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Vorrichtung zum Steuern von Hydroantrieben
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von Hydroantrieben,
mit einer in die lastseitige Druckleitung zwischen Arbeitszylinder und Druckerzeuger
eingefügten Ventilkombination gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; Senkbrcms-Sperrventile
werden bei llydroantrieben für hydraulische Hubeinrichtungen eingesetzt. Sie machen
die Steuerung unabhängig von der beim Hebebetrieb auftretenden Lastkomponente. Außerdem
schließen sie im Fall eines Leitungsbruchs den Arbeitszylinder leckölfrei ab, so
daß dieser automatisch gegen unbeabsichtigte Bewegung gesichert ist.
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Diese Funktion wird gefordert durch die Vornorm DIN 24093 vom April
1982, die für Hydraulikbagger gilt, die zum Heben von Lasten eingesetzt werden.
Hierbei muß vermieden werden, daß bei einem Leitungsbruch im Hydraulikkreis des
Hubwerkes der Ausleger unkontrollierbar absinkt, wenn er zum Heben von Lasten eingesetzt
wird. Die Leitungsbruchsicherungssysteme müssen selbsttätig wirken, und zwar sowohl
in Ruhestellung
des Hubwerkes, als auch während der Hubbewegung.
Außerdem muß nach einem Leitungsbruch ein Absenken des Auslegers ohne Gefährdung
von Personen oder der Standsicherheit des Hydraulikbaggers möglich sein.
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Es gibt jedoch Einsatzfälle für mit einem solchen Hydroantrieb ausgerüstete
Maschinen, bei denen die Durchflußregelung sich als nachteilig und die selbsttätige
Leitungsbruchsicherung als unnötig erweist. Dies gilt beispielsweise bei Hydraulikbaggern
im Baggerbetrieb. Hier führt die Hubregelung zu unerwünschten Energieverlusten und
erhöhten Temperaturen im Hydrauliksystem. Darüber hinaus schreiben die Unfallverhütungsvorschriften
vor, daß während des Baggerbetriebs sich keine Personen im Arbeits- und Schwenkbereich
des Baggers aufhalten dürfen, so daß im Fall eines Leitungsbruches eine Gefährdung
von Personen durch den unkontrolliert absinkenden Ausleger ausgeschlossen ist.
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Ein Senkbrems-Sperrventil der eingangs genannten Art, welches es erlaubt,
sowohl das Sperrventil, als auch das Durchflußregelventil unwirksam zu machen, ist
in der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 19 810.1 beschrieben. Diese löst das
Problem dadurch, daß das Sperrventil mit einem Vorsteuerventil ein mit einem Vorsteuerventil
kombiniertes Rückschlagventil ist, daß der Ventilsitz für das vom Regelorgan aus
steuerbare Sperrventil vom eingangsseitigen Ende einer einen ständig offenen Durchgang
zur Lastseite hin aufweisenden Büchse gebildet wird, in der der Ventilkörper des
Sperrventils gegen den Druck der ihn in Schließstellung überführenden Feder verschieblich
gelagert ist, wobei das eingangsseitige Ende der mit einer sich in einem Ringraum
führenden Ringschulter versehenen, unter Beaufschlagung des Ringraums mit Druckmittel
abhebbaren Büchse als Schließglied für einen dem Ventilsitz des Sperrventils vorgelagerten
Ventilsitz ausgebildet ist. ZUm Umschalten zwischen Hebebetrieb
und
Baggerbetrieb ist die Ringschulter der Büchse beidseitig abwechselnd mit Druckmittel
beaufschlagbar, wobei hierzu ein Vier/Zwei-Wegeventil, welches die Ringräume zu
beiden Seiten der Ring schulter abwechselnd mit Steuerdruck beaufschlagt, und ein
gegenseitig zu dem Vier/Zwei-Wegeventil ansprechendes, in die das Regelorgan beaufschlagende
Steuerleitung eingefügtes Drei/Zwei-Wegeventil angeordnet sein müssen.
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Diecebekannte Ventilkombination ist eine recht aufwendige Spezialanfertigung,
die teuer in der Herstellung und aufgrund des komplizierten Aufbaus auch verstärkt
störanfällig sein dürfte. Ihr Vorteil liegt im kompakten Aufbau.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, die die gleiche Funktion mit erheblich geringem
Bauaufwand zu erreichen gestattet.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1.
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Damit ergeben sich die Vorteile, daß im Hebezeugeinsatz eine auf konstante
Geschwindigkeit geregelte Hebe- und Senkbewegung möglich ist, daß der Arbeitszylinder
bei einem Leitungsbruch selbsttätig gegen unkontrolliertes Absinken des Auslegers
gesichert ist, daß im Baggerbetrieb die dann störende Wirkung der Senkbrems-Sperrventile
die zu verlangsamten Reaktionszeiten, erhöhten Druckverlusten und Temperaturen führen,
ausschaltbar sind, daß trotzdem auch im Baggerbetrieb die Möglichkeit besteht, durch
ein Not-Aus den Ausleger gegen unkontrollierte Senkbewegungen zu sichern und daß
gegebenenfalls handelsübliche Einzel-und Kombinationsventile verwendbar sind.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
wobei sich als besonderer Vorteil bemerkbar macht, daß nur ein einziges zusätzliches
Umschaltventil nötig ist, um zwischen Hebezeugbetrieb und Baggerbetrieb umzuschalten.
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Anhand der Zeichnung soll die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ihre
Funktion in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Man erkennt einen Arbeitszylinder 1, in dessen kolbenbodenseitigen
Zylinderraum 1.1 und dessen kolbenstangenseitigen Zylinderraum 1.2 je eine Hydraukleitung
2, 3 mündet. Ein Teil 1.3 zeigt die Bewegungsrichtung des Kolbens 1.4 beim Senken
unter Last an.
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über die lastseitige Druck leitung 3 ist der kolbenstangenseitige
Zylinderraum 1.2 mit einem Anschluß B eines entsperrbaren Rückschlagventils 4 verbunden.
An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, daß die Leitung 3 in der praktischen
Ausführung entfällt, da das Rückschlagventil 4 unmittelbar am Arbeitszylinder 1
angeflanscht wird.
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im Rückschlagventil 4 erkennt man einen unter der Wirkung einer Feder
stehenden Ventilteller 4.1, der gegen einen Ventilsitz gedrückt wird und dabei die
Verbindungsöffnung zwischen den Anschlüssen A und B sperrt. Mit Hilfe eines Aufsteuerkolbens
4.2 kann der Ventilteller 4.1 vom Sitz abgehoben werden, worauf die Verbindungsöffnung
zwischen den Anschlüssen A, B freigegeben wird.
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Am Rückschlagventil 4 ist ein Senkbrems-Sperrventil 5 so angeflanscht,
daß das aufsteuerbare Rückschlagventil 4 im Bypass zu dem Senkbrems-Sperrventil
5 liegt. Im Senkbrems-Sperrventil 5 erkennt man ein Sperrventil 5.1, welches
unter
der Belastung einer Feder 5.2 nach links auf seinen Ventilsitz gedrückt wird.
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Auf der linken Seite des Senkbrems-Sperrventils 5 erkennt man einen
Regelkolben 5.3, der auf seiner Rückseite von einem internen Steuerdruck beaufschlagt
wird. Dieser interne Steuerdruck wird über eine Steuerleitung 6 und eine im Ventil
5 eingebaute Drosselstelle 5.4 zugeführt und entspricht dem Druck in der Druckleitung
2. Sobald sich der Steuerkolben 5.3 nach rechts bewegt, hebt er das Sperrventil
5.1 von seinem Sitz ab, wodurch der Durchgang für die Hydraulikflüssigkeit geöffnet
wird.
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Vom Anschluß A am Rückschlagventil 4 gelangt die Druckflüssigkeit
über eine Leitung 7 zu einem Hauptventil 8, an dem auch die Druckleitung 2 angeschlossen
ist. Das Hauptventil 8 ist umschaltbar auf Position 8.1 "Senken und Position 8.2
"Heben". Je nach Stellung des Hauptventils 8 setzt der von der Pumpe 9 erzeugte
Druck im Hydrauliksystem entweder den kolbenbodenseitigen Zylinderraum 1.1 oder
den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 1.2 des Arbeitszylinders 1 unter Druck, während
die aus dem jeweils anderen Zylinderraum 1.2, 1.1 verdrängte Hydraulikflüssigkeit
in den Vorratstank T gedrückt wird.
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Um das Rückschlagventil 4 aus der gezeichneten Stellung "Hebebetrieb"
in die andere Stellung " Baggerbetrieb" umschalten zu können, ist ein Umschaltventil
10 vorgesehen, welches elektrisch erregbar und selbsttätig rückstellbar ist. Wird
das Umschaltventil 10 aus der gezeichneten Position 10.2 in die andere Position
10.1 umgeschaltet, so gelangt ein Steuerdruck X über eine Steuerleitung 11 auf die
Rückseite des Auf steuerkolbens 4, wodurch dieser sich nach rechts bewegt und den
Ventilteller 4.1 entgegen der Federbelastung nach rechts in die Offen-Stellung verschiebt.
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In der in der Zeichnung dargestellten Lage des Umschaltventils 10
entfällt der externe Steuerdruck X am Aufsteuerkolben 4.2 und das Rückschlagventil
4 bleibt geschlossen.
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Bei Betätigung des Hauptventils in Stellung 8.1 "Last senken" wird
gegen das geschlossene Sperrventil 5.1 und das geschlossene Rückschlagventil 4.1
in der Leitung 2 ein Druck aufgebaut. Dieser Druck wird über die Steuerleitung 6
als interner Steuerdruck zum Regelkolben 5.3 weitergeleitet. Bei ansteigendem Druck
fährt dieser vor und öffnet das Sperrventil 5.1 gegen die Kraft der Feder 5.2.
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Durch das Zusammenspiel von Federkraft, Dämpfungsdüse 5.4 und internem
Steuerdruck stellt sich das vorgegebene Regelverhalten des Senkbrems-Sperrventils
5 ein.
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Bei einem Leitungsbruch im Senkbetrieb setzt sich die eingeleitete
Senkbewegung entsprechend der Vorgabe des Bedieners am Hauptventil 8 fort. Beim
Abschalten der Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit über das Hauptventil 8 fällt in der
Leitung 2 der Druck ab. Dadurch wird auch der interne Steuerdruck in der Steuerleitung
6 abgebaut und die Feder 5.2 kann den Steuerkolben 5.3 und insbesondere das Sperrventil
5.1 schließen. Der Durchfluß vom Anschluß B zum Anschluß A ist danach leckölfrei
verschlossen, wodurch die Senkbewegung 1.3 des Arbeitszylinders 1 gestoppt wird.
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Steht das Hauptventil 8 in Stellung 8.2 "Last heben", so fließt die
Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 9 über die Leitung 7 in den Anschluß A, über
das Senkbrems-Sperrventil 5, aus dem Anschluß B heraus und über die Leitung 3 in
den Zylinderraum 1.2. Tritt jetzt ein Leitungsbruch auf, so wird das Sperrventil
5.1 durch die Kraft der Feder 5.2 sofort nach Druckabfall geschlossen.
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Durch elektrische Erregung des Umschaltventils 10 schaltet
dieses
in die Stellung 10.1 "Baggerbetrieb" um. Dadurch wird der externe Steuerdruck x
über die Steuerleitung 11 zum Aufsteuerkolben 4.2 durchgeschaltet. Dieser schiebt
den Ventilteller 4.1 des Rückschlagventils 4 nach rechts. In dieser Lage ist der
Bypass zwischen den Anschlüssen A, B frei. Der Regelkolben 5.3 und das Sperrventil
5.1 werden nicht abgeschaltet, da sie jetzt wirkungslos sind und den Durchfluß im
Rückschlagventil 4 nicht beeinflussen können. Die Ein-und Ausfahrbewegungen des
Arbeitszylinders 1 erfolgen ohne nennenswerten Druckverlust und Temperaturanstieg
sowie ohne zeitliche Verzögerung.
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Wenn im Baggerbetrieb ein Leitungsbruch auftritt, wird durch Abschalten
der Erregerspannung das Umschaltventil 10 aus der Stellung 10.1 "Baggerbetrieb"
in die Stellung 10.2 "Hebezeugbetrieb" gebracht. Dadurch fällt der externe Steuerdruck
x am Auf steuerkolben 4.2 weg und der Ventilteller 4.1 des Rückschlagventils 4 wird
durch Federkraft geschlossen.
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Der Durchfluß zwischen den Anschlüssen A, B ist leckölfrei verschlossen.
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Da sich die Ventile 4,5 jetzt wieder in der Betriebsstellung "Hebezeugbetrieb"
befinden, kann die Ausfahr- und Senkbewegung des Arbeitszylinders 1 durch entsprechende
Vorgaben am Hauptventil 8 ruckfrei gesteuert werden.
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- L e e r s e i t e -