DE4005967A1 - Lastunabhaengige ventilsteuerung fuer mehrere gleichzeitig ansteuerbare hydraulische verbraucher - Google Patents

Lastunabhaengige ventilsteuerung fuer mehrere gleichzeitig ansteuerbare hydraulische verbraucher

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Description

Die Erfindung betrifft eine lastunabhängige Ventilsteuerung für mehrere gleichzeitig ansteuerbare hydraulische Verbraucher mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angeführten Merkmalen.
Bei einer bekannten Ventilsteuerung nach der DE-OS 36 34 728 werden die durch den Öffnungsquerschnitt der Steuerventile fest­ gelegten Volumenströme trotz unterschiedlicher Last der einzelnen gleichzeitig arbeitenden Verbraucher verhältnisgleich konstant gehalten. Dies wird dadurch erreicht, daß stromab der Meßblende eines jeden Steuerventils ein Druckwaage (Drosselventil) angeordnet ist, dessen Regelkolben in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung vom höchsten an einem Verbraucher auftretenden Lastdruck beaufschlagt ist. Dadurch wird von der Druckwaage der Volumenstrom der Arbeitsflüssigkeit so geregelt, daß die Druck­ differenz am Steuerventil auch bei unterschiedlichem Lastdruck konstant bleibt und dann auch der zugehörige Durchfluß der Arbeits­ flüssigkeit bzw. die Arbeitsgeschwindigkeit des Verbrauchers.
In diesem bekannten hydraulischen System, in dem von einer Verstell­ pumpe mehrere Verbraucher über je ein Steuerventil und eine Druckwaage versorgt werden, wird über eine Wechselventilkette der jeweils höchste an einem Verbraucher auftretende Lastdruck ausgewählt und an alle Druckwaagen in Schließrichtung geführt. Damit stellen sich die Regelkolben der Druckwaagen so ein, daß an den jeweiligen Meßblenden im Steuerventil auch bei unterschiedlicher Belastung der Verbraucher stets gleiche Druckdifferenz herrscht.
Es handelt sich also prinzipiell um eine Ventilsteuerung zum Aufteilen des Pumpenstromes in einzelne zu jedem Verbraucher fließende Teilströme, wobei auch bei unterschiedlicher Belastung der Verbraucher das Teilungs­ verhältnis konstant bleibt und damit die gewünschte Geschwindigkeit aufrechterhalten 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. Da die Steuerleitungen in (Nullstellung) Mittelstellung zum Tank entlastet sind, tritt bei den bekannten Ventilsteuerungen beim Anfahren bzw. bei Richtungs­ wechsel ein kurzzeitiger Druckeinbruch in den Verbraucherleitungen auf, weil die Steuerölmenge für die "Load-Sensing"-Leitung aus den Verbraucheranschlüssen aufgefüllt werden müssen.
Dieser Druckeinbruch hat zur Folge, daß die Verbraucher unter Last kurz­ zeitig durchsacken.
Bei einer weiteren bekannten Ventilsteuerung (DE-OS 36 05 312) ist es bereits bekannt, dieses Durchsacken der Last zu unterbinden. Hierbei werden im Hauptsteuerkolben zwei Hilfszusatzkolben mit jeweiligem Umsteuer­ schieber vorgesehen. Diese sehr aufwendige Lösung ist nur bis zu einer bestimmten Nenngröße ausführbar.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ventilanordnung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein Durchsacken der Last während des Steuervorganges unterbindet und unabhängig von der Größe der Ventile ist.
Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird die zur Regelung der Druckwaagen und der Pumpenregelung erforderliche Steuerölmenge über ein vom höchsten Lastdruck gesteuertes Druckminderventil von der Druckseite der Pumpe entnommen. Verbraucherseitig muß also lediglich eine Druck­ meldung zum Druckminderventil geführt werden, die so gut wie keine Steuerölmenge erfordert. Ein Durchsacken der Last wird damit beim Ansteuern des Verbrauchers wirkungsvoll unterbunden. Falls beim Anfahren bzw. Richtungswechsel eines Verbrauchers der eigene Lastdruck größer als der Pumpendruck ist, schließt dieser eigene Lastdruck über ein Wechselventil die Druckwaage, so daß die Last in ihrer Position festgehalten wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan eines Steuerblocks für 3 Verbraucher für lastunabhängige Durchflußverteilung und mit Lasthaltefunktion.
Fig. 2 den konstruktiven Aufbau eines Steuerventils in Sandwich- Bauweise mit eingebautem Drossel- und Wechselventil.
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III des Gehäusekörpers nach Fig. 2.
In Fig. 1 ist mit 1 ein Steuerblock für 3 Verbraucher bezeichnet, wobei für jeden Verbraucher eine symmetrisch ausgebildete Ventilan­ ordnung 19 vorgesehen ist, die aus einem Steuerventil 2, einem Drossel­ ventil 3 und zwei Wechselventilen 4, 5 besteht. Die Verbraucheran­ schlüsse sind mit A1, B1 der Anschluß der Verstellpumpe 17 mit P, der Tankanschluß mit T und der Anschluß der Lastmeldeleitung für das Drosselventil 3 und für die Pumpenregelung 16 mit LS bezeichnet. Im Eingangssegment 18 des Steuerblockes ist ein Druckminderventil 15 vorgesehen, das von einer Regelpumpe 17 mit Steuerflüssigkeit versorgt wird. Jedes als Druckwaage ausgebildete Drosselventil 3 ist stromab der Meßblende 32 des Steuerventils 2 und stromauf der Druckmittelwege 33, 34 des Steuerventils für die Verbraucherrichtung angeordnet. Der an jedem Steuerventil 2 anstehende Lastdruck wird über eine Leitung 22 den Wechselventilen 5 zugeführt, so daß am Ausgang des letzten Wechselventils 5 und damit in der zum Druckminderventil 15 führenden Steuerdruckleitung 23 der jeweils höchste Lastdruck ansteht, mit dem das Druckminderventil 15 angesteuert wird, dessen Eingang 15a über den Kanal 40 mit dem mit der Druckseite der Pumpe 17 in Verbindung stehenden Kanal 41 verbunden ist. Damit wird die über den Steuerkanal 9 den Druckwaagen 3 sowie über die Steuerleitung LS der Pumpenregelung 16 zugeführte Steuerflüssigkeit der Arbeitsflüssigkeit der Pumpe entnommen und der Steuerdruck von dem Druckminderventil entsprechend dessen Ansteuerung vom maximalen Lastdruck aufgeprägt. Solange der Pumpendruck P größer ist als der vom Druckminderventil 15 erzeugte Lastmeldedruck verbleiben die Druckwaagen in ihrer Regelstellung.
In der Mittelstellung der Steuerventile 2 werden auch die Wechselventile 5 zum Tank entlastet, so daß auch über das Druck­ minderventil 15 der Steuerkanal 9 bzw. die Steuerleitung LS zum Tank entlastet ist, so daß die Pumpenregelung 16 auch auf Null zurückregelt. Beim Anfahren eines Verbrauchers wird die Steueröl­ menge für die Lastmeldeleitung LS über das Druckminderventil 15 von der Pumpe entnommen und nicht wie sonst üblich aus dem Ver­ braucheranschluß. Damit ist die Gefahr eines Absackens des Ver­ brauchers beim Anfahren bzw. bei Richtungswechsel unterbunden.
In den Fig. 2 und 3 ist die symmetrische Steuerventilanordnung 19 mit den zentralen Pumpenanschlüssen P, P′ versehen, die ein- und ausgangsseitig mit zwei gleichen Gehäusekammern 11a, 11b in Ver­ bindung stehen. Der ausgangsseitige Pumpenanschluß P′ des Ventil­ gehäuses 2 gemäß Fig. 3 bildet den Pumpenanschluß P für die nächste Ventilanordnung 19. Die beiden Gehäusekammern 11a, 11b sind von der Ventilmitte 21a aus zu beiden Seiten der mit dem die Druck­ waage 3 aufweisenden Kanal 14 verbundenen Gehäusekammer 26 angeordnet. Der Kanal 14 wird über den Regelkolben 7 einer Druckwaage 3 mit symmetrisch zur Ventilmitte liegenden Kanälen 8a, 8b verbunden. Diese Kanäle 8a, 8b münden in Steuerkammern 27a, 27b, die zwischen den mit den Verbraucheranschlüssen A1, B1 verbundenen Steuerkammen 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 Fig. 2 zu ersehen ist, weist der symmetrische Ventilkolben 21 am mittleren Kolbenabschnitt 21a Steuerkanten 12a, 12b auf, die mit Steuerkanten 13a, 13b der mittleren Kammer 26 je nach der Verbraucher­ richtung zur Bildung der Meßblende zusammenwirken. Die so ausgebildete Meßblende wirkt mit der im Kanal 14 integrierten Druckwaage zusammen. Die Druckwaage 3 hat an ihrem Regelkolben 7 ebenfalls eine Steuer­ kante 30, die mit der Steuerkante 31 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 im System der über eine Wechselventilkette 5 über das Druckminderventil 15 (Fig. 1) gemeldet wird oder den Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers, der über eine Bohrung 24 aus den Kanälen 8a, 8b entnommen wird, über eine weitere Bohrung 25 in den Steuerraum 10 weiterleitet. Dieser den Steuerdruck bildende Lastdruck beaufschlagt zusammen mit einer Positionierfeder 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 ihrer 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.

Claims (6)

1. Lastunabhängige Ventilsteuerung für mehrere gleichzeitig ansteuerbare hydraulische Verbraucher bestehend aus jedem der Verbraucher zugeordnetem Steuerventil (2) und stromauf zwischen Steuerventil und Verbraucher angeordnetem Drossel­ ventil (3) (Druckwaage), das in Öffnungsrichtung vom Pumpen­ druck (P) und in Schließrichtung vom höchsten Lastdruck (LS) der Verbraucher festgelegten Druck beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der höchste Lastdruck über eine Wechselventilkette (5) ein Druckminderventil (15) ansteuert, dessen Eingangsseite mit der Pumpe (17) und dessen Ausgangs­ seite mit den zu den Drosselventilen (3) und der Pumpen­ regelung (16) führenden Steuerleitungen (LS) oder in Mittel­ stellung zum Tank (T) verbunden ist.
2. Lastunabhängige Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (3) in Schließrichtung über ein Wechselventil (4) entweder mit dem vom Druckminder­ ventil (15) festgelegten Druck (LS) oder mit dem am zugeordneten Verbraucher (A1, B1) vorhandenen Lastdruck beaufschlagt ist.
3. Lastunabhängige Ventilsteuerung nach Anspruch 1 mit Pumpen­ regelung, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Druckminderventil (15) festgelegte Druck gleichzeitig der Steuerdruck (LS) für die Pumpenverstellung (16) ist.
4. Lastunabhängige Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, wobei das jedem Verbraucher zugeordnete Steuer­ ventil Kolbenabschnitte zur Richtungs- und Geschwindigkeitssteuerung des zugeordneten Verbrauchers aufweist, und wobei zwischen einem für die Geschwindigkeit des Verbrauchers vorgesehenen Kolbenab­ schnitt des Kolbenschiebers des Steuerventils und dessen davon getrennten Kolbenabschnitten zur Richtungssteuerung in einem quer zur Kolbenachse verlaufenden Gehäusekanal das Drosselventil (3) vorgesehen ist von dessen Kolben der Durchströmquerschnitt durch den Kanal einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Geschwindigkeit festlegende Kolbenabschnitt zwischen zwei vom Pumpendruck beaufschlagten Gehäusekammern (11a, 11b) angeordnet ist, die zu einem gemeinsamen Zu- und Abflußkanal (P, P′) zusammen­ geführt sind und zu beiden Seiten der mit dem das Drosselventil (3) aufweisenden Kanal (14) verbundenen Gehäusekammer (26) angeordnet sind, die jeweils in Richtung der benachbarten vom Pumpendruck beaufschlagten Gehäusekammern (11a, 11b) Steuerkanten (13a, 13b) aufweist, die mit entsprechenden Steuerkanten (12a, 12b) des Steuerkolbenabschnittes (21a) zusammenwirken.
5. Lastunabhängige Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (7) des Drosselventils (3) ein Wechselventil (4) vorge­ sehen ist, das auf einer Seite vom Lastdruck des vom betreffenden Steuerventil (2) angesteuerten Verbrauchers (Bohrung 24) auf der anderen Seite vom höchsten Lastdruck (LS) im System beauf­ schlagt ist und der Ausgang (25) des Wechselventils (4) mit dem vom Regeldruck beaufschlagten Steuerraum (10) des Drosselventils verbunden ist.
6. Lastunabhängige Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Mittelstellung der Steuerventile (2) die Steuerleitung (9) über das Druckminderventil (15) zum Tank entlastet ist.
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