DE2509986A1 - Hydraulische einrichtung - Google Patents

Hydraulische einrichtung

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DE2509986A1
DE2509986A1 DE19752509986 DE2509986A DE2509986A1 DE 2509986 A1 DE2509986 A1 DE 2509986A1 DE 19752509986 DE19752509986 DE 19752509986 DE 2509986 A DE2509986 A DE 2509986A DE 2509986 A1 DE2509986 A1 DE 2509986A1
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pressure
line
hydraulic
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DE19752509986
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Helmuth Hoffmann
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0416Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing
    • F15B13/0417Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Hydraulische Einrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Einrichtung zur druck- und/oder wegabhängigen Regelung der Druckmittelversorgung von hydraulischen Verbrauchern, insbesondere Arbeitszylindern, wobei die Einrichtung zwischen dem entsprechenden Verbraucher und einer Konstantpumpe in Reihe mit einem Wegeventil angeordnet ist.
  • Einrichtungen der genannten Ärt werden beispielsweise eingesetzt, wenn Arbeitszylinder während eines Hubvorganges mit unterschiedlichen, jeweils für sich konstanten Hubgeschwindigkeiten betätigt werden müssen. Hierfür kommen als Beispiele Hydraulikanlagen für Pressen, Stanzen, Spanneinrichtungen in Betracht, bei denen der Arbeitszylinder erst einen Leer- oder Anlagehub mit geringem Lastdruck und hoher Geschwindigkeit durchfahren muß, während der eigentliche Krafthub mit geringerer Geschwindigkeit, aber hohem Lastdruck erfolgt.
  • Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art erfolgt deren Umschaltung bei der Regelung eines doppelt wirkenden Arbeitszylinders durch den bei Beginn des Krafthubes stark ansteigenden Lastdruck der Anlage. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß bei einer ersten Schaltstellung der Einrichtung beide Anschlüsse des doppelt wirkenden Arbeitszylinders gleichzeitig mit Druck beaufschlagt werden, so daß der Druckmittel strom während des Hubes lediglich das Volumen der Kolbenstange verdrängt, wodurch eine hohe Hubgeschwindigkeit erreicht wird. Bei der zweiten Schaltstellung der Einrichtung wird die Kolbenstangenseite des Zylinders mit dem Rücklauf verbunden, und eine Druckbeaufschlagung erfolgt nur an der größeren Fläche des Kolbens. Hierdurch wird, im Verhältnis zur ersten Schaltstellung, eine höhere Kraftwirkung bei geringerer Hubgeschwindigkeit erzielt. Diese bekannte Einrichtung läßt sich jedoch nur bei doppelt wirkenden Zylindern anwenden, selbst wenn für den Arbeitsablauf einfach wirkende Zylinder genügen würden. Der Krafthub eines so gesteuerten Zylinders kann nur bei dem Vorhub erfolgen, so daß bei der Bemessung des Zylinders auch die Knickfestigkeit der Kolbenstange berücksichtigt werden muß. Da der Umschaltvorgang von der jeweiligen Kraft an der Kolbenstange und dem Flächenverhältnis des Zylinderkolbens beeinflußt wird, muß zwecks Vermeidung eines ungewollten Umschaltens bei gegebener Zylinderabmessung oft ein extrem großer DruckunterschiS zwischen dem Leer- und Krafthub vorgesehen sein. Da das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Eilhub und dem Krafthub nur vom Verhältnis zwischen der Kolbenfläche und der Kolbenstangenfläche des zugehörigen Arbeitszylinders abhängt bzw. nur dadurch beeinflußbar ist, sind zumeist teure Sonderkonstruktionen erforderlich.
  • Es liegt die Aufgabe vor, unter Vermeidung der geschilderten Nachteile, eine Einrichtung der eingangs umrissenen Gattung zu schaffen,. die auch bei einfach wirkenden Arbeitszylindern ohne weiteres anwendbar ist. Dabei soll ferner eine optimale Geschwindigkeitsfestlegung für den Leer- und Krafthub unabhängig vom jeweiligen Flächenverhältnis des Kolbens im Zylinder sowie auch eine Eilgangschaltung bei ziehendem Kolben möglich sein.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zumindest ein Drosselorgan und zu dessen beidseitigem stetigen Druckausgleich einen Regelschieber aufweist und daß sich parallel zum Drosselorgan zumindest ein im Querschnitt größeres Drosselorgan befindet, das vom Verbraucher druck- und/ /oder wegabhängig ein- bzw. ausschaltbar ist.
  • Durch die genannten Maßnahmen werden die in der Aufgabe gestellten Forderungen mit einfachen Mitteln gelöst. Außerdem ist die Einrichtung so beschaffen, daß sie wahlweise sowohl zwischen Wegeventil und Verbraucher, Verbraucher und Rücklauf als auch zwischen Pumpe und Wegeventil einsetzbar ist. Darüber hinaus kann die Einrichtung je nach Bedarf durch Eigensteuerung oder durch Fern- bzw. Fremdbetätigung umsteuerbar sein.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zum Ein- und Ausschalten des im Querschnitt größeren Drosselorgans ein im Öffnungssinn federbelastetes und vom Verbraucherdruck im Schließsinn betätigbares Wegeventil vorgesehen.
  • Die Erfindung kann auch so ausgeführt sein, daß zum Ein- und Ausschalten des im Querschnitt größeren Drosselorgans ein im Öffnungssinn federbelastetes und vom Verbraucher wegabhängig über elektrische Schaltorgane im Schließsinn betätigbares Wegeventil vorgesehen ist.
  • In der Zeichnung sind drei, in der nachfolgenden Beschreibung erläuterte Ausführungsbeispiele einer hydraulischen Einrichtung gemäß der Erfindung vereinfacht dargestellt. Es zeigt: Abb. 1 eine Einrichtung gem äß der Erfindung mit einer druckabhängigen Umsteuerung, Abb. 2 eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit einer wegabhängigen elektrischen Umsteuerung, Abb. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel.
  • Abb. 1 zeigt eine Pumpe 1 für ein hydraulisches Druckmittel, die saugseitig durch eine Leitung 2 mit einem Vorratsbehälter 3 und druckseitig durch eine Leitung 4 mit einem als Dreistellungsschieber ausgebildeten Wegeventil 5 in Verbindung steht.
  • Bei der gezeigten Neutralstellung des Wegeventils 5 ist die Leitung 4 durch eine Leitung 6 unmittelbar mit dem Vorratsbehälter 3 verbunden. In Parallelschaltung zur Konstantpumpe 1 befindet sich in einer Leitung 7 ein Druckbegrenzungsventil 8.
  • An das Wegeventil 5 ist mittels einer Leitung 9 eine Einrichtung 10 angeschlossen, die in einem Gehäuse 11 eine Bohrung 12 aufweist. In dieser Bohrung 12 sitzt axial verschiebbar ein in Ausgangsstellung durch die Kraft einer Feder 13 an einem Anschlag 14 anliegender Schieber 15. Im Schieber 15 befindet sich eine von der Federseite ausgehende und in Längsrichtung verlaufende Sackbohrung 16, die durh Querbohrungen 17 mit einem Ringraum 18 verbunden ist. An einen im Gehäuse 11 im Bereich des Schiebers 15 liegenden Ringraum 19 ist einerseits mittels einer Leitung 20 ein einfach wirkender Arbeitszylinder 21 und andererseits durch eine Leitung 23 der Schieber 24 eines Wegeventils 24' angeschlossen. Durch den Ringraum 18 im Schieber 15 und den Ringraum 19 in Gehäuse 11 sind Steuerkanten 25 und 26 vorhanden. Der Schieber 24 sitzt axial verschiebbar in einer Bohrung 28 und ist mittels einer Feder 29 belastet. Im Schieber 24 befindet sich eine Längsbohrung 30 mit einer Querverbindung 31 zu einem Ringraum 32. Zwischen diesem Ringraum 32 und der Leitung 12 ist eine Verbindungsleitung 33 angeordnetX Im Gehäuse i1 befindet sich im Bereich des Schiebers 24 ein Ringraum 35, der einerseits durch zwei im Querschnitt unterschiedliche Drosselorgane 36 und 37 mit der Längsbohrung 30 und andererseits durch eine Leitung 38 mit der Längsbohrung 16 im Schieber 15 verbunden ist.
  • Die Wirkungsweise der in Abb. 1 beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Wird das Wegeventil 5 in mine rechte Endlage geschaltet, fließt Druckmittel von der Pumpe 1 durch die Leitung 9 zur Einrichtung 10 und innerhalb derselben durch die Leitungen 12 und 33, die Querbohrung 31, die Längsbohrung 30 sowie durch die beiden Drosselorgane 36 und 37 in die Leitung 38 und von hier durch die Bohrungen 16, 17 des Schiebers 15 und Leitung 20 zum Arbeitszylinder 21, der damit nach rechts verschoben wird.
  • Bei geringem Lastdruck im Arbeitszylinder 21 befindet sich der Schieber 24 in der gezeigten Endlage. Die Große des dem Arbeitszylinder 21 zzgefGhrten Druckmittelstromes wird dabei bestimmt durch den Gesamtquerschnitt der beiden Drosselorgane 36 und 37 und durch die Vorspannkraft der Druckfeder 13. Ein weitgehend konstanter Differenzdruck an den beiden Drosselorganen 36 und 37 wird durch eine zusätzliche Drosselung des Druckmittel stromes an den Steuerkanten 25 und 26 eingeregelt.
  • Steigt nun der Lastdruck im Arbeitszylinder 21 sprunghaft bei Beginn des Krafthubes an, wird der Schieber 24 durch die ständig mit dem Zylinder 21 verbundene Leitung 23 mit einem entsprechend höheren Druck beaufschlagt, und der Schieber 24 wird gegen die Kraft der Druckfeder 29 in seine obere Endlage verschoben. Damit wird das im Querschnitt größere Drosselorgan 36 verschlossen und der Druckmittelstrom durchfließt jetzt nur nach das Drosselorgan 37 bei nicht geändertem, durch Drosselung bei 25, 26 bestimmten Differenzdruck. Bei dieser Betriebssteliung der Einrichtung 10 wird der Arbeitszylinder 21 mit einem entsprechend verminderten Druckmittelstrom gespeist, und die Bubgeschwlndigkeit des Arbeitszylinders 21 wird dementsprechend einen geringeren Wert annehmen. Der dabei von der Konstantpumpe l geförderte Überschüssige Druckmittel strom wird durch das flruckbegrenzungsventil 8 zum Vorratsbehälter 3 abgeleitet. Die Festlegung des Verh-<ltnisses der beiden Hubgeschwindigkeiten des Kolbens im Arbeitszylinder zueinander erfolgt ausschließlich durch entsprewende Auslegung der Drosselorgane 36 und 37 und somit unabhängig von den Artmerkmalen des Arbeitszylinders 2.
  • Der Rücklauf des Druckmittels vom Arbeitszylinder 21 erfolgt durch Umschalten des Wegeventils 5 in die linke Endlage. Dabei durchströmt das Druckmittel die Einrichtung 10 in einer gemäß der vorhergehenden Beschreibung umgekehrten Richtung zum Wegeventil 5 und von diesem unmittelbar zum Vorratsbehälter 3.
  • Abb. 2 zeigt ebenfalls eine Konstantpumpe 1, die saugseitig mittels einer Leitung 2 an den Druckmittelvorratsbehälter 3 und druckseitig durch eine Leitung 4 mit einer Einrichtung 40 in Verbindung steht. Diese Einrichtung 40 weist in einem Gehäuse 41 einen in einer Führungsbohrung 42 axial verschiebbar geführten Schieber 43 auf. Der Schieber 43 ist durch eine Feder 44 belastet und liegt in Ausgangsstellung an einem Anschlag 45 an.
  • Im Gehäuse 41 befindet sich ein Ringraum 46, der duch eine Leitung 47 mit dem Vorratsbehälter 3 verbunden ist. In der Bodenfläche des Schiebers 43 ist ein Drosselorgan 49 angeordnet, das die Leitung 4 mit dem die Feder 44 beinhaltenden Raum des Gehäuses 41 verbindet. Die die Verbindung zwischen der Leitung 4 und dem Ringraum 46 begrenzenden Steuerkanten sind mit 50 und 51 bezeichnet. Eine von der Leitung 4 abzweigende Leitung 52 führt zu einem im Schließsinn federbelasteten und als Zweistellungsschieber ausgebildeten Wegeventil 53. Von diesem durch ein elektrisches Betätigungsorgan 54 im Öffnungssinn betätigbaren Wegeventil 53 führt eine Leitung 55 durch ein Drosselorgan 56 zu einer Leitung 57, die den Federraum des Schiebers 43 mit einem als Dreistellungsschieber ausgebildeten Wegeventil 58 verbindet.
  • Das Wegeventil 58 ist in Neutralstellung gezeigt, wobei die Leitung 57 unmittelbar durch Leitungen 47, 59 mit dem Vorratsbehälter 3 in Verbindung steht. Das Wegeventil 58 dient zum Ein-und Ausschalten eines Arbeitszylinders 60 und ist mit diesem durch eine Leitung 61 verbunden. Am Wegeventil 58 greift ein ele]ctrischer Schaltkontakt 62 an, der mit einem zweiten Schaltkontakt 63 sowie dem elektrischen Stellorgan 54 am Wegeventil 53 in einem Stromkreis liegt. Der elektrische Schaltkontakt 63 ist durch einen auf der Kolbenstange 64 des Arbeitszylinders 60 angeordneten Nocken 65 betätigbar.
  • Bei der gezeigten Neutralstellung des Wegeventils 58 fließt durch dieses nur ein ganz geinger Teilstrom der von der Konstantpumpe 1 insgesamt geförderten Druckmittelmenge zum Vorratsbehälter 3. Der Reststrom gelangt durch Anhebung des Schiebers 43 gegen die Kraft der Feder 44 über die Steuerkanten 50, 51 in den Ringraum 45 und von hier durch die Leitung 47 unmittelbar zum Vorratsbehälter 3. Wird nun das Wegeventil 58 in seine rechte Endlage verschoben, schaltet der Schalter 62 das elektrische Betätigungsorgan 54 ein, das seinerseits den Schieber 53 im Öffnungssinn betätigt. Damit wird dem Drosselorgan 49 das im Querschnitt größere Drosselorgan 56 parallel geschaltet. Es gelangt ein entsprechend großer Druckmittelstrom durch das Wegeventil 58 zum Zylinder 60, so daß-dieser im Eilgang betätigt wird. Hierbei stört eine ggf. im Wegeventil 58 auftretende Drosselung des Druckmittels in keiner Weise, da der Eilgang des Zylinders 60 bei entsprechend geringem Lastdruck erfolgt.
  • Bei Beginn des Krafthubes des Zylinders 60 wird durch Betätigung des Schalters 63 vom Nocken 65 das Stellorgan 54 stromlos, und es wird das Wegeventil 53 durch die Kraft seiner Rückstellfeder im Schließsinn verstellt. Somit wird der Kolben im Arbeitszylinder 60 entsprechend der verhältnismäßig kleinen zugeführten Druckmittelmenge und entsprechend dem Lastdruck bewegt. Für den Rücklauf des Kolbens im Arbeitszylinder 60 wird das Wegeventil 58 in die linke Endstellung verschoben, so daß eine unmittelbare Verbindung des ArbeitszyAnders 50 durch die Leitungen 61, 59 und 47 mit dem Vorratsbehälter 3 gegeben ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 3 ist die Konstantpumpe 1 druckseitig mit einem als Dreistellungsschieber ausgebildeten Wegeventil 67 verbunden, welches andererseits durch eine Leitung 68 mit einer Steuereinrichtung 69 in Verbindung steht. EineMQm Wege ventil 67 ausgehende zweite Leitung 70 führt zu einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder 71, der beiderseits seines Kolbens 72 je einen Arbeitsraum 73 bzw. 74 aufweist. Die Leitung 68 ist innerhalb der Einrichtung 69 mit einem als Druckwaage arbeitenden Ausgleichsventil 75 verbunden, welches im Schließsinn durch eine Feder 76 belastet ist. Eine Leitung 77 mit einem darin angeordneten Drosselorgan 78 verbindet das Ausgleichsventil 75 mit dem Arbeitsraum 73 des Zylinders 71. Das Ausgleichsventil 75 steht außerdem mit seinen beiden Stirnseiten durch je eine Leitung 79 bzw. 80 mit der Leitung 77 vor bzw. hinter dem Drosselorgan 78 in Verbindung. In Parallelschaltung zum Ausgleichsventil 75 ist in einer Leitung 82 ein Rückschlagventil 83 angeordnet. Desgleichen befinden sich in Parallelschaltung zum Drosselorgan 78 in einer Leitung 84 hintereinander angeordnet ein Drosselorgan 85 sowie ein Wegeventil 86, das im Offnungssinn durch eine Feder 87 und im Schließsinn durch ein elektrisches Stellorgan 88 betätigbar ist. Der Querschnitt des Drosselorgans 85 ist größer bemessen als derjenige des Drosselorgans 78. Zum Ein- und Ausschalten des Stellorgans 88 dient ein Schalter 89, der durch einen auf der Kolbenstange 91 des Zylinders 71 sitzenden Nocken 90 betätigbar ist.
  • Bei der gezeigten Neutralstellung des Wegeventils 67 gelangt das von der Konstantpumpe geförderte Druckmittel unmittelbar zum Vorratsbehälter zurück. Wird das Wegeventil 67 in die linke Endstellung geschaltet, fördert die Konstantpumpe Druckmittel durch die Leitung 70 in den Arbeitsraum 74 des Zylinders 71. Der Kolben 72 im Zylinder 71 wird dabei nach rechts verschoben. Im Arbeitsraum 73 befindet sich Druckmittel, von dem eine der Kolbenbewegung entsprechende Menge in die Leitung 77 verdrängt wird. Das verdrängte Druckmittel strömt sowohl durch die Leitung 77 und das Drosselorgan 78 als auch durch das in der Leitung 84 befindliche, im Querschnitt größcre Drosselorgan 85 sowie das geöffnete Wegeventil 86 zum Regelschieber 75, und gelangt nach Durchströmen desselben durch die Leitung 6E sowie das Wegeventil 67 zurück zum Vorratsbehälter 3. Bei Parallelschaltung beider Drosselorgane 78 und 85 kann ein relativ großer Druckmittel strom durch die genannten Drosselorgane bzw. den Regelschieber 75 abströmen, da der den Schieber 75 regelnde Differenzdruck bei einem verhältnismäßig großen Druckmittel strom noch entsprechend gering ist. Erreicht der Nocken 90 auf der Kolbenstange 91 bei der Bewegung des Kolbens 72 nach rechts schließlich den Schalter 89, wird durch diesen ein Stromkreis geschlossen, der über das elektrische Stellorgan 88 das Wegeventil 86 im Schließsinn betätigt. Damit kann Druckmittel aus dem Arbeitsraum 73 und die Leitung 77 nur noch durch das im Querschnitt relativ kleine Drosselorgan 78 strömen. Da sich damit am Drosselorgan 78 ein verhältnismäßig hoher Differen2druck einstellt, wird der von diesem beeinflußte Regelschieber 75 nur einen entsprechend kleinen Druckmittel strom durchlassen. Auf diese Weise arbeitet der Zylinder 71 als sog. "gefesselter" doppelt-wirkender Arbeitszylinder mit zwei vorbestimmbaren unterschiedlichen Hubgeschwindigkeiten.
  • Schaltet man das Wegeventil 67 in seine rechte Endstellung, wird Druckmittel von der Konstantpumpe durch die Leitung 68 zur Einrichtung 69 gefördert, während der Arbeitsraum 74 des Zylinders 71 für den Rücklauf des Druckmittels durch die Leitung 70 und das Wegeventil G7 mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht. Das durch die Leitung 68 strömende Druckmittel gelangt teils durch den Regelschieber 75, teils durch das Rückschlagventil 83 sowie zunächst nur durch das Drosselorgan 78 in den Arbeitsraum 73 des Zylinders 71. Der auf die kolbenstangenseitige Fläche des Kolbens 72 wirkende Druck verschiebt diesen nach links, wobei das Druckmittel aus dem Arbeitsraum 74 zum Vorratsbehälter 3 hin verdrängt wird. Sobald der Nocken 90 auf der Kolbenstange 91 den Schalter CO wieder öffnet, wid durch das im Öffnungssinn betätigte Wegeventil 86 das Drosselorgan 85 für den DruckmittelzulauI zum Zylinder 71 eingeschaltet, so daß von da an ein entsprechend größerer Querschnitt für den Zulauf des Druckmittels zum Arbeitsraum 73 des ylinders 71 zur Verfügung steht.
  • Selbstverständlich können die beiden Anschlüsse 70 und 77 am Zylinder 71 auch vertauscht werden, so daß der Arbeitshub des Zylinders 71 in umgekehrter Richtung erfolgt.

Claims (3)

P a t e n t a n p r ü c h e
1. Hydraulische Einrichtung zur druck- und/oder wegabhängigen Regelung der Druckmittelversorgung von hydraulischen Verbrauchern, insbesondere Arbeitszylindern, wobei die Einrichtung zwischen dem entsprechenden Verbraucher und einer Konstantpumpe in Reihe mit einem Wegeventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10 bzw. 40 bzw. 69) zumindest ein Drosselorgan (37 bzw. 49 bzw. 78) und zu dessen beidseitigem stetigen Druckausgleich einen Regelschieber (15 bzw; 43 bzw. 75) aufweist und daß sich parallel zum Drosselorgan (37 bzw. 49 bzw. 78) zumindest ein im Querschnitt größeres Drosselorgan (36 bzw. 56 bzw. 85) befindet, das vom Verbraucher druck- und/oder wegabhängig eils bzw. ausschaltbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Ausschalten des im-Querschnitt größeren Drosselorgans (36) ein im Öffnungsslnn federbelastetes und vom Verbraucherdruck im Schließsinn betätigbares Wegenventil (24') vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ein- und Ausschalten des im Querschnitt größeren Drosselorgans (56 bzw. 85) ein im Öffnungssinn federbelastetes und vom Verbraucher (60 bzw. 71) wegabhängig über elektrische Schaltorgane (54, 62, 63 bzw. 88, 89) im Schließsinn betätigbares Wegeventil (53 bzw. 86) vorgesehen ist.
L e e r s e i t e
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2638515C2 (ru) * 2013-09-16 2017-12-13 Хильти Акциенгезельшафт Распорный анкер
DE102021114814B4 (de) 2021-06-09 2024-04-18 Hoerbiger Automotive Komfortsysteme Gmbh Linear-Aktuator

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