DE3713824A1 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung mit den Merk­ malen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem lastunabhängig zu steuernden Verbraucher wie Hydrozylinder oder Hydromotor, wird in bekannter Weise zur Veränderung dessen Geschwindigkeit das der Druckwaage nachgeschaltete Wegeventil als Proportionalventil ausge­ bildet und so eingestellt, daß dieses einen entsprechen­ den Durchflußquerschnitt freigibt. Der maximale Volumen­ strom wird somit von dem maximalen Durchflußquerschnitt des Wegeventils und der am Wegeventil wirkenden von der Druckwaage festgelegten Druckdifferenz bestimmt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausbildung der Volumenstromsteuerung zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß kann anstelle eines Proportionalventils für den Verbraucher ein Schaltventil verwendet werden, wenn auf eine Feineinstellung kleiner Volumenströme ver­ zichtet werden kann. Ferner ist es nun möglich, den Volumenstrom, insbesondere im Eilgangbetrieb, bei vorge­ gebenem maximalem Durchflußquerschnitt von Proportional­ ventil oder Schaltventil zu erhöhen. Eine Eilgangschaltung für einen hydraulischen Verbraucher kann deshalb mit ein­ facheren Mitteln vorgesehen werden.

Zur Betätigung des Verbrauchers im Eilgang wird erfin­ dungsgemäß die Druckwaage angesteuert und im Öffnungssinn beaufschlagt, um den erhöhten Volumenstrom zum Verbraucher zu ermöglichen. Es entfällt somit ein üblicherweise vor­ gesehenes Eilgangventil. Das anstelle des Eilgangventils vorgesehene Steuerventil hat eine kleine Nenngröße und kann an die Druckwaage angebaut werden, so daß sich eine einfache Anordnung und kompakte Bauweise ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. So kann durch eine in der Zuleitung zwischen dem Steuerventil und der an die Druckwaage angeschlossenen auslaßseitigen Druckmelde­ leitung vorgesehenen Blende eine Druckbegrenzung vorge­ sehen werden, indem der zusätzliche Volumenstrom zum Verbraucher auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Die Druckwaage wird dadurch also nicht voll geöffnet und die Geschwindigkeit des Eilgangs läßt sich durch Wahl der Blende einstellen.

Ist das Steuerventil als Proportionalventil ausgebildet, so kann diese Blende entfallen. Überdies wird ein weiches Zuschalten des Eilgangs erzielt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Ventilanord­ nung mit einer hydraulischen Ansteuerung der Druckwaage über einen zusätzlichen Volumenstrom,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ventilanord­ nung mit einer mechanischen Ansteuerung der Druckwaage über einen Druck,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Ventilanord­ nung mit einer hydraulischen Ansteuerung der Druckwaage über eine Druckentlastung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung ähnlich Fig. 1 mit einer Einrichtung zum Konstanthalten des Volumenstroms.

In Fig. 1 fördert eine Verstellpumpe 1 in eine Pumpen­ druckleitung 2, in der eine Druckwaage 3 und ein Wege­ ventil 4 vorgesehen ist, über dessen Anschlüsse A und B Druckmittelwege zu dem nicht dargestellten Verbraucher führen. Die Druckwaage 3 ist über eine einlaßseitige Druckmeldeleitung 6 einlaßseitig an das Wegeventil 4 sowie über eine auslaßseitige Druckmeldeleitung 7 an die Auslaß­ seite des Wegeventils 4 angeschlossen. Von dem auslaß­ seitigen Druck bzw. dem Lastdruck in der Leitung 7 wird somit die Druckwaage 3 in Öffnungsrichtung und vom einlaß­ seitigen Druck in der Leitung 6 in Schließrichtung beauf­ schlagt, um die Arbeitsgeschwindigkeit des Verbrauchers, insbesondere eines hydraulischen Zylinders lastunabhängig zu steuern.

Ein Steuerventil 10 ist zwischen der Pumpendruckleitung 2 und einem Anschluß 11 in der Druckmeldeleitung 7 vorgesehen. Das Steuerventil 10 ist ein Zweiwegeventil, das vorzugs­ weise elektrisch oder hydraulisch ansteuerbar ist. Zwischen dem Steuerventil 10 und dem Anschluß 11 ist eine Blende 12 vorgesehen. Eine weitere Blende 14 ist zwischen dem An­ schluß 11 und dem Wegeventil 4 in der Druckmeldeleitung 7 vorgesehen. Ferner ist eine nicht dargestellte Verstell­ vorrichtung der Pumpe 1, die eine Förderstromregelung der Pumpe bewirkt, über eine Leitung 15 an die Druckmelde­ leitung 7 angeschlossen. In bekannter Weise ist der Druck­ unterschied der Förderstromregelung der Pumpe höher einge­ stellt als der Druckunterschied an der Druckwaage. Über ein Wechselventil 16 wird entweder der Druck in der Druckmelde­ leitung 7 oder der Druck in der Druckmeldeleitung 7′ eines anderen nicht dargestellten Verbrauchers an die Verstell­ vorrichtung der Pumpe 1 geführt. Die Blende 14 kann dann entweder zwischen dem Anschluß 11 und dem Anschluß 18 für das Wechselventil 16 oder wie bei 20 angedeutet zwischen dem Anschluß 18 und dem Wegeventil 4 in der Druckmelde­ leitung 7 vorgesehen sein.

Zum Einstellen des gewünschten Volumenstroms zum Ver­ braucher wird das als Schaltventil ausgeführte Wegeventil 4 aus der dargestellten stromlosen Stellung in eine seiner beiden Arbeitsstellungen umgeschaltet, wobei nach Art einer Meßblende am Wegeventil 4 ein Druckunterschied auf­ tritt. Der einlaßseitige Druck beaufschlagt über die Lei­ tung 6 die Druckwaage 3 im Öffnungssinn, während der last­ seitige Druck über die Lastmeldeleitung 7 die Druckwaage zusammen mit der Kraft der Feder im Schließsinn beauf­ schlagt. Entsprechend der Federkraft wird am Wegeventil 3 ein bestimmter Volumenstrom eingestellt. Je kleiner die Federkraft, desto kleiner ist der Volumenstrom. Um eine ausreichende Stabilität zu erhalten, wird man die Feder so stark wählen, daß z.B. 50% eines bestimmten Volumen­ stroms zum Verbraucher an der Druckwaage 3 einstellbar ist, wenn das Wegeventil 4 geöffnet wird.

Soll der Volumenstrom zum Verbraucher erhöht werden, so wird das Steuerventil 10 erregt, so daß in der Druckmelde­ leitung 7 ein paralleler Volumenstrom erzeugt wird, der den an der Druckwaage 3 anstehenden Lastdruck erhöht und damit die Druckwaage in Öffnungsrichtung verstellt. Ist das Steuerventil 10 als Proportionalventil ausgebildet, so läßt sich durch entsprechende Ansteuerung des Steuer­ ventils 10 der Volumenstrom von den genannten 50% konti­ nuierlich bis auf 100% verstellen. Der über das Steuer­ ventil 10 in die Druckmeldeleitung 7 strömende Volumenstrom gelangt über den auslaßseitigen Anschluß A oder B des Wege­ ventils 4 zum Verbraucher.

Soll dagegen die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dazu benutzt werden, um einem Verbraucher nach Wunsch einen erhöhten Volumenstrom zuzuführen, so ist das Wegeventil 4 in üblicher Weise als Proportionalventil ausgeführt und läßt sich an diesem der Volumenstrom zum Verbraucher ein­ stellen. Soll dann im Eilgang dem Verbraucher ein erhöhter Volumenstrom zugeführt werden, so wird das Steuerventil 10 umgeschaltet und der in die Druckmeldeleitung 7 fließende Volumenstrom erhöht den an der Druckwaage anstehenden Lastdruck und öffnet die Druckwaage weiter. Dadurch ver­ größert sich der Druckunterschied am Wegeventil 4, maximal bis auf den an der Verstellpumpe eingestellten Druckunter­ schied, so daß ein größerer Volumenstrom zum Verbraucher geschickt wird. In diesem Fall kann das Steuerventil 10 auch als einfaches Schaltventil ausgeführt sein.

Mittels der Blende 12 kann der Volumenstrom in die Druck­ meldeleitung 7 begrenzt werden, so daß der Druck an der Druckwaage begrenzt und eine entsprechende Einstellung der Druckwaage erzielt wird. Dadurch wird der Volumenstrom durch die Druckwaage begrenzt und die Geschwindigkeit für den Eilgang verkleinert.

Mittels der Blende 14 wird der Anschluß der Verstellvor­ richtung der Verstellpumpe 1 druckmäßig von dem Ventil 10 abgetrennt. Wird also der Eilgang eingeschaltet, so wird mittels der Blende 14 der Lastdruck und damit die Förder­ stromregelung der Verstellpumpe 1 nicht beeinflußt. Der Druckunterschied zwischen Pumpen- und Lastdruck bleibt konstant.

In einer Variante, in der die Blende 14 entfällt und stattdessen die Blende 20 vorgesehen ist, wird die Druck­ erhöhung in der Druckmeldeleitung 7 beim Einschalten des Steuerventils 10 auch auf die zur Verstelleinrichtung führende Leitung 15 geschaltet. Dadurch kann der Pumpen­ druck durch Auswahl der Blenden 12 und 20 und den damit zum Verbraucher fließenden Parallelvolumenstrom angehoben werden. Im Extremfall geht die Pumpe auf Druckreglerbe­ trieb. Es ist dadurch möglich, einen noch größeren Diffe­ renzdruck über das Wegeventil 4 zu erreichen, als er nor­ malerweise am Förderstromregler der Pumpe eingestellt ist. Der Druckunterschied zwischen Pumpen- und Verbraucher­ druck bleibt nicht konstant.

Ist das Schaltventil 10 als Proportionalventil ausgeführt, so kann der Eilgang weich eingeschaltet werden und läßt sich die Eilgangsgeschwindigkeit durch entsprechende An­ steuerung des Proportionalventils 10 einstellen.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist die Druckwaage 3 wie in Fig. 1 dargestellt über die Leitung 6 und 7 an den einlaß- und auslaßseitigen Anschluß des nicht darge­ stellten Wegeventils 4 angeschlossen. Die Ansteuerung der Druckwaage 3 für den Eilgang erfolgt jedoch mechanisch über einen Hilfskolben 22, wie er an manchen Druckwaagen vorgesehen sein kann (P 35 32 816.9). Das Steuerventil 17 ist ebenfalls an die Pumpendruckleitung 2 und an den Stellzylinder 23 angeschlossen, um zur Vergrößerung des Volumenstroms die Druckwaage aufzusteuern; zusätzlich ist das Steuerventil mit einem Tank verbunden.

In einer weiteren in Fig. 3 dargestellten Ausführungs­ form ist die Druckwaage 3 ebenfalls in der geschilderten Weise von der Druckdifferenz am Wegeventil 4 beaufschlagt. Zum Vergrößern des Volumenstroms wird jedoch die Druck­ waage 3 durch eine Druckentlastung in der Druckmeldelei­ tung 6 aufgesteuert. Hierzu dient das Steuerventil 10, welches die Druckmeldeleitung 6 beim Einschalten mit dem Tank verbindet. In diesem Fall muß eine Drosselstelle 24 in der Druckmeldeleitung 6 vorgesehen sein.

In der Fig. 4 ist eine Ergänzung zu der in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführungsform dargestellt mit einer speziellen Ausführungsform eines Ventils 19 zur Konstanthaltung des parallelen Volumenstroms zur Erhöhung des Lastdrucks an der Druckwaage. Mit einer solchen Anordnung wird sicher­ gestellt, daß auch durch einen parallel betätigten last­ druckhöheren Verbraucher die gewählte maximale Eilgang­ geschwindigkeit nicht erhöht wird.

Wie anhand der Fig. 1 erläutert, kann auch in den Aus­ führungen gemäß den Fig. 2 bis 4 das Wegeventil 4 ein Schaltventil sein, wobei über das Steuerventil 10 und die Druckwaage 3 der Volumenstrom zum Verbraucher kontinuier­ lich veränderbar ist, allerdings nur im Bereich größerer Volumenströme. Dadurch wird es ermöglicht, auf Propor­ tionalventile zu verzichten, wenn eine Feineinstellung sehr kleiner Volumenströme nicht erforderlich ist. Anderer­ seits kann über die Steuerventile 10 dem Verbraucher ein erhöhter Volumenstrom, z.B. für einen Eilgang zugeführt werden, wobei dann das Wegeventil 4 in üblicher Weise als Proportionalventil ausgebildet ist, mit dem der Volumen­ strom zum Verbraucher kontinuierlich veränderbar und fein einstellbar ist.

Claims (16)

1. Ventilanordnung mit einem richtungssteuernden Wege­ ventil für den Volumenstrom von einer Druckmittelquelle zu einem Verbraucher, mit einer Druckwaage, die zur Einstel­ lung eines lastunabhängigen Durchflusses von einer zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Wegeventils herrschenden Druckdifferenz beaufschlagt ist, wobei der Druck in der einlaßseitigen Druckmeldeleitung die Druckwaage in Schließ­ richtung und der Druck in der auslaßseitigen Druckmelde­ leitung die Druckwaage in Öffnungsrichtung beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verände­ rung des Volumenstromes von der Druckmittelquelle zum Ver­ braucher die an der Druckwaage (3) wirkende Druckdifferenz durch Steuermittel veränderbar ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckwaage (3) durch eine Druckentlastung in der einlaßseitigen Druckmelde­ leitung (6) beaufschlagbar ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckwaage (3) durch eine mittels eines zusätzlichen Volumenstromes erreichte Druckerhöhung in der auslaßseitigen Druckmeldeleitung (7) beaufschlagbar ist.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckwaage durch einen auf einen Verstellkolben (22) wirkenden Druck beaufschlag­ bar ist.

5. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck­ waage (3) zum Einschalten eines Eilgangs in Öffnungs­ richtung beaufschlagbar ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auslaßseitige Druckmeldeleitung (7) über ein Steuerventil an die Pumpen­ druckleitung (2) angeschlossen ist (Fig. 1).

7. Ventilanordnung nach Anspruch 6 mit einer Verstell­ pumpe, deren Regler an die auslaßseitige Druckmeldeleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der auslaßseitigen Druckmeldeleitung zwischen dem Anschluß (11) des Steuerventils (10) und dem Anschluß (18) für den Pumpenregler eine Blende (14) vorgesehen ist (Fig. 1).

8. Ventilanordnung nach Anspruch 6 mit einer Verstell­ pumpe, deren Regler an die auslaßseitige Druckmeldeleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Wegeventil (4) und dem Anschluß (18) für den Pumpenregler in der auslaßseitigen Druckmeldeleitung (7) eine Blende (20) vorgesehen ist (Fig. 1).

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckwaage (3) und dem Steuerventil (10) eine Blende (12) vorgesehen ist (Fig. 1).

10. Ventilanordnung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaßseitige Druckmeldeleitung (6) über ein Steuerventil (10) mit einem Tank verbindbar ist und zwischen dem Anschluß der Druck­ waage an die Druckmeldeleitung und dem Anschluß der Druck­ meldeleitung an das Wegeventil eine Blende (24) vorge­ sehen ist (Fig. 3).

11. Ventilanordnung nach Anspruch 1, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckwaage (3) mit einem zusätzlichen Verstellkolben (22) versehen ist, des­ sen Zylinderraum (23) über ein Steuerventil (17) mit der Pumpendruckleitung (2) verbindbar ist (Fig. 2).

12. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ ventil ein Zweiwegeventil ist (Fig. 1, 3).

13. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerventil ein Drei­ wegeventil ist (Fig. 2).

14. Ventilanordnung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Zweiwegeventil elek­ trisch ansteuerbar ist.

15. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer­ ventil ein Proportionalventil ist.

16. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein­ richtung (19) zur Konstanthaltung des zusätzlichen Volumen­ stroms aus der Pumpendruckleitung (2) und durch das Steuer­ ventil (10) vorgesehen ist.