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Lastabhängiges Stromregelsystem
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Die Erfindung betrifft aLLgemein ein lastabhängiges Stromregelventil
und ein derartige Ventile enthaltendes, kraftübertragendes Druckfnittelsystem, das
von einer einzigen Pumpe mit konstanter oder verstellbarer Fördermenge gespeist
wird. Das Stromregelventil wird Lastabhängig gesteuert und kann in einem System
verwendet werden, in dem mehrere Lasten durch voneinander unabhängige StromregelventiLe
in positiven und negativen Last zuständen einzeln gesteuert werden können.
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Insbesondere betrifft die Erfindung Wege- und Stromregelventile,
die zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer Lasten in positiven und negativen Last
zuständen geeignet sind.
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Die Erfindung betrifft ferner Wege- und Stromregelventile, die zur
gleichzeitigen Steuerung von mehreren positiven und negativen Lasten geeignet sind
und bei der Steuerung einer negativen Last die Druckrnittelzufuhr von der Pumpe
zu dem Kolbentrieb unterbrechen und Druckmittel von dem abströmseitigen Teil des
Druckmittelsystems dem Eintritt des Kolbentriebes zuführen.
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In einer neutralen Stellung geschlossene Ventile können aus verschiedenen
Gründen vorteilhaft verwendet werden. Sie ermöglichen eine Laststeuerung mit herabgesetzten
Leistungsverlusten, so daß das System mit einem höheren Wirkungsgrad arbeitet. Wenn
sie jeweils nur eine Last steuern, ermöglichen sie eine von der Größe der Last unabhängige
Stromregelung. Derartige Ventile werden normalerweise lastabhängig derart gesteuert,
daß der Förderdruck der Pumpe automatisch um eine konstante Druckdifferenz über
dem zum Halten der Last erforderlichen Lastdruck gehalten wird. Der dem belasteten
Kolbentrieb zugeführte Strom wird mittels einer verstellbaren Drosselöffnung gesteuert,
die zwischen der Pumpe und dem Kolbentrieb eingeschaltet ist. Dabei ist jeder Drosselquerschnitt
einem anderen Durchflußwert zugeordnet, der unabhängig von Veränderungen der Größe
der Last konstantgehalten wird. Infolge von mehreren Nachteilen, die diesem System
eigentümlich sind, kann es jedoch nur begrenzt angewendet werden.
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Da in dem vorstehend beschriebenen System die verstellbare Drosselöffnung
zwischen der Pumpe und dem Kolbentrieb eingeschaltet ist, steht das an eine druckregelnde
Drosseleinrichtung abgegebene Steuersignal unter hohem Druck, so daß in dem Steuermechanismus
starke Kräfte ausgeübt werden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Steuerung
besteht darin, daß mit ihrer Hilfe der in den Kolbentrieb eintretende Druckmittelstrom
geregelt wird, so daß die Zusammendrückbarkeit des Druckmittels und in dem Kolbentrieb
und dem Ventil auftretende Leckverluste nicht kompensiert werden. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß die Zeitsteuerung der Ventilbetätigung und die Schaltfolge sehr
genau sein müssen, damit eine Kavitation verhindert wird und der Motor während der
Steuerung von negativen Lasten keinen unzulässig hohen
Drücken
ausgesetzt wird. Ein Stromregelventil für ein derartiges System ist in der US-PS
3 488 953 (Haussler) angegeben.
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Das lastabhängige Ventil ist normalerweise zur Aufrechterhaltung
einer konstanten Druckdifferenz und daher eines konstanten Stroms geeignet, wenn
jeweils nur eine Last betätigt wird. Bei der gleichzeitigen Steuerung von zwei oder
mehreren Lasten kann eine Stromregelung nur für die größte dieser Lasten aufrechterhalten
werden, während die kleineren Lasten mit Geschwindigkeiten bewegt werden, die von
den Veränderungen der Größe der größten Last abhängig sind. Man kann diesen Nachteil
teilweise beseitigen, indem man ein Proportionalregelventil verwendet, wie es in
der am 7. Oktober 1969 ausgegebenen US-PS 3 470 694 des Erfinders und in der am
15. Juli 1969 ausgegebenen US-PS 3 455 210 (Allen) angegeben ist. Diese Ventile
sind zwar zur Steuerung von positiven Lasten, aber nicht zur Stromregelung bei der
Steuerung von negativen Lasten geeignet, weil diese dem Druckmittelsystem Energie
nicht entnehmen, sondern zuführen, so daß eine negative Last mit einer Geschwindigkeit
bewegt wird, die von der Größe der negativen Last abhängig ist. Insbesondere bei
sogenannten Kipplasten, d. h.
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von Lasten, die aus einem positiven in einen negativen Lastzustand
übergehen können, kann mit Hilfe eines derartigen Ventils die Geschwindigkeit der
Bewegung einer negativen Last nicht gesteuert werden.
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Man kann diesen Nachteil durch die Verwendung eines lastabhängigen
Stromregelventils beheben, wie es in der am 10. Juli 1973 ausgegebenen US-PS 3 744
517 des Erfinders und der am 13. Mai 1975 ausgegebenen US-PS 3 882 896 des Erfinders
angegeben ist. Diese Ventile
sind zur Steuerung von positiven und
negativen Lasten geeignet, wobei der Pumpendruck von dem höchsten Punkt abhängig
ist, der in dem System zur Steuerung einer Last erforderlich ist. Aber auch in diesen
Ventilen ist bei der Steuerung einer positiven Last zwischen der Pumpe und dem Motor
eine verstellbare Drosselöffnung eingeschaltet, so daß wieder der dem Kolbentrieb
zugeführte und nicht der von ihm abströmende Druckmittelstrom geregelt wird.
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Man kann diesen Nachteil durch die Verwendung eines last abhängigen
Stromregelventils beheben, wie es in der am 8. November 1974 eingereichten US-Patentanmeldung
Serial No. 522 324 des Erfinders unter dem Titel Lastabhnngiges Stromregelventil"
beschrieben ist. Derartige Ventile bewirken, daß der Förderdruck der Pumpe um eine
konstante Druckdifferenz über dem höchsten der Lastdrticke gehalten wird, die in
dem System zur Steuerung von mehreren positiven Lasten dienen, und mittels dieser
Ventile an der Austrittsöffnung des Motors ein relativ konstanter Druck aufrechterhalten
wird. Bei der Steuerung von negativen Lasten bewirken diese Ventile aber, daß dem
Eintritt des Kolbentriebes aus der Druckleitung der Pumpe von dieser gefördert es
Druckmittel in einem gedrosselten Strom zugeführt wird. In bestimmten leistungssteuernden
Druckmittelsystemen ist es aber vorteilhaft, bei der Steuerung einer negativen Last
dem Eintritt des Kolbentriebes kein von der Pumpe gefördertes, sondern von der Austrittsöffnung
des Kolbentriebes kommendes Druckmittel zuzuführen.
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Man kann diesen Nachteil zum Teil durch die Verwendung von Stromregelventilen
beheben, wie sie in der am 30. April 1974 ausgegebenen US-PS 3 807 447 (Masuda)
angegeben sind. In diesen Ventilen wird bei der Steuerung von
negativen
Lasten dem Eintritt des Kolbentriebes das erforderliche Druckmittel von der Austrittsöffnung
des Kolbentriebes her zugeführt. Dabei wird aber der Eintrittsdruck des Kolbentriebes
dadurch gesteuert, daß Druckmittel über einen Überströmweg an einen nachgeschalteten
Laststeuerkreis abgegeben wird. Die Funktion der Ventile gemäß der US-PS 3 807 447,
insbesondere die von ihnen bewirkte Proportionalregelung, beruht auf der Verwendung
einer Reihenschaltung, in der überschüssiges Druckmittel fortlaufend von einem Ventil
zu dem nächsten abgezweigt wird und der Systemdruck durch die von hintereinandergeschalteten
Lasteteuerkreisen gesteuerten Lasten bestimmt wird. In einem derartigen System muß
das Druckmittel, das dem letzten eine Last steuernden Ventil zugeführt wird, durch
die Uberströmwege aller anderen Ventile des Systems strömen, so daß hohe Drosselverluste
auftreten und der Wirkungsgrad des Systems niedrig ist. Man kann diese Ventile ohne
unzulässig hohe Druckverluste nicht parallelschalten und sie bewirken nicht, daß
an den Fördermengenregler für die Pumpe ein von der Belastung des Systems abhängiges
Drucksignal abgegeben wird. Wenn diese Ventile zusammen mit Verstellpumpen verwendet
werden, sind diese Ventile bei der Steuerung einer negativen Last nicht imstande,
einen zur Verhinderung der Kavitation genügend starken Strom eines unter Druck stehenden
Druckmittels von dem Austritt des Kolbentriebes an dessen Eintritt abzugeben.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines
last abhängigen Druckmittelsteuereystems mit verbesserten lastab)iängigen Wege-
und Strornregeiventilen, die bei der Steuerung von negativen Lasten die Pumpe des
Systems von dem Eintritt des Kolbentriebes absperren
und diesem
Einlaß Druckmittel aus dem abströmseitigen Teil des Systems zuführen, wobei diese
Ventile an die Pumpe des Systems Steuersignale abgeben, die bewirken, daß der Förderdruck
der Pumpe des Systems um eine konstante Druckdifferenz über dem höchsten Druck liegt,
der in dem System zur Steuerung einer positiven Last verwendet wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines
lastabhängigen Druckmittelsteuersystems, in dem lastabhängige Wege- und Stromregelventile
mit einer gemeinsamen Abströmleitung für unter Druck stehendes Drucknittel verbunden
sind, und von dieser Abströmleitung den Eintritten der negative Lasten steuernden
Motoren das erforderliche Druckmittel zugeführt wird, während die Pumpe des Systems
dazu dient, ein Sinken des Drucks in der Abströmleitung unter einen vorherbestimmten
Mindestwert zu verhindern.
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Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines
lastabhängigen Druckmittelsteuersystems mit last abhängigen Wege- und Stromregelventilen,
die bei der Steuerung von positiven Lasten ihre Stromregelfunktion aufrechterhalten
und dabei auf ein von den Austritten der Kolbentriebe abgegebenes Signal ansprechen,
das unter einem niedrigen, relativ konstanten Druck steht.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht ferner in der Schaffung eines
lastabhängigen Druckmittel et euersystems mit last abhängigen Wege- und Stromregelventilen,
die zur Steuerung von positiven bzw. negativen Lasten geeignet sind, wobei ein Ventil
zur Vorrangsteuerung von positiven Lasten geeignet ist und eine Steuerung von positiven
Lasten durch nachgeschaltete Ventile ermög -licht, wenn die Vorrangsteuerung nicht
angewendet wird.
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Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben und zum Erzielen weiterer
Vorteile schafft die Erfindung ein lastabhängiges Druckmittelsteuersystem zur gleichzeitigen
Steuerung von mehreren positiven und negativen Lasten durch Proportionalregelung.
Eine Pumpe des Systems wird in Abhängigkeit von einem Drucksignal gesteuert, das
von einem Ventil des Systems abgegeben wird und dem höchsten Lastdruck in dem System
entspricht. Der abströmseitige Teil des Systems steht unter Druck, und das abströmende
Druckmittel wird den negative Lasten steuernden Kolbentrieben zugeführt. Es sind
Ventile vorgesehen, die zur Vorrangsteuerung geeignet sind und bei Nichtverwendung
derselben eine Steuerung von Lasten durch nachgeschaltete Ventile gestatten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der
beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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In diesen zeigt Fig. 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform eines
lastabhängigen Stromregelventils, das zur Steuerung von positiven und negativen
Lasten in Abhängigkeit von dem Austrittsdruck eines Kolbentriebes geeignet und zur
Verwendung in einem last abhängigen Druckmittelsteuersystem bestimmt ist, wobei
Leitungen, ein druckdifferenzregelndes Überströmventil, eine Pumpe mit konstanter
Fördermenge, ein zweites lastabhängiges Stromregelventil, ein abströmseitiges Druckhalteventil
und ein Behälter des Systems schematisch angedeutet sind, Fig. 2 im Schnitt ein
Stromregelventil, das dem in Fig. 1 gezeigten ähnelt und in einem lastabhängigen
Druckmittelsteuersystem angeordnet ist, wobei Leitungen, eine mit einem Druckdifferenzregler
versehene Verstelipwznpe, ein zweites lastabhängiges Stromregelventil,
ein
abströmseitiges Druckhalteventil, ein Überström-Druckminderventil und ein Behälter
des Systems schematisch angedeutet sind, und Fig. 3 im Längsschnitt ein Stromregelventil,
das zur Vorrangsteuerung von positiven Lasten und zur Steuerung von negativen Lasten
in Abhängigkeit von dem Druck am Austritt des Kolbentriebes geeignet und für die
Verwendung in einem lastabhängigen Drucknittelsteuersystem bestimmt ist, wobei Leitungen,
ein Druckdifferenzhalteventil, eine Pumpe mit konstanter Fördermenge, ein zweites
lastabhängiges Stromregelventil, ein abströmseitiges Druckhalteventil und ein Behälter
des Systems schematisch angedeutet sind.
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Gemäß Fig. 1 ist ein Stromregelventil 10 zwischen einem schematisch
angedeuteten Kolbentrieb 11, der eine Last L steuert, und einer Pumpe 12 eingeschaltet,
die mit konstanter Fördermenge arbeitet und von einem nicht gezeigten Antriebsmotor
über eine Welle 13 angetrieben wird.
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Zwischen einem schematisch angedeuteten Kolbentrieb 15, der eine Last
W steuert, und der Pumpe 12 ist ein zweites Stromregelventil 14 eingeschaltet, das
mit dem Stromregelventil 10 identisch ist. Der von der Pumpe 12 an die Stromregelventile
10 und 14 abgegebene Druckmittelstrom wird mittels eines druckdifferenzregelnden
Überströmventils 16 gesteuert, das auf der Pumpe 12 montiert sein kann, wie dies
gezeigt ist, oder das mit dem Stromregelventil 10 einstückig sein kann. Das druckdifferenzregelnde
Überströmventil 16 bewirkt in bekannter Weise, daß so viel von der Pumpe 12 gefördertes
Druckmittel in einen Behälter 17 überströmt, daß der Förderdruck der Pumpe 12
um
eine konstante Druckdifferenz über dem in dem Kolbentrieb 11 oder 15 herrschenden
Lastdruck gehalten wird.
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Das Stromregelventil 10 ist ein Vierwegeventil.
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Sein Gehäuse 18 besitzt eine Bohrung 19, in der ein Stellkolben 20
axial geführt ist. Dieser ist mit Rippen 21, 22, 23 und 24 und einer Drosselrippe
25 versehen. In der in Fig. 1 gezeigten, neutralen Stellung des Stellkolbens 20
bewirken diese Rippen, daß ein Vorratsraum 26, Lastdruckräume 27 und 28, Austrittsräume
29 und 30 und ein Überströmraum 31 voneinander getrennt sind. Der Überströmraum
31 ist durch Schlitze 32 und eine einen Regelkolben 34 führende Regelbohrung 33
mit einem Abetrömraum 35 verbunden, der über die Abströmleitung 36, ein-abströmseitiges
Druckhalteventil 37 und eine Leitung 38 mit dem Behälter 17 verbunden ist.
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Die Pumpe 12 ist über ihre Druckleitung 39 mit einem Eintrittsraum
40 verbunden, der durch die Regelbohrung 33 mit dem Vorratsraum 26, dem Abströmraum
35 und dem Übertrittsraum 31 verbunden ist. Der in der Regelbohrung 33 axialverschiebbare
Regelkolben 34 steht in den mit dem Austrittsraum 29 verbundenen Regelraum 41 vor
und ist mit Schlitzen 32 versehen, die in Drosselkanten 42 enden, und mit Schlitzen
43, die in Drosselkanten 44 enden.
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Eine Belastungsfeder 45 trachtet, den Regelkolben 34 in eine Stellung
zu bewegen, in welcher der Übertrittsraum 31 durch die Schlitze 32 mit dem Abströmraum
35 und der Vorratsraum 26 durch die Schlitze 43 mit dem Eintrittsraum 40 verbunden
ist. Der Regelkolben 34 ist mit Kanälen 46 und 47 und einer Sickeröffnung 48 versehen,
die den Übertrittsraum 41 mit dem Abströmraum 35 verbinden.
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Von dem druckdifferenzregelnden Überströmventil 17 strömt von der
Pumpe gefördertes, Uberschüssiges Druckmittel über die Leitung 49 in die Abströmleitung
36, die mit dem Abströmraum 35, einem tberström-RUckschlagventil 50, dem abströmseitigen
Druckhalteventil 37 und über die Leitung 51 mit allen Abströmkanälen des Stromregelventils
14 in Verbindung steht. Das Überström-Rückschlagventil 50 ist zwischen der Abströmleitung
36 und dem Vorratsraum 26 eingeschaltet.
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Zwischen den Lastdruckräumen 27 und 28 einerseits und dem Vorratsraum
26 ist je ein Lastdruck-Meßkanal 52 bzw.
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53 für positive Lasten angeordnet. Diese in der neutralen Stellung
des Schaltkolbens 20 durch dessen Rippe 22 gesperrten Meßkanäle sind über einen
Signalkanal 54, ein Rückschlagventil 55 und eine Signalleitung 56 mit dem druckdifferenzregelnden
Überströmventil 16 verbunden.
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Die Lastdruck-Maßkanäle dee Stromregelventils 14 sind in ähnlicher
Weise durch die Leitung 57, ein Rückschlagventil 58 und die Signalleitung 56 mit
dem druckdifferenzregelnden Überströmventil 16 verbunden.
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Das abströmseitige Druckhalteventil 37 ist zwischen den miteinander
vereinigten abströmseitigen Teilen der Stromregelventile 10 und 14 eingeschaltet.
Zu diesen abströmseitigen Teilen gehören die tberströmleitung für die Pumpe 12 und
der Behälter 17. Das Druckhalteventil 37 ist mit einem Drossel organ 59 und einer
Belastungsfeder 60 versehen, die das Drosselorgan 59 zu einem Sitz 61 hin zu bewegen
trachtet. Die Feder 60 ist an einem Vorspannkolben 62 abgestützt, der in einer Bohrung
63 verschiebbar ist, die an einem Anschlag 64 endet. Der Kolben 62 ist mit einer
Sickeröffnung 65 versehen, welche den Raum 66 mit dem Raum 67 verbindet, der über
die Leitung 38 mit dem Behälter 17 verbunden ist. Der Regelraum 41 des
Stromregelventils
10 ist für eine Strömung in einer Richtung mit dem Raum 66 des abströmseitigen Druckhalteventils
37 über eine Leitung 68, das Rückschlagventil 69 und die Leitungen 70 und 71 verbunden.
In ähnlicher Weise ist der Regelraum des Stromregelventils 14 mit dem Raum 66 des
abströmseitigen Druckhalteventils 37 über die Leitung 72, ein Rückschlagventil 73
und die Leitungen 74 und 71 verbunden.
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Die Drosselrippe 25 trennt in der neutralen Stellung des Schaltkolbens
20 den Austrittsraum 30 von dem Übertrittsraum 31 und ist mit einer Dichtfläche
75 versehen, die in der Mitte zwischen den strömungsführenden Flächen 76 und 77
eines Steges 78 und zwei konischen Drosselflächen 79 und 80 angeordnet ist. Anstelle
der konischen Drosselflächen 79 und 80 kann man in an sich bekannter Weise geeignete
Drosselnuten verwenden.
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Wenn der Regelkolben 34 von rechts nach links in eine Stellung bewegt
wird, in der die Drosselkanten 44 die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum 40 und
dem Vorratsraum 26 sperren, befindet sich die Steuerfläche 82 in der Ebene der strömungsführenden
Fläche 81 in der Stellung, in welcher das Aufsteuern der Verbindung zwischen dem
Vorratsraum 26 und dem Abströmraum 35 beginnt, während in diesem Zeitpunkt die Verbindung
zwischen dem Übertrittsraum 31 und dem Abströmraum 35 über die Nuten 32 noch voll
aufgesteuert ist. Bei der fortgesetzten Bewegung des Regelkolbens 34 von rechts
nach links wird die Verbindung zwischen dem Abströmraum 35 und dem Übertrittsraum
31 durch die Drosselkante 42 zunehmend gedrosselt und schließlich gesperrt und wird
die Verbindung zwischen dem Abströmraum 35 und dem Vorratsraum 26 voll aufgesteuert.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, steuert das druc,kdifferenzregelnde
Überströmventil 16 in an sich bekannter Weise die Menge des Druckmittels, das von
der mit konstanter Fördermenge arbeitenden Pumpe 12 an deren Druckleitung 39 abgegeben
wird. Zu diesem Zweck bewirkt das Überströmventil 16, daß so viel Druckmittel über
die Leitung 49 in die Abströmleitung 36 überströmt, daß der Druck in der Druckleitung
39 um eine konstante Druckdifferenz über dem Druck des höchsten Lastdrucksignals
gehalten wird, das über das Rückschlagventilsystem an die Signalleitung 56 abgegeben
wird. Wenn sich die Schaltkolben der Stromregelventile 10 und 1 in ihrer neutralen
Stellung befinden, in der sie die Lastdruck-Meßkanäle 52 und 53 für positive Lasten
sperren, steht das von der Signalleitung 56 an das druckdifferenzregelnde Druckentlastungsventil
16 abgegebene Drucksignal unter dem Mindestdruck.
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Nach dem Hochlaufen der mit konstanter Fördermenge arbeitenden Pumpe
12 bewirkt das druckdifferenzregelnde Druckentlastungsventil 16, daß der gesamte
Förderstrom der Pumpe über die Leitung 49, die Abströmleitung 36, das abströmseitige
Druckhalteventil 37 und die Leitung 38 in den Behälter 17 des Systems überströmt,
und zwar unter dem der Vorspannung der Feder 60 entsprechenden Mindestdruck, so
daß der Druck in der Druckleitung 39 automatisch auf einem Wert gehalten wird, der
um eine konstante Druckdifferenz über dem Druck in der Signalleitung 56 liegt. Der
Druck in der Signalleitung 56 entspricht dem Mindestdruck in der Abströmleitung
36. Infolgedessen bewirkt das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16, daß der
gesamte Förderstrom der Pumpe in der vorstehend beschriebenen Weise in den unter
niedrigem Druck stehenden, abströmseitigen Teil des Systems überströmt und nicht
in die Strömungskanäle der Stromregelventile 10 und 14 tritt.
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Im Bereitschaftszustand wird somit in der Druckleitung 39 ein konstanter
Druck aufrechterhalten.
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Es sei nun angenommen, daß von diesem Bereitschaftszustand ausgehend
der Stellkolben 20 von links nach rechts in eine Stellung bewegt wird, in welcher
der Lastdruckraum 28 mit dem Lastdruck-Meßkanal 52 für eine positive Last verbunden
ist, während die Verbindungen zwischen dem Vorratsraum 26, den Lastdruckräumen 27
und 28, den Austrittsräumen 29 und 30 und dem Übertrittsraum 31 noch durch die Rippen
21, 22, 23 und die Drosselrippe 25 gesperrt sind. Es sei ferner angenommen, daß
der Kolbentrieb 11 mit einer positiven Last belastet wird.
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Jetzt bewirkt der von dem Kolbentrieb 11 über den Lastdruckraum 28,
den Lastdruck-Meßkanal 52 für positive Lasten und den Signalkanal 54 in an sich
bekannter Weise, daß das Rückschlagventil 55 geöffnet, das Rückschlagventil 57 geschlossen
und über die Signalleitung 56 das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16 derart
gesteuert wird, daß der Druck in der Druckleitung 39 steigt, wobei eine konstante
Druckdifferenz zwischen dem in der Druckleitung 39 herrschenden Förderdruck der
Pumpe und dem in der Signalleitung 56 herrschenden Lastdruck aufrechterhalten wird.
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Dieser Förderdruck der Pumpe wird über die Druckleitung 39 auf den
Eintrittsraum 40 und über die Schlitze 43 auf den Vorratsraum 26 übertragen. Da
die Austrittsräume 30 und 29 durch den Regelraum 41, die Sickeröffnung 48 und die
Kanäle 47 und 46 mit dem Abströmraum 35 verbunden sind und dieser über die Schlitze
32 mit dem Übertrittsraum 31 verbunden ist, befindet sich der Regelkolben 34 im
Kräftegleichgewicht und wird er von der Belastungsfeder 45 in der in Fig. 1 gezeigten
Stellung gehalten.
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Es sei nun angenommen, daß der Stellkolben 20 aus der Stellung, in
welcher der Lastdruckraum 28 mit dem Lastdruck-Meßkanal 52 für positive Lasten verbunden
ist, weiter
nach rechts in eine Stellung bewegt wird, in welcher
der Lastdruckraum 28 mit dem Vorratsraum 26 und der Lastdruckraum 27 mit dem Austrittsraum
29 verbunden ist, während die Drosselrippe 25 nach wie vor den Austrittsraum 30
von dem Ubertrittsraum 31 absperrt. Jetzt beginnt ein Druckanstieg in dem Lastdruckraum
28. Diese Druckveränderung wird in der vorstehend beschriebenen Weise über den Lastdruck-Meßkanal
52 für positive Lasten auf das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16 übertragen,
so daß der Druck in der Druckleitung 39 proportional ansteigt. Diese Zunahme des
durch eine positive Last bedingten Lastdruckes wird in bekannter Weise auch auf
die Austrittsseite des Kolbentriebes 11 übertragen, so daß der Druck in dem Lastdruckraum
27 und dem Austrittsraum 29 ansteigt. Dieser Druckanstieg wird auf den Regelraum
41 übertragen, so daß die Querschnittsfläche des Regelkolbens 34 mit einem höheren
Druck beaufschlagt und auf den Regelkolben 34 eine Kraft ausgeübt wird, welche der
Belastungskraft der Belastungsfeder 45 entgegenwirkt. Wenn zwischen dem Lastdruckraum
27 und daher auch dem Austrittsraum 29 einerseits und dem Übertrittsraum 31 andererseits
eine vorherbestimmte Druckdifferenz vorhanden ist, bewegt sich der Regelkolben 34
von rechts nach links in eine Drosselstellung, in der er mittels seiner Drosselkante
44 den Druckmittelstrom zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum 26 einerseits
und dem Lastdruckraum 28 derart steuert, daß in dem Lastdruckraum 27 ein Druck aufrechterhalten
wird, der so bemessen ist, daß die Druckdifferenz zwischen dem Lastdruckraum 27
und dem Übertrittsraum 31 trotz der Leckverluste des Systems konstantgehalten wird.
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Auch wenn sich die Drosselkante 44 der Stellung nähert, in welcher
die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum 26 gesperrt ist,
ist der Übertrittsraum 31
durch die Schlitze 32 mit dem Abströmraum
35 verbunden.
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Der Schaltkolben 20 kann dann weiter nach rechts in eine Stellung
bewegt werden, in der die konische Drosskifläche 80 der stromführenden Fläche 76
gegenüberliegt, so daß zwischen dem Austrittsraum 30 und dem Übertrittsraum 31 eine
Drosselöffnung vorhanden ist. Da in der vorstehend beschriebenen Weise der Regelkolben
34 bewirkt, daß unabhängig von Druckveränderungen in dem Lastdruckraum 28 eine konstante
Druckdifferenz zwischen dem mit den Austrittsräumen 29 und 30 verbundenen Lastdruckraum
27 und dem Übertrittsraum 31 aufrechterhalten wird, und da das abströmseitige Druckhalteventil
37 bewirkt, daß in dem Übertrittsraum 31 über die Schlitze 32, den Abströmraum 35
und die Abströmleitung 36 ein konstanter, niedriger Druck aufrechterhalten wird,
ist der aus dem Lastdruckraum 27 an der Drosselrippe 25 vorbei in den Übertrittsraum
31 tretende Strom dem Strömungsquerschnitt an der Drosselfläche 80 proportional.
Da unabhängig von der Größe der Last L die Druckdifferenz an der durch die Verschiebung
der konischen Drosselfläche 80 aufgesteuerten Drosselöffnung infolge der Drosselwirkung
des Regelkolbens 34 konstantgehalten wird, ist der aus dem Kolbentrieb 11 austretende
Strom dem Strömungsquerschnitt an der Drosselrippe 25 und damit dem Weg des Stellkolbens
20 proportional. Bei der Steuerung einer positiven Last wird daher unabhängig von
der Veränderung der Last L der aus dem Kolbentrieb 11 austretende Strom auf einem
der jeweiligen Stellung des Stellkolbens 20 entsprechenden Wert konstantgehalten.
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Es sei nun angenommen, daß die Stellkolben der Stromregelventile
10 und 14 gleichzeitig in eine Stellung bewegt worden sind, in der den Kolbentrieben
11
und 15 Druckmittel zugeführt wird. Es sei ferner angenommen,
daß die Last W größer ist als die Last L und daß beide Lasten positiv sind. Jetzt
wird in an eich bekannter Weise über das Rückschlagventilsystem in dem Lastdruck-Meßkreis
der höhere der Last drücke übertragen und spricht das druckdifferenzregelnde Überströmventil
16 stets auf den höchsten Lastdruck in dem System an. Der der Last W entsprechende
hohe Druck, der von dem Eintrittsraum 40 in den Vorratsraum 26 und den Lastdruckraum
28 übertragen wird, bewirkt einen Druckanstieg in dem Lastdruckraum 27, so daß die
auf den Regelkolben 34 wirkende Druckdifferenz über den relativ konstanten Wert
steigt, welcher der Belastungskraft der Belastungsfeder 45 entspricht. In der vorstehend
beschriebenen Weise bewirkt diese Zunahme der Druckdifferenz, daß der Regelkolben
34 eine neue Drosselstellung einnimmt, in welcher die Drosselkante 44 den Druckmittelstrom
aus dem Eintrittsraum 40 in den Vorratsraum 26 derart steuert, daß zwischen dem
Lastdruckraum 27 und dem Übertrittsraum 31 eine konstante, geregelte Druckdifferenz
aufrechterhalten wird. Unabhängig von einer Veränderung der Last L oder W oder einer
Veränderung des Förderdruckes der Pumpe bewirkt daher der Regelkolben 34 während
der Steuerung von positiven Lasten, daß zwischen dem Lastdruckraum 27 und dem Übertrittsraum
31 eine konstante, geregelte Druckdifferenz aufrechterhalten wird, so daß das Stromregelventil
10 seine Stromregelfunktion ausüben kann. Auf ähnliche Weise wird die Stromregelfunktion
des Stromregelventils 14 aufrechterhalten.
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Diese Stromregelfunktion ist auch bei einer gleichzeitigen Betätigung
der Ventile 10 und 14 gewährleistet.
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Es sei nun angenommen, daß aus einem Bereitschaftszustand, in dem
in der Druckleitung 39 ein konstanter Mindestdruck aufrechterhalten wird, der Schaltkolben
20 zunächst von links nach rechts in eine Stellung
bewegt wird,
in welcher der Lastdruckraum 28 mit dem Lastdruck-Meßkanal 52 für positive Lasten
verbunden ist. Es sei ferner angenommen, daß der Kolbentrieb 11 mit einer negativen
Last belastet ist, so daß der Lastdruckraum 27 druckbeaufschlagt ist und in dem
Lastdruckraum 28 der Mindestdruck herrscht. Das über den Lastdruck-Meßkanal 52 für
positive Lasten übertragene Druckmeßsignal bewirkt jetzt keine Verstellung des druckdifferenzregelnden
Überströmventils 16, so daß die Pumpe 12 in der Druckleitung 39 den Mindestdruck
aufrechterhält. Danach kann der Schaltkolben 20 weiter nach rechts in eine Stellung
bewegt werden, in welcher der Lastdruckraum 28 mit dem Vorratsraum 26 und der Lastdruckraum
27 mit dem Austrittsraum 29 verbunden ist, während die Drosselrippe 25 nach wie
vor den Austrittsraum 30 von dem Übertrittsraum 31 sperrt. Jetzt wird der durch
die negative Last bedingte Lastdruck aus dem Lastdruckraum 27 über den Austrittsraum
29 in den Regelraum 41 übertragen, in welchem dieser Lastdruck derart auf die Querschnittsfläche
des Regelkolbens 34 wirkt, daß dieser ganz von links nach rechts bewegt wird. Dabei
wird zunächst mittels der Drosselkante 44 die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum
40 und dem Vorratsraum 26 unterbrochen. Eine Rippe 83 des Regelkolbens 34 ist so
angeordnet, daß in einer Stellung, in welcher die Drosselkante 44 die Verbindung
zwischen dem Eintrittsraun 40 und dem Vorratsraum 26 gerade absperrt, die Regelfläche
82 sich gerade an der strömungsführenden Fläche 81 vorbeibewegt, so daß eine Verbindung
zwischen dem Vorratsraum 26 und dem Abströmraum 35 hergestellt wird.
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Wenn sich der Regelkolben 34 weiter nach links bewegt, steuert er
die Verbindung zwischen dem Vorratsraum 26 und dem Abströmraum 35 voll auf und sperrt
die Drosselkante 44 die Verbindung zwischen dem Übertrittsraum 31
und
dem Abströmraum 35. Die Bewegung des Regelkolbens 34 nach links wird durch die Anlage
eines Anschlages 84 an dem Gehäuse 18 begrenzt. Der durch eine negative Last bedingte
Lastdruck wird aus dem Regelraum 41 auch über die Leitung 68 übertragen, so daß
das Rückschlagventil 69 geöffnet und das Rückschlagventil 73 geschlossen wird. Mit
dem durch die negative Last bedingten Lastdruck wird über die Leitung 71 der Vorspannkolben
62 des abströmseitigen Druckhalteventils 37 beaufschlagt, so daß auf diesen Kolben
eine Kraft ausgeübt wird, die ihn aufwärts gegen den Anschlag 64 bewegt, wobei die
Feder 60 zusammengedrückt wird. Die jetzt stärkere Belastungskraft der Feder 60
wird in an sich bekannter Weise über das Drosselorgan 59 auf den Sitz 61 übertragen
und bewirkt, daß der Druck in der Abströmleitung 36 steigt. Infolge dieses Druckanstieges
in der Abstrdmleitung 36 öffnet das Überström-Rückschlagventil 50, eo daß der erhöhte
abströmseitige Druck in den Vorratsraum 26 übertragen wird.
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Der Schaltkolben 20 kann dann weiter nach rechts in eine Stellung
bewegt werden, in der die konische Drosselfläche 80 in der Ebene der strömungsführenden
Fläche 76 liegt und die Verbindung zwischen dem Austrittsraum 30 und dem Übertrittsraum
31 aufgesteuert ist. Der in dem Übertrittsraum 31 herrschende, ansteigende Druck,
mit dem die Querschnittsfläche des Steuerkolbens 34 beaufschlagt wird, und die Belastungskraft
der Belastungsfeder 45 überwinden jetzt die Kraft, die auf den Regelkolben 34 infolge
der Beaufschlagung seines Querschnitts mit dem durch die negative Last bedingten
Lastdruck in dem Regelraum 41 ausgeübt wird. Infolgedessen bewegt sich der Regelkolben
34 von links nach rechts in eine Drosselstellung, in der er infolge der Drosselwirkung
der Drosselkante 42 eine konstante Druckdifferenz
an der Drosselöffnung
aufrechterhält, die durch die Verschiebung der Drosselrippe 25 aufgesteuert worden
ist. Unabhängig von der Größe der den Kolbentrieb 11 belastenden, negativen Last
wird daher in jeder einen bestimmten Strömungsquerschnitt an den Drosselflächen
80 oder 79 bestimmenden Stellung des Stellkolbens 20 ein bestimmter, dieser Stellung
zugeordneter Druckmittelstrom von dem Lastdruckraum 27 in den Übertrittsraum 31
erhalten. Bei der Steuerung einer negativen Last wird die unter hohem Druck aus
dem Kolbentrieb 11 austretende Druckmittelmenge auf der anderen Seite des Kolbentriebes
durch Druckmittel ersetzt, das aus dem Abströmraum 35 durch die Öffnung tritt, die
durch die Verschiebung der Rippe 83 zwischen dem Abströmraum 35 und dem Vorratsraum
26 aufgesteuert worden ist, und durch Druckmittel, das aus der Abströmleitung 36
über das Überström-Rückschlagventil 50 strömt und unter dem höheren Druck steht,
der an dem abströmseitigen Druckhalteventil 37 eingestellt worden ist. Wenn während
der Steuerung von negativen Lasten dem Eintritt des Kolbentriebes aus dem abströmseitigen
Teil des Systems unter höherem Druck stehendes Druckmittel zugeführt wird, sperrt
die Drosselkante 44 die mit konstanter Fördermenge arbeitende Pumpe 12 von dem Vorratsraum
26 und dem Kolbentrieb 11 vollkommen ab. Da während der Steuerung einer negativen
Last kein von der Pumpe gefördertes Druckmittel zum Auffüllen des Kolbentriebes
verwendet wird, steht für die gleichzeitige Steuerung mehrerer positiver Lasten
eine höhere Pumpenkapazität zur Verfügung. Während der Steuerung von zwei negativen
Lasten, beispielsweise der Lasten L und W, bewirken die Rückschlagventile 69 und
73 in bekannter Weise, daß das durch die größere dieser beiden negativen Lasten
bedingte Lastdrucksignal auf das abströmseitige Druckhalteventil 37 übertragen wird,
während das zweite Rückschlagventil die Zone absperrt, in welcher der durch die
kleinere
negative Last bedingte Lastdruck herrscht. Infolgedessen
können beide negativen Lasten gleichzeitig proportional gesteuert werden. Über die
Leitung 51 wird dem Abströmsystem ferner von dem Stromregelventil 14 abströmendes
Druckmittel zugeführt. Die von beiden Stromregelventilen abströmenden, vereinigten
Druckmittelmengen und das durch das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16 getretene
Druckmittel stehen jetzt zum Auffüllen der in dem System zur Steuerung von negativen
Lasten dienenden Kolbentriebe zur Verfügung, während die volle Pumpenkapazität zur
Steuerung der positiven Lasten herangezogen werden kann.
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Während der Steuerung einer positiven Last ist ein durch das abströmseitige
Druckhalteventil 37 verursachter, höherer abströmseitiger Druck schädlich, weil
er den Wirkungsgrad des Systems herabsetst. Aus diesem Grunde soll dieser Druck
möglichst niedrig gehalten werden. Während der Steuerung einer negativen Last dagegen
soll dieser durch das abströmseitige Druckhalteventil 37 verursachte, abströmseitige
Druck verhältnismäßig hoch sein, damit durch Zuführung einer genügend großen Druckmittelmenge
zu dem Einlaß des golbentriebes in diesem eine Kavitation verhindert wird. Diese
beiden Forderungen laufen einander zuwider. Ein mit sehr hohem Wirkungsgrad und
minimalen Verlusten arbeitendes System erhält man, wenn das abströmseitige Druckhalteventil
37 so ausgebildet ist, daß es bei der Steuerung von negativen Lasten den abströmseitigen
Druck automatisch auf einen so hohen Wert bringt, daß der Kolbentrieb mit einer
Druckmittelmenge aufgefüllt wird, die zur Verhinderung der Kavitation genügt, während
es bei der Steuerung einer positiven Last so weit geöffnet wird, daß der abströmseitige
Druck auf ein Minimum herabgesetzt wird.
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Vorstehend wurde die Funktion des Stromregelventils 10 für den Fall
beschrieben, daß es den dem Kolbentrieb 11 in einer Richtung zugeführten Druckmittelstrom
regelt. Da das Stromregelventil 10 aber mit zwei Lastdruck-Meßkanälen 52 und 53
für positive Lasten und mit zwei Drosselflächen 80 und 79 versehen ist, kann es
als doppeltwirkendes Ventil den dem Kolbentrieb 11 in der einen und in der anderen
Richtung zugeführten Druckmittelstrom regeln.
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Die in Fig. 2 gezeigten Stromregelventile 85 und 86 sind den in Fig.
1 dargestellten insofern ähnlich, als sie bei der Steuerung der Lasten L und W in
ähnlicher Weise wirksam sind. Der Regelkolben 34 hat in den Stromregelventilen 10
und 85 dieselbe Ausbildung und allgemein dieselbe Funktion. Auch der Lastdruck-Meßkreis
für positive Lasten und die Rückschlagventilsysteme der Stromregelventile 10 und
85 sind identisch. Der Lastdruck, der durch die größte von dem System zu steuernde,
positive Last bedingt ist, wird über die Signalleitung 56 übertragen. Es ist jedoch
ein Schaltkolben 87 vorgesehen, der Rippen 22, 88 und 89 besitzt, die in der neutralen
Stellung die Lastdruckräume 28 und 27 von dem Vorratsraum 26 und den Austrittsräumen
29 und 30 trennen. Der Schaltkolben 87 ist ferner mit Drosselflächen 90 und 91 versehen,
die zwischen ae einem Lastdruckraum und je einem Austrittsraum des Stromregelventils
85 angeordnet sind. Zum Messen der durch negative Lasten bedingten Lastdrücke sind
Lastdruck-Meßkanäle 92 und 93 vorgesehen, die in der neutralen Stellung des Schaltkolbens
87 durch die Rippen 88 und 89 gesperrt sind und die durch die Leitung 94 miteinander
und mit dem Regelraum 41 verbunden sind.
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Der Förderstrom der Verstellpumpe 95 wird durch einen Druckdifferenzregler
96 derart gesteuert, daß der Druck in der Druckleitung 39 um eine konstante Druckdifferenz
über dem Druck gehalten wird, der von dem Lastdruck-Neßkreis über die Signalleitung
56 als Lastdrucksignal auf den Druckdifferenzregler 96 übertragen wird. In den beiden
in den Figuren 1 und 2 gezeigten Systemen wird daher der an die Druckleitung 39
abgegebene Förderstrom der Pumpe in Abhägigkeit von der größten von dem System zu
steuernden Last derart gesteuert, daß zwischen dem Druck in der Druckleitung 39
und dem Druck in der Signalleitung 56 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten
wird. Der Druckdifferenzregler 96 kann mit der Pumpe 95 einstückig oder er kann
ein Teil des Stromregelventils 85 sein. Man erkennt, daß die Laststeuerfunktionen
der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Systeme einander gleich sind. Dagegen wird
in den beiden Systemen an den abströmseitigen Teil, insbesondere an die Abströmleitung
36, Druckmittel in unterschiedlichen Mengen abgegeben. Da die Pumpe 12 des Systems
gemäß Fig. 1 mit konstanter Fördermenge arbeitet, wird die gesamte Menge des von
ihr im Überschuß geförderten Druckmittels über das druckdifferenzregelnde Überströmventil
16 und die Leitung 49 in die Abströmleitung 36 abgegeben. Wenn sich die Stellkolben
des Systems in der neutralen Stellung befinden, strömt der gesamte Förderstrom der
Pumpe über das druckdifferenzregelnde Druckentlastungsventil 16 in die Abströmleitung
36. Das System gemäß Fig. 2 besitzt dagegen eine Verstellpumpe 95, welche genau
den von dem System benötigten Förderstrom abgibt, so daß normalerweise kein von
der Pumpe gefördert es Druckmittel in die Abströmleitung 36 überströmt. In dem System
gemäß Fig. 2 steht daher während der Steuerung von negativen Lasten abströmseitig
eine kleinere Druckmittelmenge zum
eintrittsseitigen Auffüllen
der Kolbentriebe des Systems zur Verfügung. Durch die Anschlüsse des Zylinders eines
Kolbentriebes treten infolge des Vorhandenseins der Kolbenstange normalerweise unterschiedliche
Druckmittelmengen pro Hublängeneinheit des Kolbens. Daher kann bei der Steuerung
einer negativen Last zum eintrittsseitigen Auffüllen des Zylinders mehr Druckmittel
erforderlich sein als abströmseitig dem Zylinder austritt. In diesem Fall sinkt
der von dem abströmseitigen Druckhalteventil 97 gesteuerte abströmseitige Druck
unter den atmosphärischen Druck, weil der Regelkolben 34 die Verbindung zwischen
dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum 26 sperrt. Jetzt schließt das abströmseitige
Druckhalteventil 97 vollständig, so daß auf der Eintrittsseite des Zylinders eine
Kavitation auftritt. Man kann nun in bekannter Weise zwischen der Abströmleitung
36 und dem Behälter 17 ein Rückschlagventil einschalten, um die Kavitation zu verhindern.
Dieses Ventil kann jedoch nur bei einem Unterdruck wirksam werden und kann daher
das Auftreten einer Kavitation am Eintritt des Kolbentriebes nicht verhindern. Um
nun eine Kavitation zu verhindern und in der Abströmleitung 36 einen Mindestdruck
aufrechtzuerhalten, ist ein Druckminderventil 98 vorgesehen, dessen Ventilgehäuse
99 eine Bohrung 100 besitzt, in der ein Schaltkolben 101 axial eingeführt ist. Eine
Feder 102 trachtet, diesen Schaltkolben 101 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zu
bewegen. Der Schaltkolben 101 ist mit Rippen 103 und 104, einem Anschlag 105 und
Drosselsohlitzen 106 versehen. Das Ventilgehäuse 99 enthält einen Raum 107 und Kammern
108 und 109. Der Raum 107 ist durch die Leitung 110 mit dem Behälter 17, der Raum
107 durch die Leitung 111 mit der Druckleitung 39 und die Kammer 109 durch die Leitung
112 mit der Abströmleitung 36 verbunden. Von der Pumpe 95 gefördertes Druckmittel
tritt unter Druck durch die Druckleitung 39 und die Leitung 111 in die Kammer 108
und durch
die Drosselschlitze 106 in die Kammer 109, die durch
die Leitung 112 mit der Abströmleitung 36 verbunden ist. Infolge des Anstieges des
in der Kammer 109 und dem abströmseitigen Teil des Systems herrschenden und auf
die Querschnittsfläche des Schaltkolbens 101 wirkenden Druckes bewegt sich der Schaltkolben
101 von links nach rechts, wobei die Feder 102 aueammengedrükt und die von den Drosselschlitzen
106 gebildete Verbindung zwischen den Kammern 109 und 108 gesperrt wird. Der Druckmittelstrom,
der aus der Kammer 108 über die Kammer 109 in die Abströmleitung tritt, wird daher
mittels des Druckminderventils 98 derart gedrosselt, daß in der Abströmleitung 36
ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, dessen Wert von der Vorspannung der
Feder 102 abhängt. Dieser geregelte, konstante Druck ist eo gewählt, daß er unter
dem mittels des abströmseitigen Druckhalteventils 97 gesteuerten Druck liegt.
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Solange das abströmseitige Druckhalteventil 97 in dem abströmseitigen
Teil des Systems den an dem Ventil 97 eingestellten Druck aufrechterhält, ist die
Verbindung zwischen den Kammern 108 und 109 des Druckminderventils 97 gesperrt und
strömt kein von der Pumpe 95 gefördert es Druckmittel in den abströmseitigen Teil
des Systems über, um in diesem Teil einen konstanten Mindestdruck aufrechtzuerhalten.
Wenn jedoch bei der Steuerung einer negativen Last der Druckmittelbedarf am Eintritt
des Kolbentriebes größer ist als die aus dem Kolbentrieb austretende Druckmittelmenge,
schließt das abströmseitige Druckhalteventil 97 und sinkt der Druck in dem abströmseitigen
Teil des Systems auf den an dem Druckminderventil 98 eingestellten Wert. Infolgedessen
wird die von dem Kolbentrieb abströmende Druckmittelmenge durch aus der Druckleitung
der Pumpe über das Druckminderventil 98 überströmendes Druckmittel derart ergänzt,
daß am Eintritt des Kolbentriebes der
erforderliche Druck aufrechterhalten
wird. Bei der Steuerung einer negativen Last wird daher von dem Förderstrom der
Pumpe 95 an den abströmseitigen Teil des System. nur jene Druckmittelmenge abgegeben,
die der Differenz zwischen der zum eintrittsseitigen Auffüllen des Kolbentriebes
benötigten und der von dem Kolbentrieb abatrömenden Druckmittelmenge entspricht.
Auf diese Weise wird nicht nur der Wirkungsgrad des Systems verbessert, sondern
auch die für Nutzarbeit zur Steuerung von positiven Lasten verfügbare Pumpenkapazität
beträchtlich erhöht.
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Es sei nun angenommen, daß von einem Bereitschaftszustand ausgehend,
in dem in der Druckleitung 39 ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, der Stellkolben
87 von links nach rechts in eine Stellung bewegt wird, in welcher der Lastdruck-Meßkanal
52 für positive Lasten mit dem Lastraum 28 und der Lastdruck-Meßkanal 92 für negative
Lasten mit dem Lastdruckraum 27 verbunden ist. Es sei ferner angenommen, daß der
Kolbentrieb mit einer positiven Last belastet und daher der Lastdruckraum 28 druckbeaufschlagt
ist, während in dem Lastdruckraum 27 der Mindestdruck herrscht. Da das von dem Lastdruck-Meß-kanal
92 über die Leitung 94 in den Regelraum 41 übertragene Drucksignal dem Mindestdruck
enZspricht, bleibt der Regelkolben 34 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung. Das durch
die positive Last bedingte Lastdruckeignal wird über den Lastdruck-Meßkanal 52 für
positive Lasten übertragen und bewirkt in der vorstehend beschriebenen Weise, daß
der in der Druckleitung 39 herrschende Förderdruck der Pumpe 95 um eine konstante
Druckdifferenz über dem Druck des Lastdrucksignals gehalten wird, das über den Lastdruck-Meßkreis
und die Signalleitung 56 an den Druckdifferenzregler 96 angelegt wird.
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Es sei nun angenommen, daß der Stellkolben 87 weiter nach rechts
in eine Stellung bewegt wird, in welcher der Lastdruckraum 28 mit dem Vorratsraum
26 und der Lastdruckraum 27 an der Drosselfläche 91 mit dem Austrittsraum 29 verbunden
ist. Der jetzt ansteigende Druck in dem Lastdruckraum 27 wird über den Lastdruck-Meßkanal
92 für negative Lasten und die Leitung 94 in den Regelraum 41 übertragen und wirkt
in diesem auf die Querschnittsfläche des Regelkolbens 34. Infolge der zunehmenden
Druckdifferenz zwischen dem Regelraum 41 und dem Austrittsraum 30 bewegt sich der
Regelkolben 34 in eine Drosselstellung, in der die Drosselkante 44 den aus dem Eintrittsraum
40 in den Vorratsraum 26 tretenden Druckmittelstrom derart drosselt, daß in der
an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise zwischen dem Lastdruckraum 27 und dem Austrittsraum
29 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten wird. Der Strom zwischen diesen
beiden Räumen ist der Querschnittsfläche der Drosselöffnung proportional, die an
der Drosselfläche 91 durch das Verschieben des Stellkolbens 87 aufgesteuert worden
ist, und ist unabhängig von Veränderungen der positiven Last L, die mittels des
Stromregelventils 85 gesteuert wird.
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Es sei ferner angenommen, daß der Stellkolben 87 von links nach rechts
in eine Stellung bewegt worden ist, in welcher der Lastdruckraum 28 mit dem Lastdruckmeßkanal
52 für positive Lasten und der Lastdruckraum 27 mit dem Lastdruck-Meßkanal 92 für
negative Lasten verbunden ist. Es sei ferner angenommen, daß der Kolbentrieb 11
mit einer negativen Last belastet und daher der Lastdruckraum 27 druckbeaufschlagt
ist, während in dem Lastdruckraum 28 nur ein Mindestdruck herrscht. Da das von dem
Lastdruckraum 28 über den Lastdruck-Meßkreis für positive Lasten und die Signalleitung
56
an den Druckdifferenzregler 96 angelegte Drucksignal nur dem
Mindestdruck entspricht, wird in der Druckleitung 39 der Pumpe 95 der Mindestdruck
aufrechterhalten. Von dem Lastdruck-Meßkanal 92 für negative Lasten wird über die
Leitung 94 in den Regelraum 41 ein durch die negative Last bedingtes Lastdrucksignal
übertragen, das auf die Querschnittsfläche des Regelkolbens 34 wirkt, so daß dieser
ganz von rechts nach links bewegt wird und in der vorstehend an Hand der Fig. 1
beschriebenen Weise die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum
26 sperrt, den Vorratsraum 26 mit dem Abströmraum 35 verbindet und mittels der Drosselkante
42 die Verbindung zwischen dem Abströmraum 35 und dem Austrittsraum 30 sperrt.
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Es sei nun angenommen, daß der Schaltkolben 87 weiter von links nach
rechts in eine Stellung bewegt wird, in welcher der Lastraum 28 mit dem Vorratsraum
26 und an der Drosselfläche 91 der Lastraum 27 mit dem Austritt raum 29 verbunden
ist, so daß der Druck in den Austrittsräumen 29 und 30 anzusteigen beginnt. Dieser
auf die Querschnittsfläche des Regelkolbens 34 wirkende Druck übt auf den Regelkolben
34 eine Kraft aus, die gleichsinnig mit der Belastungskraft der Belastungsfeder
45 und gegensinnig zu der Kraft wirkt, die auf den Regelkolben 34 infolge der Beaufschlagung
seiner Querschnittsfläche mit dem Druck in dem Regelraum 41 ausgeübt wird. In der
vorstehend an Hand der Fig. 1 beschriebenen Weise bewegt sich der Regelkolben 34
jetzt in eine Drosselstellung, in der er mittels der Drosselkante 42 den Druckmittelstrom
zwischen dem Austrittsraum 30 und dem Abströmraum 35 derart drosselt, daß zwischen
dem Lastdruckraum 27 und dem Austrittsraum 29 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten
wird. Wenn die Druckdifferenz an der von der
Drosselfläche 91 begrenzten
Drosselöffnung konstantgehalten wird, ist der Druckmittelstrom aus dem Lastdruckraum
27 in den Austrittsraum 29 der Querschnittsfläche dieser Drosselöffnung und damit
auch dem Weg des Steuerkolbens 87 aus seiner neutralen Stellung proportional und
von der Größe der negativen Last L vollkommen unabhängig. Die zum einlaßseitigen
Auffüllen des Kolbentriebes 11 erforderliche Druckmittelmenge wird von dem Abströmraum
35 direkt in den Vorratsraum 26 abgegeben und wird erforderlichenfalls durch Druckmittel
ergänzt, das von der Pumpe 95 gefördert worden ist und über das Druckminderventil
98 und das Rückschlagventil 50 überströmt.
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Die in Fig. 3 gezeigten Stromregelventile 113 und 114 ähneln den
Stromregelventilen 10 und 14 gemaß Fig. 1 und haben bei der Steuerung der Lasten
L und W ähnliche Funktionen. Der in Fig. 3 gezeigte Regelkolben 115 ähnelt dem Regelkolben
34 und hat dieselben Teile wie dieser für die Steuerung von positiven und negativen
Lasten. Zusätzlich besitzt der Regelkolben t15 Überströmschlitze 116, die zwischen
einem Überströmraum 118 und dem Eintrittsraum 40 angeordnet und von Drosselkanten
117 begrenzt sind. Der Überströmraum 118 ist durch eine Leitung 119 mit dem Eintrittsraum
des Stromregelventils 114 verbunden.
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Wenn der Regelkolben 115 von rechts nach links.
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bewegt wird, gelangt er zunächst in eine Stellung, in der an der Drosselkante
117 eine Verbindung zwischen dem Eintrittsraun 40 und dem Überströmraum 113 aufgesteuert
wird, während die Verbindungen zwischen de<a Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum
26 über die Nuten 43 und die Verbindung zwischen dem Abströmraum 35 und dem Übertrittsraum
@@ über die
Nuten 32 noch voll aufgesteuert sind. Durch eine fortgesetzte
Bewegung des Regelkolbens 115 von rechts nach links wird der Strömungskanal zwischen
dem Überströmraum 118 und dem Eintrittsrauorn 40 allmählich weiter aufgesteuert
und der Strömungskanal zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum 26 proportional
verengt, bis der Regelkolben 115 eine stellung er reicht, in welcher die Drosselkante
44 die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum 26 vollkommen
sperrt, die Steuerfläche 82 in der Ebene der strömungsführenden Fläche 81 liegt,
das Aufsteuern der Verbindung zwischen deren Vorratsraum 26 und dem Abströmraum
35 beginnt und die Verbindung zwischen den Übertrittsraum 31 und dem Abströmraum
35 über die Nuten 32 noch voll aufgesteuert ist. Durch eine fortgesetzte Bewegung
des Regelkolbens 115 von rechts nach links wird mittels der Steuerkante 42 die Verbindung
zwischen dem Abströrnraum 35 und de;n Übertrittsraum 31 zunehmend gedrosselt und
schließlich gesperrt und die Verbindung zwischen dem Abströmraum 35 und dem Vorratsraum
26 voll aufgesteuert.
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Der Regelkolben 115 ist ferner mit Kanten 120 uniii 121 vcrschei-i,
die miteinander durch einen Kanal 122 verbunden dind, der eine Drosselstelle 123
enthält. Durch einen Steg 124 ist der Regelraum 41 von dem Überströmraum 118 getrennt.
In der in Fig. 3 gezeigten Stellung des Regel-Kolbens 115 steht der Kanal 120 mit
dem Eintrittsraum 40 und der Kanal 121 mit dem Regelraum 41 in Verbindung und sperren
die Drosselkanten 117 der Schlitze 116 den Überströmraum 118 von dem Eintrittsraum
40 ab. Hinsichtlich des Stellkolbene 20 und der Lastdrukmeßkreise entspricht das
in Fig. 3 dargestellt Stromregelventil 118 dem Stromregelventil 10 gemäß Fig. 1.
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Nach dem Hochlaufen der mit konstanter Fördermenge arbeitenden Pumpe
12 bewirkt das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16 in der vorstehend beschriebenen,
an sich bekannten Weise, daß in der Druckleitung 39 der Mindestdruck aufrechterhalten
wird. Der Förderdruck der Pumpe wird aus dem Eintrittsraum 40 über den Kanal 120,
die Drosselstelle 123 und die Kanäle 122 und 121 in den Regelraum 41 und die Austrittsräume
29 und 30 übertragen. Wenn sich der Stellkolben 20 in seiner in Fig. 3 gezeigten,
neutralen Stellung befindet, sind die Austrittsräume 29 und 30 voneinander getrennt.
Der in dem Regelraum 41 herrschende und auf die Querschnittsfläche des Regelkolbens
115 wirkende Druck steigt an und übt daher auf den Regelkolben 115 eine Kraft aus,
welche die Belastungskraft der Belastungsfeder 45 überwindet und den Regelkolben
115 in eine Stellung bewegt, in welcher die Führungsfläche des Steges 124 den Kanal
121 gerade sperrt, die Verbindung zwischen dem Überströmraum 118 und dem Eintrittsraum
40 aufgesteuert wird und die Verbindung zwischen dem Eintrittsraum 40 und dem Vorratsraum
26 noch vorhanden ist. Solange die Pumpe 12 Druck erzeugt, ist sie daher über den
Eintrittsraum 40, den Überströmraum 118 und die Leitung 119 mit dem Eintrittsraum
des Stromregelventils 114 verbunden.
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Das in Fig. 3 gezeigte Stromregelventil 113 hat während der Steuerung
von einzelnen oder mehreren negativen oder positiven Lasten dieselben Funktionen
wie die Stromregelventile gemäß Fig. 1 und ist zusätzlich zur Vorrangsteuerung geeignet.
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Es sei angenommen, daß während der gleichzeitigen Steuerung der positiven
Lasten L und W mittels der Stromregelventile 113 und 114 deren Stellkolben von links
nach rechts bewegt werden und die Last L
zur größeren der beiden
Lasten wird. Wenn nun der Gesamt-Druckmittelbedarf der beiden Stromregelventile
113 und 114 die Kapazität der Pumpe überschreitet, sinkt der Förderdruck in der
Druckleitung 39 unter den Wert, der durch die konstante Druckdifferenz bestimmt
ist, die durch das druckdifferenzregelnde Überströmventil 16 aufrechterhalten wird.
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Infolgedessen nimmt die Druckdifferenz zwischen dem durch die Last
L bedingten Lastdruck und dem Druck in der Druckleitung 39 ab und wird daher das
Gleichgewicht der auf den Regelkolben 115 wirkenden Kräfte 115 aufgehoben. Unter
der Wirkung der Kraft, die infolge der Beaufschlagung der Querschnittsfl.iche des
Regelkolbens 115 mit dem Druck in dem Übertrittsraum 31 auf den Regelkolben 115
ausgeübt wird, bewegt sich dieser jetzt von links nach rechts, so daß die Drosselkante
44 ihre Drosselstellung verläßt und die Drosselkante 117 den Druckrnittelstrom aus
dem Eintrittsraum 40 in den Überströmraum 118 drosselt. Durch diese Drosselwirkung
wird die in den Kolbentrieb i5 überströmende Druck:-nittelmenge derart geregelt,
daß zwischen dem Lastdruckraum 27 und dem Ubertrittsraum 31 eine konstante Druckdifferenz
aufrechterhalten wird. Infolge dieser Drosselung des Überströmweges arbeitet das
Stromregelventil 113 mit Vorrang, so daß die Last L auch dann proportional gesteuert
werden kann, wenn der Gesamt-Druckmittelbedarf der Stromregelventile 10 und 14 die
Förderkapazität der Pumpe 12 übersteigt. Wenn bei der gleichzeitigen Steuerung der
Lasten L und W die Last W die größere der beiden Lasten ist und der Druckmittelbedarf
der Stromregelventile 10 und 14 die Kapazität der Pumpe 12 überschreitet, sinkt
der Druck in dem System auf einen Wert, der dem durch die Last L bedingten Lastdruck
entspricht. In diesem Zeitpunkt drosselt in der vorstehend beschriebenen Weise der
Regelkolben 115 mittels der Drossellcante 117 den von dem Eintrittsraum 40 in den
Überströmraum 118 überströmenden Strom derart, daß
zwischen dem
Lastdruckraum 27 und dem Übertritteraum 31 eine konstante Druckdifferenz aufrechterhalten
wird. Wenn daher bei gleichzeitiger Funktion der Stromregelventile 113 und 114 deren
Gesamt-Druckmittelbedarf die Kapazität der Pumpe 12 übersteigt, arbeitet unabhängig
von einer Veränderung der Größen der Lasten L und W das Stromregelventil 113 stets
mit Vorrang.
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Bei der Steuerung von positiven Lasten ist der Kanal 121 normalerweise
durch die Führungsfläche des Steges 124 gesperrt, so daß kein Druckmittel durch
die Drosselöffnung 123 strömt. Bei der Steuerung einer negativen Last ist der Kanal
120 durch die Fiihrungsfläche des Steges gesperrt, welcher den Eintrittsraum 40
und den Vorratsraum 26 voneinander trennt. Die Anordnung der Kanäle 120 und 121
mit der Drosselöffnung 123 hat daher nur die Aufgabe, den Eintrittsraum 40 mit dem
Überströmraum 118 zu verbinden, wenn sich der Stellkolben 20 des Stromregelventils
113 in seiner neutralen Stellung befindet. Während der normalen Funktion des Steuerkolbens
115 strömt bei der Steuerung von positiven oder negativen Lasten kein Druckmittel
durch die Kanäle 120 und 121. Bei der Vorrangsteuerung einer positiven Last ist
der kleine Druckmittelstrom, der aus dem Kanal 120 durch die Drosselöffnung 123
in den Kanal 121 tritt, ohne Bedeutung, weil der Austrittsraum 30 an der Drosselrippe
25 mit dem Übertrittsraum 31 verbunden ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und vorstehend beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auf diese Ausführungsformen
nicht eingeschränkt, da diese von dem mit der Erfindung voll vertrauten Fachmann
im Rahmen des Erfindungsgedankens ohne weiteres abgeändert werden können.
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L e e r s e i t e