DE4005966A1 - Ventilanordnung zum steuern mehrerer parallel betaetigter hydraulischer verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Steuern mehrerer parallel betätigter hydraulischer Verbraucher mit den im Ober­ begriff des Patentanspruches 1 angeführten Merkmalen.

Bei einer bekannten Ventilsteuerung nach der DE-OS 36 34 728 werden die durch die Öffnung der Steuerventile angeforderten Volumenströme trotz unterschiedlicher Last der einzelnen parallel arbeitenden Verbraucher verhältnisgleich konstant gehalten. Dies wird dadurch erreicht, daß zwischen dem für die Geschwindigkeitssteuerung des Verbrauchers vorgesehenen Kolbenabschnitt des Kolbenschiebers und dessen davon getrennten Kolbenabschnitten zur Richtungssteuerung in einem gehäuseseitigen Kanal eine Druckwaage (Drosselventil) stromab eines jeden Steuerventils angeordnet ist und der Kolben der Druckwaage in Öffnungsrichtung vom Druck stromab der Meßblende und in Schließrichtung vom höchsten an einem Verbraucher auftretenden Lastdruck beaufschlagt ist. Von dieser Druckwaage wird die Druck­ differenz an der vom Steuerventil gebildeten Meßblende auch bei unterschiedlichem Lastdruck konstant gehalten, so daß auch der zugehörige Durchfluß konstant bleibt und damit die am Steuerventil eingestellte Arbeitsgeschwindigkeit konstant gehalten wird.

In diesem bekannten hydraulischen System, in dem von einer geregelten Druckmittelquelle wie Verstell- oder Konstantpumpe mit geregelten Bypassventil mehrere Verbraucher über je ein Steuerventil und eine Druckwaage versorgt werden, wird in bekannter Weise über eine Wechselventilkette der jeweils höchste auftretende Lastdruck ausgewählt und an alle Druckwaagen in Schließrichtung und gleich­ zeitig an den Pumpenregler geführt. Es handelt sich prinzipiell um eine Ventilanordnung zum Aufteilen des Pumpenstromes in einzelne zu jedem Verbraucher fließende Teilströme, wobei auch bei unter­ schiedlicher Belastung der Verbraucher das Teilungsverhältnis konstant bleibt und damit die gewünschte Geschwindigkeit aufrecht­ erhalten bleibt.

Dieses Teilungsverhältnis bleibt auch dann konstant, wenn von der Druckmittelquelle nicht genügend Volumenstrom zur Versorgung aller Verbraucher aufgebracht werden kann. In einem solchen Fall, werden alle Teilströme verringert, jedoch das Verhältnis zueinander bleibt konstant. Bei dieser bekannten Ventilanordnung sind die Kolbenab­ schnitte für die Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung so angeordnet, daß sich ein unsymmetrischer Aufbau des Steuerkolbens ergibt. Dies hat zur Folge, daß z. B. Bedienelemente für jede Einbaulage angepaßt werden müssen. Für jede Einbaulage ist ein anderer Vorsteuer­ deckelsatz notwendig. Zum anderen wirken die Druckkräfte unsymmetrisch, wodurch die Zuganker und das Gehäuse ungleichmäßig belastet werden, was eine größere Dimensionierung dieser Teile notwendig macht. Bei dieser unsymmetrischen Ausbildung des Steuerkolbens sind auch aufwendige Abdichtungsmaßnahmen am Steuerkolben (z. B. Entlastungs­ nuten) erforderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilanordnung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln einen symmentrischen Aufbau des Wegeventils und einen beliebigen Anbau der Steuerelemente sowie eine zentrale Druckzuführung ermöglicht.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ein symmetrische Aufbau der Ventilanordnung bietet die Möglichkeit, die Ansteuerelemente bzw. Federzentrierung an der einen oder anderen Seite am Steuerkolben vorzusehen und damit gleichzeitig einen beliebigen Einbau des betreffenden Steuerblockes in einer Maschine zu gewährleisten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt des konstruktiven Aufbaues eines Steuer­ ventils in Sandwich-Bauweise mit eingebauter Druckwaage und Wechselventilen.

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II des Gehäusekörpers nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schaltplan eines Steuerblockes mit 3 Steuerventilen für 3 Verbraucher für lastunabhängige Durchflußverteilung und Lasthaltefunktion.

In den Fig. 1 und 3 sind die Verbraucheranschlüsse mit A1, B1, der Druckanschluß mit P, der Tankanschluß mit T und der Anschluß für eine Lastmeldeleitung für die Druckwaage 3 und die Pumpen­ regelung mit LS bezeichnet. Ein symmetrisches Steuerventilgehäuse 2 hat gemäß Fig. 2 in der Mitte einen zentralen Pumpenanschluß P, P′ der ein- und ausgangsseitig mit zwei gleichen Gehäusekammern 11a, 11b in Verbindung steht. Der ausgangsseitige Pumpenanschluß P′ bildet den Pumpenanschluß zur nächsten Ventilanordnung.

In Fig. 1 sind die beiden Gehäusekammern 11a und 11b von der Ventil­ mitte 21a aus zu beiden Seiten der mit dem die Druckwaage 3 aufweisenden Kanal 14 verbundenen Gehäusekammer 26 angeordnet. Der Kanal 14 wird über den Regelkolben 7 einer Druckwaage 3 mit den symmetrisch zur Ventil­ mitte liegenden Kanälen 8a, 8b verbunden. Diese Kanäle 8a, 8b münden in Steuerkammern 27a, 27b die zwischen den mit dem Verbraucheranschluß A1, B1, verbundenen Steuerkammern 9a, 9b und den vom Pumpendruck beaufschlagten Kammern 11a, 11b angeordnet sind. Den Steuerkammern 9a, 9b sind auf beiden Seiten Gehäusekammern 28 zugeordnet, die über Kanäle 29 zum Tankanschluß T führen. Wie aus den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, weist der symmetrische Ventikolben 21 am mittleren Kolbenabschnitt 21a Steuerkanten 12a, 12b auf, die mit Steuerkanten 13a, 13b der mittleren Kammer 26 je nach der Verbraucherrichtung zur Bildung der Meßblende zusammenwirken. Die so ausgebildete Meßblende wirkt mit der im Kanal 14 integrierten Druckwaage 3 zusammen. Die Druckwaage 3 hat an ihrem Regelkolben 7 ebenfalls eine Steuerkante 30, die mit der Steuerkante am Gehäuse zusammenwirkt und den Kanal 14 mit den Kanälen 8a, 8b verbindet.

Im Regelkolben 7 der Druckwaage ist ein Wechselventil 4 eingebaut, welches den höchsten Lastdruck LS im System, der über eine Wechsel­ ventilkette 5 (Fig. 3) gemeldet wird oder den Lastdruck des zuge­ ordneten Verbrauchers, der über eine Bohrung 24 aus dem Kanal 8a, 8b entnommen wird, über eine weitere Bohrung 25 in den Steuer­ raum 10 weiterleitet. Dieser den Steuerdruck bildende Lastdruck beaufschlagt zusammen mit einerPositionierfeder 6 den Regelkolben 7 in Schließrichtung. Wird der eigene Lastdruck eines Verbrauchers größer als der im System von der Pumpe erzeugte Druck, dann wird dieser eigene Lastdruck über das Wechselventil 4 auf den Regelkolben 7 der Druckwaage 3 geleitet und schließt die Druckwaage. Damit wird die eigene Last in einer Position (Lasthaltefunktion) gehalten.

Ist der Druck stromab der Meßblende größer als der höchste im System vorhandene Lastdruck, dann wird die Druckwaage geöffnet.

Die Druckdifferenz an der Meßblende wird durch jede zugeordnete Druckwaage konstant gehalten, wodurch auch die an jedem Verbraucher gewählte Durchflußmenge verhältnisgleich konstant gehalten wird.

In Fig. 3 ist mit 1 ein Steuerblock für 3 Verbraucher bezeichnet, wobei für jeden Verbraucher eine Ventilanordnung 19, bestehend aus dem Steuerventil 2, der Druckwaage 3 und zwei Wechselventilen 4, 5 vorgesehen ist. In einem Eingangssegment 18 des Steuerblockes 1 ist ein Druckminderventil 15 vorgesehen, das von einer Regelpumpe 17 mit Steuerflüssigkeit versorgt wird. Jede Druckwaage 3 ist stromab der Meßblende 32 des Steuerventils 2 und stromauf der Druckmittelwege für die Verbraucherrichtung angeordnet. Der Lastdruck an jedem Steuer­ ventil 2 wird über eine Leitung 22 den Wechselventilen 5 zugeführt, so daß am Ausgang des letzten Wechselventils 5 und damit in der Steuerdruckleitung 23 der jeweils höchste Lastdruck ansteht, mit dem das Druckminderventil 15 angesteuert wird. Dabei erzeugt das Druck­ minderventil 15 aus dem Pumpendruck den für die Pumpenregelung 16 und die Druckwaagenansteuerung notwendigen Lastmeldedruck in der Leitung LS. Solange der Pumpendruck P größer ist als der indirekt erzeugte Lastmeldedruck verbleiben die Druckwaagen in ihrer Regelstellung.

In der Mittelstellung der Steuerventile 2 werden auch die Wechselventile 5 zum Tank entlastet, so daß die Pumpenregelung 16 auf Null zurückregeln kann.

Beim Anfahren eines Verbrauchers wird die Steuerölmenge für die Lastmeldeleitung LS über das Druckminderventil 15 von der Pumpe entnommen und nicht wie sonst üblich aus dem Verbraucheranschluß. Damit ist die Gefahr eines Absackens des Verbrauchers beim Anfahren bzw. bei Richtungswechsel unterbunden.

Claims (4)

1. Ventilanordnung zum Steuern mehrerer parallel betätigter hydraulischer Verbraucher, denen jeweils ein Wegeventil (2) zur Steuerung der Druckmittelmenge zwischen einem der Verbraucher (A1, B1) und einer regelbaren Druckmittelquelle (17) oder dem Tank zugeordnet ist, wobei ein Steuerkolben (21) des Wegeventils Kolbenabschnitte zur Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung des zugeordneten Verbrauchers aufweist, und wobei zwischen einem für die Geschwindigkeitssteuerung des Verbrauchers vorgesehenen Kolbenabschnitt des Steuerkolbens des Wegeventils und dessen davon getrennten Kolbenabschnitten zur Richtungs­ steuerung in einem gehäuseseitigen Kanal ein Ventil (3) vorgesehen ist, das in Öffnungsrichtung vom Druck stromab der Meßblende beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Geschwindigkeit festlegende Kolbenabschnitt zwischen zwei vom Pumpendruck beaufschlagten Gehäuse­ kammern (11a, 11b) angeordnet ist, die zu einem gemeinsamen Zu- und Abfluß­ kanal (P, P′) zusammengeführt sind und zu beiden Seiten der mit dem das Ventil (3) aufweisenden Kanal (14) verbundenen Gehäusekammer (26) angeordnet sind, die jeweils in Richtung der benachbarten vom Pumpendruck beaufschlagten Gehäuse­ kammern (11a, 11b) Steuerkanten (13a, 13b) aufweist, die mit entsprechenden Steuer­ kanten (12a, 12b) des Steuerkolbenabschnittes (21a) zusammenwirken.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Ventil (3) aufweisende Kanal (14) in Strömungsrichtung mit dem Steuer­ kolben (7) des Ventils (3) in miteinander verbundene Kanäle (8a, 8b) führt, die jeweils zu Steuerkammern (27a, 27b) führen, die zwischen den mit dem Verbraucher verbundenen Steuerkammern (9a, 9b) und den vom Pumpendruck beaufschlagten Kammern angeordnet sind.

3. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, wobei das im Kanal (14) angeordnete Ventil als Druckwaage ausgebildet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Steuerkolben der Druckwaage eine Verbindungsbohrung (24) zwischen den Kanälen (8a, 8b) und eine weitere Verbindungsbohrung (25) zu dem die Steuerfeder (6) aufnehmenden Steuerraum (10) vorgesehen ist, die über ein Wechselventil (4) führt, dessen dritter Anschluß vom höchsten Lastdruck (LS) beaufschlagt ist.

4. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Pumpenregelung und die Druckwaagenansteuerung erforderliche Steuerölmenge über ein vom höchsten Lastdruck ange­ steuertes Druckminderventil (15) zugeführt wird, dessen Einlaß mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist.