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Vorrichtung zum Antrieb hydraulischer Motoren und Zylinder Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb hydraulischer Motoren, mit Rückschlagventil
sowie tberdruck- und Bremseinrichtungen und einem Steuergerät.
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Der Ausdruck Motor umfasst im Rahmen der Erfindung Rotations-und Zylinder-Kolben-Motoren.
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Solche Vorrichtung besitzen ein tlberdruckventil, ein sogenanntes
Senkbremsventil und ein diesem parallel geschaltetes Rückschlagventil, das zum Motor
hin öffnet. Bei einer Ausführung mit einem Motor, der eine Antriebseinrichtung aufweist
und rückstellbar ist, wie es beispielsweise zum Antrieb von Hebewerken üblich ist,
ist das Senkbremsventil in der Zuleitung angeordnet, die zum Heben einer Last mit
der Pumpe verbunden wird, während die andere Leitung als Verbindungsleitung bezeichnet
ist, die ohne Einschaltung eines Ventils zum Steuergerät geführt und während des
Hebens mit dem Tank verbunden ist.
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Bei der bekannten Ausführung hat das Steuergerät drei Stellungen,
einmal eine Kurzschluß- oder Sperrstellung, zum anderen eine dem Heben entsprechende
Stellung und ferner eine sogenannte Senkstellung, in der die Pumpe mit der Verbindungsleitung
verbunden ist, während die sogenannte Zuleitung über das Senkbremsventil mit dem
Tank verbunden wird. Der Aufwand dieser bekannten Vorrichtung ist erheblich, insbesondere
muß bei Vorrichtungen für größere Leistungen, beispielsweise in der Größenordnung
von 120 Litern, das tberdruckventil eine Größe erhalten, die einerseits kostenaufwendig
ist
und sich andererseits auch ungünstig für die Baugröße auswirkt.
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Während der Arbeitsweise des Absenkens einer Last ergibt sich bei
den bekannten Ausführungen einerseits ein stoßweiser Betrieb, wegen der Druckumkehrung
in Zuleitung und Verbindungsleitung, und ferner eine in Abhängigkeit von der Senkbremse
bemessene Geschwindigkeit. Für den Einsatz der Senkbremse muß dabei zunächst ein
genügender Gegendruck aufgebaut werden.
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Besondere Probleme ergeben sich dann, wenn eine Absenkbewegung oder
eine entsprechende Bewegung ohne Unterstützung einer Last erfolgt.
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Aus dem Gebrauchsmuster 1 802 020 ist ein Uberdruckventil bekannt,
in dessen Ventilkörper ein Vorsteuerschieber angeordnet ist, der zwecks Dämpfung
der Steuerschieberbewegung von dem zugeführten Betriebsmittel beaufschlagt wird,
das gesteuert werden soll.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs angegebene
Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Aufbau vereinfacht wird, wobei mit
verhältnismäßig kleinen Bauteilen auch erhebliche Leistungen einwandfrei gesteuert
werden und insbesondere eine Anordnung getroffen wird, die eine Absenk- bzw. Umkehrbewegung
verbessert, wobei im übrigen auch mit einfachen Mitteln eine gleichmäßige zweiseitige
Steuerung des Motors erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Zuleitung
zu dem Motor hinter dem Steuergerät ein zum Motor öffnendes Rückschlagventil vorgesehen
ist und zwischen der Zuleitung und einer Ableitung in den Tank ein vorgesteuertes
hydraulisches Bremisventil mit Vberdruckfunktion angeordnet ist.
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Ein wesentliches Merkmal dieses Bremsventils ist sowohl eine Vorsteuerung
zur Bremsung von der Gegenseite des hydraulischen Kreises als auch eine Druckbegrenzungssteuerung
unmittelbar von der Druckseite her,
Hierbei wird eine zusätzliche
Ableitung in den Tank geschaffen, wobei aber das hydraulische Bremsventil mit Uberdruckfunktion
die Aufgaben der bisher bekannten zwei Vorrichtungen, nämlich des tberdruckventils
und des Druckbegrenzungsventils, übernimmt. Dadurch, daß bei der Drehrichtungsumkehr,
beispielsweise zwecks Einleitung einer Senkbewegung, nicht mehr durch das Steuergerät
in den Tank zurückgespeist werden kann und das vorgesteuerte hydraulische Bremsventil
mit tlberdruckfunktion eine zweifache Vorsteuerung aufweist, ergeben sich verbesserte
Übergänge bei einer Drehrichtungsumkehr bzw. zu einer Absenkbewegung, die im übrigen
auch mit kleinen Lasten schnell durchgeführt werden kann.
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Mit besonderem Vorteil sind die Ableitung und die andere Verbindungsleitung
zwischen Steuergerät und Motor durch ein zur Verbindungsleitung hin öffnendes zweites
Rückschlagventil verbunden und im Tankanschluß an der Ableitung ist eine Drossel
angeordnet. Hierdurch ist bei der Bewegungsumkehr bzw.
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bei einer Senkbewegung des Motors eine unmittelbare Rückspeisung in
die dann an die Pumpe angeschlossene Verbindungsleitung möglich, wobei das Rückschlagventil
hinter dem Steuergerät dafür sorgt, daß das hydraulische Betriebsmittel, ae nach
Einstellung der Drossel und des zweiten Rückschlagventils, zur Beschleunigung der
Senkbewegung in die Verbindungsleitung eingespeist und damit dem Motor zugeführt
wird.
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Bevorzugt wird dabei, daß die Drossel einstellbar ist. Nit besonderem
Vorteil ist das zweite Rückschlagventil mit einer Einrichtung zum Abheben des Ventilkörpers
versehen. Dadurch ist es möglich, dem hydraulischen Betriebsmittel einen besonders
leichten Zugang zur Verbindungsleitung zu geben. Bei dieser Ausführung wird bevorzugt,
daß diese Einrichtung mit der Einstelleinrichtung der Drossel verbunden ist und
der Ventilkörper des zweiten Rückschlagventils bei Sperrung der Drossel abhebbar
ist.
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Durch die Sperrung des Abflusses zum Tank wird ein Kreislauf geschaffen,
der durch die Verwendung des vorgesteuerten hydrallischen Brersventils mit tUberdruckfl1rktior
inerseits für eine beschleunigte Senkbewegung sorgt, andererseits aber auch größte
Lasten sicher hält.
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Vorteilhaft ist'dabei das vorgesteuerte hydraulische Bremsventil mit
Überdruckfunktion als Zweiwegestromregelventil mit der Zuleitung und auch über eine
Vorsteuerungsleitung mit der Verbindungsleitung verbunden.
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Insbesondere weist das hydraulische Bremsventil mit tberdruckfunktion
einen federbelasteten Ventilkörper mit einer Anschlußausnehmung auf, die an die
Zuleitung angeschlossen ist und mit einem Vorsteuerkolben in Verbindung steht, wobei
ein profiliertes Element des Ventilkörpers die Verbindung mit der Ableitung steuert
und ein Raum an der Rückseite des Schaftes des Ventilkörpers durch eine Vorsteuerleitung
mit der Verbindungsleitung verbunds ist.
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Mit besonderem Vorteil, insbesondere für eine leichte Umsteuerung,
ist der Schaft des Ventilkörpers von seiner Rückseite her mit einer Blindbohrung
zur Aufnahme des Vorsteuerkolbens versehen, der im Bereich der Anschlußausnehmung
eine Abstufung aufweist, und zwischen der Abstufung und dem geschlossenen Ende der
Blindbohrung sind Radialbohrungen im Ventilkörper vorgesehen, die in der Anschlußausnehmung
münden. Hierdurch ist durch den Qtierschnittsunterschied zwischen dem Ventilkörper
und dem Vorsteuerkolben die Voraussetzung geschaffen, daß das vorgesteuerte hydraulische
Bremsventil mit Überdruckfunktion mit einer verhältnismäßig kleinen Feder auskommt.
Dadurch läßt sich auch ein geschlossener Rückspeisungskreis bei Sperrung der Drossel
zum Tank herstellen, ohne daß die Gefahr eines Drucksackens einer Last entsteht.
Das Flächenverhältnis kann in der Größenordnung von 15 : 1 liegen.
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Das hintere Ende des Vorsteuerkolbens ist in einer besonderen Ausführungsform
abgedichtet in der Blindbohrung geführt.
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Die soweit beschriebenen Ausführungsformen eignen sich besonders für
Hebewerke, Hubkolben und dergleichen. Die Erfindung ist jedoch auch besonders vorteilhaft
für Laufwerke, Fahrwerke, Drehwerke, Schwenkwerke und dergleichen, die in jeder
Arbeitsrichtung gleichmäßig anzutreiben sind. Bei dieser Ausführung ist die Verbindungsleitung
gemäß obigen Darlegungen entsprechend als Zuleitung ausgeführt und eine Zwillingsanordnung
mit zwei vorgesteuerten hydraulischen Bremsventilen mit Überdruckfunktion an und
zu dem Motor öffnende Rückschlagventile hinter dem Steuergerät in jeder Zuleitung
vorgesehen, wobei die Anschlußausnehmungen an jeweils eine Zuleitung und die Vorsteuerverbindung
an die jeweils andere Zuleitung angeschlossen sind und die gemeinsame Ableitung
durch jeweils ein zweites Rückschlagventil mit jeder Zuleitung verbunden ist, wobei
diese zweiten Rückschlagventile zu jeweils einer Zuleitung hin öffnen.
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In diesem Fall ist das Steuergerät lediglich zum wahlweisen Anschluß
der Pumpe an eine der angeschlossenen Zuleitungen vorgesehen, weil der Tankanschluß
ausschließlich durch die Ableitung herbeigeführt wird. Auch diese Ausführung eignet
sich mit besonderem Vorteil für eine schnelle und stoßfreie Umkehrung der Antriebsrichtung
unter jeweils sicherer Führung des angeschlossenen Geräts, wobei im übrigen auch
hier bei der Einstellbarkeit der Drossel im Tankanschluß ein geschlossener Kreis
zwecks erhöhter Bewegungsgeschwindigkeit erreicht wird.
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Auch für diese Lösung wird einbezogen, daß die zweiten Rückschlagventile
abhebbar sind und mit einer Einstelleinrichtung der Drossel verbunden sind.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele
erläutert, die in der Zeichnung dargestellt
sind. In der Zeichnung
zeigen: Fig. 1: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, beispielsweise zum Antrieb von Hubmotoren; Fig. 2: eine schematische
Teilansicht aus Fig. 1 zur Erläuterung einer wahlweisen Ausgestaltung; Fig. 3: schematisch
eine Teilansicht zur Erläuterung einer besonderen Ausführungsform der Fig. 1; Fig.
4: ein Schema zur Erläuterung einer Vorrichtung zum Steuern von Laufwerken, Drehwerken
und dergleichen; Fig. 5: eine gegenständliche Ausführung der Fig. 4.
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Gemäß Fig. 1 ist ein Steuergerät 1 über eine Zuleitung 2 und eine
Verbindungsleitung 3 mit einem hydraulischen Motor 4 verbunden. Dieser Motor ist
beispielsweise ein Hubmotor zum Heben und Senken einer Last 5 wobei, wie durch einen
gestrichelten Anschluß gezeigt ist, beispielsweise auch ein Hubzylinder 6 angeschlossen
sein könnte, an dessen Eolbenseiten verschiedene Querschnitte vorliegen.
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Das Steuergerät besitzt einen Tankanschluß 7 und einen Pumpenanschluß
8. In der Zuleitung 2 ist unmittelbar hinter dem Steuergerät ein Rückschlagventil
9 angeordnet, das verhindert, daß über die Zuleitung 2, an welche die Pumpe beim
Heben der Last angeschlossen wird, hydraulisches Betriebsmittel durch das Steuergerät
1 zurückgespeist wird.
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Für die Betriebsweise Heben, der' der Abschnitt 10 des Steuergerätes
zugeordnet ist, erfüllt dieses die übliche Funktion,
indem die Zuleitung
2 mit dem Pumpenanschluß 8 und die Verbindungsleitung 3 mit dem Tankanschluß 7 verbunden
wird. Für die Betriebsweise Senken ist das Steuergerät 1 abweichend von der herkömmlichen
Form ausgeführt, weil entsprechend dem Abschnitt 11 lediglich der Pumpenanschluß
8 mit der Verbindungsleitung 3 verbunden wird, während für die Zuleitung 2 kein
Durchgang vorgesehen ist, da diese in Richtung zum Steuergerät durch das Rückschlagventil
9 gesperrt ist.
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An die Zuleitung 2 ist durch eine Anschlußbohrung 12 das vorgesteuerte
hydraulische Bremsventil 13 mit Überdruckfunktion angeschlossen. In einer einfachen
Ausführungsform besteht dieses aus einem schieberartigen Ventilkörper 14, welcher
eine herumlaufende Anschlußausnehmung 15 besitzt, in welche die Anschlußleitung
12 mündet. Von der Anschlußausnehmung erstrecken sich zum unteren bzw. vorderen
Ende axiale Steuernuten 16, die mit Abstand vom unteren bzw. vorderen Ende des schieberartigen
Ventilkörpers 14 enden und mit einer Steuerkante 17 zusnmmenwirken. In dem Schaft
des shieberartigen Ventilkörpers 14 ist in der Mitte eine Blindbohrung 18 angeordnet,
in der ein Steuerkolben 19 mit einer Abstufung 20 am unteren inneren Ende vorgesehen
ist. Zwischen dieser Abstufung 20 und dem geschlossenen inneren Ende 21 der Blindbohrung
münden Radialbohrungen 22, die andererseits von der Anschlußausnehmung 15 ausgehen.
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Der schieberartige Ventilkörper ist auf einer insbesondere einstellbaren
Feder 23 abgestützt. Am oberen Ende des Raumes 24, in dem die Feder angeordnet ist,
ist die Steuerkante 17 ausgebildet. Der Raum 24 ist über eine Ableitung 25 mit einem
Anschluß 26 zum Tank 27 verbunden, wobei in dem Anschluß 26 eine insbesondere einstellbare
Drossel 28 vorgesehen ist.
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Ferner ist die Ableitung 25 über ein zweites Rückschlagventil 29 mit
der Verbindungsleitung 3 verbunden. Dieses zweite Rückschlagventil 29, dessen Andruckfeder
30 ebenfalls einstellbar
sein kann, öffnet zur Verbindungsleitung
3 hin.
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Von dieser Verbindungsleitung geht eine Vorsteuerleitung 31, gegebenenfalls
in Form einer Bohrung in einem Ventilblock, zur hinteren Stirnseite 32 des schieberartigen
Ventilkörpers 14, wobei im Anschluss am Ende des Gehäuses für den schieberartigen
Ventilkörper auch eine Drossel 3', angeordnet sein kann.
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Während des Hebens wird hydraulisches Betriebsmittel in die Zuleitung
2 gespeist und der Motor 4 im Uhrzeigersinne angetrieben. Durch die Verbindungsleitung
3 gelangt das hydraulische Betriebsmittel zum Tankanschluss 7.
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In Abhängigkeit vom Druckaufbau in der Zuleitung 2 wird der Vorsteuerkolben
19 beaufschlagt, so daß dadurch bereits der schieberartige Ventilkörper 14 bewegbar
ist, und zwar unter verhältnismässig feinfühligem Ansprechen aufgrund der Querschnittsverhältnisse
zwischen Ventilkörper 14 und Vorsteuerkolben 19. Gegebenenfalls wird hydraulisches
Betriebsmittel durch den Raum 24 und die Ableitung 25 zum Tank 27 abgeführt.
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Wenn infolge Einstellung der Drossel 28 ein bestimmter Druck an der
Ableitung überschritten würde, hebt das zweite Rückschlagventil ab und zusätzliches
Betriebsmittel wird in die Verbindungsleitung 3 eingespeist. Eine solche Betriebsweise
ist insbesondere für grosse Leistungen bzw. grosse Lasten wesentlich.
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Wenn in diesem Falle der Druck in der Verbindungsleitung zunimmt,
wirkt sich dieser Druck über die Vorsteuerleitung 31 auf den schieberartigen Ventilkörper
14 aus, so daß der Druck in der Zuleitung 2 herabgesetzt ist, wobei dann ein vermehrter
Tankabfluss auch über das zweite Rückschlagventil 29 und das Steuergerät 1 erfolgt.
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Bei Umkehrung der Drehrichtung zum Senken der Last 5 wird der Pumpenanschluß
mit der Verbindungsleitung 3 verbunden. Der sich in dieser aufbauende Druck wird
durch die Vorsteuerleitung 31 auf das vorgesteuerte hydraulische Bremsventil mit
Überdruckfunktion übertragen und das hydraulische Betriebsmittel in der sogenannten
Zuleitung 2 muß vollständig durch die Anschlußleitung 2 und das vorgesteuerte hydraulische
Bremsventil 13 mit Überdruckfunktion abgeführt werden. Dadurch, daß der Druck in
der Zuleitung 2 auch unmittelbar auf den Vorsteuerkolben einwirkt und eine zusätzliche
Vorsteuerung darstelllt, die dazu führt, daß die Feder 23 vergleichsweise schwach
ausgeführt sein kann, erfolgt eine feinfühlige Anpassung, die es im übrigen ermöglicht,
beispielsweise auch leere Haken schnell abzusenken. Bei einer solchen Senkbewegung
ist es vorteilhaft, daß die Ableitung 25 über das zweite Rückschlagventil 29 an
die Verbindungsleitung 3 angeschlossen ist, so daß hier, insbesondere bei Sperrung
der Drossel 28, ein geschlossener Kreislauf entsteht, der außerordentliche Bewegungsgeschwindigkeiten
zuläßt.
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Es wird darauf hingewiesen, daß eine Einstelleinrichtung für die Drossel
28 im übrigen zweckmäßig mit dem Steuergerät 1 verbunden ist, um die Drossel beim
Übergang zum normalen Hebebetrieb wenigstens bis zu einem gewissen Maße zwangsweise
zu öffnen.
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Gemäß Fig. 3 liegt eine Variante darin, daß der Ventilkörper 34 des
zweiten Rückschlagventils 29 mit einer Einrichtung 35 zum Abheben des Ventilskörpers
versehen ist, um den beschriebenen Kreislauf zu erleichtern. Bevorzugt wird dabei,
daß eine Einstelleinrichtung 36 für die Drossel 28 durch eine Verbindung 37 an die
Einstelleinrichtung 35 für den Ventilkörper 34 gekuppelt ist, und zwar in dem Sinne,
daß beim Abheben des Ventilkörpers 34 die Drossel 28 zunehmend geschlossen wird.
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Fig. 2 zeigt eine wahlweise Ausführung für das vorgesteuerte hydraulische
Bremsventil mit tberdruckfunktion. Es sind dabei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit
gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Anstelle der Steuernuten 12 besitzt der schieberartige
Ventilkörper 14 nach Fig. 2 einen kegelförmigen Ventilkörper 38, der mit der Steuerkante
17 zusammenwirkt.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Zwillingsanordnung, die besonders bevorzugt
wird, wenn an den Motor 4 Drehwerke, Schwenkwerke oder dergleichen anBeschlossen
sind. Das hier verwendete Steuergerät 39 hat nur einen Pumpenanschluß entsprechend
den Durchgangspfeilen 40, 41, weil statt der in Fig. 3 vorgesehenen Verbindungsleitung
für den beidseitigen Betrieb weitere Zuleitungen 42 vorgesehen sind.
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Bezüglich der Zuleitung 2 sind die anhand der Fig. 1 erläuterten Teile
erkennbar, und zwar das Rückschlagventil 9, das vorgesteuerte hydraulische Bremsventil
13 mit Überdruckfunktion und das zweite Rückschlagventil 29, das in die andere Zuleitung
42 mündet, Ferner sind die Vorsteuerleitung 31 und die Anschlußbohrung 12 erkennbar.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Zuleitung 42 ein zweites
vorgesteuertes hydraulisches Bremsventil 43 mit tberdruckfunktion zugeordnet. Die
den bisher beschriebenen Teilen entsprechenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
mit Beistrich bezeichnet. Dadurch erübrigt sich eine genauere Erläuterung.
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Die Ableitung 25 ist beiden vorgesteuerten hydraulischen Bremsventilen
13, 43 mit tberdruckfuAktion zugeordnet und im Anschluß 26 an den Tank 27 ist die
Drossel 28 vorgesehen.
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Das Schema nach Fig. 4 zeigt die vorgesteuerten hydraulischen
Bremsventile
13, 43 mit herkömmlichen Symbolen, sodaß praktisch jeweils in die durch eine strichpunktierte
Linie gekennzeichnete Funktionsbaugruppe ein Druckbegrenzungsventil und ein gesteuertes
Senkbremsventil eingezeichnet sind. Die gegenständliche Ausführung, die die durch
die Erfindung erzielte Vereinfachung besonders deutlich macht, ist in Fig.
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5 gezeigt, in die gleiche Teile, wie die bisher beschriebenen, mit
gleichen Bezugszeichen eingezeichnet sind. Dabei ist erkennbar, wie die vorgesteuerten
hydrauli-schen Bremsventile mit Uberdruckfunktion als ein Funktionsteil die Aufgabe
zweier bekannter Elemente übernehmen, die mit großen Leistungen erhebliche Baugrößen
und Federn aufweisen müssen.
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Bei dem Anschluß der Pumpe, beispielsweise an die Zuleitung 2, würde
bei einem erhöhten Druckaufbau das vorgesteuerte hydraulische Bremsventil 13 mit
Überdruckfunktion ansprechen, wobei dann ein Anschluß an die Ableitung 5 und ebenfalls
in den Tank 27 bzw. eine Einspeisung in die Zuleitung 42 erfolgen würde, wenn in
dieser ein geringerer Druck herrscht. Würde sich in der Leitung 42 ein erhöhter
Druck aufbauen, wird dieser über die Vorsteuerungsleitung 31' auf das hydraulische
Bremsventil 13 mit Überdruckfunktion übertragen, so daß der Druck in der Zuleitung
2 herabgesetzt würde.
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Durch Verminderung des Querschnitts der Drossel 28 kann dabei im übrigen
erreicht werden, daß zunehmend hydraulisches Betriebsmittel in den Kreislauf zurückgespeist
wird, und zwar in die Zuleitung mit geringerem Druck. Wenn bei dieser Ausführung
gemäß der Darstellung in Fig. 3 eine Kupplung zwischen einem der zweiten Rückschlagventile
29 und 29' und der Drossel 28 vorgesehen wird, dann ist diese Kupplung umschaltbar,
und zwar dahingehend, daß jeweils in Abhängigkeit von der Einstellung des Steuergerätes
39 lediglich eines der zweiten Rückschlagventile 29, 29' mit der Einstelleinrichtung
für die Drossel 28 gekuppelt wird, und zwar das zweite Rückschlagventil
29,
wenn die Zuleitung 2 mit der Pumpe verbunden ist, und das Rückschlagventil 29',
wenn die Zuleitung 42 mit der Pumpe verbunden ist.
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Die Steuergeräte 1 und 39 zeigen eine spezielle Ausführung für die
beschriebene Vorrichtung. Die beschriebene Vorrichtung kann auch mit üblichen Steuergeräten
betrieben werden, wobei dann die Rückschlagventile 9, 9' Durchgänge in den üblichen
Steuer-geräten wirkungslos machen.
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Ein wesentliches Merkmal liegt in einem Ventil, wie es in Fig. 1 im
ganzen mit 13 bezeichnet und durch die strichpunktierten Linien angegeben ist bzw.
in der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung auch als geschlossene Baugruppe, in welcher
auch jeweils die Rückschlagventile 9, 9' einbezogen sein können.