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Die
Erfindung geht aus von einem hydraulischen System, das gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 einen Differentilzylinder, ein Wegeventil, ein Eilgangventil
und ein Druckbegrenzungsventil zur Druckabsicherung eines kolbenstangenabseitigen Druckraums
des Differentialzylinder aufweist.
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Aus
der
DE 24 02 112 C2 ist
ein hydraulisches System mit einem Differentialzylinder, der eine Kolbenstange
und einen Kolben aufweist, der einen kolbenstangenseitigen Druckraum
und einen kolbenstangenabseitigen Druckraum voneinander trennt, mit
einem Wegeventil mit zwei Verbraucheranschlüssen, über die die beiden Druckräume des
Differentialzylinders wechselweise mit einer Druckmittelquelle und
mit einem Tank verbindbar sind, und mit einem Eilgangventil bekannt,
das drei Anschlüsse
aufweist. Einer dieser Anschlüssse
ist mit dem kolbenstangenseitigen Druckraum und ein zweiter dieser
Anschlüsse
mit dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Hydrozylinders verbunden.
Der dritte Anschluß steht in
Verbindung mit einem Verbraucheranschluß des Wegeventils, über den
Druckmittel von einer Pumpe aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum
des Differentialzylinders zugeführt
werden kann. Ein Steuerschieber des Eilgangventils ist durch zwei
Federn in einer Mittelstellung zentriert, in der alle drei Anschlüsse gegeneinander
abgesperrt sind. Der Steuerkolben wird im Sinne einer Verbindung
des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluß von dem Druck beaufschlagt,
der im kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
herrscht. In Gegenrichtung und im Sinne einer Verbindung des ersten
Anschlusses mit dem dritten Anschluß wird der Steuerkolben des
Eilgangventils von dem Druck beaufschlagt, der in der Verbindung
zwischen dem dritten Anschluß und
dem schon ange sprochenen Verbraucheranschluß des Wegeventils ansteht.
Beim Ausfahren der Kolbenstange wird das Wegeventil so geschaltet, daß über dieses
von einer Hydropumpe gefördertes Druckmittel
dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
zufließt.
Bei positiver Last, d. h. bei einer Last, die dem Ausfahren der
Kolbenstange eine Kraft entgegensetzt, baut sich in dem Druckraum
ein Druck auf, der den Steuerkolben des Eilgangventils im Sinne
einer Verbindung von dessen ersten Anschluß mit dem zweiten Anschluß verstellt. Das
aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum des Differentialzylinders
verdrängte
Druckmittel fließt
nun über
das Eilgangventil direkt in den kolbenstangenabseitigen Druckraum.
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Sollte
beim Ausfahren der Kolbenstange ein Lastwechsel stattfinden und
die Last das Ausfahren unterstützen,
so wirkt das Eilgangventil als Bremsventil. Sein Steuerkolben wird
in Richtung Mittelstellung verstellt und drosselt den Abfluß von Druckmittel aus
dem kolbenstangenseitigen Druckraum an. Im kolbenstangenabseitigen
Druckraum stellt sich ein solcher Druck ein, daß die von ihm am Steuerkolben des
Eilgangventils erzeugte Kraft der von einer Druckfeder ausgeübten Gegenkraft
entspricht.
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Bei
dem aus der
DE 24 02
112 C2 bekannten hydraulischen System wird bei jedem Ausfahren
der Kolbenstange des Differentialzylinders dessen kolbenstangenseitiger
Druckraum über
das Eilgangventil mit dem kolbenstangenabseitigen Druckraum verbunden.
Es liegt also immer Eilgangschaltung vor, so daß beim Ausfahren nur der Querschnitt
der Kolbenstange als Wirkfläche
für den
Druck zur Verfügung steht
und deshalb nur entsprechend kleine Lasten bewegt werden können. Außerdem ist
die Feinsteuerung der Geschwindigkeit mit Hilfe des Wegeventils erschwert.
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Ein
weiteres hydraulisches System mit einem Eilgangventil ist aus der
DE 39 15 919 A1 bekannt.
Bei diesem hydraulischen System wird die Kolbenstange des Differen tialzylinders
in einem Schleichgang ausgefahren, wenn man das Eilgangventil in
einer Ruhestellung beläßt und den
Differentialzylinder mit dem Wegeventil ansteuert. Über dieses
Wegeventil fließt
dann dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
von einer Hydropumpe gefördertes
Druckmittel zu, während das
aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum verdrängte Druckmittel über das
Wegeventil zu einem Tank abfließt.
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Für einen
Eilgang des Differentialzylinders wird das Eilgangventil betätigt. Durch
eine solche Betätigung
werden ein Druckanschluß,
dem parallel zum Wegeventil von der Hydropumpe gefördertes Druckmittel
zuführbar
ist, ein erster Verbraucheranschluß, der mit dem kolbenstangenseitigen
Druckraum des Differentialzylinders verbunden ist, und ein zweiter
Verbraucheranschluß,
der mit dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
verbunden ist, miteinander verbunden. Neben dem über den Druckanschluß fließenden Druckmittel wird
nun dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
direkt auch das aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum verdrängte Druckmittel
zugeführt.
Beide Druckräume
des Differentialzylinders sind mit jeweils einem Druckbegrenzungsventil abgesichert,
das auf einen Druck im Bereich von 250 bar eingestellt ist.
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Das
bekannte hydraulische System funktioniert einwandfrei, wenn auch
in Eilgangschaltung, in der für
die Abstützung
einer gegen das Ausfahren der Kolbenstange wirkende Last nur die
Querschnittsfläche
der Kolbenstange zur Verfügung
steht, der Druck kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
nicht größer als
der am entsprechenden Druckbegrenzungsventil eingestellte Maximaldruck sein
muß. Wird
bei großer
und schon angehobener Last das Eilgangventil betätigt, so besteht die Gefahr, daß die Last
abstürzt.
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Die
EP 0 206 934 B1 beschreibt
ein hydraulisches System zur Ansteuerung zweier Differentialzylinder.
Durch ein Wegeventil kann die Bewegungsrichtung der Differentialzylinder
eingestellt werden. Ein dem Wegeventil nachgeschaltetes Auswahlventil dient
zur Auswahl des betätigten
Differentialzylinders. Das Auswahlventil besitzt eine zusätzliche
Ventilstellung, in welcher einer der Differentialzylinder im Eilgang
betätigbar
ist. Dabei sind beide Anschlüsse des
Differentialzylinders über
das Ventilglied des Auswahlventils miteinander verbunden. Ein in
einer Hohlkammer des Ventilglieds angeordnetes Rückschlagventil sperrt einen
Fluidstrom aus dem stangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
in den stangenseitigen Druckraum.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes hydraulisches
System anzugeben, das insbesondere eine sichere und zuverlässige Ansteuerung
eines Differentialzylinders erlaubt, an dem im Eilgangbetrieb ein
Lastwechsel auftreten kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein hydraulisches System mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der
Erfindung liegt zunächst
die Überlegung zugrunde,
daß im
Schleichgang des Differentialzylinders im kolbenstangenseitigen
Druckraum Tankdruck herrscht und dem Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum
die gesamte Kolbenfläche
zur Verfügung steht,
um eine Last abzustützen.
Im Eilgang dagegen steht in beiden Druckräumen derselbe Druck an, so daß die Kolbenfläche. bis
auf den Querschnitt der Kolbenstange druckausgeglichen ist und der
Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum nur auf einer Fläche, die
dem Querschnitt der Kolbenstange entspricht, die Last abstützen kann.
Ist die Querschnittsfläche
der Kolbenstange z. B. nur ein Drittel so groß wie die Querschnittsfläche des
Kolbens, so muß der Druck
im Eilgang dreimal so hoch wie im Schleichgang sein, um dieselbe
Last abstützen
zu können. Beim
Betätigen
des Eilgangventils würde
nun das den kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders
absichernde Druckbegrenzungsventil ansprechen, wenn die Last so
groß ist,
daß zu
ihrer Abstützung
im Eilgang ein über
dem Einstellwert des Druckbegrenzungsventils liegender Druck im
kolbenstangenabseitigen Druckraum notwendig wäre. Die Last würde das
Druckmittel aus diesem Kolbenraum über das Druckbegrenzungsventil
verdrängen
und absacken. Dies wird durch das Rückschlagventil verhindert.
Werden durch eine Betätigung
des Eilgangventils lediglich die beiden Druckräume des Differentialzylinders
miteinander verbunden, ohne daß dem kolbenstangenabseitigen
Druckraum Druckmittel von der Hydropumpe zugeführt wird, so verhindert das Rückschlagventil
eine Verdrängung
von Druckmittel aus dem kolbenstangenabseitigen Druckraum in den kolbenstangenseitigen
Druckraum. In diesem bleibt deshalb Tankdruck bestehen. Die gesamte
Kolbenfläche
steht zur Abstützung
der Last weiterhin zur Verfügung,
so daß der
Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum durch die Betätigung des
Eilgangventils nicht verändert
wird. Er bleibt unter dem am Druckbegrenzungsventil eingestellten
Wert. Wird bei einer Betätigung
des Eilgangventils dem kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders Druckmittel
zugeführt,
sei es, daß dies
wie bei dem hydraulischen System nach der
DE 39 15 919 A1 direkt über das
Eilgangventil oder wie bei dem hydraulischen System nach der
DE 24 02 112 C2 über das Wegeventil
erfolgt, so steigt der Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum
auf den dreifachen Wert an, solange der Druckbegrenzungsventil eingestellte Wert
noch nicht erreicht wird. Die Kolbenstange fährt im Eilgang aus. Bei einer
größeren Last
steigt der Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum bis auf den
am Druckbegrenzungsventil eingestellten Wert an. Dabei ist der Kolben
zunächst
noch etwas bewegt worden, bis sich im kolbenstangenseitigen Druckraum
ein Druck eingestellt hat, der an der Ringfläche des Kolbens eine Kraft
erzeugt, die zusammen mit der Last der Kraft das Gleichgewicht hält, die
der im kolbenstangenabseitigen Druckraum herrschende Druck in Höhe des am
Druckbegrenzungsventil eingestellten Wertes an der Kolbenfläche erzeugt.
Höher steigt
der Druck im kolbenstangenseitigen Druckraum aufgrund des Rückschlagventils
nicht an, so daß die
Last gehalten wird. Der Kolben und die Kolbenstange bewegen sich
nicht. Die gesamte zulaufende Druckmittelmenge wird über das
Druckbegrenzungsventil abgeführt.
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Für den Fall,
daß während des
Ausfahrens der Kolbenstange ein Lastwechsel am Differentialzylinder
auftritt, wenn also die Last über
einen Teil des Weges durch Druck im kolbenstangenabseitigen Druckraum
geschoben werden muß und
auf einem anderen Teil des Weges Kolbenstange und Kolben aus dem
Gehäuse
des Differentialzylinders herauszieht, sieht man ein Bremsventil
vor, über
das das aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum verdrängte Druckmittel
zum Tank abfließen
kann und das im Sinne eines Öffnens
eines Querschnitts vom im kolbenstangenabseitigen Druckraum herrschenden
Druck und im Sinne eines Schließens
des Querschnitts von einer Feder beaufschlagt ist. Das Bremsventil
läßt jeweils
nur soviel Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckraum abfließen, daß im kolbenstangenabseitigen
Druckraum ein der Kraft der Feder äquivalenter Druck aufrechterhalten
wird.
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Erfindungsgemäß ist nun
die Feder am Bremsventil so eingestellt, daß ein ihrer Kraft äquivalenter
Druck größer ist
als der Druck, der der Kraft einer Feder äquivalent ist, die das Ventilglied
des Eilgangventils im Sinne der Verbindung des kolbenstangenseitigen
Druckraums mit dem Bremsventil beaufschlagt. Dann bestimmt im Eilgang
und bei ziehender Last die Feder des Eilgangventils den Druck im
kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders, so
daß das
Bremsventil geschlossen ist und der Lastwechsel keinen Einfluß auf den
Eilgang hat.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen hydraulischen Systems kann
man den Unteransprüchen
2 bis 6 entnehmen.
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Bei
einer Ausführung
nach Anspruch 2 ist sichergestellt, daß das Rückschlagventil nicht durch zulaufendes
Druckmittel geöffnet
und dadurch eine Verbindung zwischen den beiden Druckräumen des Differentialzylinders
hergestellt wird. Außerdem
muß es
nicht, wie bei bestimmten anderen Anordnungen notwendig, entsperrbar
sein.
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Die
Ansprüche
3 und 4 beziehen sich darauf, wie das Rückschlagventil auf einfache
Weise untergebracht und in die Druckmittelwege eingefügt werden
kann.
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Gemäß Anspruch
5 ist das Schließglied
des Rückschlagventils
in dem als Hohlkolben ausgebildeten Ventilglied angeordnet. Es wird
somit kein zusätzlicher
Bauraum benötigt.
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Die
Ausgestaltung gemäß Anspruch
6 ist deshalb besonders vorteilhaft, weil die Umschaltung des Eilgangventils
ohne die Erzeugung einer Druckspitze oder eines Druckabfalls im
kolbenstangenabseitigen Druckraum des Differentialzylinders erfolgen kann.
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Mehrere
Ausführungsbeispiele
eines erfindungsgemäßen hydraulischen
Systems und darin verwendeter erfindungsgemäßer Eilgangventile sind in
den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen
wird die Erfindung nun näher
erläutert.
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Es
zeigen
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1 den
hydraulischen Schaltplan des ersten Ausführungs beispiels, bei dem der
Zulauf von Druckmittel von einer Hydropumpe in den kolbenstangenabseitigen
Druckraum des Differentialzylinders sowohl im Eilgang als auch im
Schleichgang über
ein Wegeventil erfolgt, und
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2 einen
Schnitt durch ein Eilgangventil, wie es bis auf eine geringe Abänderung
in der Vorsteuerung bei der Ausführung
nach 1 verwendet ist.
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Bei
der Ausführung
nach 1 saugt eine Konstantpumpe 10 Druckmittel
aus einem Tank 11 an und gibt es in eine Zulaufleitung 12 ab,
die zu einem Steuerblock 13 führt und durch mehrere Ventilscheiben,
aus denen der Steuerblock zusammengesetzt ist, verläuft. Die
Zulaufleitung 12 tritt in den Steuerblock 13 an
einer Eingangsscheibe 14 ein. Der schließt sich
eine Wegeventilscheibe 15 mit einem Wegeventil 16 und
mit einer Druckwaage 17 zur Betätigung eines oder zweier parallel
zueinander geschalteter Differentialzylinder 18 an. Dann
folgt als Scheibe das Gehäuse 19 eines
Eilgangventils 20, in Abhängigkeit von dessen Stellung
der Differentialzylinder 18 in einem Schleichgang oder
in einem Eilgang angesteuert wird. Dann folgt eine weitere Scheibe 21 mit
Ventilen für
die Steuerölversorgung des
elektrohydraulisch betätigbaren
Wegeventils 16.
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Die
Eingangsscheibe 14 enthält
eine Bypass-Druckwaage 25, die mit ihrem Ausgang an eine durch
die Scheiben hindurchführende
Tankleitung 26 angeschlossen ist. Der Regelkolben 27 der
Druckwaage 25 wird in Öffnungsrichtung
vom Druck in der Zulaufleitung 12, die ebenfalls durch
alle Scheiben hindurchgeht, und in Schließrichtung von einer Druckfeder 28 und
vom Lastdruck des Differentialzylinders 18 beaufschlagt.
Sie läßt gerade
soviel von der Konstantpumpe 10 gefördertes Druckmittel von der
Zulaufleitung 12 in die Tankleitung 26 abfließen, daß der Druck
in der Zulaufleitung 12 um eine der Kraft der Druckfeder 28 äquivalente
Druckdifferenz über
dem in Schließrichtung
auf den Regelkolben 27 wirkenden Lastdruck liegt. Die Druckwaage 25 ist
an eine sogenannte Lastmeldeleitung 30 angeschlossen. Der
auf den Regelkolben in Richtung „Schließen" wirkende Druck wird durch ein Druckbegrenzungsventil 31 auf
einen Höchstwert
begrenzt, so daß auch
der Druck in der Zulaufleitung 12 begrenzt ist.
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Das
Wegeventil 16 besitzt als Arbeitsanschlüsse einen Druckanschluß 31,
dem zur Zuleitung 12 hin die Druckwaage 17 vorgeschaltet
ist, einen Tankanschluß 32,
der mit der Tankleitung verbunden ist, einen Verbraucheranschluß 33,
von dem aus Kanäle 34 und 35 in
den Scheiben 15 und 19 sowie eine Leitung 36 zu
einem kolbenstangenabseitigen Druckraum 37 des Differentialzylinders 18 führen, und
einen Verbraucheranschluß 38,
der mit einem Anschluß 39 des
Eilgangventils 20 verbunden ist. Das Wegeventil 16 besitzt
außerdem
eine Lastmeldekammer 40, die in der Mittelstellung des
Wegeventilkolbens 22 mit dem Tankanschluß 32 und
in einer seitlichen Arbeitsstellung des Wegeventilkolbens jeweils über eine
Düse 41 mit
dem Verbraucheranschluß 33 bzw.
mit dem Verbraucheranschluß 38 verbunden
ist. Der in der Lastmeldekammer 40 anstehende Lastdruck
wirkt zusammen mit einer Druckfeder 42 in Öffnungsrichtung
auf den Regelkolben der Druckwaage 17, während der
Druck stromauf einer in einer seitlichen Arbeitsstellung geöffneten
Meßblende 43 des Wegeventils
den Regelkolben in Schließrichtung
beaufschlagt. Außerdem
gelangt der Lastdruck von der Lastmeldekammer 40 in die
Lastmeldeleitung 30 und von dort zur Bypass-Druckwaage 25 und
zum Druckbegrenzungsventil 31.
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In
das Wegeventil 16 ist für
jede seitliche Arbeitsstellung des Wegeventilkolbens 22 jeweils
noch ein Bremsventil 44 bzw. 45 integriert, das
jeweils im Ablaufströmungspfad
von einem Verbraucheranschluß 33 bzw. 38 zum
Tankanschluß 32 des
Wegeventils 16 liegt. Das Bremsventil 44 wird
in Öffnungsrichtung
von dem Druck im Verbraucheranschluß 38 und das Bremsventil 45 in Öff nungsrichtung
von dem Druck im Verbraucheranschluß 33 beaufschlagt.
In Schließrichtung
der Bremsventile 44 und 45 wirkt jeweils eine
Druckfeder 46, deren Kraft ein Druck von z.B. 30 bar
in den Verbraucheranschlüssen äquivalent
ist.
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Der
Wegeventilkolben 22 ist in einer Mittelstellung, in der
alle Arbeitsanschlüsse
gegeneinander abgesperrt sind, federzentriert. Mithilfe von elektromagnetisch
betätigbaren
Pilotventilen 47 und 48 kann er nach entgegengesetzten
Richtungen in eine Arbeitsstellung verstellt werden. Die Pilotventile 47 und 48 sind
beim Ausführungsbeispiel
Schaltventile, so daß der
Wegeventilkolben 22 nach jeder Richtung hin jeweils eine
einzige Arbeitsstellung einnimmt. Als Pilotventile können jedoch
auch elektrohydraulisch proportional verstellbare Druckreduzierventile
verwendet werden, so daß eine
proportionale Verstellung des Wegeventilkolbens 22 und
ein proportionales Öffnen
der Meßblenden 43 möglich ist.
Im Hinblick auf die Ausgestaltung einer Wegeventilscheibe 15 wird
hier ausdrücklich
auf die ältere
deutsche Patentanmeldung 196 51 967.5 der Anmelderin hingewiesen.
In die Wegeventilscheibe 15 sind noch zwei Druckbegrenzungsventile 55 und 56 eingebaut,
von denen das Druckbegrenzungsventil 55 mit seinem Eingang
an den Verbraucheranschluß 33 und
das Druckbegrenzungsventil 56 mit seinem Eingang an den
Verbraucheranschluß 38 angeschlossen
ist. Beide Druckbegrenzungsventile sind auf einen Höchstdruck
von z.B. 250 bar eingestellt.
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Das
Gehäuse 19 des
Eilgangventils 20 besitzt einen ersten Außenanschluß 60,
von dem aus die Leitung 36 zum kolbenstangenabseitigen
Druckraum 37 des Differentialzylinders 18 führt, und
einen zweiten Außenanschluß 61,
von dem eine Leitung 62 zum kolbenstangenseitigen Druckraum 63 des
Differentialzylinders 18 gelegt ist. Der dritte Anschluß 39 ist
ein interner Anschluß,
der durch einen Kanal gebildet wird, der von einer an der Wegeventilscheibe 15 anliegenden
Seitenfläche
des Gehäuses 19 ausgeht.
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Durch
das Gehäuse 19 geht
eine Ventilbohrung 64 hindurch, die von drei axial beabstandeten Steuerkammern 65, 66 und 67 umgeben
ist. Die Steuerkammer 65 ist über eine leicht schräg gestellte Bohrung 68 mit
dem Außenanschluß 60 und über eine
senkrecht zur Schnittebene verlaufende Bohrung 69 mit dem
Kanal 34 der Wegeventilscheibe 15 verbunden. Die
Steuerkammer 66 steht über
eine Bohrung 70 mit dem Außenanschluß 61 in Verbindung.
In die dritte Steuerkammer 67 schließlich mündet der Kanal 39,
der als dritter, allerdings interner Anschluß des Eilgangventils 20 betrachtet
wird.
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In
der Ventilbohrung 64 ist ein Steuerkolben 75 axial
verschiebbar, der von einer sich in einem Federraum 79 befindlichen
Schraubendruckfeder 76 in Richtung einer Endlage beaufschlagt
wird, in der die beiden Steuerkammern 66 und 67 über eine
Ringnut 77 des Steuerkolbens 75 weit offen miteinander
verbunden sind. Die von der Schraubendruckfeder 76 ausübbare Kraft
ist einstellbar. An der der Schraubendruckfeder 76 abgewandten
Stirnseite des Regelkolbens befindet sich eine Druckkammer 78.
In dem Schaltplan nach 1 ist diese Druckkammer dauernd
mit dem Außenanschluß 60 verbunden.
Der Federraum 79, in dem sich die Schraubendruckfeder 76 befindet,
ist über
eine Düse 80 ebenfalls
mit dem Außenanschluß 60 verbunden.
Außerdem
ist an dem Federraum 79 ein 2/2-Wege-Pilotventil 81 angeschlossen,
das unter der Wirkung einer Druckfeder eine Sperrstellung einnimmt
und durch Ansteuern eines Elektromagneten 82 in eine Durchgangsstellung gebracht
werden kann, in der der Federraum 79 zur Tankleitung 26 hin
entlastet ist. In der Variante nach 2 ist der
Federraum 79 dauernd mit der Tankleitung 26 verbunden.
Die Druckkammer 78 ist über
die Düse 80 mit
der Tankleitung 26 verbunden und kann mithilfe des Pilotventils 81 mit
dem im Außenanschluß 60 herrschenden
Druck beaufschlagt werden. Unabhängig
von der jeweiligen Variante wird nach dem Schalten des Pilotventils 81 der
Steuerkolben 75 von dem in der Druckkammer 78 herrschenden Druck
gegen die Kraft der Schrauben druckfeder 76 belastet. Diese
ist so eingestellt, daß ein
Druck von etwa 10 bar genügt,
um den Steuerkolben 75 gegen die Feder zu bewegen.
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Dieser
Druck ist kleiner als der Druck, der zur Verstellung des Bremsventils 45 gegen
die Druckfeder 46 notwendig ist.
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Der
Steuerkolben 75 ist teilweise als Hohlkolben ausgebildet,
in den von der der Feder 76 abgewandten Stirnseite her
ein Sackloch 83 eingebracht ist, das in einem gewissen
Abstand vor der Ringnut 77 endet. Durch einen ersten Stern
von vier Radialbohrungen 84 in der Nähe des Endes des Sacklochs 83,
das im übrigen
durch eine Verschlußschraube 89 dicht
verschlossen ist, besteht eine erste Verbindung zwischen dem Sackloch
und der Außenseite
des Steuerkolbens 75. Eine zweite Verbindung zwischen dem
Sackloch und der Außenseite
des Steuerkolbens wird in einem größeren Abstand vom Ende des Sacklochs
durch einen zweiten Stern von Radialbohrungen 85 gebildet.
In der einen durch die Feder 76 bewirkten Endlage des Steuerkolbens 75 sind
die Radialbohrungen 84 durch einen Gehäusesteg zwischen den beiden
Steuerkammern 65 und 66 verschlossen, während die
Radialbohrungen 85 zur Steuerkammer 65 hin offen
sind. Im Bereich axial zwischen den Radialbohrungen 84 und 85 verjüngt sich
das Sackloch 83 konisch und bildet dort einen Sitz für das Schließglied 86 eines
Rückschlagventils 87.
Das Schließglied
wird in Richtung auf seinen Sitz von einer schwachen Druckfeder 88,
die zwischen ihm und der das Sackloch verschließenden Verschlußschraube 89 eingespannt
ist, sowie von dem Druck, der in der Steuerkammer 65 herrscht
und über eine
kleine Querbohrung 90 und eine Axialbohrung 91 im
Schließglied
in den die Druckfeder 88 aufnehmenden Federraum geführt ist,
beaufschlagt. Wie man aus 2 ersehen
kann, ist der axiale Abstand der Radialbohrungen 84 zur
Steuerkammer 66 kleiner als der axiale Abstand der einen
Stirnwand der Ringnut 77 von dem zwischen den beiden Steuerkammern 66 und 67 stehenden
Gehäusesteg,
so daß die
Ra dialbohrungen 84 eher zur Steuerkammer 66 geöffnet werden
als diese zur Steuerkammer 67 hin verschlossen wird.
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Es
sei zunächst
angenommen, daß sich
alle Ventile in den in den 1 und 2 gezeigten
Stellungen befinden. Der Differentialzylinder 18 sei von einer
Last beaufschlagt, die die Kolbenstange 8 und den Kolben 9 in
Richtung „Einfahren" belastet. Dementsprechend
herrscht im Druckraum 37 ein der Belastung durch die Last
entsprechender Druck. Wird nun der Elektromagnet 62 angesteuert
und dadurch das Pilotventil 81 umgeschaltet, kann der Lastdruck, der
auch am Außenanschluß 60 des
Eilgangventils ansteht, den Steuerkolben 75 in seine andere
Endlage bringen. Dies hat jedoch keinen gravierenden Einfluß auf die
Verhältnisse
zur Folge, da das Rückschlagventil 87 verhindert,
daß Druckmittel
aus dem Druckraum 37 in den Druckraum 63 des Differentialzylinders 18 verdrängt wird.
Der Druck im Druckraum 37 steigt deshalb nicht an, so daß auch bei
großer Last
das Druckbegrenzungsventil 55 nicht anspricht. Es fließt nur eine
geringe Menge Steueröl
aus dem Druckraum 37 über
die Düse 80 und
das Pilotventil 81 in die Tankleitung 26 weg,
so daß die
Kolbenstange 8 ganz langsam einfährt. Ein Absturz der Last,
der Personen gefährden
und die Maschine, zu der das hydraulische System gehört, beschädigen könnte, findet
nicht statt.
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Es
sei nun angenommen, daß Kolben
und Kolbenstange langsam ausgefahren werden sollen. Es wird das
Pilotventil 47 des Wegeventils 16 geschaltet,
so daß dessen
Kolben 22 in eine Position gelangt, in der der Druckanschluß 31 über die
Meßblende 43 mit
dem Verbraucheranschluß 33 und
der Verbraucheranschluß 38 über das
Bremsventil 45 mit dem Tankanschluß 32 verbunden ist.
Dem Druckraum 37 des Differentialzylinders 18 wird
dann von der Pumpe 10 gefördertes Druckmittel zugeführt, während das
aus dem Druckraum 63 verdrängte Druckmittel über das
Eilgangventil 20 und das Wegeventil 16 mitsamt
dem Bremsventil 45 zur Tankleitung 26 und zum
Tank 11 abströmt.
Wird nun das Eilgangventil durch Umschalten des Pilotventils 81 in
seine zweite Stellung gebracht, in der die Radialbohrungen 84 zum
Außenanschluß 61 hin
offen sind, so steigt der Druck im Druckraum 63 beim weiteren
Verfahren des Kolbens 9 an, bis er leicht über dem
Druck im Druckraum 37 liegt. Er vermag dann das Rückschlagventil 87 zu öffnen, so
daß das
Druckmittel, das aus dem Druckraum 63 verdrängt wird, über das
Eilgangventil 20 direkt in den Druckraum 37 strömen kann. Allerdings
hat sich nun das ganze Druckniveau deutlich erhöht. Effektive Wirkfläche für den Druck
im Druckraum 37 ist nämlich
nun nur noch die Querschnittsfläche
der Kolbenstange 8. Ist deren Querschnittsfläche z.B.
nur ein Drittel so groß wie
die Querschnittsfläche
des Kolbens 9, so ist für
die Bewegung derselben Last wie im Schleichgang nun ein dreifach
höherer
Druck notwendig. Solange dieser Druck nicht den am Druckbegrenzungsventil 55 eingestellten
Wert erreicht, wird nun die Kolbenstange 8 im Eilgang ausgefahren. Ändert sich
dabei die Richtung der Belastung durch die Last, so daß diese
nun die Kolbenstange 8 aus dem Gehäuse des Differentialzylinders 18 herauszuziehen
sucht, fällt
der Druck im Druckraum 37 und damit auch am Außenanschluß 60 und
in der Druckkammer 78 des Eilgangventils 20 ab.
Die Feder 76 vermag es nun, den Steuerkolben 75 des
Eilgangventils in Richtung seiner in 2 gezeigten
Endlage zu verschieben, so daß der Öffnungsquerschnitt
zwischen der Steuerkammer 66 und den Radialbohrungen 84 verringert
und der Abfluß von
Druckmittel aus dem Druckraum 63 des Differentialzylinders 18 angedrosselt
wird. Es stellt sich ein Zustand ein, in dem die Abdrosselung gerade
so stark ist, daß im
Druckraum 37 ein Druck aufrechterhalten wird, der der Kraft
der Feder 76 äquivalent
ist, also im Bereich von 10 bar liegt. Ein dabei bestehender Öffnungsquerschnitt
zwischen den Steuerkammern 66 und 67 des Eilgangventils 20 hat
keinen Einfluß,
da der Abfluß von
Druckmittel über
das Wegeventil 16 durch das Bremsventil 45 verhindert
ist. Der Druck von 10 bar im Druckraum 37 des Differentialzylinders 18 vermag
es nämlich
nicht, das Bremsventil 45 gegen die Kraft der Druckfeder 46,
die erst von einem Druck im Bereich von 30 bar überwunden wird, zu öffnen. Somit
bleibt auch nach einem Lastwechsel der Eilgang erhalten.
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Es
sei noch einmal der Fall einer positiven Last, also einer Last,
die die Kolbenstange und den Kolben 9 in Richtung „Einfahren" belastet, betrachtet. Ist
diese Last so groß,
daß zu
ihrer Bewegung im Eilgang im Druckraum 37 ein Druck herrschen
müßte, der
größer als
der am Druckbegrenzungsventil 55 eingestellte Druck ist,
so bleibt der Kolben 9 stehen, wenn das Ventil 20 in
seine Eilgangstellung geschaltet wird. Es erfolgt wiederum kein
Absturz, da das Rückschlagventil 87 verhindert,
daß der
Druck im Druckraum 63 genau so groß wie der Druck im Druckraum 37 des
Differentialzylinders 18 wird. Es stellt sich vielmehr
im Druckraum 63 ein Druck ein, der an der Ringfläche des
Kolbens 9 eine Kraft erzeugt, die zusammen mit der Last
eine solche Gesamtkraft ergibt, die genau so groß wie die Kraft ist, die von
dem im Druckraum 37 herrschenden Druck in Höhe von 250
bar an der Querschnittsfläche
des Kolbens 9 erzeugt wird. Ist z.B. in der Schleichgangschaltung
im Druckraum 37 ein Druck von 90 bar notwendig, um die
Last zu halten, so wird bei der Schaltung in den Eilgang der Druck
im Druckraum 37 entsprechend der Einstellung des Druckbegrenzungsventils 55 auf
250 bar ansteigen. Der Druck im Druckraum 63 wird durch
geringes Verschieben des Kolbens nach Schalten des Eilgangs auf
240 bar ansteigen, ehe der Kolben 9 stehenbleibt. Er bewegt
sich anders als in dem Fall, in dem nur das Eilgangventil, jedoch
nicht das Wegeventil betätigt
ist, nicht zurück, da
das über
die Düse 80 abfließende Steueröl von der
Hydropumpe 10 ersetzt wird.
-
Die
Pilotventile 48 und 81 kann man elektrisch so
verriegeln, daß das
Pilotventil 81 nicht betätigt werden kann, wenn das
Pilotventil 48 betätigt
ist. Dann wird beim Einfahren der Kolbenstange und negativer Last,
die die Kolbenstange einzuschieben sucht, ein Absturz der Last verhindert.