihre Neutral- 60 U dem Zylinder 13 zugeführt wird.

Stellungen ein, die Steueröffnungen 35 bis 37 sind Wenn die Bedienungsperson nun den Verteilergeschlossen, und die Rückströmungsöffnung 38 ist schieber 16 losläßt, so daß die Zentrierfeder ihn in

geöffnet. Folglich ist der Druck am Ausgangsan- seine Neutralstellung zurückbewegen kann, wird die Schluß 27 höher als der Druck am Anschluß 26, und Steueröffnung 35 allmählich geschlossen, und de" der Motor 29 hält den Nebenströmschieber 22 in der 65 Druck am Ausgangsanschluß 26 fällt ab. Folglich dargestellten Lage, in der die Förderpumpe 11 in bewegt der Motor 29 den Nebenströmschieber 22 im wesentlichen freier Verbindung mit dem Tank 12 gegen seine offene Stellung. Wenn der Verteilerschiesteht. Es sei bemerkt, daß der Nebenströmschieber 22 ber 16 seine Neutralstellung erreicht, ist der Neben-

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Strömschieber 22 in seine vollkommen offene Stellung Schließung der Zusatzöff nuog 46 erforderliche D

geschoben worden, und der Druck am Anschluß 24 abfall wird demnach bei einer größeren Fördern

hat wieder den von der Feder 23 eingestellten Mini- erzeugt, als es beim Verteilerschieber 17 der

malwert. war. Während die Strömungssteuerung die Be

Eine Verschiebung des Verteilerschiebers IG aus 5 zung der Fördermenge in der gleichen Weise

einer Neutralstellung nach links öffnet einen Ablaß- oben beschrieben, bewirkt, ist auf diese Weis

weg von der Arbeitskammer 13 a des Zylinders 13 Wert der Fördermenge größer, obwohl er ii

zum Tank 12; die Steueröffnung 35 wird dadurch noch niedriger als die gesamte Ausgangsfördern

jedoch nicht geöffnet. Daher bleibt der Nebenström- der Förderpumpe 11 ist.

schieber 22 während der Einziehbewegung des Zylin- io Da die Verteilerschieber 16 bis 18 in F i g. 1

ders 13 geöffnet, und die Förderpumpe 11 wird nicht allel geschaltet sind, können jeweils zwei ode

über den in der Neutralstellung vorherrschenden drei gleichzeitig betätigt werden. Wenn sich der

Minimalwert hinaus belastet. teilerschieber 16 bei einer Betätigung eines der

Eine Bewegung des Verteilerschiebers 17 in jeder ren Schieber links von seiner Neutralstellunj

Richtung aus der Neutralstellung bewirkt ein fort- 15 findet, arbeitet jeder der Zylinder so, als öl

schreitendes öffnen der Steueröffnung 36, und sie andere nicht in Betrieb wäre, weil die Steueröf

hat demnach die gleiche Wirkung auf den Neben- 35 geschlossen bleibt, wobei der Steuerschiet

Strömschieber wie eine nach rechts gerichtete Be- kein öl von der Förderpumpe abzieht. Lieg

wegung des Verteilerschiebers 16. In anderen Worten Verteilerschieber 16 dagegen bei Betätigung

heißt das, daß sich der Nebenströmschieber 22 20 weiteren Schiebers rechts von seiner Neutralste

schließt und die Fördermenge zum Zylinder 14 zu- oder bei Betätigung der Verteilerschieber 17 ui

nimmt, wenn sich der Verteilerschieber 17 aus seiner in seiner Neutralstellung, dann bewegt sich de

Neutralstellung bewegt. In diesem Fall bewirkt das niedrigsten Betätigungsdruck erfordernde Zy]

hier beschriebene System jedoch eine Begrenzung zuerst, und der andere Zylinder bewegt sich,

der Fördermenge auf einen unter der Förderkapazität 25 dem der erste Zylinder seine Bewegungsgren2

der Förderpumpe 11 liegenden Wert. Bei unter der reicht hat. Da in diesem Fall zwei der parallelge:

Einstellung der Fördermengensteuerung liegenden teten Steueröffnungen offen sind, nimmt der N

Fördermengen reicht der Druckabfall an der Bezugs- Strömschieber 22 eine näher an der völlig gesch

öffnung 35 nicht aus, die Motoren 48 und 49 zu be- nen Stellung liegende Stellung ein, als sie für

fähigen, die Vorspannung der Feder 47 zu überwin- 30 der beiden Verteilerschieber erforderlich wäre

den. Folglich bleibt die Zusatzöffnung 46 vollständig heißt in anderen Worten, daß die Ölfördermeng

geöffnet, und der Nebenströmschieber 22 wird aus- der Gesamtwirkung der zwei betätigten Schiebe

schließlich in Abhängigkeit von Änderungen des nicht von der Einzelwirkung eines der b.idei

Strömungsquerschnitts der Steueröffnung 36 einge- stimmt wird. Auf jeden Fall wird die max

stellt (unter der Voraussetzung, daß der Systemdruck 35 Fördermenge zum Zylinder 13 nur von der Fc

unter dem Einstellwert der Zusatzöffnung 42 liegt). kapazität der Förderpumpe 11 begrenzt, un<

Wenn der Verteilerschieber 17 über die die ge- maximalen Fördermengen zu den Zylindern \<-

wünschte Maximalfördermenge erzeugende Stellung 15 werden von der Bezugsöffnung 45 bzw. vo

hinausgeschoben wird, überwinden die Motoren 48 Kombination der beiden Bezugsöffnungen 45 ui

und 49 die Feder 47 und beginnen den Strömungs- 40 bestimmt.

querschnitt der Zusatzöffnung 46 zu verringern, so- Während jedes Zylinderbetätigungsvorgangs

bald die Fördermenge durch die Bezugsöffnung 45 nicht ein bloßes Zurückziehen des Zylinders 1

den eingestellten Wert überschreitet. Das Schließen bewirkt die Zusatzöffnung 42 die Begrenzunj

der öffnung 46 drosselt die Ölströmung zum An- Systemdrucks auf einen vorbestimmten Maxima

Schluß 26, und es verursacht demgemäß an diesem 45 Wenn der Druck dem von der Vorspannun]

Punkt eine Druckabnahme in bezug auf den Druck Feder 44 bestimmten vorgeschriebenen Druck

am Anschluß 27. Als Folge davon verschiebt der steigt, beginnt der Motor 43, den Strömungs

Motor 29 den Nebenströmschieber 22 in die öff- schnitt der öffnung 42 und dadurch den Druc

nungsrichtung und verringert die Fördermenge in Ausgangsanschluß 26 zu verringern. Dadurch

Richtung auf den eingestellten Wert. Der Strömungs- 50 der Motor 29 natürlich den Nebenströmschiet

querschnitt der öffnung 46 nimmt weiter ab, solange in der Öffnungsrichtung verschieben. Der N

der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung 36 weiter Strömschieber bewegt sich so lange weiter in

zunimmt, was zur Folge hat, daß die Fördermenge Richtung, wie sich der Strömungsquerschnitt de

zum Zylinder 14 im wesentlichen konstant auf den nung 42 verringert. Die damit verbundene Ver

gewünschten Grenzwert sogar dann gehalten wird, 55 rung der ölfördermenge zu den Verteilerschieber

wenn der Verteilerschieber 17 über den gesamten hindert ein Ansteigen des Versorgungsdrucks üb

Weg zur einen und zur anderen Grenzstellung bewegt zulässige Maximum. Wenn die Last auf dem al

wird. Zylinder groß genug ist, wird die öffnung 42

Wenn der Verteilerschieber 18 aus seiner Neutral- ständig geschlossen, und der Nebenströmschiel

stellung bewegt wird, öffnet sich die Steueröffnung 60 bewegt sich in die völlig offene Stellung. Wen

37 fortschreitend, so daß sich der Nebenströmschie- Belastung des Zylinders abnimmt, erhöht die

ber 22 in der Schließungsrichtung bewegt. Dem Ver- 44 den Strömungsquerschnitt der Zusatzöffrru

teilerschieber wird über die Zuleitung 19 c und über allmählich, und sie bewirkt dadurch eine E

den von der Zuleitung 19 b und der Leitung 52 ge- zunähme am Anschluß 26. Nun beginnt der ]

bildeten parallelen Weg öl zugeführt. In diesem Fall 65 28, den Nebenströmschieber 22 in der Schließ

greifen die Motoren 48 und 49 die Zuström- bzw. richtung zu bewegen. Wenn der Überlastungszv

Abströmdrücke der parallelgeschalteten Bezugs- nachgelassen hat, nimmt der Nebenströmschiel

öffnungen 45 und 51 ab, und der zur Auslösung der wieder die Stellung ein, die von der vorlieg

Einstellung der Steueröilnungen und der Zusatzöffnung 46 gefordert wird.

Wie bereits in der Patentanmeldung P17 50 500.9 ausgeführt ist, kann die Servosteuerung für die Abgabesteueranordnung zwölf verschiedene Formen annehmen. Das hier beschriebene System kann in jede dieser Servosteuerungen eingefügt werden, vorausgesetzt, daß es so angeordnet ist, daß es die Brücke in einem Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, der eine Verringerung der Fördermenge hervorruft, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung oder den Bezugsöffnungen eine Vergrößerung über den eingestellten Wert zu erreichen versucht. Im Fall der sechs Steuerungen, bei denen die Steueröfinungen parallel geschaltet und demnach geschlossen sind, wenn die Verteilerschieber ihre Neutralstellungen einnehmen, liegt die Zusatzöffnung stets in Serie zu den Steuer-Öffnungen im gleichen Brückenzweig, und die Vorspannungsfeder 47 drückt die öffnung gegen die

offene Stellung. Dies ist in den schematischen Darstellungen von Fig. 2 und 3 allgemein gezeigt, in denen die zwei möglichen Lagen der Steueröffnungen bezüglich des Ausgangsanschlusses 26 dargestellt

sind. Es sei bemerkt, daß die Zusatzöfinung 46 entweder auf der Zuström- oder auf der Abströmseite der Steueröfinungen angebracht sein kann. Bei den sechs anderen Steuerungen liegen die Steueröffnungen in Serie zueinander, und sie sind daher offen, wenn

ίο die Verteilerschieber in ihren Neutralstellungen liegen. Dabei liegt die Zusatzöfinung 46 stets in einem Parallelzweig zum Steuerzweig, und sie wird durch Vorspannung geschlossen gehalten. Die zwei Möglichkeiten dieser Anordnung sind in den allgemeinen

is schematischen Darstellungen von Fi g. 4 und 5 gezeigt. Es sei bemerkt, daß der Ort und die Anordnung der Rückströmungsöffnung 38 in allen Fällen keinen Einfluß auf die Lage der Zusatzöfinung 46 oder auf die Richtung ihrer Vorspannungsfeder 47 hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuersystem, insbesondere für mehrere Hydraulikmotoren, mit S

a) einer ein Hydraulikmittel unter Druck liefernden Quelle und einem Vorratsbehälter,

b) einem mit der Quelle verbundenen zur Steuerung eines Hydraulikmotors geeigneten Verteilerschieber mit geschlossener Mittelstellung, der ein Steuerglied mit einer den Motor von der Quelle trennenden Neutralstellung hat, das aus dieser Stellung derart zu bewegen ist, daß es einen Strömungsweg zwischen der Quelle und dem Motor fortschreitend öffnet,

c) einer Steuervorrichtung zur Änderung der Fördermenge, mit der die Quelle dem Verteilerschieber Strömungsmittel zuführt,

d) einer abgeglichenen hydraulischen Wheatstone-Brücke mit zwei Eingangsanschlüssen, die mit der Quelle bzw. dem Vorratsbehälter verbunden sind, mit zwei Ausgangsanschlüssen und mit vier Leitungszweigen, die die Anschlüsse miteinander verbinden und eine Drosselöffnung enthalten,

e) einer Steueröffnung genannten öffnung dieser Drosselöffnungen, die einen Strömungsquerschnitt ergibt, der sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Stellglieds ändert und zur Verstellung der Brücke dient, wobei eine weitere, Rückströmungsöffnung genannte Öffnung dieser öffnungen vorgesehen ist, die einen sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Steuervorrichtung ändernden Strömungsquerschnitt ergibt und zum Wiederabgleich der Brücke dient,

f) auf die Drücke an den Ausgangsanschlüssen ansprechenden Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuervorrichtung und

g) einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines minimalen Belastungsdrucks auf die Quelle, wenn diese Strömungsmittel mit minimaler Fördermenge an die Verteilerschieber abgibt, wobei der minimale Druck ausreicht, die Betätigungseinrichrungen zu befähigen, die Steuereinrichtungen zu betätigen,

dadurch gekennzeichnet, daß

1. eine Bezugsöffnung (45) in die Verbindung (19) zwischen der Quelle und den Verteilerschieber eingefügt ist,

2. daß eine variable Zusatzöffnung (46) in den gleichen Zweig (31) der Wheatstone-Brücke wie die Steueröffnung (36) eingefügt ist,

3. daß Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) zur Veränderung des Strömungsquerschnitts der Zusatzöffnung in Abhängigkeit von Änderungen des Druckabfalls an der Bezugsöffnung vorgesehen sind und

4. daß die Zusatzöffnung und ihre Steuereinrichtungen so angeordnet sind, daß die Zusatzöffnung für den Fall, daß der Druckabfall an der Bezugsöffnung über einen vorbestimmten Wert zu steigen versucht, die Drücke an den Ausgangsanschlüssen (26, 27) der Brücke in dem Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, daß die Steuervorrichtung (22) die Fördermenge verringert.

2. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung (36) in der Neutralstellung des Steuerglieds minimal ist und

b) daß die Zusatzöffnung (46) in Serie zur Steueröffnung liegt, wobei ihr Strömungsquerschnitt von den Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) verringert wird, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung (45) über den vorbestimmten Wert zu steigen versucht.

3. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung (36) maximal ist, wenn das Stellglied in seiner Neutralstellung ist, und

b) daß die Zusatzöffnung (46) parallel zur Steueröffnung liegt, wobei der Strömungsquerschnitt durch die Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) erhöht wird, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung (45) über den vorbestimmten Wert zu steigen versucht.

4. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1 mit

a) einem zweiten Verteilerschieber, der parallel zum ersten Verteilerschieber mit der Quelle verbunden ist,

b) einer zweiten, in den gleichen Brückenzweig wie die erste Steueröffnung eingeschalteten Steueröffnung, die vom Stellglied des zweiten Verteilerschiebers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,

1. daß in die Verbindungsleitung (19 c) zwischen dem zweiten Verteilerschieber (18) und der Quelle eine zweite Bezugsöffnung (51) eingeschaltet ist,

2. daß ein Strömungsdurchlaß (52) die Abströmseiten der zwei Bezugsöffnungen verbindet und

3. daß eine Sperrvorrichtung (53) die Strömungen durch den Strömungsdurchlaß (52) zum ersten Verteilerschieber (17) wenigstens dann verändert, wenn das Stellglied dieses Verteilerschiebers nicht in seiner Neutralstellung ist.

5. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (53) ein Rückschlagventil ist.

6. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Steueröffnungen (36, 37) parallel in den Brückenzweig (31) eingeschaltet sind, wobei ihre Strömungsquerschnitte jeweils minimal sind, wenn sich das zugehörige Stellglied in seiner Neutralstellung befindet,

b) daß die Zusatzöffnung (46) in Serie zu den parallelgeschalteten Steueröffnungen liegt und

c) daß die Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis Es wurde bereits ein Steuersystem für hydrauli

49) den Strömungsquerschnitt der Zusatz- betätigte Lasten vorgeschlagen, bei dem Verteil

öffnung verringert, wenn der Druckabfall an schieber mit geschlossener Mittelstellung, «line

den Bezugsöffnungen (45, Sl) über den vor- trennte Steueranordnung zur Änderung der St

bestimmten Wert anzusteigen versucht. 5 mungsmittelfördermenge von der Förderpumpe

7. Hydraulisches Steuersystem nach An- ^dfⁿ Schiebern und eine stellungsabhängige Ser

spruch 4, dadurch gekennzeichnet, steuerung, die die Einstellung der S^omungsmeng

..,„,.„ ..„. _r~, „_v . c ■ steueranordnung automatisch in Abhängigkeit \

a) daß die Steueroffnungen (36, 37) m Serie _{der Betätigung einer der Schieber verän}dert, an in den Bruckenzweig (31) eingeschaltet sind, _{lo wendet} Jj_n^ _{Abhängig davon ob die} _Wjta wobei die Stromungsquerschnitte jeder _{eine p mit} f_e*_{er oder variabler Förd} Steueröffnung maximal sind, wenn d.e zu- {^ . besteht die Fördermengensteueranordm gehörigen Stellglieder in ihrer Neutralstel- _entw ^s _{eder aus einem} Nebenstromschieber oder lung sind, einem Pumpenförderungsstellglied. In allen Fäl

b) daß die Zusatzöffnung (46) parallel zu den ₁₅ enthält die Servosteuerung jedoch eine selbstausg zwei Steueroffnungen liegt und chende hydraulische Wheatstonsche Brücke.

c) daß die Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis Ein Brückenzweig enthält eine Gruppe von \ 49) den Strömungsquerschnitt der Zusatz- änderlichen Steueroffnungen, die von den Verteil öffnung vergrößern, wenn der Druckabfall Schiebern gesteuert werden, und außerdem köni an den Bezugsöffnungen (45, 51) über den 20 diese öffnungen in Serie oder parallel geschaltet s< vorbestimmten Wert anzusteigen versucht. wenn mehr als ein Schieber verwendet wird. Wf