DE2138986C3 - Steuerventileinrichtung für mehrere hydraulische Antriebe - Google Patents

Steuerventileinrichtung für mehrere hydraulische Antriebe

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Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei Steuerblöcken bestehende Steuerventileinrichtung für mehrere hydraulische Antriebe, insbesondere von Hydraulikbag
gern, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Durch die Möglichkeit, beide Druckmittelquellen auf einen hydraulischen Antrieb zu schalten, wird die Leistungsfähigkeit z. B. eines Baggers wesentlich erhöht, und darüber hinaus werden beide Druckmittelquellen in wirtschaftlicher Weise ausgenutzt
In bekannter Weise (US-PS 32 08 221) ist der zusätzliche, für den doppelt zu beaufschlagenden Antrieb bestimmte Steuerschieber parallel zu den
ίο anderen Steuerschiebern geschaltet, die für weitere nur über einen Steuerschieber zu beaufschlagende Antriebe bestimmt sind. Damit stehen die weiteren Antriebe von dem doppelt zu beaufschlagenden Antrieb in hydraulischer Abhängigkeit. Je nach der äußeren Last, der der doppelt zu beaufschlagende Antrieb ausgesetzt ist, wird der eingeschaltete, nur über einen Steuerschieber zu beaufschlagende Antrieb mehr oder weniger schnell bewegt Außerdem wird im bekannten Falle die Feinsteuerwirkung durch die gleichzeitig zu schaltenden, für den doppelt zu beaufschlagenden Antrieb bestimmten beiden Steuerschieber etwa um die Hälfte herabgesetzt
Es liegt die Aufgabe vor, die eingangs angegebene Steuerventileinrichtung hinsichtlich eines wirtschaftlichen und leistungsstarken Betriebes auszubilden, derart, daß bei voller Leistungsnutzung aus beiden Druckmittelquellen ein kontinuierliches Ineinanderfließen der einzelnen Arbeitsbewegungen sowohl beim Zu- als auch Abschalten der Verbraucher, insbesondere auch bei Doppelbeaufschlagung der in Frage kommenden Verbraucher, gewährleistet ist. Zugleich sollen die Leckverluste der einzelnen Steuerblöcke auf ein Kleinstmaß zu halten sein.
Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnen-
;5 den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
Die vorrangige Einzelbeaufschlagung der Antriebe, d. h. der Verbraucher, gegenüber der Doppelbeaufschlagung des bzw. der Verbraucher wird durch die ^reihenschaltung zum vorhergehenden Steuerschieber des zusätzlichen, das letzte Steuerglied seines Steuerblockes bildenden Steuerschiebers erreicht. Die weitgehende Unbeeinflußbarkeit des vom Druckmittel beider Quellen beaufschlagten Antriebes bei Abschalten der zweiten Druckmittelquelle ergibt sich durch die zeitlich verzögerte Zuschaltung des zusätzlichen Steuerschiebers, d. h. die Verminderung der Druckmittelmenge der zweiten Druckmittelquelle erfolgt kontinuierlich und in gleichem Maße wie die Druckmittelmenge aus dieser Quelle zum neu eingeschalteten Verbraucher zunimmt.
Hierbei kann jeweils nur der Anteil der Druckmittelmenge der zweiten Druckmittelquelle vom doppelt beaufschlagten Antrieb abgeschaltet werden, die vom zusätzlichen Steuerschieber zugeführt worden ist, während die volle Druckmittelmenge der ersten Druckmittelquelle nach wie vor den betreffenden Antrieb beaufschlagt. Durch die zeitlich verzögerte Zuschaltung des zusätzlichen Steuerschiebers wird gleichzeitig die feinfühlige Ansteuerung bei der Doppelbeaufschlagung des betreffenden Antriebes
bo erhalten. Die Leckölverluste werden durch die hydraulische Trennung der Steuerblöcke voneinander gewährleistet, da dadurch jeder Steuerblock nur für die ihm zugeordnete Druckmittelquelle ausgelegt werden muß, d. h., die Durchmesser der Steuerschieber sind bezüglich
hί Nennweite nur für die Menge dieser einen Druckmittelquelle zu dimensionieren.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprikhen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung für einen Löffelbagger,
Fig.2 den Steuerblock für eine Steuerung nach F i g. 1 und
F i g. 3 eine Teilansicht des Steuerblockes nach F i g. 2 mit einer anderen Ausbildung der Reihenschaltung.
In Fig. 1 bezeichnet I den einen Steuerblock und II den anderen. Der Steuerblock I schließt die Steuerschie- ι ο ber 1, 2, 3 und 4 und der Steuerblock Il die Steuerschieber 5,6,7 und 8 ein. Mit dem Steuerschieber
1 wird der linke Fahrantrieb Fi, mit dem Steuerschieber
2 der Löffelantrieb L und mit dem Steuerschieber 3 der Auslegerantrieb Angesteuert. Die Arbeitsleitungen A, B des Steuerschiebers 4 sind dem Stielantrieb S, der vorrangig von dem Steuerschieber 7 des Steuerblockes II gesteuert wird, unmittelbar zugeführt Damit wird die Druckmittelquelle P\ in der gezeigten Ausgangsstellung der Steuerschieber I12 und 3 über den Steuerschieber 4 dem Stielantrieb 5 zugeschaltet
Mit dem Steuerschieber 5 des Steuerblockes II wird der Fahrantrieb Fn mit dem Steuerschieber 6 der Schwenkantrieb Sch und mit dem bereits erwähnten Steuerschieber 7 unabhängig von den Schaltstellungen der Steuerschieber 5 und 6 der Stielantrieb S gesteuert Der zusätzliche Steuerschieber 8 des Steuerblockes II steht mit seiner Arbeitsleitung A unmittelbar mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 9 des Löffelantriebes L und die Arbeitsleitung B unmittelbar mit dem jo kolbenseitigen Zylinderraum 10 des Auslegerantriebes ATm Verbindung. Damit wird in der Schaltstellung a des Steuerschiebers 8 die Druckmittelquelle Pn mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 10 des Auslegerantriebes Λ Γ und in der Schaltstellung c mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 9 des Löffelantriebes verbunden. Bei Betätigung des Steuerschiebers 2 in die Schaltstellung a sowie bei Betätigung des Steuerschiebers 8 aus der Ausgangsstellung b h die Schaltstellung a wird der Löffelantrieb L von beiden Druckmittelquellen Pi, Pn im Sinne eines Ausfahrens der Kolbenstange 11 beaufschlagt. Bei Betätigung des Steuerschiebers 3 aus der gezeigten Ausgangsstellung b in die Schaltstellung a sowie bei Betätigung des Steuerschiebers 8 aus der Ausgangsstellung b in die Schaltstellung a wird der kolbenseitige Zylinderraum 10 des Auslegerantriebes AT ebenfalls von beiden Druckmittelquellen Fi, Pn beaufschlagt und damit eine erhöhte Ausziehgeschwindigkeit der Kolbenstange 12 erzielt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Arbeitsleitung A des Steuerschiebers 8 zum kolbenstangenseitigen Zylinderraum 13 des Auslegerantriebes AT zu führen, so daß dieser zur Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit in beiden Bewegungsrichtungen von beiden Druckmittelquellen beaufschlagt wird. >■>
Ein Zuschalten der Druckmittelquelle Pj zum Fahrantrieb Fr und Schwenkantrieb Sch ist nicht möglich. Hingegen ist der vom Steuerschieber 7 vorrangig gesteuerte Stielantrieb S über den Steuerschieber 4 des Steuerblockes I zusätzlich von der Druckmittelquelle P\ «> zu beaufschlagen. In der gezeigten Ausgangsstellung b sämtlicher Steuerschieber des Steuerblockes I sowie des Steuerblockes II ist die jeweils zugeordnete Druckmittelquelle P\ bzw. Pu auf Durchgang zum Tank T geschaltet. Wird einer der Steuerschieber in die »-, Schaltstellung a oder cgeschaltet, wird der Druckmitteldurchlauf zum Tank unterbunden und das Druckmittel zu dem diesen Steuerschieber zugeordneten Antrieb geleitet Die Pmckanschlüsse ρ dei Steuerschieber 1,2 und 3 des Steuerblockes I sind über die Leitung 55 mit Leitungsabschnitten 15a und 156 unmittelbar mit der Druckmittelleitung 16 der Druckmittelquelle P\ verbunden. Der Druckmittelanschluß ρ des Steuerschiebers 4 hingegen ibt über einer Leitung 17 mit der Durchgangsleitung 18 verbunden und damit nur mit der Druckmittelquelle P\ zu verbinden, wenn die Steuerschieber 1, 2 und 3 in ihre gezeigte Ausgangsstellung b geschaltet sind. Damit können die von den Steuerschiebern 1, 2 oder 3 angesteuerten Antriebe von dem vom Steuerschieber 4 angesteuerten Antrieb S unabhängig betrieben werden. Den gleichen Aufbau weist der Steuerblock 11 auf. Die Steuerschieber 5,6 und 7 sind mit ihren Druckanschlüssen ρ über die Leitung 19 mit Leitungsabschnitten 19a und 196 mit der Druckmittelleitung 20 der Druckmittelquelle Pw unmittelbar verbunden und damit parallel an der Druckmittelquelle angeschlossen.
Der Druckmittelanschluß ρ des Steuerschiebers 8 ist über die Leitung 21 mit der Durchgangsleitung 22 verbunden und damit in Reihe zu den vorgeschalteten Steuerschiebern 5, 6 und 7 geschaltet so daß nur in deren Ausgangsstellung die Verbindung des Steuerschiebers 8 mit der Druckmittelquelle Pn aufrechterhalten ist Bei Betätigung eines der Steuerschieber 5,6 oder 7 wird der Durchgang gesperrt und damit der Steuerschieber 8 von der Druckmittelquelle Pn getrennt, so daß die Fahr-, Schwenk- und Stielantriebe Fr, SCH, S, die von einem der Steuerschieber 5, 6 oder 7 angesteuert werden, unabhängig von der Schaltstellung des Steuerschiebers 8 zu betreiben sind.
Das Zuschalten der Druckmittelquelle P\ bzw. Pn über die Steuerschieber 4 bzw. 8 zu dem Stielantrieb S bzw. den Löffel- und Auslegerantrieben L, A Ferfolgt zeitlich versetzt indem die Steuerschieber 4 bzw. 8 eine kleine Zeitspanne später als die übergeordneten Steuerschieber 2,3 bzw. 7 schalten. Dadurch wird die Feinsteuerung der Antriebe durch Zuschalten der jeweiligen zusätzlichen Druckmittelquelle nicht beeinträchtigt
Wird beispielsweise vom Steuerschieber 7 des Steuerblockes II der Stielantrieb mit der Druckmittelquelle verbunden, indem der Steuerschieber 7 aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung b in Richtung der Durchgangsschaltstellung a verschoben wird, wird gleichzeitig die Verbindung der Druckmittelquelle Pn mit dem zusätzlichen Steuerschieber 8 unterbrochen. Bevor jedoch der Steuerschieber 7 während dessen Verschiebens aus der Schaltstellung b in die Schaltstellung a seinen Feinsteuerbereich überfährt, wird die Druckmittelquelle Pi über den Steuerschieber 4 des Steuerblockes I zugeschaltet, solange sich die Steuerschieber 1, 2 und 3 in ihrer gezeigten Ausgangsschaltstellung befinden. Die Zuschaltung der Druckmittelquelle Pi erfolgt ebenfalls zunächst über den Feinsteuerbereich des zusätzlichen Steuerschiebers 4 des Steuerblokkes I, so daß die feinfühlige Ansteuerung des Stielantriebes auch beim Zuschalten der Druckmittelquelle Pi weitgehend erhalten bleibt. Wird durch Schalten eines der Steuerschieber 1, 2 oder 3 die Druckmittelquelle P) vom zusätzlichen Steuerschieber 4 und damit vom Stielantrieb 5 getrennt, wird nur die Arbeitsflüssigkeitsmenge dem Stielantrieb 5 zurückgehalten, d'e entsprechend der Steuerstellung des Steuerschiebers 4 dem Stielantrieb Jvon der Druckmittelquelle Pi zugeführt worden ist. Die Arbeitsflüssigkeitsmenge der Druckmittelquelle Pn wird dem Stielantrieb hierbei nach wie vor entsprechend der Steuerstel-
lung des Steuerschiebers 7 zugeführt. Die zeitlich versetzte Kopplung des Steuerschiebers 4 mit dem Steuerschieber 7 läßt sich bei deren hydraulischer Ansteuerung von einem gemeinsamer. Ansteuergerät dadurch in einfacher Weise erreichen, daß zum Beispiel die Vorspannung der Steuerfedern des Steuerschiebers 4 um einen bestimmten Betrag größer gewählt wird als die Vorspannung der Steuerfedern für den Steuerschieber 7.
Nach Fig.2 bzw. 3 bestehen die Steuerblöcke I, Il jeweils aus einem Gußblock 30, der von Querbohrungen 31,32,33 und 34 durchdrungen ist. Die Querbohrungen 32, 33 und 34 nehmen die Steuerschieber 35, 36 und 37 auf, die den Steuerschiebern 1, 2 und 3 bzw. 5, 6 und 7 nach Fig. 1 entsprechen. Der von der Querbohrung 31 aufgenommene Steuerschieber 38 entspricht dem Steuerschieber 4 bzw. 8 nach Fig. 1. Der Druckmittelanschluß P geht in einen Raum 40 über, von dem zwei Längskanäle 41 und 42 fortführen und die umlaufenden Gehäusekammern 43, 44, 45 bzw. 46, 47 und 48 untereinander verbinden. Damit stehen diese Gehäusekammern ebenfalls unter dem Druck der Druckmittelquelle. Links neben den umlaufenden Gehäusekammern 43,44,45 sind umlaufende Gehäusekammern 50,51 und 52 vorgesehen, die jeweils mit einem nicht dargestellten Arbeitsleitungsanschluß in Verbindung stehen. Ebenso sind die neben den umlaufenden Gehäusekammern 46, 47 und 48 liegenden umlaufenden Gehäusekammern 53, 54 und 55 jeweils mit dem ebenfalls nicht gezeigten Arbeitsleitungsanschluß verbunden. Die vom Tankanschluß T wegführenden beiden Gehäusekanäle 56 und 57 verbinden die umlaufenden Gehäusekammern 58,59, 60 und 61 bzw. 62, 63, 64 und 65 untereinander. In der gezeigten Ausgangsstellung der Steuerschieber 35, 36 und 37 sind die mit den Arbeitsleitungsanschlüssen in Verbindung stehenden umlaufenden Gehäusekammern 50,51,52,53,54 und 55 von den benachbarten, mit dem Tank bzw. mit der Druckmittelquelle in Verbindung stehenden umlaufenden Gehäusekammern getrennt. Die umlaufenden Gehäusekammern 70 bis 77 sind über die Urnlaufkanäle 78 bis 81 sowie über die geöffneten Gehäusestege zwischen den einander zugeordneten Gehäusekammern miteinander verbunden. Dadurch steht der Druckmittelanschluß P mit dem Tankanschluß T in Verbindung, und im Steucrblock herrscht druckloser Umlauf.
Die neben der umlaufenden, mit dem einen Arbeitsleitungsanschluß in Verbindung stehenden Gehäusekammer 86 liegende umlaufende Gehäusekammer 88 sowie die neben der umlaufenden, mit dem anderen Arbeitsleitungsanschluß in Verbindung stehenden Gehäusekammer 87 liegende umlaufende Gehäusekammer 89 sind über einen Kanal 90 miteinander verbunden. Dieser Kanal 90 liegt auf einer anderen Ebene als der die umlaufenden Gehäusekammern 75 und 77 verbindende Umlaufkanal Si. Ober eine Gshäusebohrung 91 sind der Umlaufkanal 81 und der Kanal 90 miteinander verbunden, so daß in den umlaufenden Gehäusekammern 88, 89 jeweils der gleiche Druck herrscht wie in dem Umlaufkanal 81, der mit der umlaufenden Gehäusekammer 75 verbunden ist.
Wird der Steuerschieber 38 beispielsweise in Pfeiirichtung 93 verschoben, werden über der Ausnehmung 94 des Steuerschiebers 38 die Gehäusekammer 58 ί mit der Gehäusekammer 86 und die Gehäusekammer 87 mit der Gehäusekammer 89 verbunden. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen den Gehäusekammern 76 und 77 getrennt, so daß der freie Durchfluß vom mit dem Druckmittelanschluß P in Verbindung stehenden
ίο Raum 40 zum Tankanschluß Tunterbunden ist und sich im Umlaufkanal 81 sowie in den Kammern 88 und 89 der Druck der Druckmittelquelle aufbaut. Durch die Verbindung der Kammern 87 und 89 über die Ausnehmung 95 des Steuerschiebers 38 ist der mit der
η Kammer 87 in Verbindung stehende Arbeitsleitungsanschluß mit der Druckmittelquelle und durch die Verbindung der Kammer 86 mit der Kammer 88 über die Ausnehmung 94 des Steuerschiebers 38 ist der mit der Kammer 86 in Verbindung stehende Arbeitsmittelanschluß mit dem Tank verbunden. Wird der Steuerschieber 35 beispielsweise in Pfeilrichtung % verschoben, wird die Verbindung zwischen den umlaufenden Gehäusekammern 75 und 74 getrennt und damit auch die Verbindung des Umlaufkanals 81 mit der Druckmittelquelle. Die Verbindung des Umlaufkanals 81 mit der Druckmittelquelle ist auch dann unterbrochen,, wenn der Steuerschieber 36 oder 37 in eine seiner Endstellungen verschoben ist. Damit liegt der Steuerschieber 38 zu den Steuerschiebern 35,36 und 37 in Reihe.
Eine wirkungsvolle Betätigung des Steuerschiebers 38 ist somit nur in der gezeigten Ausgangsstellung der Steuerschieber 35, 36 und 37 gewährleistet, da nur in dieser Stellung der mit der umlaufenden Gehäusekammer 77 in Verbindung stehende Umlaufkanal 81 mit dem Druckmittelanschluß in Verbindung steht. Da die umlaufenden Gehäusekammern 43, 44, 45 sowie 46, 47 und 48 der Steuerschieber 35, 36 und 37 über die Gehäusekanäle 100, 101, 102 und 103 untereinander kurzgeschlossen und über die Längskanäle 41, 42 in jeder Stellung dieser Steuerschieber mit dem Druckmittelanschluß P verbunden sind (Parallelschaltung), isi eine wirkungsvolle Schaltung dieser Steuerschieber unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung der anderen Steuerschieber durchführbar. Wird mehr als ein Steuerschieber betätigt teilt sich die Arbeitsflüssigkeitsmenge der Druckmittelquelle .P auf die entsprechenden Antriebe auf.
In F i g. 3 erfolgt die Verbindung des Umlaufkanals 81 mit dem Kanal 90 nicht unmittelbar über eine
so Gehäusebohrung, sondern mittelbar über den Spalt 99 zwischen Gehäusesteg 98 und Steuerschieber 38. Dieser Spalt 99 verbindet die mit dem Umlaufkanal 81 in dauernder Verbindung stehende umlaufende Gehäusekammer 77 mit der umlaufenden Gehäusekammer 88 die ihrerseits über den Kanal 90 mit der umlaufender Gehäüsekammer 89 verbunden ist Dieser Spalt 99 kanr auch zusätzlich zu der Gehäusebohrung 91 vorgeseher werden, um den Strömungsquerschnitt zwischen Kana 90 und Umlauf kanal 81 zu vergrößern.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Aus zwei Steuerblöckera bestehende Steuerventileinrichtung für mehrere hydraulische Antriebe, insbesondere von Hydraulikbaggern, wobei jedem Antrieb ein Steuerschieber in der Steuerventileinrichtung zugeordnet ist und wobei ein oder mehrere, mindestens einem der Steuerlilöcke zugeordnete Antriebe vom Druckmittel beider vorhandenen Druckmittelquellen beaufschlagbar sind und wobei ferner der für Doppelbeaufschlagung bestimmte Antrieb in Parallelschaltung über einen zusätzlichen, im anderen Steuerblock angeordneten Steuerschieber mit dem Druckmittel der dem letztgenannten Steuerblock zugeordneten Druckmittelquelle beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Steuerschieber (4, 8) als letztes Steuerglied seines Steuerblocks (I, II) in Reihe zum vorhergehenden Steuerschieber (3, 7) geschaltet ist und mit dem Steuerschieber (2, 3, 7), der dem Antrieb (L AT, S) für Doppelbeaufschlagung zugeordnet ist, so gekoppelt ist, daß er zu diesem zeitlich verzögert öffnet, und daß die Steuerblöcke (I, II) voneinander hydraulisch getrennt sind und der Eingang eines jeden Steuerblocks nur mit der ihm zugeordneten Druckmittelquelle (I, II) verbunden ist.
2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Steuerschieber (4, 8) zwei arbeitswirksame Schaltstellungen (a, c) hat, wobei jede Schaltstellung einem für Doppelbeaufschlagung bestimmten Antrieb (L, AT) zugeordnet ist.
3. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit dem zusätzlichen Steuerschieber in Parallelschaltung vorgeschalteten S teuerschiebern, dadurch gekennzeichnet, daß das insgesamt für Parallelschaltung ausgebildete Gehäuse (30) des den zusätzlichen Steuerschieber (4,8,38) aufnehmenden Steuerblocks (I, II) zur Herstellung der Reihenschaltung für diesen Steuerschieber (4, 8, 38|i dahingehend »baulich abgeändert ist, daß die neben den mit den Arbeitsleitungsanschlüssen in Verbindung stehenden umlaufenden Gehäusekammern (86, 87) vorgesehenen, mit der Druckmittelquelle (P) verbindbaren umlaufenden Gehäusekamrnern (88,89) des zusätzlichen Steuerschiebers (4,8,38) über einen Kanal (90) miteinander in Verbindung stehen, der auf einer anderen Ebene verläuft als der zu der zwischen den beiden mit der Druckmittelquelle (8) verbindbaren Gehäusekammern (88, 89) liegenden umlaufenden Gehäusekammer (77) führende Umlaufkanal (81), der mit dem die beiden Gehäusekamrnern (88, 89) verbindenden Kanal (90) übi:r eine Gehäusebohrung (91) und/oder über einen Spalt (99) zwischen dem Gehäusesteg (98) und dem Steuerschieber (38) zwischen der mit dem Umlaufkanal (81) in Verbindung stehenden Gdiäusekammer (77) und der dieser nächstgelegenen mit dem einen Arbeitsleitungsanschluß in Verbindung stehenden Gehäusekammer (88) in Verbindung steht.
DE2138986A 1971-08-04 1971-08-04 Steuerventileinrichtung für mehrere hydraulische Antriebe Expired DE2138986C3 (de)

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