DE2331424A1

DE2331424A1 - Elektrische steuerung fuer hydraulisch betaetigte wegeventile

Info

Publication number: DE2331424A1
Application number: DE19732331424
Authority: DE
Inventors: Klaus Nuesse
Original assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Current assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1975-01-23

Description

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Elektrische Steuerung für hydraulisch betätigte Wegeventile.

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Steuerung für hydraulisch betätigte Wegeventile, Zo B· an Arbeitsmaschinen bzw. Arbeitsgeräten mit hydraulischen Antrieben, wie Hydraulik-Motoren, Zylinder Uodgl.. Bei Arbeitsgeräten, wie ZoB. Hydraulik-Baggern, aber auch bei anderen Geräten mit hydraulischen Antrieben besteht ioAo die Notwendigkeit, die Arbeitsgeschwindigkeit und die Bewegungsrichtung laufend zu verändern. Für eine solche Steuerung von hydraulischen Antrieben mit stetiger Veränderbarkeit des Zustromes von Arbeitsöl zu den Verbrauchern haben sich Wegeventile mit hydraulischer Betätigung, bzw. hydraulischer Vorsteuerung bewährt. Zweckiaäßigerweise werden die Wegeventile möglichst nahe bei den zu steuernden Verbrauchern angeordnet.

Es ist bekannt, Wegeventile proportional einem im Steuerpult, Führerhaus o.dgl., angebrachten hydraulischen Signalgeber zu steuern, wobei die hydraulischen Betätigungsorgane der Wegeventile durch Rohre mit den Signalgebern verbunden sind.

Bei der Verwendung von hydraulischen Signalgebern ist aber eine aufwendige Verrohrung zwischen den Wegeventilen und den Signalgebern erforderlich« Es müssen i.A« für jedes Wegeventil zwei Steuerleitungen vom Bedienungsstand zum Wegeventil verlegt werden, z*B. für die drei Funktionen eines Hydraulik-Baggers - Ausleger, Stiel und Löffel sechs Leitungen*

Es ist ferner bekannt, an den zu steuernden Wegeventilen elektrisch betätigte Drelwegedruckregelkolbenventile anzubringen, die vom Führerhaus über elektrische Steuerleitungen betätigt werden.

Mit derartigen Kolbenventilen ist aber nicht in allen Fällen die gewünschte Feinfühligkeit der Vorsteuerung zu erreichen. Auch ist die Herstellung der Kolbenventile sehr aufwendig. Kolbenventile sind außerdem empfindlich gegen Verschmutzung, was leicht zum Klemmen des Steuerkolbens führen kann.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerung zu entwickeln, bei der hydraulische Steuerleitungen eingespart werden. Auch sollen die Signalgeber für die Steuerorgane nicht ortsgebunden sein. Ferner soll die Ansteuerung der Yfegeventile erfolgen über einfach aufgebaute und robuste Druckregelventile, bei denen während des Schaltvorganges keine Leerhübe auftreten, die einen kurzen Arbeitshub aufweisen und durch Proportionalmagnete mit kurzem Arbeitshub betätigt werden können, die schwingungsarm sind und eine feinfühlige, kontinuierliche Steuerung ermöglichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerdrücke für die Betätigung der Wegeventile yiJei den bzw« an den Wegeventilen angeordneten,mittels Itegelmagneten elektrisch betätigten Dreiwegedruckregelkegelsitzventilen stufenlos geregelt werden, wobei die Magnete direkt auf die Ventilsteuerkegel, welche die Einstellung der Steuerdrücke vornehmen, wirken und die Steuerdrücke jeweils proportional den an den Magneten angelegten elektrischen Steuerspannungen sind, und in bzw«, vor den Drucköleingängen der Druckregel ventile eingefügte - gegebenenfalls auswechselbare, bzw. von außen einstellbare-Düsen oder Drosseln die Konstanthaltung des Druckölstromes in seiner Zuleitung bewirken.

Dabei kann die Steuerung eines Wegeventiles in der Weise erfolgen, daß der Steuerdruck für die Betätigung des Wegeventils in Nullstellung in voller Höhe an den beiden Stirnflächen des Arbeitskolbens im Wegeventil anliegt und zwecks Aussteuerung des Arbeitskolbens jeweils auf der einen Stirnfläche der Steuerdruck durch das elektrisch betätigte Druckregelventil stufenlos regelbar vermindert wird, wobei der Steuerdruck auf der anderen Stirnfläche in voller Höhe erhalten bleibt, und der Steuerdruck jeweils proportional der am Magnet angelegten elektrischen Steuerspannung ist»

Die andere Möglichkeit der Steuerung eines Wegeventiles ist dadurch gekennzeichnet, daß in Nullstellung an den beiden Stirnfläohen des Arbeitskolbens im Wegeventil kein Steuerdruck anliegt und zwecks Aussteuerung des Arbeitskolbens nur auf die eine Stirnfläche durch das elektrisch betätigte Druckregelventil stufenlos regelbarer Steuerdruck gegeben wird, wobei der Steuerdruck jeweils proportional der am Magnet angelegten elektrischen Steuerepannung ist.

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen im Folgenden t Der Steuerdruck für die Betätigung des Kolbens im Wegeventil kann elektrisch eingestellt werden. Die Zuleitung der Sfceuerspannungen zu den Regelventilen erfolgt über elektrische Kabel, die leioht zu verlegen sind. Die Steuergeräte sind infolgedessen nicht mehr ortsgebunden und die Bedienungsperson kann beliebig weit von den zu steuernden Wegeventilen entfernt sein.

Auf Grund seines einfachen Aufbaues ist das Dreiwegedruckregelkegelsitzventil billiger herzustellen als ein Dreiwegedruckregelkolbenventil« Es brauchen keine Passungen gefertigt werden, sondern es muß nur der Kegel im Sitz gut schließen. Das Dreiwegedruckregelkegelsitzventil ist außerdem schmutzunempfindlich und kann nicht klemmen. Es können Magnete mit kurzen Hüben verwendet werden, da keine Ü^erdeckung vorhanden ist und der Regelbereich des Ventils im Bereich von einigen Zehntelmillimetern liegt. Die Hysterese des Ventils ist sehr gering» Durch die Kombination der Düse im Druokkanal und des im Ablaufkanal liegenden Ventilkegelsitzes, der wie eine regelbare Düse wirkt, wird eine äußerst feinfühlige, kontinuierliche Ablaufsteuerung erreicht, wobei die Düse im Druckkanal für einen definierten ölstrom sorgt.

Bei fahrbaren Geräten, z.B. Hydraulik-Baggern, kann der Bedienungsstand bzw. das Bedienungspult an beliebiger Stelle auf dem Gerät angeordnet sein. Das Bedienungspult kann aber auch durch ein - gegebenenfalls zusätzliches - Schleppkabel mit dem Gerät verbunden sein, so daß sich der Bedienungsmann beliebig im Gelände bewegen kann, unter anderem auch auf einem für sich beweglichen Fahrzeug. Statt des Einsatzes eines Schleppkabels kann die übertragung der Bedienungssignale auch durch Funksteuerung erfolgen. Ins Gewicht fallend ist die Vereinfachung der hydraulischen Installation und die Ersparnis an Rohrleitungen. Es braucht z.3. für ein Block-Wegeventil mit mehreren Funktionen nur noch eine Druckölleitung und eine Rückleitung verlegt zu werden.

Der Steuerdruck und damit der Kolbenweg in einem Wegeventil ist stufenlos regelbar, wobei der Steuerdruck und damit der Kolbenweg und so der Durchflußquerschnitt für das Arbeitsöl entsprechend der Bemessung des Wegeventiles und seiner Federn sowie der Steuerglieder von der* am Druckregelventil anliegenden, einstellbaren, elektrischen Spannung abhängen.

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In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein den Erfindungsgedanken nicht einschränkendes Ausfühningsbeispiel dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein 3-^ege-Druckregel-Kegelsitz-Yentil. Der Drucköl eintritt erfolgt an der Bohrung 1. Die auswechselbare Düse 3 hält auf Grund ihreo Staudruckes den Druck in der Drucköl-Zuleitung 1 konstant. Den Steuerdruckaustritt bildet die Bohrung 5, Sie ist durch eine Verschraubung oder Zuleitung mit dem Steuerdruckeintritt des zu betätigenden Wegeventiles verbunden.

Die Bohrung 10 wird an die Tankleitung angeschlossen. Der Stößel 7 Magneten 6 ist durch eine der Länge nach verstellbaren Hülse rait dem Kegel β verbunden. Ein an den Magneten 6 angelegte Spannung hat eine bestimmte Kraft am Stößel 7 zur Folge, die über den Kegel 8 gegen den Steuerdruck wirkt. Der Kegelsitz wird soweit geöffnet, bis der der Magnetkraft entsprechende Steuerdruck erreicht ist.

Der maximale Steuerdruck hängt ab von der zur Verfügung stehenden Magnetkraft und dem Querschnitt der Bohrung 11. Dabei muß die Bohrung 11 so groß sein, daß das zur Durchsteuerung des Wegeventiles zu verdrängende öl innerhalb der geforderten Schaltzeit durch die Bohrung fließen kann.

Fig. 2 zeigt parallel geschaltete, elektrisch betätigte Druckregelventile 12,22 mit ihren Wegeventil 13«

An beiden Enden des Arbeitskolbens im Wegeventil vorhandene mechanische Federn I4 halten den Arbeitskolben in Nullstellung, wenn er nicht, bzw« nicht einseitig, hydraulisch beaufschlagt ist. Wenn dazu noch der Arbeitskolben durch beiderseits wirkenden vollen Steuerdruck in Nullstellung hydraulisch eingespannt sein soll, muß an den beiden Magneten 6 und 16 die volle elektrische Steuerspannung anliegen. Dadurch herrscht voller Steuerdruck in den Kanälen 5 und 15« Soll dann der Arbeit3kolben des Wegeventil es 13 z.B. in die Stellung A gebracht werden, so muß der Steuerdruck auf der Α-Seite, also ia Kanal 5 durch Hinderung der elektrischen Spannung am Magneten 6 des Druckregel ventil es 12 verringert werden·

Wenn dagegen in Nullstellung dea Wegeven tiles an den beiden Stirnflächen seines Arbeitskolbens kein Steuerdruck anliegen soll, darf an den beiden Magneten 6 und 16 auch keine elektrische Steuerspannung anliegen, damit sich in den Kanälen 5 und 15 kein Steuerdruck aufbaut» Soll dann

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der Arbeitskolben des Wegeventiles I5 z. Bo in die Stellung A gebracht werden, so muß Steuerdruck auf der B-Seite, also im Kanal 15 durch Anlegen von elektrischer Spannung am Magnet 16 des Druckregelventiles 22 aufgebaut werden·

Die beiden Möglichkeiten sind durch die eine Fig. 2 dargestellt. Bei der ersten Steuerungsweise leiten die elektrischen Steuergeber in Ruhestellung den Hegelmagneten volle Steuerspannung zu und mindern bzw. regeln mehr oder weniger abwärts, wenn ein Verbraucher angesteuert werden soll, die zugeordnete Steuerspannung.

Bei der zweiten Steuerungsweise geben die elektrischen Steuergeber in Ruhestellung an die Regelmagneten keine Steuerspannung ab und erst, wenn ein Verbraucher angesteuert werden soll, wird an den zugeordneten Magneten eine mehr oder weniger aufwärts regelbare Steuerspannung angelegt.

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Claims

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Patentansprüche

Elektrische Steuerung für hydraulisch betätigte Wegeventile dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdrücke für die Betätigung der Wegeventile durch bei den bzw. an den Wegeventilen angeordnete, mittels Regelmagnete elektrisch betätigter 3-Wege-Druckregel-Kegelsitz-Ventile stufenlos geregelt werden, vrobei die Magnete direkt auf die Steuerkegel, welche die Einstellung der Steuerdrücke vornehmen, wirken und die Steuerdrücke jeweils proportional den an den Magneten angelegten elektrischen Steuerspannungen sind, und in bzw. vor den Drucköleingängen der Druckregelventile eingefügte - gegebenenfalls auswechselbare, bzw. von außen einstellbare-Düsen oder Drosse'.h die Konstanthaltung des Drucköistromes in seiner Zuleitung bewirken.
2. Elektrische Steuerung für ein entsprechend Anspruch 1 hydraulisch betätigtes Wegeventil dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck für die Betätigung des Wegeventils in Nullstellung in voller Höhe an den beiden Stirnflächen des Arbeitskolbens im Wegeventil anliegt und zwecks Aussteuerung des Arbeitskolbens jeweils auf der einen Stirnfläche der Steuerdruck durch das elektrisch betätigte Druckregelventil stufenlos regelbar vermindert wird, wobei der Steuerdruck auf der anderen Stirnfläche in voller Höhe erhalten bleibt und der Steuerdruck jeweils proportional der am Magnet angelegten elektrischen Steuerspannung ist.

Jo Elektrische Steuerung für ein entsprechend Anspruch 1 hydraulisch betätigtes Wegeventil dadurch gekennzeichnet, daß in Nullstellung an den beiden Stirnflächen des Arbeitskolbens im Wegeventil kein Steuerdruck anliegt und zwecks Aussteuerung des Arbeitskolbens nur auf die eine Stirnfläche durch das elektrisch betätigte Druckregelventil stufenlos regelbarer Steuerdruck gegeben wird, wobei der Steuerdruck proportional der am Magnet angelegten elektrischen Steuerspannung ist.

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