DE3922553C2 - Vorrichtung zur Entlastung eines unter hohem Druck stehenden mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraumes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlastung eines unter hohem Druck stehenden, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraumes, insbesondere eines Hydraulikzylinders.

Bei einer bekannten Vorrichtung erfolgt die Druckentlastung mit Hilfe eines vorgesteuerten 2/2-Wegeventils (Logik), wobei zur Vermeidung von Entlastungsschlägen die Öffnungsbewegung des Schließkörpers des 2/2-Wegeventils möglichst langsam erfolgt. Dazu wird das Steueröl zur Betätigung des Schließkörpers mit­ tels des Steuerkolbens des Hauptventils über eine entsprechend klein dimensionierte feste Drossel aus dem Steuerraum des Wege­ ventils abgeführt. Diese Art der Druckentlastung erfordert ver­ hältnismäßig viel Zeit, bis sich das Tankdruckniveau im Arbeitsraum einstellt.

Es sind schon Vorrichtungen bekannt, bei denen die Entlastung des unter hohem Druck stehenden Arbeitsraumes bei Vermeidung von Entlastungsschlägen unter Verwendung von 2/2-Wegeventilen angestrebt wird.

Bei einer aus der DE 27 17 577 A1 bekannten Vorrichtung wird der Schließkörper eines als Entlastungsventil dienenden 2/2- Wege-Sitzventils, das zur Entlastung des Arbeitsraumes eines Preßzylinders dient, ausschließlich von einer Feder in Schließ­ richtung belastet. In Öffnungsrichtung wirkt auf den Schließ­ körper ein von einem auf einer Betätigungsseite herrschenden Steuerdruck beaufschlagter Aufsteuerkolben, dessen Steuerfläche größer ist als die von der kreisförmigen Dichtkante zwischen dem Schließkörper und einem Ventilsitz umschlossene Sitzfläche. Zwischen der Betätigungsseite und einer Tankleitung ist eine Drossel angeordnet. Die Betätigungsseite des Aufsteuerkolbens ist während einer Entlastung des Arbeitsraumes bei noch hohem Druck über eine zweite Drossel und nach einem Abfall des Druc­ kes im Arbeitsraum auf einen bestimmten Wert direkt mit dem Ar­ beitsraum verbunden. Der Druck auf der Betätigungsseite des Aufsteuerkolbens steigt an, und dieser öffnet das Entlastungs­ ventil.

Aus der DE 25 42 665 C2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der Arbeitsraum eines Preßzylinders über ein vorgesteuertes 2/2-Wege-Sitzventil entlastet wird, dem zum Arbeitsraum hin ei­ ne Drossel vorgeschaltet ist, deren Durchflußquerschnitt vom Druck im Arbeitsraum derart gesteuert wird, daß er bei maxima­ lem Druck minimal ist und mit fallendem Druck zunimmt.

Um eine möglichst kurze Taktzeit zu erzielen, wird bei der be­ kannten Vorrichtung außerdem ein Saugventil geöffnet, schon be­ vor der Druck im Arbeitsraum des Preßzylinders auf null abge­ fallen ist. Dazu ist eine besondere Steuerung des Saugventils erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzuentwickeln, daß die Druckentlastungszeit bis zur Erzielung des Tankdruckniveaus für einen unter hohem Druck stehenden Arbeitsraum möglichst kurz gehalten wird, ohne befürchten zu müssen, daß Entlastungsschlä­ ge hierbei auftreten. Dabei sollen Komponenten verwendet werden können, die auch für andere Anwendungsgebiete eingesetzt wer­ den.

Dies wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit Hilfe der Merkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 erreicht. Durch die zusätzliche Verbindung des Arbeitsraumes mit einem Druckbegrenzungsventil entspannt sich beim Schalten des Vorsteuerventils der Arbeitsraum zunächst auf den am Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck, wobei die hierbei über das Druckbegrenzungsventil strömende Arbeitsflüs­ sigkeit weiter über die erste Drossel und das Vorsteuerventil zum Tank strömt. Während dieser ersten Entspannungsphase bleibt das Hauptventil durch den in der Verbindung zum Vorsteuerventil infolge der über das Druckbegrenzungsventil zuströmenden Ar­ beitsflüssigkeit sich aufbauenden Steuerdruck noch geschlos­ sen, da die von diesem Staudruck beaufschlagte Steuerfläche des Steuerkolbens für den Schließkörper größer ist als die vom Ar­ beitsdruck des Verbrauchers beaufschlagte Fläche des Steuerkol­ bens. Sobald der Staudruck einen Wert erreicht hat, der nicht mehr ausreicht, den Schließkörper in seiner Schließlage zu hal­ ten, öffnet für eine zweite Entspannungsphase der Schließkörper die Verbindung des Arbeitsraumes zum Tank. Die Öffnungsge­ schwindigkeit des Schließkörpers wird von den hydraulischen Wi­ derständen zwischen dem Steuerraum des Steuerkolbens und dem Vorsteuerventil bestimmt. Bevorzugt ist dazu gemäß Anspruch 2 eine dritte Drossel vorhanden, über die bei der Öffnungsbewe­ gung des Steuerkolbens die aus dessen Steuerraum verdrängte Steuerflüssigkeit strömt. Durch die beiden Entspannungsphasen läßt sich die Druckentlastungszeit des Verbrauchers auf einen optimalen Wert bringen, ohne einen Entlastungsschlag befürchten zu müssen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem An­ spruch 3.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der einzigen einen Hydraulikschaltplan darstellenden Abbildung erläutert.

In der Figur ist mit 1 ein Hydrozylinder bezeichnet, dessen Ar­ beitsraum 2 über eine Arbeitsleitung 3 mit Rückschlagventil 4 mit der Druckseite der Pumpe 5 in Verbindung steht. Von der Ar­ beitsleitung 3 zweigt eine Leitung 6 zum Einlaß eines 2/2- Wegeventils 7 ab. Bei dem 2-Wegeventil mit zwei Schaltstellun­ gen, nämlich einer offenen und geschlossenen, handelt es sich um ein sogenanntes Logikelement, das über ein Vorsteuerventil 8 hy­ draulisch gesteuert wird, wobei der Steuerraum 9 über eine dritte Drossel 10 sowie eine Drossel 11, die die erste Drossel im Sinne des Anspruchs 1 ist, mit dem P-Anschluß des Vorsteuer­ ventils 8 in Verbindung steht, und zwar mittels der Steuerlei­ tung 12, die die beiden Drosseln 10 und 11 aufweist. Die Steu­ erflüssigkeit wird von der Arbeitsleitung 3 mittels der Steuer­ leitung 13 abgezapft und über eine Drossel 14, deren Durch­ flußquerschnitt kleiner als der Durchflußquerschnitt der Dros­ sel 11 ist und die die zweite Drossel im Sinne des Anspruchs 1 ist, der Steuerleitung 12 zugeführt. Von dort gelangt die Steu­ erflüssigkeit über die Drossel 10 zum Steuerraum 9. Von der Steuerleitung 13 führt ein Steuerleitungsabschnitt 15 zu einem Druckbegrenzungsventil 16, dessen Ausgang 17 mit einer Steuer­ leitung 18 verbunden ist, die in die Steuerleitung 12 mündet.

In der gezeigten vom erregten Magneten M geschlossenen Schalt­ stellung a des Vorsteuerventils 8 wird durch den im Steuerraum 9 herrschenden und auf den Steuerkolben 20 wirkenden Steuer­ druck zuzüglich der Kraft einer Schließfeder 19 der Schließkör­ per 28 in seiner Schließstellung gehalten und damit die Verbin­ dung der Leitung 6 zur Tankleitung 21 unterbrochen. Das Druck­ begrenzungsventil 16 bleibt solange in seiner Schließstellung, bis der Arbeitsdruck, der über den Steuerleitungsabschnitt 26 gegen die Kraft der Schließfeder 22 wirkt, den an dieser einge­ stellten Wert erreicht. Sobald dies der Fall ist und der Ar­ beitsdruck den an der Schließfeder 22 des Druckbegrenzungsventils 16 eingestellten Druckwert übersteigt, öffnet das Druckbegren­ zungsventil 16 und verbindet damit seinen Eingang 27 mit seinem Ausgang 17. Wird das Vorsteuerventil nach Entregen des Magneten M mittels der Druckfeder 29 von seiner gezeigten Schließstel­ lung a in seine Durchgangsstellung b verschoben und damit über den Anschluß A und die Steuerleitung 23 eine Ver­ bindung zum Tank 24 hergestellt, strömt vom Arbeitsraum 2 über die Arbeitsleitung 3, die Steuerleitung 13, das Druckbegrenzungsventil 16, die Steuerleitung 18, die Drossel 11 in der Steuerleitung 12, sowie über das Vorsteuerven­ til 8 und die Steuerleitung 23 Arbeitsflüssigkeit zum Tank 24.

Die zum Tank 24 abströmende Arbeitsflüssigkeitsmenge wird durch den freien Querschnitt der Drossel 11 begrenzt. Damit baut sich gleichzeitig in der Steuerleitung 12 stromauf der Drossel 11 ein Staudruck auf, der über die Drossel 10 auch im Steuerraum 9 wirkt und zunächst den Schließkörper 28 in seiner gezeigten Schließstellung hält. Sobald der Druck im Arbeitsraum 2 soweit abgefallen ist, daß sich das Druckbegrenzungsventil 16 entspre­ chend seiner Druckeinstellung schließt und damit keine Arbeitsflüssigkeit mehr in die Steuerleitung 12 nachströmt, fällt auch der Staudruck in der Steuerleitung 12 und damit auch im Steuerraum 9 ab, so daß der auf die Ringfläche 30 des Steuerkolbens 20 wirkende Arbeits­ druck den Schließkörper 28 entgegen der geringen Kraft der Schließfeder 19 in Öffnungsrichtung bewegt und damit unmittel­ bar eine Verbindung des Arbeitsraumes 2 mit der Tankleitung 21 herstellt, so daß die Restentlastung des Arbeitsraumes 2 erfolgt. Die Geschwindigkeit der Öffnungsbewegung des Schließkörpers 28 wird durch den freien Querschnitt der Drossel 10 oder, falls diese nicht vorhanden ist, durch die Drossel 11 festgelegt, da die aus dem Steuerraum 9 während der Öffnungsbe­ wegung des Schließkörpers 28 verdrängte Steuerflüssigkeit über diese Drosseln zum Tank 24 geführt werden muß. Durch das Druckbe­ grenzungsventil 16 wird zunächst der hohe Druck im Arbeitsraum 2 auf einen Zwischendruck abgebaut, wobei die Entlastungsge­ schwindigkeit auf diesen Zwischendruck durch den inneren Wider­ stand des Druckbegrenzungsventils 16 festgelegt ist. Der Abbau des Restdruckes über das 2/2-Wegeventil 7 kann rasch erfolgen, da ein Entlastungsschlag im unteren Druckbereich nicht mehr zu be­ fürchten ist. Deshalb kann entgegen dem bisherigen Stand der Technik die Drossel 10, die die Öffnungsgeschwindigkeit des Schließkörpers 28 des 2/2-Wegeventils 7 bestimmt, verhältnismä­ ßig groß ausgebildet werden oder auch ganz entfallen und damit die Öffnungsgeschwindigkeit des 2/2-Wegeventils entsprechend erhöht werden. Dadurch läßt sich die Gesamtzeit für die Entla­ stung des Arbeitsraumes 2 auf einen kleinen Zeitraum begrenzen.

Die Entlastungsvorrichtung wird von drei Platten I, II und III gebildet, wobei die Platte I das 2/2-Wegeventil, die Platte II das Druckbegrenzungsventil 16 mit den beiden Drosseln 14, 11 und die Platte III das Vorsteuerventil 8 aufnimmt. Der Durchflußquer­ schnitt der zweiten Drossel 14 ist kleiner als der Durchflußquerschnitt der ersten Drossel 11. Dadurch ist gewährleistet, daß bei geöffnetem Druckbegrenzungsventil 16 ein ausreichender Staudruck in der Steuerleitung 12 auftritt, um den Schließkörper 20 in seiner Schließlage zu halten, und daß außerdem im geschlosse­ nen Zustand des Vorsteuerventils 8 über die Drossel 14 Steuer­ flüssigkeit zum Schließen des Schließkörpers 20 vom Verbraucher bzw. von der Pumpe in den Steuerraum 9 einströmen. Auf die Drossel 10 kann auch verzichtet werden, wenn die zweite Ent­ spannungsphase besonders schnell erfolgen soll.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Entlastung eines unter hohem Druck ste­ henden, mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten Arbeitsraumes (2) mit Hilfe eines vorgesteuerten 2/2-Wegeventils (7), wobei zwi­ schen einem Steuerraum (9) des 2/2-Wegeventils (7) und dem Vor­ steuerventil (8) eine erste Drossel (11) angeordnet ist, und die vom Steuerdruck beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (20) für den Schließkörper (28) größer ist als die vom Verbraucherdruck beaufschlagte Fläche des Steuerkolbens (20), und der Steuerdruck in Schließrichtung und der Verbraucherdruck in Öffnungsrichtung des Steuerkolbens (20) wirken und bei geöffnetem Vorsteuerven­ til (8) der Steuerdruck zum Tank (24) entlastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (2) mit dem Eingang (27) eines Druckbegrenzungsventils (16) in Verbindung steht, dessen Ausgang (17) mit der Steuerverbindung (12) zwischen dem Steuer­ raum (9) des 2/2-Wegeventils (7) und dem Vorsteuerventil (8) verbunden ist, und daß die erste Drossel (11) zwischen der Verbin­ dungsstelle des Ausgangs (17) des Druckbegrenzungsventils (16) mit der Steuerverbindung (12) und dem Vorsteuerventil (8) ange­ ordnet ist und daß der Arbeitsraum (2) mit dem Steuerraum (9) des 2/2-Wegeventils (7) über eine zweite Drossel (14) verbunden ist, deren Durchflußquerschnitt kleiner als der Durchflußquer­ schnitt der ersten Drossel (11) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drossel (14) über eine dritte Drossel (10) mit dem Steuerraum (9) des 2/2-Wegeventils (7) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (16) mit der ersten Drossel (11) und der zweiten Drossel (14) als Zwischenplatte (II) mit ent­ sprechenden Steuerkanälen ausgebildet ist und daß das 2/2- Wegeventil (7) mit der dritten Drossel (10) in Plattenbauweise (I) und das Vorsteuerventil (8) in Plattenbauweise (III) ausge­ bildet sind.