DE2849653A1

DE2849653A1 - Wegesteuerung mit feinsteuerung

Info

Publication number: DE2849653A1
Application number: DE19782849653
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beyer
Original assignee: GL Rexroth GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2849653C2

Description

Wegesteuerung mit Feinsteuerung
Die Erfindung betrifft eine Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In bekannter Weise erfolgt die Feinsteuerung bei derartigen Wegesteuerungen dadurch, daß die Schließkörper der Zwei-Wege-Sitzventile einen Drosselzapfen aufweisen, der in Abhängigkeit von der Offenstellung des Schließkörpers die Durchflußmenge bestimmt.
Werden diese Wegesteuerungen für Wasser als Arbeitsflüssigkeit eingesetzt, ergeben sich infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit während der Feinsteuerung Auswaschungen im Bereich der Sitzflächen der Sitzventile, so daß nach relativ kurzer Betriebsdauer deren dichter Abschluß nicht mehr gewährleistet ist.
Greift am Verbraucher,wie Hydraulikzylinder oder Hydraulikmotor, eine äußere Last an, ist deren festgelegte Lage bei einer undichten also mit Leckflüssigkeit behafteten Steuerung ohne zusätzliche Steuerelemente, wie entsperrbare Rückschlagventile, nicht zu halten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Wegesteuerung mit Feinsteuerung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln den Verschleiß im Sitzbereich der Sitzventile bei Wasser als Arbeitsflüssigkeit weitgehend unterbindet und damit einen leckölfreien Betrieb dieser Ventile über eine lange Betriebsdauer sicherstellt.
Nach der Erfindung wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.
Die einzige Abbildung der Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der Wegesteuerung mit Feinsteuerung.
In der Abbildung bezeichnen 1, 2, 3 und 4 Zwei-Wege-Sitzventile mit Schaltzeiteinrichtungen la, 2a, 3a und 4a. Bei den vier Zwei-Wege-Sitzventilen ist der Zulaufraum jeweils mit 5 und der Ablaufraum mit 6 bezeichnet. Bei den Zwei-Wege-Sitzventilen 1 und 2 liegt der Zulaufraum unterhalb der Sitzfläche 1b bzw. 2b während bei den Zwei-Wege-Sitzventilen 3 und 4 der Zulaufraum 5 seitlich des Schließkörpers 3c bzw. 4c liegt. Der Ablauf liegt bei den Zwei-Wege-Sitzventilen 1 und 2 seitlich an den Schließkörpern lc, 2c und bei den Zwei-Wege-Sitzventilen 3 und 4 unterhalb der Sitzfläche 3b bzw. 4b. Der in Schließrichtung wirkende Kolbenraum 7 der Zwei-Wege-Sitzventile ist über Bohrungen 8 in den Schließkörpern jeweils mit dem betreffenden Zulauf raum verbunden. Damit herrscht im in Schließrichtung wirkenden Kolbenraum 7 derselbe Druck wie im Zulaufraum bei geschlossenem Schließkörper. Der in Öffnungsrichtung wirkende Kolbenraum 9 der Zwei-Wege-Sitzventile steht über die Schaltzeiteinrichtungen la, 2a, 3a, 4a mit den Vorsteuerventilen lo bzw. 11 in Verbindung, und zwar über die Steuerleitungen 13, 14, 15 und 16. Hierbei werden von dem Vorsteuerventil lo die Zwei-Wege-Sitzventile 2 und 3 und von dem Vorsteuerventil 11 die Zwei-Wege-Sitzventile 1 und 4 angesteuert.Die Zwei-Wege-Sitzventile 1 und 2 stehen über die Leitungen 17 und 18 mit dem Tankanschluß T in Verbindung und die Zwei-Wege-Sitzventile 3 und 4 über die Steuerleitungen 19 und 20 mit dem Druckanschluß P. In der Steuerleitung 19 ist ein Rückschlagventil 21 vorgesehen, das ein Entspannen-der Arbeitsflüssigkeit in Richtung der Drucknittelquelle P1 unterbindet, falls beispielsweise der Antrieb der die Druckmittelquelle bildenden Pumpe ausfallen sollte. Zwischen dem Rückschlagventil 21 und dem Druckmittelanschluß P wird über die Leitung 25 Steuerflüssigkeit abgenommen und der Filtereinrichtung 26 zugeführt.
Von dort wird die Steuerflüssigkeit über die Leitungen 27 und 28 den Vorsteuerventilen 11 und lo für die Zwei-Wege-Sitzventile 1, 2, 3 und 4 zugeleitet, und zwar zu deren Druckanschlüsse P2.
Die Tankanschlüsse T dieser Vorsteuerventile stehen über Steuerleitungen 29 und 30 mit der zum Tankanschluß 31 führenden Steuerleitung 32 in Verbindung. Die Vorsteuerventile lo, 11 werden selbst vorgesteuert, und zwar durch die symbolisch dargestellten magnetisch zu betätigenden Vorsteuerventile 33, 34.
Die Steuerflüssigkeit für diese Vorsteuerventile wird über die Steuerleitungen 35, 36 bzw. 37, 38 von den Steuerleitungen der Vorsteuerventile lo, 11 entnommen. In der gezeigten Schaltstellung der Vorsteuerventile lo, 11 ist der Anschluß P2 gesperrt, während der über die Steuerleitungen 13, 14 bzw.; 15,16 mit den Kolbenräumen 9 der Zwei-Wege-Sitzventile in Verbindung stehende Anschluß A mit dem Tankanschluß T in Verbindung steht und damit die betreffenden Kolbenräume vom Tankdruck beaufschlagt werden. Da über die Kolbenbohrungen 8 im in Schließrichtung wirkenden Kolbenraum 7 der Zwei-Wege-Sitzventile der Eingangsdruck herrscht, der bei den Zwei-Wege-Sitzventilen 3,4 den Pumpendruck entspricht, und bei den -Zwei-Wege-Sitzventilen 1, 2 dem äußeren Lastdruck werden die Schließkörper lc, 2c, 3c und 4c in der gezeigten Schließposition gehalten.
Wird beispielsweise das Vorsteuerventil lo aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung a in seine Schaltstellung b verschoben, wird die Verbindung des Anschlusses A mit dem Anschluß T unterbrüchen und eine Verbindung des Anschlusses P2 mit Anschluß A hergestellt und damit die Kolbenräume 9 der Zwei-Wege-Sitzventile 2 und 3 mit dem Steuerdruck beaufschlagt, der dem Druck der Druckmittelquelle P1 entspricht. Damit sind die Betätigungskolben K druckausgeglichen, so daß der an der Ringfläche F5 des Führungskolbens Kf des Zwei-Wege-Sitzventils 3 wirkende Druck der Arbeitsflüssigkeit den Schließkörper in seine Offenstellung verschiebt und bei dem Zwei-Wege-Sitzventil verschiebt der an der Stirnfläche 2b wirkende Lastdruck den Schließkörper in Offenstellung. Dasselbe gilt für die Zwei-Wege-Sitzventile 1 und 4, wenn das Vorsteuerventil 11 aus der gezeigten Ausgangsschaltstellung a in die Schaltstellung b verschoben wird.
Der Zulaufraum 5 des Zwei-Wege-Sitzventils 1 steht über die Arbeitsleitung 40 mit dem Ablaufraum 6 des Zwei-Wege-Sitzventils 3 in Verbindung und der Zulaufraum 5 des Zwei-Wege-Sitzventils 2 über die Arbeitsleitung 41 mit dem Ablaufraum 6 ds Zwei-Wege-Sitzventils 4. Von der Arbeitsleitung 40 zweigt ein Leitungsabschnitt 4oa zum Auslaßraum 42 des Drosselventils 43 ab und von der Arbelts3 ung 41 ein Le J~ abschnitt 41a zum Ablaßraum 43 des Drosselventils 46.
Ferner zweigt von der Arbeitsleitung 40 eine Leitung 40b mit zwis chenges chaltetem Rückschlagventil 47 ab, die über die Leitungsabschnitte 48, 49 mit dem einen Arbeitsleitungsanschluß A in Verbindung steht. Die Arbeitsleitung 41 steht über die Leitungsabschnitte 41a und 41b mit Riickschlagventil 50 sowie über die Leitungsabschnitte 51 und 52 mit dem Arbeitsleitungsanschluß B in Verbindung. Der Arbeitsleitungsanschluß A steht über die Arbeitsleitung 53 mit dem kolbenseitigen Zylinderraum 54 und der Arbeitsleitungsanschluß B über die Arbeitsleitung 55 mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 56 des Arbeitszylinders 57 in Verbindung. An der Kolbenstange 58 des Arbeitszylinders 57 greift über das Zahnstangengetriebe 59, 60 eine äußere Kraft 61 an und versucht die Kolbenstange in Richtung des Zylinderraumes 56 zu bewegen.
Die beiden Drosselventile 45, 46 weisen jeweils Drosselkörper 62 auf, der mit einer entsprechenden Ausnehmung 63 in einem nicht näher dargestellten Drosselgehäuse zusammenwirkt, in dem Sinne, daß der von Drosselkörper 62 und Ausnehmung 63 freigegebene Drosselquerschnitt mit zunehmender in Öffnungsrichtung gerichteter Anstellung zunimmt. Die Steuerflächen zur Ansteuerung des Drosselkörpers 62 eines jeden Drosselventils werden von der Stirnfläche 65 sowie von der hydraulisch nicht ausgeglichenen Ringfläche 66 des mit dem Drosselkörpers 62 ein Teil bildenden als Stufenkolben ausgebildeten Stellkolbens 67 gebildet. Die betreffenden Steuerräume 68 und 69 stehen über Steuerleitungen 70 und 71 mit den Anschlüssen A und B eines Servoventils 76, 77 in Verbindung, das jeweils über eine elektrische Rückführung der Stellung mit dem betreffenden Drosselventil 45, 46 elektrisch gekoppelt ist, Die elektrische Rückführung der jeweiligen Stellung des Drosselkörpers 62 erfolgt durch einen mit dem Stellkolben 67 verbundenen elektrischen Weggeber 72. Damit läßt sich der die Bewegung des Arbeitszylinders festlegende Drosselquerschnitt der Drosselventile genau einstellen und eine gute Feinsteuerung der Bewegung des Arbeitszylinders erzielen. Die beiden Steuerräume 68 und 69 der Drosselventile können über ein Kurzschlußventil 75 miteinander kurzgeschlossen werden. In diesem Falle wird der Drosselkörper in seine gezeigte Ausgangsstellung mit dem kleinsten Drosselquerschnitt 62a verschoben, infolge der etwas größeren Steuerfläche 65 gegenüber der Steuerfläche 66 des Anstellkolbens 67. Die Anschlüsse P und T der Servoventile 76, 77 stehen über Leitungen 78, 79 mit einer zentralen Steuerölversorgung in Verbindung. Die Ansteuerung der Drosselventile-45, 46 ist somit unabhängig von der Druckmittelquelle Pl zur Betätigung des Arbeitszylinders 57. Die Zulaufräume 80 der Drosselventile sind über Kanäle 81 im Stellkolben mit dem Kolbenraum 82 verbunden, so daß in diesem Raum der gleiche Druck wie im Zulaufraum 80 herrscht. Da die druckbeaufschlagte Ringfläche 83 des Stellkolbens größer ist als die im Zulaufraum 80 zu beaufschlagende Fläche am Stellkolben mit Drosselkörper 62, wird letzterer bei Ausfall der zentralen Steuerölversorgung voR dem bei Stillstand des Arbeitszylinders 57 in dessen Zylinderräumen 54 oder 56 herrschenden Druck in seine gezeigte Ausgangsstellung verschoben, in der der Drosselquerschnitt am kleinsten ist. Dadurch ist sichergestellt, daß das Wiederanfahren des Arbeitszylinders mit dem kleinsten Drosselquerschnitt des betreffenden Drosselventils erfolgt.
Werden durch Betätigen des Vorsteuerventils lo die Zwei-Wege-Sitzventile 2 und 3 in öffnungsstellung geschaltet, strömt das Arbeitsmittel von der Druckmittelquelle P1 über die Leitung 19 mit Rückschlagventil 21 in den Zulaufraum 5 des Zwei-Wege-Sitzventils 4 und weiter über die Leitung 20 zum geöffneten Zwei-Wege-Sitzventil 3 und von dort über den Leitungsabschnitt 40 und 40b mit Rückschlagventil 47 zur Leitung 48 und von dort weiter über die Leitung 49 zum Arbeitsleitungsanschluß A und von diesem über die Arbeitsleitung 53 zum kolbenseitigen Zylinderraum 54 des Arbeitszylinders 57. Durch die Beaufschlagung des Zylinderraumes 54 vom Arbeitsmittel wird der Kolben 85 des Arbeitszylinders in' Richtung des Zylinderraumes 56 verschoben und das in diesem Zylinderraum befindliche Arbeitsmittel über die Leitung 55 zum Anschluß B verdrängt und von dort weiter über die Leitungsabschnitte 51, 52 zum Zulaufraum 80 des Drosselventils 46 und nach Durchströmen des Drosselquerschnittes 62a zwischen Drosselkörper 62 und Ausnehmung 63 gelangt das Arbeitsmittel in den Abflußraum 43 des Drosselventils 46,von wo es über den Leitungsabschnitt 41a in die Leitung 41 strömt und dort weiter über das geöffnete Zwei-Wege-Sitzventil 2 zum Tankanschluß T, von wo es schließlich in den Tank T abströmt.
Ähnlich verhält es sich, wenn durch Betätigung des Vorsteuerventils 11 die Zwei-ege-Sitzventile 1 und 4 aus ihrer Schließstellung in ihre Schaltstellung, d.h. in ihre Offenstellung geschaltet werden. In diesem Falle strömt das Arbeitsmittel über das geöffnete Zwei-Wege-Sitzventil 4 zum Leitungsabschnitt 41a und über den Leitungsabschnitt 41b mit Rückschlagventil 50 zur Leitung 51 und von dort weiter über die Leitung 52 zum Arbeitsleitungsanschluß B, von wo es schließlich über die Arbeitsleitung 55 in den Zylinderraum 56 strömt und den Kolben 85 in Richtung des Zylinderraumes 54 verschiebt. Das hierbei aus dem Zylinderraum 54 verdrängte Arbeitsmittel strömt über die Arbeitsleitung 53 zurück zum Anschluß A und von dort weiter über die Leitungen 49 und 48 zum Zulaufraum 80 des Drosselventils 45, von wo es nach Durchtritt durch die Drosselstelle 62a in den Auslaßraum 42 strömt und von dort über die Leitung 40a in dem Einlaßraum 5 des geöffneten Zwei-Wege-Sitzventils 1 und weiter über dessen Auslaßraum 6 in die Leitung 17, den Auslaßraum 6 des Zwei-Wege-Sitzventils 2 und von dort über die Leitung 18 zum Tank: anschluß-T,von wo es schließlich in den Tank T strömt.
Zur Druckabsicherung der Anlage ist ein Druckbegrenzungsventil zwischen den Leitungsabschnitten 49 und 52 über Rückschlagventile 87 und 88 mit entsprechenden Leitungsabschnitten 89, 90, 91 angeordnet. Der Auslaß des Druckbegrenzungsventils 86 ist über die Leitung 92 und die Leitung 18 mit dem Tankanschluß T verbunden. Gleichzeitig sind an der Leitung 92 über Rückschlagventil 95, 96 und Leitungsabschnitten 93, 94 die zu den Arbeitsleitungsanschlüssen A, B führenden Leitungen 49, 52 um verbunden,/ein Nachsaugen von Arbeitsflüssigkeit aus dem Tank für den Arbeitszylinder 1 zu gewährleisten.
Die Schließkörper lc, 2c der die Verbindung der Zylinderräume zum Tank steuernden Zwei-Wege-Sitzventile 1 und 2 werden mittels Federn 97 in Schließrichtung belastet, deren Vorspannung größer ist als die Reibung der eingebauten Dichtungen. Damit ist sichergestellt, daß die Schließkörper bei Beaufschlagung durch den Tankdruck auch wirklich in ihre Schließstellung gelangen.
Aufgrund der Ausbildung der Zwei-Wege-Sitzventile der beiden Drosselventile schließen bei Stromausfall die Schließkörper der Zwei-Wege-Sitzventile und die Drosselkörper der Drosselventile nehmen ihre Lage mit dem geringsten Drosselquerschnitt ein.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Aus hydraulisch betätigbaren Zwei-Wege-Sitzventilen gebildete Wegesteuerung mit Feinsteuerung :Für hydraulische Antriebe, lnsbesondere Antriebe mit einer an diesen angreifenden äußeren Last, dadurch gekennzeichnet, daß den Zwei-Wege-Sitzventilen (1, 2, 3, 4) hydraulisch betätigbare Drosselventile (45, A6! zugeordnet sind, wobei die Zwei-Wege-Sitzventile ausschließlich die Durchflußrichtung und die Drosselventile ausschließlich die Arbeitflüssigkeitsmenge bestimmen.
2. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zwei-Wege-Sitzventile mit der bzw. den Drosselventilen derart in Wirkverbindung stehen, daß zunächst die Zwei-Wege-Sitzventile die in ihre/Durchflußrichtung bestimmende Schaltstellung zu betätigen sind und daran anschließend die Drossel- bzw.

Drosselventile aus ihrer Schließ- in ihre gewünschte Offnungsstellung zu verstellen sind.
3. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Drosselventile in den Ablauf des hydraulischen Antriebes (57) angeordnet sind,und zwar vor dem die Arbeitsflüssigkeit zum Tank leitenden Zçzei-wege-sitzventil (1, 2).
4. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nch den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t von daß die Ansteuerung der Drosselventile über/elektrischen Signalenbetätigbare Servoventile (76, 77) erfolgt, wobei die Drosselkörper (62) mit einer elektrischen Wegrückmeldung (72) zum elektrisch betätigbaren Stellglied des Servoventils versehen sind.
5. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die hydraulische Betätigung der Drosselventile über einen beidseitig von Steuerflüssigkeit beaufschlagbaren Steuerkolben (67) erfolgt, wobei der in Schließrichtung wirkende Kolbenraum über eine Kanalverbindung (81) mit dem Zulaufraum 80 des Drosselventils in Verbindung steht.
6. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Steuerflüssigkeit zum Anstellen der Drosselventile einem von der Arbeitsflüssigkeit unabhängigen Steuerflüssigkeitskreis (78, 79) zugeordnet ist.
7. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der in Schließrichtung wirkende von Steuerflüssigkeit zu beaufschlagende Kolbenraum (7) der Zwei-Wege-Sitzventile mit deren Zulaufraum (5) in Verbindung steht.
8. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der schaut Ausgang der téllung der Zwei-Wege-Sitzver.tile sowohl die den Arbeitsraum des hydraulischen Antriebes mit der Drucknittelquelle als auch die den anderen Arbeitsraum des hydraulischen Antriebes mit dem Tank verbindenden Zwei-Wege-Sitzventile geschlossen sind.
9. Wegesteuerung mit Feinsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zwei-Wege-Sitzventile und die Drosselventile hülsenförmige Gehäuse aufweisen, die in entsprechende Aussparungen eines gemeinsamen Steuerblockes (St) einsetzbar sind, wobei die Vorsteuer- und Steuerventile mit dem Steuerblock eine gemeinsame Baueinheit bilden.