DE2355430C2 - Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer hydraulischen Stell- bzw. Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

mungsmittelöffnungen in Verbindung miteinander stehen, um die erwünschten Strömungsmittelverbindungen zu schaffen, die im folgenden noch beschrieben werden.

Das Hauptventil 20 besitzt einen kolbenartijren Ventilschieber 21, der mit Stegen 22, 23 und 24 zur Steuerung dsr Verbindung zwischen zwei Einlassen bzw. Auslässen 25 und 26 und drei Last- oder Verbraucheranschlüssen 27,28 und 29 versehen ist Eine erste Verbraucherleitung 30 ist mit den Anschlüssen 27 und 29 verbunden, während eine zweite Verbraucherleitung 31 an einen zentralen Verbraucheranschluß 28 angeschlossen ist In der Anordnung nach F i g. 1 ist eine Zuführungsleitung 32 mit dem Anschluß 26 verbunden und eine Rückführungsleitung 33 ist mit dem Anschluß 25 verbunden. Der Ventilschieber 21 wird durch Rückholfedern 34 und 35 in seine mittlere neutrale Stellung gedrückt Die Federn liegen vorzugsweise in Steuerkammern 36, 37 an entgegengesetzten Enden des Ventilschiebers 21. Der Ventilschieber 21 wird aus seiner neutralen Stellung durch die Aufbringung einer Druckdifferenz zwischen den Kammern 36 und 37 mittels des Pilotventils 19 verschoben.

Das Pilotventil 19 hat einen kolbenartigen Ventilschieber 40, der mit drei Stegen 41,42,43 versehen ist, die die Strömungsmittelverbindung zwischen einem zentralen Einlaßanschluß 44 und Auslaßanschlüssen 45 und 46 auf der einen Seite und Steueranschlüssen 47 und 48 auf der anderen Seite steuern. Der Einlaßanschluß 44 ist über eine Leitung 49 mit dem Auslaß eines Druckminderventils 50 verbunden, das zur Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Leitung 49 dient. Der Einlaß des Druckminderventils 50 ist mit einer Speiseleitung 51 verbunden, die, wenn erwünscht, mit der gleichen äußeren Zuführung verbunden sein kann wie die Leitung 32. Das Druckminderventil 50 kann in demselben Ventilblock angeordnet sein wie das Pilotventil 19. Der Schieber 40 des Pilotventils kann aus seiner neutralen Stellung mittels eines Linearmotors 52 verschoben werden, der derart ausgebildet ist, daß er eine zu dem ihm zugeführten elektrischen Strom direkt proportionale Kraft erzeugt. Der Anker des elektrischen Kraftantriebes oder Motors wird von Membranen getragen, die als Zentrierungsfedern für den Schieber 40 des Pilotventils dienen. Die Steueranschlüsse 47 und 48 sind durch entsprechende Steuerlcitungen 53 und 54 mit den Kontrollkammern 36,37 des Hauptsteuerventils 20 verbunden.

Das Pilotventil 19 hat ringförmige Rückkopplungskammern 55, 56 an den Seiten der Stege 41, 43, die zu den entsprechenden Enden des Schiebers 40 weisen. Die Kammern 57,58 an den Enden des Schiebers 40 sind mit einer Ablaßleitung 59 verbunden, mit der auch die Ablaßanschlüsse 45 und 46 verbunden sind. Auf die Rückkopplungskammern 55, 56 werden Rückkoppelungsdrücke mittels eines Umschaltventils 60 ausgeübt, das in demselben Ventilblock wie das Pilotventil 19 angeordnet sein kann. Das Umschaltventil 60 hat einen hin- und hergehenden Körper 61 mit drei Stegen 62, 63, 64 zur Steuerung der Strömungsmittelverbindung zwischen den Einlaßanschlüssen 65 und 66 und den Auslaßanschlüssen 67,68 und 69. Der Zentrale Auslaßanschluß 68 ist durch eine Leitung 70 an die Rückkoppelungskammer 55 und die Auslaßanschlüsse 67,69 durch eine Leitung 711 an die Rückkoppelungskammern 56 angeschlossen. Die Kammern 72 und 73 an den einander entgegengesetzten Enden des Körpers 61 sind an die Steuerleitungen 53 bzw. 54 angeschlossen, so daß der Kolben oder Körper 61, wenn der Druck in der Leitung 53 höher ist, als der in der Leitung 54, in seiner rechten Stellung, wie dargestellt, gehalten wird, in der der Einlaßanschluß 66 über den Anschluß 68 mit der linken Rückkoppelungskammer 55 angeschlossen ist und wobei der Einlaßanschluß 65 über den Anschluß 67 mit der rechten Rückkoppelungskammer 56 verbunden ist Wenn der Druck in der Leitung 54 höher ist als in der Leitung 53, wird der Körper 61 nach links bewegt um den Anschluß 66 über den Anschluß 69 mit der rechten

to Rückkoppelungskammer 56 und den Anschluß 65 mit der Rückkoppelungskammer 55 zu verbinden.

Die den Rückkoppelungskammern 55, 56 zugeführte Druckdifferenz wird durch einen Strömungsfühler 74 erzeugt, der in der Leitung 33 angeordnet ist, die mit dem Einlaß/Auslaßanschluß 25 des Hauptsteuerventils 20 verbunden ist. Der Strömungsfühler besitzt ein Gehäuse, das mit seinen einander entgegengesetzten Enden durch Strömungsmittelverbindungen in die Leitung 33 geschaltet ist. Ein bewegliches Teil in dem Gehäuse teilt dieses in zwei Kammern, die jeweils mit den Strömungsmittelanschlüssen verbunden sind. Das Gehäuse und das bewegliche Teil besitzen miteinander zusammenwirkende Oberflächen, die einen Weg für das Strömungsmittel abgrenzen, der die Kammern miteinander verbindet. Der Strörnungsquerschnitt des Strömungsmittelweges ist in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Teiles variabel. Das bewegliche Teil ist durch eine Feder in eine Position gedrückt, in der der Strömungsmittelweg einen minimalen Querschnitt hat.

Die miteinander zusammenwirkenden Oberflächen sind derart ausgebildet, daß der Druckabfall zwischen den beiden Kammern des Strömungsfühlers direkt proportional zur Geschwindigkeit des Strömungsmittelstromes in dem Strömungsfühler ist. Die beiden Kammern

J5 des Strömungsfühlers sind über Leitungen 75, 76 mit den Einlaßanschlüssen 65 und 66 des Umschaltventils verbunden.

Der Strömungsfühler 74 ist beispielsweise in der gleichen Weise ausgebildet, wie der in der deutschen Offenlegungsschrift 21 00 289 beschriebene. Anordnung und Ausbildung der Anschlüsse und Stege des Pilotventils 19 und des Hauptsteuerventils 20 sind beispielsweise derart, wie in der deutschen Offenlegungsschrift 22 35 788 vorgeschlagen.

Die Vorrichtung ist in F i g. 1 so dargestellt, daß sie eine doppeltwirkende, unsymmetrische hydraulische Antriebs- oder Stellvorrichtung 80 steuert. Sie ist jedoch ebenfalls geeignet, eine symmetrische Stellvorrichtung oder einen hydraulischen Motor zu steuern. In anderen

so Worten, die einander entgegengesetzten wirksamen Flächen des Kolbens 81 der Stellvorrichtung 80 sind ungleich, da die Kolbenstange 82 lediglich an einem Ende des Zylinders der Stellvorrichtung austritt. Die linke Kammer 83 der Stellvorrichtung ist mit der Leitung 30 verbunden und die rechte Kammer 84 mit kleinerer wirksamer Fläche ist mit der Leitung 31 verbunden. Die Kammern 83 und 84 sind über entsprechende Rückschlagventile 85 und 86 mit einer Tankleitung 87 verbunden. Unter solchen Bedingungen, in denen die Last- bzw. Belastung an der Stellvorrichtung die Stellvorrichtung überläuft (die Last sucht die Stellvorrichtung in die Arbeitsrichtung zu ziehen), kann eine Tendenz zur Vakuumbildung in einer der Kammern 83, 84 entstehen. Das Rückschlagventil 85 oder 86 ermöglicht es, Strömungsmittel aus dem Tank in die entsprechende Kammer zu saugen, um Kavitation zu vermeiden. Wenn beispielsweise der Kolben 81 der Stellvorrichtung sich nach rechts bewegt und die von der Last, d. h. dem an

sich angetriebenen Teil, ausgeübte Kraft ebenfalls nach rechts gerichtet ist, wird der Druck in der Kammer 84 höher sein als der in der Kammer 83 und infolge der Unsymmetrie der Stellvorrichtung wird die Menge des Strömungsmittels, das in die Kammer 83 fließt, wesent- s lieh höher sein als diejenige, die aus der Kammer 84 herausfließt. Infolge der gesteuerten Drosselung, die durch das Hauptsteuerventil 20 bewirkt wird, wird verhindert, daß ausreichend Flüssigkeit in die Kammer 83 über das Steuervnetil fließt. Die zur Füllung der Kammer 83 benötigte Menge wird durch die Flüssigkeit vervollständigt, die über das Rückschlagventil 85 aus dem Tank angesaugt wird.

In Fig. 1 ist die Leitung 32 als Speiseleitung dargestellt und die Leitung 33, die den Strömungsfühler 74 ι; enthält, ist als Rückiaufieitung ausgebildet, so daß alle Flüssigkeit, die von der doppeltwirkenden Stellvorrichtung verdrängt wird, ob sie nun von der Last überlaufen wurde oder nicht durch den Strömungsfühler fließt. Dies ermöglicht es dem Strömungsfühler, eine Druckdifferenz zu erzeugen, die von der Geschwindigkeit der Last abhängig ist. Im Betrieb der Stellvorrichtung 80 nach Fig. 1 sei angenommen, daß der Kraftmotor 52 derart beaufschlagt wird, daß der Kolben oder Schieber 40 des Pilotventils sich, wie dargestellt, nach rechts bewegt. Dadurch wird die Steuerkammer 36 des Hauptsteuerventils 20 an die Zuleitung des Pilotventils und die Steuerkammer 37 mit der Rückleitung in Verbindung gesetzt. Der Kolben 21 des Hauptsteuerventils wird dadurch, wie dargestellt, nach rechts verschoben. Die Zuführungsleitung 32 wird dadurch über den Anschluß 29 mit der linken Kammer 83 der Stellvorrichtung 80 verbunden, so daß die Last bzw. das angetriebene Teil sich nach rechts bewegen. Aus der Kammer 84 verdrängte Flüssigkeit strömt über die Anschlüsse 28 und 25 über die Abflußleitung 33 und dabei durch den Strömungsfühler 74, um einen Druckunterschied zwischen den Leitungen 75 und 76 zu erzeugen, die somit zwischen den Anschlüssen 65 und 66 des Umschaltventils 60 liegt. Es ist zu erkennen, daß der Druck an dem Anschluß 65 immer gröäer ist als an dem Anschluß 66, in welcher Richtung die Last auch bewegt wird, und zwar weil der Strömungsfühler in der Abflußleitung liegt. Die Druckdifferenz zwischen den Anschlüssen 65 und 66 wird von dem Umschaltventil 60 auf die Rückkoppelungskammern 55 und 56 geleitet, und das Umschaltventil dient dazu, diesen Druckunterschied in einer Richtung zuzuführen, die von der Bewegungsrichtung der Last abhängig ist Somit wird der Druck in der Hauptsteuerkammer 36 notwendigerweise höher als in der Kammer 37, wenn die Last nach rechts bewegt wird, da anderenfalls der Kolben 21 nicht nach rechts verschoben wäre, wie dargestellt Das bedeutet daß das Ventil 60 notwendigerweise in seiner rechten dargestellten Lage ist so daß der Anschluß 65 mit höherem Druck mit der Rückkoppelungskammer 56 verbunden ist und der Anschluß 66 mit geringerem Druck mit der Rückkoppelungskammer 55. Der Druckunterschied zwischen den Kammern 56 und 55 erzeugt eine resultierende Kraft die auf den Ventilkolben 40 nach links, d. h. in eine Richtung, ein- &o wirkt die der von dem Kraftmotor 52 elektrisch erzeugten Kraft entgegenwirkt Die resultierende Kraft sucht also das Pilotventil in seine Null-Stellung zurückzustellen. Im stationären Zustand wird das Pilotventil in seine Null-Stellung zurückgestellt wenn das Hauptsteuerventil ausgelenkt ist um eine Geschwindigkeit der Last zu erzeugen, bei der der Druckabfall am Strömungsfühler die von dem Kraftmotor aufgebrachte Kraft ausgleicht Die Geschwindigkeit der Last ist daher im stationären Zustand allein von dem elektrischen Strom abhängig, der dem Kraftmotor 52 zugeführt wird.

Zur Bewegung der Last nach links wird der Kraftmotor 52 umgekehrt elektrisch beaufschlagt, um den Kolben oder Schieber des Pilotventils mit einer nach links gerichteten Kraft zu beaufschlagen. Der Hauptsteuerkolben 21 wird nach links bewegt und das Umschaltventil 60 wechselt nach der anderen Seite, so daß die Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Strömungsfühlers 64 zu einer Rückkoppelungskraft führt, die auf den Pilotkolben 40 in nach rechts weisender Richtung aufgebracht wird, um der auf elektrische Weise erzeugten Kraft entgegenzuwirken. Der stationäre Zustand wird wie oben beschrieben erreicht.

In F i g. 2 wird die Vorrichtung zur Steuerung von zwei einfachwirkenden Stellvorrichtungen 90 und 91 benutzt. Die Stellvorrichtung 90 ist mit der Leitung 30 verbunden und die Stellvorrichtung 91 ist an die Leitung 31 angeschlossen. Das Wechsel- oder Umschaltventil 92 unterscheidet sich von dem Umschaltventil 60 nur darin, daß sein beweglicher Körper 93 vier Stege 94,95,96,97 besitzt, so daß in der rechten Stellung des Körpers 93 der Anschluß 66 über den Anschluß 69 mit der rechten Rückkoppelungskammer 56 des Pilotventils 19 verbunden ist und daß der Anschluß 65 über den Anschluß 68 mit der linken Rückkoppelungskammer 55 verbunden ist Wenn der bewegliche Körper 93 nach links bewegt wird, weil der Druck in der Steuerleitung 94 größer ist als der in der Steuerleitung 53, wird der Anschluß 66 über den Anschluß 68 mit der Rückkoppelungskammer 55 verbunden und der Anschluß 65 ist über den Anschluß 67 mit der Rückkoppelungskammer 56 in Verbindung.

Der Strömungsfühler 74 ist, wie in F i g. 2 gezeigt in der Leitung 33 angeordnet die zu dem Anschluß 25 des Hauptsteuerventils 20 führt und in diesem Falle ist die Leitung 33 eine Zuführungsleitung und die Leitung 32 von dem Anschluß 26 ist eine Rückführungsleitung, die zum Tank führt. Somit strömt die Flüssigkeit die zu den Stellvorrichtungen 90 oder 91 fließt in jedem Falle über den Flüssigkeitsfühler 74. Der bewegliche Körper 93 ersetzt den Körper 61 in dem Wechselventil 92, um die Wirkung des Wechselventils umzukehren infolge der Umkehrung der Anschlüsse von Zuleitung und Tank zu den Leitungen 32 und 33, wenn man es mit F i g. 1 vergleicht. Die Vorrichtung ist im übrigen identisch mit der nach Fig. 1 und ihre Wirkung ist wie mit Bezug auf F i g. 1 beschrieben.

Ein Vergleich der F i g. 1 und 2 zeigt daß außer dem oben erwähnten Wechsel des beweglichen Körpers des Wechselventils, keine der Bauteile oder Leitungen, die die Bauteile der Vorrichtung miteinander verbinden, geändert wurden. Die einzigen Änderungen liegen in den äußeren Anschlüssen der Vorrichtung, d. h. zu den Einlaß- bzw. Auslaßleitungen 32 und 33 und den Verbraucherleitungen 30 und 31. Somit kann die Vorrichtung für unterschiedliche Verwendungen benutzt werden, ohne die Modulbauweise der Vorrichtung zu ändern. Es ist relativ einfach, den geeigneten beweglichen Körper für das Wechselventil zu wählen.

Die F i g. 3 und 4 der Zeichnungen stellen eine andere Ausführung der Strömungssteuerungsvorrichtung dar, um wahlweise eine Strömungssteuerung oder eine Drucksteuerung vorzusehen. Für die Strömungssteuerung sind die Teile effektiv dieselben, wie diejenigen, die mit Bezug auf die F i g. 1 beschrieben und in dieser gezeigt wurden. Sie sind daher mit den gleichen Bezugs-

zeichen versehen. Wie in Fi g. 3 gezeigt, ist das Hauptventil 20 in einem Hauptvcntilblock 110 vorgesehen, der ebenfalls den Strömungsfühler 74 enthält. Der Hauptvcntilblock 110 ist auf einer Anschlußplatte 111 montiert, die mit vier Anschlüssen für den zu steuernden Strömungsmittelfluß versehen ist, wie es unter Bezugnahme auf Fig.4 noch beschrieben werden wird. Auf dem Hauptventilblock HO ist ein Druck-Pilot-Wechselblock 112 montiert, der ein Drucksteuer-Wechselventil 113 und ein Last-Nebenschluß-Wechselventil 114 enthält. Auf dem Block 112 ist ein Strömungs-Pilot-Wechselblock 115 montiert, der das Strömungs-Pilot-Umschaltventil 60 und das Druckminderventil 50 enthält. Auf dem Ventilblock 115 ist ein Block 116, der das Strömungssteuer-Pilotventil 19 enthält und ein Drucksteuer-Pilotblock 117 montiert, der ein Drucksteuer-Pilotventil 118 enthält. Ein Gehäuse 119 für den Kraftmotor 52 ist an dem Block 116 befestigt und ein Gehäuse 120 für einen Linearkraftmotor 121 ist an dem Block 117 befestigt.

Wie in F i g. 4 gezeigt, hat das Drucksteuer-Pilotventil 118 einen Kolben oder Schieber 122, der mit dem Kraftmotor 121 verbunden ist. Der Kolben 122 hat vier Stege, von denen die beiden mittleren Stege mit den Einlaßanschlüssen 123, einem Auslaßanschluß 124 und einem Ablaßanschluß 125 zusammenarbeiten. Der Einlaßanschluß 123 ist mit der Leitung 49 von dem Druckminderventil 50 verbunden. Der Auslaßanschluß 124 ist über eine Leitung 126 mit dem Einlaßanschluß 44 des Strömungssteuer-Pilotventils 19 verbunden und der Ablaßanschluß 125 ist mit einer Ablaß- oder Rückflußleitung 127 verbunden, die mit dem Tank unabhängig von dem Hauptstrom in Verbindung steht, so daß irgend welche Rückstaudrücke, die in der Hauptstrom-Rückführleitung auftreten könnten, nicht auf die Auslaßseite des Pilotventils zurückwirken können. Der Auslaßanschluß 124 ist ebenfalls mit dem Tank 128 in Verbindung, und zwar über eine feste Drosselstelle 128. Die äußeren Stege des Kolbens 122 haben Durchbohrungen, in denen nadelähnliche Stangen 129 und 130 frei gleitend, jedoch abgedichtet, geführt sind. Die äußeren Enden des Kolbens sind mit dem Tank verbunden und die Wirkung der nadelähnlichen Stangen 129 und 130 ist, die Bereiche der Stege, die in den Steuerkammern 131 und 132 einem Druck ausgesetzt sind, zwischen den inneren und äußeren Stegen aus dem Gleichgewicht zu bringen. Ein Druckunterschied, der den Kammern 131 und 132 zugeführt wird, kann dadurch der Kraft des Kraftmotors 121 entgegenwirken. Bei der Drucksteuerarbeitsweise kann diese Druckdifferenz sehr hoch sein und das ist der Grund dafür, daß die Ungleichheit in den wirksamen Kolbenflächen der Stege so gering gehalten ist Dadurch wird die resultierende Kraft infolge der hydraulischen Druckdifferenz mit der von dem Kraftmotor 121 erzeugten Kraft vergleichbar.

Das Drucksteuer-Wechselventil 113 ist mit dem Strömungs-Pilot-Wechselventil identisch. Es hat Einlaßanschlüsse 65a und 66a, die mit den Rückkoppelungsleitungen 75a und 76a der Verbraucherleitungen 30 und 31 verbunden sind. Es hat auch einen zentralen Auslaßanschluß 68a, der über eine Leitung 70a mit der Rückkoppelungskammer 132 des Drucksteuer-Pilotventils 118 verbunden ist und Auslaßanschlüsse 67a und 69a, die über eine Leitung 71a mit der Rückkoppelungskammer 131 verbunden sind. Die Kammern 72a und 73a an einander entgegengesetzten Enden des hin- und hergehenden Körpers 61a des Wechselventils 113 sind mit den Leitungen 53 bzw. 54 verbunden.

Das Last-Nebenschluß-Wechselventil 114 enthält einen hin- und hergehenden Körper 133 mit Stegen 134 und 135. Eine Kammer 136 an dem linken Ende des Körpers 133 ist über eine Leitung 126 mit dem Auslaßanschluß 124 des Druck-Pilot-Ventils 118 verbunden. Eine Kammer 137 an dem anderen Ende des Körpers 163 ist mit der Ablaßleitung 127 verbunden. Eine Feder 138 ist in der Kammer 137 angeordnet und drückt den Körper 133 in eine Richtung, die der Kraft entgcgengesetzt ist, die infolge der Druckdifferenz zwischen den Kammern 136 und 137 entsteht. Der Steg 134 steuert einen By-Pass-Anschluß 139, der mit der Leitung 70 vom Auslaßanschluß 68a des Drucksteuer-Wechselventils 113 verbunden ist. Bohrungen 140 verbinden den Abis stand zwischen den Stegen 134 und 135 mit der Kammer 137.

Während des normalen Betriebes in der Drucksteuerarbeitsweise oder Strömungssteuerungsarbeitsweise ist der Druck in der Leitung 126 ausreichend, um den KoI-ben 163 des Last-Nebenschluß-Wechselventils 114 gegen die Feder 138 zu verschieben und so den By-Pass-Anschluß 139 zu verschließen. Um die Vorrichtung in der Strömungssteuerungsarbeitsweise zu betreiben, wie es unter Bezugnahme auf F i g. 1 der Zeichnungen beschrieben wurde, wird der Kraftmotor 121 betätigt, um den Kolben 122 nach rechts entgegen jeder beliebigen Rückkoppelungsdruckdifferenz zu verschieben, die zwischen den Kammern 131 und 132 auftreten kann, wodurch der Einlaßanschluß 123 vollständig mit dem Auslaßanschluß 124 verbunden ist. Einiges des Strömungsmittels, das durch das Ventil 118 hindurchläuft, fließt durch die Drossel 128 zum Ablaß, aber der Druck in der Leitung 126, die zum Einlaßanschluß 44 des Strömungs-Pilotventils 19 führt, bleibt auf im wesentlichen dem

Auslaßdruck des Druckminderventils 15 kontant

Um die Vorrichtung in der Drucksteuerarbeitsweise zu betreiben, wird der Kraftmotor 52 betätigt, um die Rückkoppelungsdruckdifferenz zwischen den Kammern 55 und 56 zu überwinden und in einer Richtung, um die Richtung zu bestimmen, in der die Druckdifferenz aufgebracht ist. Wenn angenommen wird, daß der Kraftmotor 52 den Kolben 40 des Pilotventils nach rechts aus der dargestellten Stellung verschiebt, wird der Einlaßanschluß 44 mit dem Auslaßanschluß 47 verbundcn, wodurch die Leitung 126 mit der linken Steuerkammer 36 des Hauptventils 20 verbunden ist und der Auslaßanschluß 46 ist mit dem Auslaßanschluß 48 verbunden, um die rechte Steuerkammer 37 mit dem Ablaß zu verbinden. Der hin- und herbewegliche Körper des Drucksteuer-Wechselventils 113 wird durch die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 53 und 54 nach rechts verschoben, um die Anschlüsse 66a und 68a miteinander zu verbinden, wobei die Verbraucherleitung 30 über die Rückkoppelungsleitung 76a mit der Kontrollkammer 132 des Druck-Pilot-Ventils 118 verbunden ist Dadurch werden auch die Anschlüsse 65a und 67a miteinander verbunden, wodurch die Verbraucherleitung 31 über die Rückkoppelungsleitung 75a mit der Steuerkammer 131 des Druck-Pilot-Ventils 118 verbunden ist Der Hauptkolben 21 wird nach rechts verschoben, so daß die Verbraucherleitung 30 über die Anschlüsse 26 und 29 steuerbar mit der Zuführungsleitung 32 verbunden ist, während die Verbraucherleitung 31 über die Anschlüsse 28 und 25 steuerbar mit der Rückführleitung 33 verbunden

h5 ist Somit ist die Leitung 30 auf einem höheren Druck als die Leitung 31 und der resultierende Druckunterschied zwischen den Kammern 132 und 131 drückt den Kolben 122 des Druck-Pilot-Ventils 118 nach links entgegen der

Kraft des Kraflmotors 121 zu überwinden und dabei den in der Leitung 126 vorliegenden Druck zu reduzieren. Daurch ist eine Maximal-Druck-Übersleuerung geschaffen, wenn man in der Strömungssteuerarbeitsweise arbeitet.

Die AnschluQplatte 111 aus den Fig.3 und 4 besitzt vier Anschlüsse T, A, P und B, die entsprechend an die Leitungen 30,33 (über den Strömungsfühler 74) 31 und 32 angeschlossen sind. Im Gebrauch der Vorrichtung, ίο wie sie vorstehend beschrieben wurde, sind die Anschlüsse Tund P Last- oder Verbraucheranschlüsse und die Anschlüsse A und B sind Tank- bzw. Zuführungsanschlüsse. Wenn es erwünscht ist, den Strömungsfühler 74 in der Zuführungsleitung zu betreiben anstatt in der !5 Rückführleitung, wird der Anschluß A zum Speise- oder Zuführungsanschluß gemacht und der Anschluß B zum Rückführungsanschluß und die hin- und hergehenden Körper 61 und 61a der Wechselventile 60 und 113 sind durch vierstegige Körper ersetzt, die mit dem in F i g. 2 zwischen den beiden Seiten der Stelleinrichtung (in 20 der Zeichnungen gezeigten Körper 93 identisch sind, um Fig.4 nicht dargestellt), und dadurch die durch die die Verbindungen von den Rückkoppelungsleitungen

und den Pilotventilen umzukehren.

Es ist zu erkennen, daß dieselben Bauteile mit Ausnahme der Körper 61 und 61a benutzt werden können

Last bewegt oder die Last die Stelleinrichtung überläuft. 25 ohne Rücksicht darauf, ob der Strömungsfühler in der Im Falle einer plötzlichen oder stoßweisen Last, die Rückführleitung oder der Zuführungsleitung liegt.

Die einzigen notwendigen Veränderungen, außer der hin- und hergehenden Körper, sind in den externen Verbindungen zu der Anschlußplatte 111 zu treffen.
Wenn die Drucksteuerarbeitsweise nicht erwünscht ist, wird der Druck-Pilot-Wechselblock 112, der Druck-Pilot-Block 117 und der Kraftmotor 121 weggelassen, der Strömungs- Pilot-Wechselblock 115 wird an dem Hauptventilblock 110 befestigt und die Auslaßleitung 49

wird der Kolben 21 des Hauptventils schnell zentriert 35 von dem Druckminderventil wird mit dem Anschluß 44 Sobald die stoßartige Last vorüber ist, wird der Ablaß- des Strömungspilotventils 19 verbunden.

anschluß 125 wieder geschlossen.

Wenn in der Drucksteuerarbeitsweise mit einer stationären oder fast stationären Last gearbeitet wird, tendiert der Hauptkolben 21 dazu, eine zentrale Position einzunehmen, wobei die Verbraucherleitungen 30 und 31 von den Zuführungs- und Rückführungsleitungen 32 und 33 getrennt sind. Der Kolben 21 würde dabei nicht langer irgend eine Strömung steuern, so daß er die Drücke auf den einander entgegengesetzten Seiten der Stellvorrichtung nicht steuern könnte. Unter diesen Bedingungen wird der Druck in der Leitung 126 wirkungsmäßig Null oder sehr klein. Das erlaubt der Feder 138, den Körper 133 des Last-Nebenschluß-Wechselventils 114 nach links zu verschieben und somit den By-Pass-Anschluß !39 zu öffnen. Dadurch wird die Verbraucherleitung 30 über die Leitung 76a, die miteinander verbundenen Anschlüsse 66a und 68a des Drucksteuer-Wechselventils 113, die Leitung 70a die Bohrungen 140 und die Kammer 137 mit der Rückführungsleitung 127 verbunden, wodurch einige Hydraulikflüssigkeit von der Hochdruckseite der Stellvorrichtung gezapft wird. Um diese Zapfflüssigkeit wieder aufzufüllen, muß der Hauptkolben 21 aus seiner neutralen Position verschoben werden, wodurch dem Hauptventil 20 ermöglicht eo wird, die Steuerung der Drücke auf den einander entgegengesetzten Seiten der Stellvorrichtung fortzusetzen.

Beim Betrieb in der Strömungssteuerarbeitsweise bestimmt die elektrische Speisung des Kraftmotors 121 den maximalen Druckunterschied, der an der Stellvorrichtung auftreten kann. Wenn dieser maximale Druckunterschied erreicht ist, beginnt die Rückkoppelungsdruckdifferenz zwischen den Kammern 131 und 132 die

Kraft, die durch die elektrische Beaufschlagung des Kraftmotors 121 erzeugt wird. Einer der inneren Stege des Kolbens 122 steuert den Einlaßanschluß 123 und der Auslaßanschluß 125 bleibt normalerweise von dem anderen inneren Steg verschlossen. Das Strömungsmittel aus der Leitung 49 wird am Einlaßanschluß 123 gedrosselt und fließt über den Auslaßanschluß 124 zur Leitung 126, wo der Strom geteilt wird. Ein Teil dieses Strömungsmittels fließt zu dem Strömungs-Pilot ventil 19 und der andere Teil fließt durch die fest eingestellte Drossel 128 zum Tank. Der Druck in der Leitung 126 ist dabei von dem Ausmaß der Drosselung der durch den Einlaßanschluß 123 fließenden Flüssigkeit abhängig und steuert seinerseits die Druckdifferenz, die auf den Kolben 21 aufgebracht wird. Im stationären Zustand wird die von dem Kraftmotor erzeugte Kraft von der Rückkoppelungsdruckdifferenz zwischen den Kammern 131 und 132 ausgeglichen. Die elektrische Beaufschlagung des Kraftmotors bestimmt dabei die Druckdifferenz

Stellvorrichtung oder von dieser aufgebrachte Kraft. Es ist zu erkennen, daß derselbe stationäre Zustand erreicht wird wenn die Stellvorrichtung sich entgegen der

iuf die Stellvorrichtung aufgebracht wird, steigt die Druckdifferenz zwischen den Kammern 132 und 131 plötzlich an und verschiebt den Kolben 122 soweit, daß der Auslaßanschluß 125 freigelegt wird. Der Anschluß 125 kann eine ringförmige öffnung sein und dient unter solchen Bedingungen den Druck in der Leitung 129 zum Ablaß hin abzubauen, wobei effektiv die fest eingestellte Drosselvorrichtung 128 umgangen wird. Dadurch

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2

einfachwirkender hydraulischer Stellvorrichtungen an-

PateDtansprüche: stelle einer doppelt-wirkenden Stellvorrichtung benutzt

wird, kann der Strömungsfühler die genaue Größe des

I.Vorrichtung zur Steuerung wenigstens einer hy- Flüssigkeitsstromes zu einer der Stellvorrichtungen draulischen Stell- bzw. Antriebsvorrichtung in Ab- 5 dann nicht messen, wenn das Hauptventil sich in einer hängigkeit von einem elektrischen Eingangssignal, Arbeitsstellung befindet, in der Flüssigkeit zu dieser mit einem vom Flüssigkeitsdruck betätigten Haupt- Stellvorrichtung durch eine leitung geführt wird, in der ventil, einem Strömungs-Pilotventil zur Steuerung der Strömungsfühler sich nicht befindet, insbesondere, des Hauptventils, einem elektrischen Kraftantrieb wenn keine proportionale mechanische Kopplung zwizur Aufbringung einer Kraft in Abhängigkeit von io sehen beiden Stellvorrichtungen vorliegt
dem elektrischen Eingangssignal auf den Kolben Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der bzw. Schieber des Strömungs-Pilotventils und einem eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der sicherge-Strömungsfühler in einer der Flüssigkeitsleitungen, stellt ist, daß die Rückkopplung zwischen Flüssigkeitsdie von dem Hauptventil gesteuert sind, um eine strömung und Verstellung des Strömungs-Pilotventils Druckdifferenz in Abhängigkeit von der Größe der 15 jeweils in direkter Abhängigkeit von der tatsächlichen Flüssigkeitsströmung zu erzeugen, die Rückkopp- Geschwindigkeit einer zu bewegenden Last erfolgt,
lungskammern des Strömungs-Pilotventils züge- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, be durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst
daß der Strömungsfühler (74) in der Zuführungslei- Wenn die Vorrichtung zur Steuerung einer symmetritung (33) stromaufwärts oder in der Rückführungs- 20 sehen oder unsymmetrischen doppelt wirkenden Stellleitung (33) stromabwärts vom Hauptventil (20) an- vorrichtung benutzt wird, wird der Strömungsfühler in geordnet ist, daß der Druckabfall des Strömungsfüh- der Rückführungsleitung stromabwärts vom Hauptvenlers (74) den Rückkoppelungskammern (55, 56) des til angeordnet, da die Seite, von der die Flüssigkeit zu-Strömungs-Pilotventils (19) über ein Umschaltventil rückgelührt wird, immer wenigstens einen leichten posi-(60, 92) zuführbar ist, das in Abhängigkeit von der 25 tiven Druck hat, auch wenn die Last die Stellvorrichtung Stellung des Hauptventils (20) durch den das Haupt- schiebt bzw. überläuft Wenn die Vorrichtung zur Steueventil (20) betätigenden Flüssigkeitsdruck schaltbar rung zweier einfach-wirkender Stellvorrichtungen beist nutzt wird, wird der Strömungsfühler in der Zufiih-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- rungsleitung stromaufwärts vom Hauptventil angeordzeichnet, daß sie in Block-Bauweise ausgeführt ist. 30 net, da aile Flüssigkeit, die zur einen oder anderen Stell-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch vorrichtung strömt, durch die Zuführungsleitung gekennzeichnet, daß ein beweglicher Körper (61,93) kommt.

des Umschaltventils (60,92) austauschbar angeord- Die Erfindung ermöglicht es, in besonders vorteilhafj| net ist. ter Weise die einzelnen Einheiten so zu gestalten, daß if. 35 die Vorrichtung in Block-Bauweise ausgeführt ist. Dall mit wird ohne zusätzliche Verbindungsleitungen ein

|v massiver und robuster Funktionsblock geschaffen, der

§ leicht eingebaut werden kann.

|| Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steue- Vorzugsweise kann ein beweglicher Körper des Um-

;£ rung wenigstens einer hydraulischen Stell- bzw. An- 40 schaltventil austauschbar angeordnet sein. Dadurch

: ; triebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des An- kann ein anderer Ventilkörper eingesetzt werden, der

■; Spruchs 1. die Zufühiungs- und Rücklaufleitungen gegeneinander

ϊ^;5 In der deutschen Offenlegungsschrift 21 00 289 sind vertauscht, um die Vorrichtung auf die gewünschte Ar-

';^;?_; bereits derartige Vorrichtungen beschrieben worden. beitsweise umzustellen.

ij| Bei diesen erzeugt der Strömungsfühler eine Druckdif- 45 Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

Il ferenz in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsströmung Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher

IiI zur Stell- bzw. Antriebsvorrichtung und durch die Rück- erläutert. Es zeigt

|| koppelung wird diese Druckdifferenz als eine zweite F i g. 1 ein hydraulisches Schaltbild einer Steuervor-

i| Kraft auf den Kolben bzw. Schieber aufgebracht, wobei richtung für einen Strömungsmittelstrom nach der Er-

?! diese Kraft der Kraft des elektrischen Kraftantriebes 50 findung mit einem Strömungsfühler in der Rückfüh-

'ΐ entgegengesetzt ist. Dabei ist der Strömungsfühler in rungsleitung zum Tank,

einer der beiden Leitungen angeordnet, die von dem F i g. 2 ein ähnliches hydraulisches Schaltbild, das den

K Hauptventil zum doppelt wirkenden Hydraulikzylinder Strömungsfühler in der Zuführungsleitung zeigt,

ff führen. Es ist üblich, die einander gegenüberliegenden F i g. 3 eine schematische Ansicht einer anderen Aus-

ίί Seiten einer solchen doppelt wirkenden Stell- oder An- 55 führungsform der Steuervorrichtung und

p triebsvorrichtung (Hydraulikzylinder) mit dem Tank F i g. 4 ein hydraulisches Schaltbild einer Steuervor-

j|j über Rückschlagventile zu verbinden, die es erlauben, richtung nach F i g. 3.

: ΐ daß Hydraulikflüssigkeit direkt in die Stell- bzw. An- Die Zeichnungen zeigen Vorrichtungen zur Steue-

• : triebsvorrichtung gesaugt wird, wenn die Last, die auf rung des Stromes eines Strömungsmittels zu wenigstens

\":'_: die Stellvorrichtung einwirkt, diese überläuft. Dadurch 60 einer hydraulischen Stell- oder Antriebsvorrichtung.

[':l wird Kavitation vermieden, insbesondere im Falle einer Die Vorrichtungen sind in Modulbauweise hergestellt

nicht symmetrischen Stellvorrichtung. Dies bewirkt je- und gleiche Teile sind in den vier Figuren der Zeichnung

doch, daß nicht alle Flüssigkeit, die zur Stellvorrichtung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

fließt, auch notwendigerweise durch den Strömungsfüh- Die Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 besitzt ein

ler strömt, so daß der Strömungsfühler auch keine 65 Hauplventil 20 und ein Pilotventil 19 zur Steuerung des

Druckdifferenz liefern kann, die von der Geschwindig- Hauptventils 20. Das Hauptventil und das Pilotventil

keit der Last bestimmt wird. sind in separaten Ventilgehäusen angeordnet, die derart

Im Falle, daß die Vorrichtung zur Steuerung zweier zusammengebolzt sind, daß die wesentlichsten Strö-