DE3604410A1 - Hydraulischer steuerblock - Google Patents

Hydraulischer steuerblock

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DE3604410A1
DE3604410A1 DE19863604410 DE3604410A DE3604410A1 DE 3604410 A1 DE3604410 A1 DE 3604410A1 DE 19863604410 DE19863604410 DE 19863604410 DE 3604410 A DE3604410 A DE 3604410A DE 3604410 A1 DE3604410 A1 DE 3604410A1
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valves
seat
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DE19863604410
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Hans Howald Schwelm
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Hydrolux SARL
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Description

GEYER, HAGEMANN & KEHL
PATENTANWÄLTE ": " . ... * I
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS : " : '■'■ '-
Ismaranger Straße 108 ■ 8000 München 80 · Telefon O 089/980731-34 · Telex 5216136 hage d · Telegramm: hageypatent · Telefax 089/982421 Automat (CClTT Gr.2)
Briefanschrift: Postfach 860 329 · 8000 München
u.Z.: Pat 629/1-86M München, den
12. Februar 1986 Dr.G/2/bw
HYDROLUX S.ä.r.l.
rue de l'Acierie
L - 1112 Luxemburg Luxemburg
HYDRAULISCHER STEUERBLOCK
Beanspruchte Priorität^
Land: Luxemburg Datum: 13. Februar 1985 Az.: 85.774
■i- 36044
"Hydraulischer Steuerblock "
Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Steuerblock für Hydraulikaggregate^insbesondere zur Steuerung von doppelwirkenden Hydraulikzylindern.
Die herkömmlichen Steuerungen umfassen als Basisglied ein 4/3-Wegeschieberventil, um die Hydraulikflüssigkeit in den beiden Arbeitsleitungen abwechselnd in der einen und in der anderen Richtung zu steuern. Um diesem Basisglied die notwendigen anwendungsbedingten Funktionen zuzuordnen, muss es mit zusätzlichen Ventilen kombiniert werden. Diese zusätzlichen Ventile sind ein Druckminderventil, ein Drosselrückschlagventil und ein Rückschlagventil. Je nach dem Arbeitsdruck muss zusätzlich noch ein aus einem 4-Wegeschieberventil bestehendes Vorsteuerungsglied hinzukommen.
Diese 4-5 Glieder werden nach europäischer oder amerikanischer Norm in Sandwichbauweise plattenförmig zusammengebaut, wobei jedes Glied während dem Betrieb dauernd von der Hydraulikflüssigkeit durchflossen wird.
Diese Anordnung hat den Nachteil, dass sie eine verhältnismässig grosse Anzahl beweglicher Verschleissteile besitzt und hohe Druckverluste verursacht. Ausserdem muss jedes Glied zwei Dichtflächen aufweisen, und für jede Dichtfläche müssen die erforderlichen O-Dichtungen vorgesehen werden, was eine verhältnismässig grosse Leckagegefahr darstellt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines neuartigen Steuerblocks,der die obigen Nachteile vermeiden soll und nebenbei noch zusätzliche Vorteile aufweisen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Steuerblock gelöst, welcher die im Hauptan-
-A-
spruch angeführten Merkmale aufweist. Weitere Ausgestaltungen befinden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäss ist das aus dem Wegeschieberventil bestehende Basisglied durch vier einfache, einander ähnliche Sitzventile ersetzt worden. Das separate Rückschlagventil sowie das Drosselrückschlagventil entfallen, weil deren Funktionen ebenfalls durch die Sitzventile übernommen werden. Die Durchflusstrecke ist beim erfindungsgemässen Steuerblock dementsprechend bedeutend kleiner , was
ebenfalls einen kleineren Druckverlust bedeutet. Die Bohrungen für die Sitzventile und die Verbindungsleitungen sind in einem kompakten Gehäuseblock vorgesehen,so dass die Dichtflächen zwischen den einzelnen Steuerglieder entfallen. Es bleibt nur mehr eine Dichtfläche übrig, welche es erlaubt, den Steuerblock unmittelbar am Verbraucher anzubauen. Diese Dichtfläche weist übrigens die Anschlüsse als gebräuchliches Normbild auf, so dass der erfindungsgemässe Steuerblock in einfacher Weise mit bekannten Elementen vertauscht werden kann.
Sitzventile haben ausserdem gegenüber Schieberventilen den Vorteil, dass sie weniger Verschleissteile aufweisen und dass sie robuster und 5 schmutzunempfindlicher sind.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der erfindungsgemässe Steuerblock eine höhere Belastbarkeit , eine höhere Leistung, eine längere Lebensdauer und eine schnellere Schaltzeit aufweist.
30y*\ Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen :
Figur 1 : den Schaltplan einer herkömmlichen Steuerung;
Figur 2 : die plattenförmige Anordnung der einzelnen Steuerglieder der Schaltung nach Figur 1 ;
Figur 3 : den Schaltplan der erfindungsgemässen Steuerung.
In Figur 1 sind die 5 Anschlüsse in üblicher Weise bezeichnet, das heisst der Pumpanschluss mit P, die Tankleitung mit T, die Steuerleitung mit Y, und die beiden Arbeitsleitungen mit A bzw. B.
Die Anordnung weist in Durchflussrichtung ein Druckminderventil 10 auf, das bei der gezeigten Ausführung einstellbar ist. Die Hydraulikflüssigkeit gelangt anschliessend zum P-Anschluss eines 4/3-Wegeventilschiebers 12,welcher magnetisch gesteuert wird. In der gezeigten Darstellung ist der Durchgang gesperrt. Wird der Schieber 12 nach links gedruckt, so wird der Ausgang A mit der Pumpleitung P verbunden und das Hydrauliköl gelangt über ein einstellbares Drosselrückschlagventil 14 und ein gesteuertes Rückschlagventil 16 in die Arbeitsleitung A. Die strichpunktierte Linie 18 deutet an, dass der Druck in Leitung A das Rückschlagventil 18 in der Rücklaufleitung B öffnet, wodurch das öl durch das Drosselrückschlagventil 14 und den Schieber in die Tankleitung T fHessen kann. Beim Rücklauf durch die Leitung B zwingt der Rückschlagteil des Ventils 14 das öl,die Drosselstelle zu durchströmen.
Die räumliche Anordnung der einzelnen Glieder der Schaltung aus Figur 1 ist in Figur 2 gezeigt, wobei dieselben Bezugsnummern wie in Figur 1 verwendet wurden. Wie Figur 2 zeigt, sind die einzelnen Glieder plattenförmig aufeinandergestapelt, wobei jedes Glied zwei Dichtflächen mit dem üblichen Normbild der Anschlüsse aufweisen muss. Mit 19 ist ein Pilotventil zur Vorsteuerung gezeigt.
Beim erfindungsgemässen Schaltplan gemäss Figur 3 sind die ölanschlüsse wieder wie in Figur mit A, B, P, T, Y bezeichnet.
Die Basisglieder des erfindungsgemässen Steuerblocks sind 4 Sitzventile 22, 24, 26 und 28 sowie ein Druckminderventil 20. Die 4 Sitzventile sind paarweise übereinander und einandergegenüberliegend in zwei zur Grundfläche 30 parallelen Ebenen angeordnet. Jedes Sitzventil besteht in an sich bekannter Weise aus einem Ventilkolben 32; welcher in einer zylindrischen Bohrung dem Druck einer Feder 34 ausgesetzt ist und durch die Federkraft in Schliessrichtung auf den Ventilsitz 36 gedruckt wird. Der Ventilsitz 36 besteht aus der Kante zwischen einem Ringraum 38 und einem Ventilraum 40. Eine kegelförmige Verjüngung des Kolbens 32 bildet die Sitzfläche 42,welche sich vom Ringraum 38 in den Ventilraum 40 erstreckt und in geschlossener Stellung auf dem Ventilsitz die Räume 38 und 40 voneinander trennt.
Die vier Ventile 22, 24, 26, 28 sind einander bau-und funktionsmässig ähnlich, so dass eine nähere Beschreibung jedes einzelnen Ventils sich erübrigt. Die Pumpleitung P ist über das Druckminderventil 20 mit dem Ventilraum der beiden oberen Sitzventile 22 und 24 verbunden, während die Ringräume dieser beiden Ventile mit den Arbeitsleitungen A bzw. B verbunden sind. Diese Arbeitsleitungen A und B sind ebenfalls mit den Ventilräumen der Sitzventile 26 bzw. 28 verbunden, während die Ringräume dieser Ventile 26 und 28 mit den Tankleitungen T verbunden sind.
Die vier Sitzventile 22, 24, 26, 28 werden über ein Pilotventil 44 kreuzweise vorgesteuert. Dieses Pilotventil· 44 besteht aus einem bekannten Schieberventil,welches ebenfalls an die Pumpleitung P angeschlossen ist. Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist die Arbeitsleitung A der Pilotsteuerung mit dem Kolbenraum der beiden Sitzventile 22 und 28
verbunden, während die Arbeitsleitung B mit den Kolbenräumen der beiden Sitzventile 24 und 26 verbunden ist. Das Lecköl des Pilotventils 44 wird über eine Leitung Y abgeführt, welche innerhalb oder ausserhalb des Steuerblocks mit der Tankleitung T verbunden ist. Die Steuerung des Pilotventils erfolgt in an sicä bekannter , nicht gezeigter elektromagnetischer Weise.
In der gezeigten Stellung des Pilotventils ist die Pumpleitung P mit den beiden Arbeitsleitungen A und B der Vorsteuerung verbunden. Das heisst, dass die Kolbenräume aller vier Ventile 22, 24, 26, 28 unter Öldruck stehen und dass die Ventilkolben unter dem Einfluss dieses Öldrucks und des Federdrucks auf ihren Sitzflächen in geschlossener Stellung gehalten werden.
Wird der Schieber des Pilotventils 44 nach rechts gedrückt, so wird die Arbeitsleitung A der Vorsteuerung über T und Y " entlüftet " , während die Leitung B weiterhin unter Öldruck steht und die Ventile 24 und 26 geschlossen bleiben. Beim Druckabfall in der Steuerleitung B bleiben die Ventile ΐ und 28 in Schliessrichtung nur mehr dem Druck ihrer j Federn 34 ausgesetzt. Andererseits gelangt aber über die Pumpleitung P und durch das offene Druckminderventil 20 das Pumpöl in den Ringraum 38 des Ventils und wirkt auf die konische Sitzfläche 42 des Kolbens 32. Dieser Kolben ist demgemäss der Kraft der Feder 34 in Richtung Schliesstellung und der Kraft des Öldrucks in entgegengesetzter Richtung ausgesetzt. Die Kraft der Feder 34 ist so berechnet, dass sie kleiner ist als die vom Öldruck auf die Sitzfläche 42 ausgeübte Kraft. Dies bedeutet, dass in? beschriebenen Zustand das Ventil 22 gegen !35 die Kraft der Feder 34 durch den Öldruck geöffnet wird und dass das öl durch das geöffnete Ventil in die Arbeitsleitung A strömt.
Der ölrücklauf erfolgt über die Arbeitsleitung B,was zur Folge hat, dass die Kolbenflächen der Ventile 24 und 28 im Ventilraum dem Öldruck ausgesetzt sind. Da der Kolben des Ventils 24 jedoch beidseitig dem Öldruck ausgesetzt ist, reicht die Kraft des Öldrucks in Leitung B nicht aus, um den Kolben zu bewegen, so dass das Ventil 24 geschlossen bleibt.
Im Ventil 28 hingegen, welches über das Pilotventil 44 " entlüftet " ist, reicht der Öldruck aus, um die Federkraft zu überwinden und den Ventilkolben in die geöffnete Stellung zu verschieben, was zur Folge hat, dass das öl durch das Ventil 28 hindurch in die Tankleitung T strömt.
In der beschriebenen Stellung des Pilotventils 44 erfolgt der Vorlauf der Hydraulikflüssigkeit demgemäss von der Pumpleitung P in die Arbeitsleitung A und der Rücklauf durch die Arbeitsleitung B in die Tankleitung T.
Wird der Schieber des Pilotventils 44 nach links gedruckt, so wird die Arbeitsleitung B der Vorsteuerung über T und Y " entlüftet ", während die Leitung A unter Öldruck gelangt. Das Ventil 22 ist demgemäss beidseitig demselben Öldruck ausgesetzt.
5 Da die druckaufschlagten Flächen des Kolbens 32 in geöffneter Stellung ebenfalls gleich gross sind, würde sich der Kolben 32 in einem schwebenden Zustand befinden. Der Kolben 32 ist aber ebenfalls der Wirkung der Feder 34 ausgesetzt und unter dem Einfluss dieser Federkraft schliesst das Ventil 22. Derselbe Vorgang spielt sich im Ventil 28 ab,so dass auch dieses Ventil schliesst.
Die Ventile 24 und 26 hingegen werden,wie oben beim umgekehrten Zustand beschrieben, durch den öldruck im Ringraum bzw. im Ventilraum in die geöffnete Stellung gebracht.
In dieser Stellung des Pilotventils 44 erfolgt { demgemäss die ölströmung in umgekehrter Richtung, das heisst, der Vorlauf von Pumpleitung P in die Arbeitsleitung B und der Rücklauf durch die Arbeitsleitung A in die Tankleitung T.
Eine Beschreibung der räumlichen Anordnung, ähnlich wie in Figur 2,erübrigt sich,da die räumliche Anordnung derjenigen des Schaltplans aus Figur 3, insbesondere was die gegenseitige Anordnung der einzelnen Glieder 20, 22, 24, 26, 28 und 44 anbelangt, entspricht.
Der Aufbau ist äusserst einfach, da sämtliche Bohrungen für die Ölleitungen und Ventilglieder in einen würfel-oder quaderförmigen Block gebohrt oder gefräst werden. Die logische und geschickte Kombination der einzelnen Glieder ermöglicht im Vergleich zu Figur 2 ein kompaktes, raumsparendes und handliches Steueraggregat.
Die beiden Ventile 26, 28, welche auch noch als Tankglieder bezeichnet werden können, da sie jeweils den Rücklauf zur Tankleitung regeln, sind vorzugsweise mit einem einstellbaren Hubbegrenzer ausgerüstet/wodurch die Öffnung dieser beiden Ventile und somit der öldurchfluss regelbar ist.
Jedes der vier Sitzventile 22, 24, 26, 28 ist ausserdem mit einem an sich bekannten Wegaufnehmer 46 versehen, welche es erlauben, die Stellungen der einzelnen Ventile dauernd zu überwachen und gegebenenfalls die Steuerung zu automatisieren.
Das Druckminderventil ist über eine Vorsteuerung 48 proportional programmierbar. Die Leistung des Steuerblocks kann demgemäss dem Verbraucher angepasst werden.
Vergleicht man den erfxndungsgemassen Steuerblock mit den bekannten Steuerungen gemäss Figur 1, so stellt man fest, dass sämtliche Funktionen bei-
behalten werden. Die Druckminderung und-regelung erfolgt durch das Druckminderventil 20 bzw. dessen Vorsteuerung 48. Die Funktion der Rückschlagventile wird durch die Sitzventile 22, 24 übernommen, während die Sitzventile 26, 28 für die gesteuerte Drosselung sorgen. Die Funktion des 4/3-Wegeventils 12 aus Figur 1 wird durch die Kombination der vier Sitzventile 22, 24, 26, 28 übernommen.

Claims (5)

GEYER, HAGEMANN & KEHL . PATENTANWÄLTE . ; I EUROPEAN PATENT ATTORNEYS ; . :. "..".".. ^ Ismaningcr Straße 108 · 8000 München 80 · Telefon O 089/980731-34 · Telex 5216136 hage d · Telegramm: hageypatent · Telefax 089/982421 Automat (CCITT Gr. 2) Briefanschrift: Postfach 860329 -8000 München 86 ■ · HYDROIiUX S.ä.r.l., Luxemburg München, den u.Z.: Pat 629/1-86M 12.02.86 Dr.G/2/bw ANSPRÜCHE
1. Hydraulischer Steuerblock für Hydraulikaggregate, insbesondere zur Steuerung von doppelwirkenden Hydraulikzylindern, gekennzeichnet durch vier paarweise übereinander und einander gegenüberliegend in zwei zur Grundfläche des Steuerblocks parallelen Ebenen angeordnete Sitzventile (22, 24, 26, 28), wobei die einander diagonal gegenüberliegenden Ventile (22, 28) (24, 26) paarweise über ein Pilotventil (44) ansteuerbar sind, und durch ein zentral angeordnetes, mit einer Pumpleitung verbundenem Druckminderventil (20).
2. Steuerblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlüsse für die Hydraulikflüssigkeit der Arbeitsleitungen (A, B), der Pumpleitung (P) und der Tankleitungen (T) in der Grundfläche gemäß einem Normbild angeordnet sind.
25
3. Steuerblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sitzventil (22, 24, 26, 28) mit einem Wegaufnehmer (46) versehen ist.
4. Steuerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Sitzventile (26, 28), welche mit den Tankleitungen (T) verbunden sind, mit einem einstellbaren Hubbegrenzer versehen sind.
5. Steuerblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckminderventil (20) über eine Vorsteuerung (48) proportional programmierbar ist.
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