DE3342282C2 - Ventileinrichtung zur Kontrolle des Arbeitshubes eines Hydraulikantriebs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Hubkontrolle (motion control) eines Hydraulikantriebs mit differenziertem Eichdruck. Dieses Ventil, das symmetrisch auf die Hauptleitungen wirkt, die den Antrieb erreichen, enthält an einer jeden Leitung ein Ventil zur Druckkontrolle, das durch den in beiden Hauptleitungen vorhandenen Druck gesteuert wird. Dieses Ventil zur Druckkontrolle unterliegt außerdem in Öffnungsrichtung der Kraft eines vorgespannten elastischen Elementes, das sich der Kraft entgegensetzt, die durch den Druck der Flüssigkeit in der Hauptleitung ausgeübt wird, an die das Ventil zur Druckkontrolle über eine bestimmte Flächenausdehnung angeschlossen ist.

Description

mit einem ersten Rückschlagventil (2,2'),
mit einem Druckbegrenzungsventil (4,4'), das in einer zum ersten Rückschlagventil (2,2') parallelen Rücklaufleitung (5,5') angeordnet ist, wobei das Druckbegrenzungsventil (4, 4') einen Ventilkörper (17) aufweist, auf den in Öffnungsrichtung der Druck in der Rücklaufleitung (5,5') stromauf des Druckbegrenzungsventils (4, 4') und der Druck in der anderen Hauptleitung (Y, 12'; i, 12) und in ScuHcßnohiung cmc Feder einwirkt, und

mit einem zweiten Rückschlagventil (3, 3') in der Rücklaufleitung (5, 5') stromab des Druckbegrenzungsventils (4,4'), das den Rückfluß des hydraulischen Fluids aus df r Rücklaufleitung (5, 5') in die Hauptleitung (12,12') ermöglicht, wobei die Rücklaufleitung (5, 5') je zwischen dem Druckbegrenzungsventil (4, 4') und dem zweiten Rückschlagventil (3, 3') mit einem Auslaß (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet daß *"if die Ventilkörper (17) der Druckbegrenzungsventile (4, 4') je ein Steuerkolben (15) einwirkt, »Vr in Öffnungsrichtung des zugehörigen Ventilkörpers (17) von

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und entgegengesetzt dazu vom Druck in der zugehörigen Hauptleitung (1,12; Γ, 12') beaufschlagt ist, und daß der Druck in der jeweils anderen Hauptleitung (V, 12'; 1,12) den Steuerkolben (15) entgegengesetzt zum elastischen Element (9) beaufschlagt

2. Ventileinrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der elastischen Elemente (9) veränderbar ist.

3. Ventileinrichtung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (9) jeweils durch eine Schraubenfeder gebildet sind, die in einem hinter dem Steuerkolben (15) eingearbeiteten Hohlraum (18) angeordnet ist und an der rückwärtigen Fläche des Steuerkolbens (15) anliegt und daß die Steuerkolben (15) jeweils über eine Stange (14) auf die Ventilkörper (17) einwirken.

4. Ventileinrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Schraubenfedern jeweils durch eine von außen betätigbare Stellschraube (16) veränderbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventileinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die bekannten Ventileinrichtüngen dieser Art dteinen der Vermeidung von unkontrollierten Hüben, die sich zum Beispiel durch die Trägheitskräfte bewegter Massen ergeben, die unerwünschte höhere Geschwindigkeiten des Durchlaufs des hydraulischen Mediums in der zuführenden Hauptleitung hervorrufen. Sie erfüllen außerdem noch weitere Funktionen der Sicherheit gegen Drücke, die durch Belastungen hervorgerufen werden sowie gegen eventuelle Brüche in den Hauptleitungen. Bei diesen bekannten Ventileinrichtungen erfolgt der Rücklauf des hydraulischen Mediums in der Rückiaufleitung über das Druckkomroll-Ventil nur dann, wenn der Druck in einer der beiden Hauptleitungen einen bestimmten Grenzwert (Steuerdruck) erreicht hat, der für beide Hauptleitungen gleich groß gewählt ist. Der Steuerdruck muß ausreichend hoch sein, um den Hydraulikantrieb mit entsprechend hohem Druck zu versorgen.

Wird die Ventileinrichtung zum Beispiel zur Kontrolle der Bewegung eines Schwingarms in einer Arbeitsmaschine eingesetzt, ergibt sich jedoch der Nachteil, daß eine Unterbrechung des Zuflusses des iiydraulisehen Mediums in der Hauptleitung ein plötzliches Anhalten des Schwingarms zur Folge hat, das dann unverzüglich das DnickkontroH-Ventii in der ableitenden Hauptleitung blockiert Dies bringt schwere Belastungen der Arbeitsmaschine mit sich, es sei denn, man trage diesen Umständen durch eine Überdimensionierung der Bauteile Rechnung. Außerdem ergeben sich nicht wenige Belästigungen für den Bedienenden, der die Maschine betreut

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde zur Vermeldung des oben genannten Nachteils, eine Ventileinrichtung der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, daß ein Rücklauf des hydraulischen Mediums aus der jeweils hinteren Zylinderkammer des hydraulischen Antriebs in die jeweils vordere Zylinderkammer dieses Antriebs möglich ist, daß ferner der hydraulische Antrieb mit einem hohen Druck versorgt werden kann und daß ein plötzliches Anhalten des Hydraulikantriebes im Falle der Unterbrechung der Zufuhr des hydraulischen Mediums in der zuführenden Hauptleitung vermddbar ist.

Die Ventileinrichtung soll darüberhinaus aufgrund eines konstruktiv einfachen Aufbaus zuverlässig arbeiten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 der genannten Merkmale gelöst.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung an einem "\usführungsbeispiel erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Sehern? der Hydraulikeinrichtung und

F i g. 2 eine Ausführungsform der Ventileinrichtung begrenzt auf die hydraulischen Organe der einen Hauptleitung (die hydraulischen Organe der anderen Hauptleitung sind mit diesen identisch).

Die Ventileinrichtung ist in bezug auf ihre Hauptlcitungen 1,12; Γ, 12' symmetrisch aufgebaut. Dies bedeutet, daß die hydraulischen Organe jeder Hauptleitung 1, Γ bzw. 12, 12' miteinander identisch sind und gleiche Funktionen ausüben, sobald sie gleichsinnig durchflossen werden. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher auf die Hauptleitung 1,12 und ihre hydraulischen Organe, da diese den hydraulischen Organen der ^Hauptleitung l!y 12'entsprechen.

In der Hauptleitung 1, 12 ist ein erstesiRückschlagventil 2 angeordnet. Parallel zu diesem Rückschlagventil 2 verläuft eine: Rücklaufleitung 5, in der ein Druckbegrenzungsventil 4 eingefügt ist, das durch den in der Hauptleitung II vorhandenen Druck über die Antriebsleitung 6, wie iiuch durch den in der Leitung Γ vorhan-

denen Druck über die Steuerleitung T in Offenstellung steuerbar ist An der Rücklaufleitung 5 ist außerdem ein zweites Rückschlagventil 3 vorgesehen, das so angeordnet ist daß es den Durchfluß des hydraulischen Mediums von der Rücklaufleitung 5 zur Hauptleitung 1 ermöglicht Die Rücklaufleitung 5 steht außerdem im Abschnitt zwischen dem Druckbegrenzungsventil 4 und dem Rückschlagventil 3 mit einem normalerweise geschlossenen Auslaß 10 in Verbindung, ebenso mit der Rücklaufleitung 5' im Abschnitt zwischen dem Druckbegrenzungsventil 4' und dem zweiten Rückschlagventil 3'.

Wie in F i g. 2 sichtbar, wird das Druckbegrenzungsventil 4 durch den Druck des hydraulischen Mediums in der Hauptleitung 1, der direkt auf den Ventilkörper 17 dieses Druckbegrenzungsventils 4 wirkt sowie durch den Druck des hydraulischen Mediums in der anderen Hauptleitung 1' in Offenstellung gesteuert der auf die rückwärtige Fläche eines kleinen Steuerkolbens 15 wirkt Die vordere Fläche dieses Steuerkolbens 15 drückt gegen das Ende einer Stange 14, deren anderes Ende mechanisch auf den Ventilkörper 17 des Oruckbegrenzungsventils 4 wirkt. Dieses unterliegt außerdem in Offnungsrichtung der Kraft eines vorgespannten elastischen Elementes 9, das aus einer Schraubenfeder besteht, die im Innern einer auf der Rückseite des Steuerkorbens 15 eingearbeiteten Vertiefung 18 liegt und gegen die rückwärtige Fläche dieses Steuerkolbens drückt. Die Vorspannung der Schraubenfeder ist mit Hilfe einer Stellschraube 16 veränderbar, die von außerhalb des Ventils regulierbar ist die auf das rückwärtige Ende der Schraubenfeder drückt Die Kraft der Schraubenfeder ist derjenigen Kraft entgegengerichtet welche der Druck des hydraulischen Mediums der Hauptleitung 1 auf die vordere Fläche des kleinen Steuerkolbens 15 ausübt. Dieser Druck wirkt über eine Steuerleitung 8 auf den Kolben 15.

Die Ventileinrichtung arbeitet wie folgt:
Es wird davon ausgegangen, daß die Hauptleitung 1 die Zulauflei'ing und die Hauptleitung Γ die Rücklaufleitung sei. Im übrigen wird zunächst die Arbeitsweise der bekannten Ventileinrichtung gemäß dem Gattungsbegriff beschrieben, die nicht mit einem elastischen Element 9 und einer Steuerleitung 8 versehen ist: Das zugeführte hydraulische Medium erreicht den hydraulischen Antrieb 20 nber das Rückschlagventi" 2. Das Druckbegrenzungsventil 4 ist geschlossen, solange der Druck des hydraulischen Mediums in der zuführenden Hauotleitung { nicht den eingestellten Grenzv/ert überschreitet. Dagegen ist das Druckbegrenzungsventil 4' geöffnet, das die Ableitung des hydraulischen Mediums aus der rückseitigen Zylinderkammjr des hydraulischen Antriebes ermöglicht. Bei normalern Betrieb wird das Druckbegrenzungsventil 4' durch den in der zuführenden Hauptleitung 1 vorhandenen Druck über die Steuerleitung 7 in Offenstellung gesteuert. Wenn die Trägheit (kinetische Energie) der bewegten Massen im hydraulischen Antrieb gegenüber der Wirkung des unter Druck stehenden hydraulischen Mediums vorherrschend wird, erfolgt die Öffnung des Druckbegrenzungsventils 4' aufgrund des in der Hauptleitung i' vorhandenen Überfdruckes und zwar dank dei; Antriebsleitüng 6'. Das abgießende hydraulische Med.ium gelangt über die Hauptleitung 12' oder über den Auslaß 10 zum Tank. Das hydraulische Medium in der Hauptleitung 12' verhindert außerdem eventuelle Phänomene der Sogbildung, die Jn der Hydraulikkanirsiir vor dem Kolben auftreten könnten, da sie über das Rückschlagventil in die zuführende Hauptleitung 1 zurückgesaugt werden kann. Bei dieser bekannten Arbeitsweise ergibt sich nun der bereits oben erwähnte Nachteil, daß sich im Augenblicic einer Unterbrechung der Zufuhr des hydraulischen Mediums in der zuführenden Hauptleitung 1 fast gleichzeitig die Abführung des hydraulischen Mediums aus der hinteren Zylinderkammer des hydraulischen Antriebes unterbrochen wird, da die Antriebsdrücke, die das Druckbegrenzungsventil 4' normalerweise in Offenstellung steuern fehlen, oder rigoros abgefallen sind.

Das Vorhandensein des als Schraubenfeder ausgebildeten elastischen Elementes 9 und der Steuerleitung 8 vermeiden nun den oben beschriebenen Nachteil, denn das elastische Element 9 wirkt auf die Verschlußposition des Druckkontrollventils 4 derart daß dieses selbst durch niedrige Steuerdrücke in Offenstellung steuerbar ist Die Steuerleitung 8 verhindert den Einfluß des elastischen Elementes 9 auf das Druckbegrenzungsventil, wenn sich die zugehörige Hauptleitung 1 oder Γ in Zulaufphase befindet Der Druck des hydraulischen Mediums in der zuführenden Hauptleius-ig wirkt über die Leitung 8 auf den kleinen Steuerkolben 15 derart, daß die Kraft der als elastisches Element 9 dienenden Feder kompensiert wird. Auf diese Weise vermindert die Schraubenfeder 9 nicht den maximalen Druck, mit dem der hydi aulische Antrieb gespeist werden kann.

Für die abführende Hauptleitung 1' gilt folgendes: Der Druck, der über die Steuerleitung 8' auf den kleinen Steuerkolben 15' wirkt ist extrem niedrig, so daß das als Schraubenfeder ausgebildete elastische Element 9' seine Schubwirkung auf den Ventilkörper des Druckkontrollventils 4' ausüben kann. Dadurch ist das Druckkontrollventil 4' bei wesentlich niedrigeren Drücken in Offenstellung steuerbar als dies bei NichtVorhandensein des elastischen Elementes 9' der Fall wäre.

Praktisch wird also die Wirkung der Schraubenfeder (elastisches Element 9') während der Zulaufphase aufgehoben, daß ein Zulauf des hydraulischen Mediums unter erheblichem Druck möglich wird. Die Wirkung der Feder kommt hingegen in dsr Ablaßphase zur Geltung, wod'irch ein plötzliches Anhalten des Arbeitshubes vermieden wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Ventileinrichtung zur Kontrolle des Arbeitshubes eines Hydraulikantriebs (20), der einen über Hauptleitungen (1, 12; 1', 12') beiderseits beaufschlagbaren Kolben umfaßt, wobei die Ventileinrichtung für die Richtungsumkehr des Arbeitshubes mit bezug auf die wechselweise als Zuleitung und Ableitung dienenden Hauptleitungen (1, 12; 1', 12') symmetrisch aufgebaut ist, die je ausgerüstet sind