DE4005967C2 - Steueranordnung für mehrere hydraulische Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung, die für mehrere hy­ draulische Verbraucher vorgesehen ist, und die die im Oberbe­ griff des Anspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.

Bei einer aus der DE 36 34 728 A1 bekannten Steueranordnung wer­ den die durch die Öffnungsquerschnitte der Zumeßblenden festge­ legten Druckmittelströme trotz unterschiedlicher Last der ein­ zelnen gleichzeitig arbeitenden Verbraucher im Verhältnis zuein­ ander konstant gehalten, wenn die Hydropumpe maximale Fördermen­ ge abgibt. Dies wird dadurch erreicht, daß stromab der Zumeß­ blende eines jeden Wegeventils eine Druckwaage angeordnet ist, deren Regelkolben in Öffnungsrichtung vom Druck nach der Zumeß­ blende und in Schließrichtung vom höchsten an den Verbrauchern augenblicklich auftretenden Lastdruck beaufschlagt ist. Dadurch werden von den Druckwaagen die Ströme des Druckmittels so gere­ gelt, daß die Druckdifferenzen über die Zumeßblenden und damit auch die zugehörigen Druckmittelströme bzw. die Arbeitsgeschwin­ digkeiten der hydraulischen Verbraucher auch bei unterschiedli­ chen Lastdrücken konstant bleiben, solange die Hydropumpe noch nicht ihre maximale Fördermenge abgibt, und daß die Druckdiffe­ renzen über alle Zumeßblenden in gleicher Weise und damit die Arbeitsgeschwindigkeiten der hydraulischen Verbraucher verhält­ nisgleich reduziert werden, wenn die Hydropumpe maximale Förder­ menge abgibt.

Der jeweils höchste an den betätigten hydraulischen Verbrauchern auftretende Lastdruck wird bei der bekannten hydraulischen Steu­ eranordnung über eine Wechselventilkette ausgewählt. Der höchste Lastdruck beaufschlagt über eine Lastmeldeleitung nicht nur die Regelkolben der Druckwaagen, sondern steht über die Lastmelde­ leitung auch an einem Steuereingang der Hydropumpe an. Da die Lastmeldeleitung dann, wenn sich alle Wegeventile in ihrer Mit­ telstellung befinden, zum Tank entlastet ist, kann bei der be­ kannten Steueranordnung beim Anfahren eines hydraulischen Ver­ brauchers bzw. bei einem Richtungswechsel ein kurzzeitiger Druckeinbruch in den Verbraucherleitungen auftreten. Denn die Steuerölmenge, die für einen Druckaufbau in der Lastmeldeleitung notwendig ist, wird den Verbraucheranschlüssen entnommen. Der Druckeinbruch hat zur Folge, daß ein Verbraucher unter Last kurzzeitig durchsackt.

Bei einer aus der DE 35 32 816 A1 bekannten hydraulischen Steu­ eranordnung ist der Ausgang einer Wechselventilkette über eine Lastmeldeleitung ebenfalls direkt mit dem Pumpenregler verbun­ den, was die schon bezüglich der DE 36 34 728 A1 geschilderten Nachteile mit sich bringt. Die vorhandenen Druckwaagen sind nicht stromab der Zumeßblenden zwischen diesen und den hydrauli­ schen Verbrauchern, sondern stromauf der Zumeßblenden zwischen diesen und der Hydropumpe angeordnet. Die Regelkolben der Druck­ waagen werden in Schließrichtung vom Druck vor der Zumeßblende und in Öffnungsrichtung an einer ersten Druckfläche vom indivi­ duellen Lastdruck des zugehörigen Verbrauchers und an einer zweiten Druckfläche von einem zweiten Druck beaufschlagt, der der Druckdifferenz zwischen dem höchsten Lastdruck und dem Pum­ pendruck entspricht. Ein Druckventil generiert diesen zweiten Druck aus dem höchsten Lastdruck und dem Pumpendruck und ist da­ zu mit einem Arbeitsanschluß mit dem Förderausgang der Hydropum­ pe, mit einem zweiten Arbeitsanschluß mit dem Tank und mit einem dritten Arbeitsanschluß mit den Druckwaagen verbunden. Der am Ausgang des dritten Arbeitsanschlusses anstehende Druck wirkt zusammen mit dem höchsten Lastdruck am beweglichen Ventilelement des Druckventils gegen den Pumpendruck.

Bei einer weiteren, aus der DE 36 05 312 A1 bekannten Steueran­ ordnung sind zur Unterbindung des Durchsackens einer Last im Steuerkolben eines Wegeventils zwei Hilfskolben mit jeweiligem Umsteuerschieber vorgesehen. Diese sehr aufwendige Lösung ist nur bis zu einer bestimmten Nenngröße brauchbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein Durchsacken einer Last zu Beginn oder während eines Steuervor­ gangs weitgehend unterbindet und unabhängig von der Nenngröße der Wegeventile anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steueranordnung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Wesent­ lich für die Erfindung ist, daß Steueröl, das für einen Druck­ aufbau in einer Lastmeldeleitung benötigt wird, der Fördermenge der Hydropumpe entnommen wird. Nur noch für den Druckaufbau in der Wechselventilkette ist aus einer Verbraucherleitung stammen­ des Steueröl nötig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydrauli­ schen Steueranordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.

So ist der Weg über die Wechselventilkette bis zum Druckventil besonders kurz, wenn gemäß Anspruch 2 das Druckventil mit dem Wegeventil zu einem Block zusammengefaßt ist.

Ein Druckabbau in der Lastmeldeleitung, der eintreten muß, wenn der höchste Lastdruck niedriger wird, kann auf verschiedene Wei­ se erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Druck in der Lastmeldeleitung über das Druckventil abgebaut werden kann, das dann gemäß Anspruch 3 mit einem dritten Anschluß versehen ist, in dem ein niedrigerer Druck als in der Lastmeldeleitung anstehen kann. Bevorzugt ist dieser Niederdruckanschluß mit ei­ nem Tank verbunden.

Ist jeder Zumeßblende eine Druckwaage mit einem Regelkolben nachgeschaltet, der vom Druck in einem Steuerraum in Schließ­ richtung beaufschlagbar ist, so ist gemäß Anspruch 5 vorteilhaf­ terweise der Steuerraum mit dem Kopieranschluß des Druckventils verbunden, so daß auch die zu den Steuerräumen führenden Ab­ schnitte der Lastmeldeleitung und die Steuerräume selbst aus der Fördermenge der Hydropumpe mit Steueröl versorgt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher er­ läutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schaltplan eines Steuerblocks für drei Verbraucher für lastunabhängige Durchflußverteilung,

Fig. 2 den konstruktiven Aufbau eines ein Wegeventil mit zwei Zumeßblenden und eine den Zumeßblenden nachgeschaltete Druckwaage enthaltenden Wegeventilsegments aus Fig. 1
und

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Steuerblock für drei hydraulische Ver­ braucher bezeichnet, wobei für jeden Verbraucher ein symmetrisch ausgebildetes Wegeventilsegment 19 vorgesehen ist, das ein Wege­ ventil 2, eine Druckwaage 3 und zwei Wechselventile 4 und 5 auf­ weist. Der Steuerblock besitzt für jedes Wegeventilsegment 19 zwei Verbraucheranschlüsse A1 und B1, einen gemeinsamen Pumpen­ anschluß P, einen gemeinsamen Tankanschluß T und einen Steueran­ schluß LS, von dem ein Abschnitt einer Lastmeldeleitung 9 zu ei­ nem Steuereingang eines Pumpenreglers 16 führt und der den Aus­ gang eines innerhalb des Steuerblocks 1 verlaufenden Abschnitts der Lastmeldeleitung 9 darstellt. In einem Eingangssegment 18 des Steuerblocks 1 ist ein Druckventil 15 mit einem Druckan­ schluß 15a vorgesehen, der über einen Kanal 40 mit dem am Ein­ gangssegment 18 des Steuerblocks 1 befindlichen Pumpenanschluß P verbunden ist.

Die Druckwaage 3 eines Wegeventilsegments 19 ist stromab der beiden Zumeßblenden 32 eines Wegeventils 2 angeordnet. Der je nach Betätigungsrichtung eines Wegeventils 2 in einem von dessen Verbraucherkanälen 33 bzw. 34 anstehende Lastdruck wird über ei­ nen internen Kanal dem Wechselventil 5 jedes Wegeventilsegments zugeführt. Die Wechselventile der verschiedenen Wegeventilseg­ mente bilden eine solche Wechselventilkette, daß in einem vom Wechselventil 5 des dem Eingangssegments 18 unmittelbar benach­ barten Wegeventilsegment 19 zu einem Steueranschluß des Druck­ ventils 15 führenden Kanal 23 jeweils der höchste Lastdruck al­ ler betätigten Verbraucher ansteht. Das Druckventil 15 ist im Ausführungsbeispiel als Druckminderventil ausgebildet und be­ sitzt außer dem Druckanschluß 15a einen mit dem Tankanschluß T des Steuerblocks verbundenen Niederdruckanschluß 15b sowie einen Kopieranschluß 15c, der innerhalb des Eingangssegments 18 mit der Lastmeldeleitung 9 verbunden ist. Der im Kanal 23 anstehende höchste Lastdruck beaufschlagt ein Regelorgan des Druckminder­ ventils 15 im Sinne einer Verbindung des Kopieranschlusses 15c mit dem Druckanschluß 15a, während der Druck im Regelausgang 15c das Regelorgan im Sinne einer Verbindung des Kopieranschlusses 15c mit dem Niederdruckanschluß 15b beaufschlagt. Das Regelorgan stellt sich jeweils so ein, daß zwischen einer von dem Druck im Kanal 23 ausgeübten Kraft und einer vom Druck im Kopieranschluß ausgeübten Gegenkraft ein Gleichgewicht besteht. Vorliegend ist dies dann erreicht, wenn der Druck im Kopieran­ schluß dem Druck im Kanal 23, also dem höchsten Lastdruck ent­ spricht. Das Druckventil 15 kopiert also den höchsten Lastdruck. Somit herrscht in der Lastmeldeleitung 9 jeweils der höchste Lastdruck, wobei die zum Druckaufbau notwendige Steuerölmenge über den Kanal 40 der Fördermenge der Hydropumpe 17 entnommen wird.

Wenn sich alle Wegeventile 2 in der Mittelstellung befinden, sind die Wechselventile 5 über die Kanäle 22 zum Tank entlastet, so daß im Kanal 23 Tankdruck ansteht und das Druckminderventil 15 auch die Lastmeldeleitung 9 zum Tank entlastet. Der Pumpen­ regler 16 regelt dann die Hydropumpe 17 soweit zurück, daß in deren Förderausgang nur noch ein dem für eine Load-sensing- geregelte Hydropumpe charakteristischen Regel-Δp entsprechender Druck ansteht. Beim Anfahren eines hydraulischen Verbrauchers wird die Steuerölmenge zum Druckaufbau in der Lastmeldeleitung 9 über das Druckminderventil 15 der Fördermenge der Pumpe entnom­ men, so daß die Möglichkeit eines Absackens des Verbrauchers weitgehend unterbunden ist.

Aus den Fig. 2 und 3 ersieht man, wie ein Segmentgehäuse 19a eines Wegeventilsegments 19 mit den zentralen Pumpenanschlüssen P, P′ versehen ist, die ein- und ausgangsseitig mit zwei gleichen Gehäusekammern 11a, 11b in Verbindung stehen. Der ausgangsseitige Pumpenanschluß P′ eines Segmentgehäuses 19a bildet den Pumpenanschluß P für das nächste Wegeventilsegment 19. Die beiden Gehäusekammern 11a, 11b sind von der Ventilmitte 21a aus zu beiden Seiten der mit dem die Druckwaage 3 aufweisenden Kanal 14 verbundenen Gehäusekam­ mer 26 angeordnet. Der Kanal 14 wird über den Regelkolben 7 ei­ ner Druckwaage 3 mit symmetrisch zur Ventilmitte liegenden Kanä­ len 8a, 8b verbunden. Diese Kanäle 8a, 8b münden in Steuerkam­ mern 27a, 27b, die zwischen den mit den Verbraucheranschlüssen A1, B1 verbunden Steuerkammern 9a, 9b und den vom Pumpendruck beaufschlagten Gehäusekammern 11a, 11b angeordnet sind. Den Steuerkam­ mern 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 Kolbenabschnitt in der Ventilmitte 21a Steuerkanten 12a, 12b auf, die mit Steuer­ kanten 13a, 13b der mittleren Gehäusekammer 26 je nach der Verbraucher­ richtung zur Bildung einer Zumeßblende zusammenwirken. Die Druckwaage 3 hat an ihrem Regelkolben 7 ebenfalls eine Steuer­ kante 30, die mit einer Steuerkante 31 am Segmentgehäuse 19a zu­ sammenwirkt und den Kanal 14 mit den Kanälen 8a, 8b verbindet. Im Regelkolben 7 der Druckwaage ist ein Wechselventil 4 einge­ baut, welches den höchsten Lastdruck im System, der über die Wechselventile 5 an das Druckminderventil 15 (Fig. 1) gemeldet und von diesem in die Lastmeldeleitung 9 kopiert wird, oder den Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers, der über eine Bohrung 24 aus den Kanälen 8a, 8b entnommen wird, über eine weitere Boh­ rung 25 in den Steuerraum 10 weiterleitet. Der im Steuerraum 10 herrschende Druck beaufschlagt zusammen mit einer Positionierfe­ der 6 den Regelkolben 7 in Schließrichtung. Wird der eigene Lastdruck eines Verbrauchers größer als der momentan in der Lastmeldeleitung 9 herrschende 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.

Claims (5)

1. Steueranordnung für mehrere hydraulische Verbraucher, mit jeweils einem Wegeventil (2) für jeden der hydraulischen Verbraucher, mit dem die Druckmittelwege zwischen dem jeweiligen hydraulischen Verbraucher, einer load-sensing-geregelten Hydro­ pumpe (17) und einem Tank steuerbar sind und das eine Zumeßblen­ de (32) enthält, deren Öffnungsquerschnitt zur Steuerung der Ge­ schwindigkeit des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers durch eine Betätigung des Wegeventils (2) veränderbar ist, mit einer Kette von Wechselventilen (5), über die der höchste Lastdruck der jeweils betätigten hydraulischen Verbraucher auswählbar ist, und mit einem Druckventil (15), das einen mit dem Förderausgang der Hydropumpe (17) verbundenen Druckanschluß (15a) und einen mit einem Steuereingang der Hydropumpe (17) verbundenen Kopier­ anschluß (15c) sowie ein Ventilelement aufweist, das vom höch­ sten Lastdruck im Sinne eines Öffnens und vom Druck im Kopieran­ schluß (15c) im Sinne eines Schließens eines Strömungsquer­ schnitts zwischen dem Druckanschluß (15a) und dem Kopieranschluß (15c) beaufschlagbar ist.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckventil (15) mit den Wegeventilen (2) zu einem Steuerblock (1) zusammengefaßt ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Druckventil (15) zusätzlich einen Niederdruck­ anschluß (15b) aufweist, mit dem der Kopieranschluß (15c) ver­ bindbar ist, wenn der höchste Lastdruck niedriger als der Druck im Kopieranschluß (15c) ist.

4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Niederdruckanschluß (15c) mit einem Tank verbunden ist.

5. Steueranordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Zumeßblende (32) eine Druckwaage (3) mit einem Regelkolben (7) nachgeschaltet ist, der vom Druck in einem Steuerraum (10) in Schließrichtung beaufschlagbar ist, und daß der Steuerraum (10) mit dem Kopieranschluß (15c) des Druckventils (15) verbunden ist.