DE4306550C2 - Hydraulisches System - Google Patents
Hydraulisches SystemInfo
- Publication number
- DE4306550C2 DE4306550C2 DE19934306550 DE4306550A DE4306550C2 DE 4306550 C2 DE4306550 C2 DE 4306550C2 DE 19934306550 DE19934306550 DE 19934306550 DE 4306550 A DE4306550 A DE 4306550A DE 4306550 C2 DE4306550 C2 DE 4306550C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- control
- pressure
- consumer
- valve arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
- F15B21/08—Servomotor systems incorporating electrically operated control means
- F15B21/085—Servomotor systems incorporating electrically operated control means using a data bus, e.g. "CANBUS"
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System mit
einer eine Druckquelle und eine Drucksenke aufweisenden
Versorgungseinheit sowie mehreren hydraulischen Ver
brauchern, die über einen gemeinsamen Leitungsstrang
mit der Versorgungseinheit hydraulisch verbunden sind
und über einen elektrischen Bus mit einer Zentralein
heit verbunden sind, wobei jedem Verbraucher eine Steu
ereinrichtung zugeordnet ist, die zwischen dem Verbrau
cher und dem Leitungsstrang angeordnet ist.
Derartige hydraulische Systeme werden in vielen ver
schiedenen Anwendungsbereichen benötigt, beispielsweise
auf Schiffen, in Prozeß-Anlagen der chemischen Indu
strie, auf Ölbohr-Plattformen und ähnlichem. Die hy
draulischen Verbraucher können hierbei in verschieden
sten Arten ausgestaltet sein. So können die hydrauli
schen Verbraucher als hydraulische Motoren, als Zylin
der Kolben-Einheiten, als Drehbetätiger oder ähnliches
ausgebildet sein. Bei derartigen Systemen besteht eine
Schwierigkeit darin, daß die einzelnen hydraulischen
Verbraucher oft in beträchtlicher Entfernung von der
Versorgungseinheit angeordnet sind und auch unterein
ander erhebliche Abstände aufweisen. Es ist also eine
erhebliche Anzahl von Leitungssträngen erforderlich, um
jeden einzelnen Verbraucher gezielt von der Versor
gungseinheit aus ansprechen zu können.
US 3 774 217 zeigt ein Fernsteuerungssystem für hydrau
lische Arbeitsmaschinen, wie Kräne, mobile Arbeits
plattformen oder ähnliches. Hier ist eine zentrale Hy
draulik-Versorgungsleitung vorgesehen, von der Verbrau
cheranschlüsse abgehen, die über 4-Wege-Ventile mit
einzelnen Verbrauchern verbunden sind. Die Ventile ih
rerseits werden über elektrische Signalleitungen elek
trisch angesteuert. Diese wiederum gehen von einem Emp
fänger aus. Der Empfänger seinerseits gibt die elektri
schen Signale in Abhängigkeit von empfangenen Funksig
nalen aus.
US 4 881 450 beschreibt ein Antriebssteuersystem für
hydraulische Maschinen, bei dem die Ventile, die zwi
schen Druckleitung und Verbraucher angeordnet sind,
zwar elektrisch angesteuert sind, aber von einem hy
draulischen Hilfsdruck betätigt werden. Als Besonder
heit ist hier ein Neutralstellungs-Sensor bei den Betä
tigungsschaltern vorgesehen, der ein Unterbrechungssi
gnal erzeugt, wenn der Schalter in seine Neutralstel
lung zurückkehrt. Dieses Unterbrechungssignal hat Prio
rität vor anderen Signalen und führt dazu, daß die je
weilige, dem Verbraucher zugeordnete Steuereinrichtung
ihrerseits wieder in die Neutralstellung zurückgeführt
wird. Dies wiederum hat zur Folge, daß auch der Ver
braucher in seiner Neutralstellung zurückkehrt.
Der Artikel R.E. McKechnie und G.W. Vickers: "Micropro
cessor controls cylinder sequence" in Hydraulics &
Pneumatics, Mai 1979, Seiten 81 bis 106, zeigt ein hy
draulisches System der eingangs genannten Art mit vier
Zylindern als hydraulische Verbraucher, einer Pumpe und
einem Tank, wobei die Verbraucher über einen gemeinsa
men Leitungsstrang mit der Pumpe verbunden sind. Ferner
sind die Verbraucher über einen elektrischen Bus mit
einem Mikrocomputer verbunden, der als Zentraleinheit
wirkt. Jedem Verbraucher ist eine Steuereinrichtung
zugeordnet, die zwischen dem Verbraucher und dem Lei
tungsstrang angeordnet ist. Die Steuereinrichtungen
sind als elektrisch betätigbare Ventile ausgebildet.
Die Betätigung erfolgt über ein vom Mikrocomputer aus
gegebenes Signal, das einen Triac ansteuert, der, so
lange das Signal anliegt, eine Spule mit Strom ver
sorgt. Ein Ventilschieber wird dabei entgegen der Kraft
einer Feder verschoben. Daraus ergibt sich zwangsläu
fig, daß die Spule während der gesamten Betätigung an
gesteuert bleiben muß. Dies ergibt einen relativ großen
Stromverbrauch mit einer entsprechenden Erwärmung der
Spule. Durch die Erwärmung können in bestimmten Umfel
dern Gefahrenmomente entstehen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das
Auftreten von gefährlichen Situationen zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei einem hydraulischen System nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die
Steuereinrichtung eine hydraulisch betätigbare Ventil
anordnung und ein selbsthaltendes Steuerventil auf
weist, das bei Betätigung eine Druckdifferenz erzeugt,
die über der Ventilanordnung anliegt, wobei das Steuer
ventil in dem nach der Betätigung eingenommenen
Schaltzustand verharrt.
Mit einem einzigen Leitungsstrang mit einer Pumpen- und
einer Tankleitung als Versorgungs- und Entsorgungslei
tung, können alle hydraulischen Verbraucher mit der
nötigen Hydraulikflüssigkeit versorgt werden. Die hy
draulische Flüssigkeit dient hierbei nur noch als Ener
gieträger, die zur Betätigung der hydraulischen Ver
braucher, also z. B. zum Antrieb von Motoren oder ande
ren Stellgliedern, dient. Die Steuerungsinformation
wird über den elektrischen Bus bereitgestellt, mit dem
die einzelnen Verbraucher verbunden sind. Hierbei kann
die Zentraleinheit über den Bus jeden Verbraucher ge
zielt ansprechen, so daß dieser aufgrund der auf dem
Bus gesendeten elektrischen Signale in der Lage ist,
aus dem Leitungsstrang Hydraulikflüssigkeit abzunehmen
oder nicht. Darüber hinaus werden die Kommunikations
möglichkeiten zwischen dem Verbraucher und der Zentral
einheit, die oft zusammen als eine Baueinheit mit der
Versorgungseinheit ausgebildet ist, erweitert. Man kann
gleichzeitig die Verbraucher betätigen, gegebenenfalls
mehrere gleichzeitig, und überwachen. So kann man bei
spielsweise über einen Drucksensor den hydraulischen
Druck am Verbraucher über den Bus kontrollieren und
gleichzeitig, ebenfalls über den Bus, die elektrische
Spannung. Jedem Verbraucher ist eine Steuereinrichtung
zugeordnet, die eine hydraulisch betätigbare Ventilan
ordnung, die zwischen dem Verbraucher und dem Leitungs
strang angeordnet ist, und ein selbsthaltendes Steuer
ventil aufweist, das bei Betätigung eine Druckdifferenz
erzeugt, die über der Ventilanordnung anliegt, wobei
das Steuerventil in dem nach der Betätigung eingenomme
nen Schaltzustand verharrt. Die hydraulischen Verbrau
cher sind oft zusätzlich mit dem Problem behaftet, daß
sie in feuer- oder explosionsgefährdeten Bereichen an
geordnet sind. Insbesondere auf Tankschiffen oder bei
Ölbohr-Anlagen besteht diese Gefahr in ganz besonderem
Maße. Neben baulichen Maßnahmen zur Explosions-Sicher
heit muß man daher Vorsorge dafür treffen, daß mög
lichst wenig gefährliche Ereignisse auftreten können,
bei denen beispielsweise Funken oder unerwünschte Wärme
entstehen können. Mit der beschriebenen Steuereinrich
tung wird dies nun dadurch erreicht, daß die eigentli
che Steuerung der Ventilanordnung hydraulisch erfolgt.
Die Ventilanordnung wird hydraulisch betätigt, also
geöffnet oder geschlossen. Hierzu werden also keine
elektrischen Energien benötigt. Lediglich zur Betäti
gung des Steuerventils sind kurzzeitig Hilfsenergien
notwendig, die gegebenenfalls mit Hilfe von elektrisch
arbeitenden Mitteln erzeugt werden können. Da diese
Hilfsenergien aber nur kurzzeitig benötigt werden, näm
lich lediglich, um das Steuerventil zu betätigen, d. h.
ein Ventilelement von einer Lage in einer andere zu
bewegen, ist das Risiko, daß hierdurch schädliche Wärme
eine unerwünschte Temperaturerhöhung oder Funken ent
stehen, relativ gering. Da das Steuerventil selbsthal
tend ist, werden zum Halten jedenfalls keine elektri
schen Hilfsenergien benötigt. Außerdem ist das System
damit auch in Verbindung mit sehr langen elektrischen
und hydraulischen Leitungen (100 m bis 500 m und mehr)
verwendbar, bei denen aus gründen der Explosionssicher
heit vielfach die übertragbare Leistung begrenzt wird.
Die am anderen Ende ankommende Steuerleistung reichte
vielfach zur Betätigung der Verbraucher nicht mehr aus.
Bei der vorliegenden Erfindung reicht sie aber, weil
sie hier nur als Hilfsenergie benötigt wird.
Mit besonderem Vorteil ist der Leitungsstrang als Ring
leitung ausgebildet. Damit vermindert man die Abhängig
keit des den hydraulischen Verbrauchern zur Verfügung
stehenden Druck der Hydraulikflüssigkeit von der Ent
fernung von der Versorgungseinheit.
Vorzugsweise ist das Steuerventil hydraulisch betätig
bar, wobei eine Hilfsventilanordnung vorgesehen ist,
die zur Betätigung eine hydraulische Druckdifferenz
über das Steuerventil erzeugt. Auch das Steuerventil
selbst wird also nicht elektrisch, sondern hydraulisch
betätigt. Lediglich die Hilfsventilanordnung ist hier
elektrisch betätigt. Da die Hilfsventilanordnung aber
lediglich einen Steuerdruck schalten muß, kann sie re
lativ klein ausgebildet sein, was wiederum den elektri
schen Leistungsverbrauch vermindert. Eine derartige
Anordnung ist insbesondere in Hochdrucksystemen (100
bar und mehr) von Vorteil, wo die den eigentlichen
Druck steuernden Ventile einen erheblichen Leistungs
bedarf haben.
Vorzugsweise weist das Steuerventil einen Schieber auf,
der zwischen zwei mit Druck beaufschlagbaren Arbeits
kammern angeordnet ist, wobei sich der Schieber nach
einer Druckabsenkung in einer Arbeitskammer in Richtung
auf diese Arbeitskammer bewegt und dabei eine Verbin
dung dieser Arbeitskammer zum Tank herstellt. Mit
"Tank" ist hier und im folgenden allgemein die Druck
senke gemeint, die in einem geschlossenen System aber
auch durch die Ansaugseite einer hydraulischen Pumpe
gebildet werden kann. Entsprechend bezeichnet "Pumpe"
die Druckquelle. Da die beiden Arbeitskammern normaler
weise mit einem Druck beaufschlagt sind, der höher als
der Tankdruck ist, bewirkt eine Druckabsenkung in einer
der Arbeitskammern automatisch eine Bewegung des Schie
bers in diese Kammer. Durch die Bewegung des Schiebers
wird eine Verbindung dieser Arbeitskammer zum Tank her
gestellt, so daß diese Kammer nun permanent den niedri
geren Druck aufweist, so daß der Schieber in dieser
Position verharrt, bis durch andere Maßnahmen wieder
ein Druckgleichgewicht zwischen den beiden Kammern her
gestellt wird. Es ist also lediglich notwendig, eine
anfängliche Bewegung des Schiebers im Steuerventil zu
bewirken. Lediglich hierzu sind Hilfskräfte erforder
lich. Alle anderen Bewegungen können dann hydraulisch
gesteuert werden.
Hierzu weist das Steuerventil für jede Arbeitskammer
ein vom Schieber betätigbares Tankventil auf. Dieses
Tankventil wird aufgesteuert, wenn sich der Schieber um
eine vorbestimmte Strecke auf die jeweilige Arbeitskam
mer hin bewegt hat. Für die Ausgestaltung der Tankven
tile gibt es verschiedene Möglichkeiten. Der Schieber
kann beispielsweise ein Ventilglied betätigen, etwa
wenn er abschnittsweise rampenförmig ausgebildet ist.
Es ist aber auch möglich, das Tankventil einfach durch
Ausnehmungen in der den Schieber umschließenden Wand zu
bilden, die vom Schieber bei seiner Bewegung auf- oder
zugesteuert werden.
Mit Vorteil schaltet die Hilfsventilanordnung eine Ver
bindung der Arbeitskammer zum Tank. Die Hilfsventilan
ordnung muß diese Verbindung nur kurzzeitig schalten,
um den Druck in der Arbeitskammer so weit abzusenken,
daß der Schieber in Richtung auf diese Arbeitskammer
bewegt wird. Sobald dann mit Hilfe des Schiebers eine
weitere Verbindung der Arbeitskammer zum Tank herge
stellt worden ist, beispielsweise mit Hilfe des Tank
ventils, kann die Hilfsventilanordnung wieder außer
Betrieb gesetzt werden. Für ihren Betrieb sind dann
keine weiteren Energien, insbesondere keine elektri
schen Energien mehr erforderlich. Man kann hierdurch
trotz geringer Leistung der elektrischen Hilfsenergie
mehrere Verbraucher gleichzeitig betätigen. Lediglich
der Beginn der Betätigung ist dann zeitlich geringfügig
versetzt. Sobald die Verbraucher aber arbeiten, können
sie das gleichzeitig tun. Dies ist insbesondere in ex
plosionsgefährdeten Bereichen wichtig, wo man die elek
trische Leistung klein halten will.
Vorzugsweise ist das Steuerventil auch manuell betätig
bar. Beim Ausfall von Hilfsenergien wird die Funktion
des hydraulischen Systems bzw. des einzelnen Verbrau
chers hierdurch nicht gefährdet.
Bevorzugterweise ist die Ventilanordnung parallel zum
Steuerventil zwischen zwei Steuerleitung angeordnet,
wobei das Steuerventil bei Betätigung den Druck in ei
ner der beiden Steuerleitungen absenkt. Diese Steuer
leitung ist dann vorteilhafterweise mit derjenigen Ar
beitskammer verbunden, deren Druck zur Bewegung des
Schiebers des Steuerventils abgesenkt wird. Dadurch,
daß nun zwei Steuerleitungen vorgesehen sind, in denen
der Druck unabhängig von einander eingestellt werden
kann, läßt sich eine sehr genaue Steuerung der Ventil
anordnung erreichen. Diese kann sogar richtungsabhängig
sein, je nachdem, in welcher Steuerleitung der Druck
gegenüber der anderen abgesenkt wird.
Vorzugsweise ist ein Nachfüllventil vorgesehen, dessen
Eingangsanschluß mit einer Pumpenleitung des Leitungs
strangs verbunden ist und das parallel zum Steuerventil
angeordnet ist und bei nicht betätigtem Steuerventil
beide Steuerleitungen mit einem Druck versorgt, der
größer als der Tankdruck ist. Der Leitungsstrang, der
zur Versorgung der hydraulischen Verbraucher dient,
enthält nicht nur eine Tankleitung, um die verbrauchte
Hydraulikflüssigkeit wieder zum Tank bzw. zur Drucksen
ke zurückzutransportieren, er enthält auch eine Pumpen
leitung, die unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit
zum Verbraucher hin führt. Diese unter Pumpendruck ste
hende hydraulische Flüssigkeit gelangt nun auch zum
Nachfüllventil, wobei der Pumpendruck ebenfalls etwa
abgesenkt werden kann, um das Nachfüllventil und die
Steuereinrichtung nicht überzubeanspruchen. Über das
Nachfüllventil wird im unbetätigten Zustand, also im
"Leerlauf" dafür gesorgt, daß beide Arbeitskammern des
Steuerventils zumindest annähernd den gleichen Druck
aufweisen, der so hoch ist, daß er bei Absenkung des
Drucks in einer Kammer den Schieber in Richtung auf
diese Kammer auch gegen die Kraft einer Rückstellfeder
verschieben kann. Das Nachfüllventil hat hierbei noch
eine Art Kontrollfunktion. Der Pumpendruck wird nicht
unkontrolliert in die beiden Arbeitskammern geleitet.
Hierzu weist das Nachfüllventil vorzugsweise einen zwi
schen zwei Arbeitsräumen angeordneten Schieber auf, der
durch eine Druckdifferenz zwischen den Arbeitsräumen
bewegbar ist, wobei der aus seiner Ruhelage verschobene
Schieber vom Eingangsanschluß zum Arbeitsraum mit höhe
rem Druck einen kleineren Strömungswiderstand erzeugt
als vom Eingangsanschluß zum Arbeitsraum mit niedrige
rem Druck. Hierdurch wird einerseits sichergestellt,
daß der Arbeitsraum, in dem der zum Verschieben des
Schiebers des Steuerventils notwendige höhere Druck
herrscht, laufend mit Hydraulikflüssigkeit versorgt
wird, um einem durch die Volumenvergrößerung des Ar
beitsraums stehenden Druckabfall vorzubeugen. Anderer
seits wird hierdurch sichergestellt, daß die von der
Druckquelle gelieferte Hydraulikflüssigkeit nicht wir
kungslos zum Tank abfließt. Das Nachfüllventil erhöht
zum Tank hin den Strömungswiderstand, so daß nur noch
wenig, im Extremfall sogar gar keine Hydraulikflüssig
keit mehr in die Arbeitskammer des Steuerventils mit
niedrigerem Druck gelangen kann.
Vorzugsweise ist der Schieber des Nachfüllventils in
einer Ausnehmung eines Gehäuses angeordnet und gibt
Steuerkanäle in der Innenwand der Ausnehmung frei oder
verschließt sie oder weist Steuerschlitze auf seiner
Außenseite auf. Derartige Steuerkanäle lassen sich mit
der notwendigen Genauigkeit fertigen. Man kann den
Strömungsquerschnitt bzw. den Strömungswiderstand von
dem Eingangsanschluß zu den einzelnen Arbeitsräume
hierdurch auch noch stellungsabhängig gestalten, wo
durch sichergestellt ist, daß in einer vorbestimmten
Stellung des Schiebers auch der gewünschte Druck in die
einzelnen Arbeitsräume gelangt. Die Steuerkanäle oder
-schlitze können sowohl in der Innenwand der Ausnehmung
als auch in der Außenwand des Schiebers vorgesehen
sein.
Bevorzugterweise ist parallel zum Steuerventil eine
Ausgleichsventilanordnung vorgesehen, mit der die
Druckdifferenz über das Steuerventil auf einen vorbe
stimmten Minimalwert absenkbar ist. Diese Ausgleichs
ventilanordnung kann insbesondere in zwei Fällen ver
wendet werden. Zum einen kann sie dafür sorgen, daß vor
Beginn der Betätigung des Ventils ein Druckausgleich
zwischen den beiden Arbeitskammern des Steuerventils
stattfindet, so daß nicht versehentlich in derjenigen
Kammer, die den zum Verschieben des Schiebers notwendi
gen Druck aufbringen soll, ein zu niedriger Druck
herrscht. Zum anderen kann sie dafür verwendet werden,
um das Steuerventil wieder in seine neutrale Lage zu
rückzubringen, also um die Betätigung des hydraulischen
Verbrauchers zu beenden.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Ausgleichsven
tilanordnung eine Druckbegrenzungsfunktion aufweist.
Die Druckdifferenz zwischen den beiden Arbeitskammern
kann daher einen vorbestimmten Wert nicht überschrei
ten, so daß die Steuereinrichtung nicht überbelastet
werden kann.
Die Ausgleichsventilanordnung kann in einer bevorzugten
Ausgestaltung auch ein manuell betätigbares Handventil
aufweisen. Durch das Handventil ist die Betätigbarkeit
der Steuereinrichtung auch bei Ausfall der Hilfsener
gien gewährleistet.
Auch ist bevorzugt, daß die Ausgleichsventilanordnung
mindestens ein hilfskraft-betätigtes Ventil aufweist.
Hiermit läßt sich die Arbeit der Steuereinrichtung au
tomatisieren bzw. fernsteuern.
Mit Vorteil ist die Ventilanordnung als Brücke ausge
bildet, bei der diagonal gegenüberliegenden Ventile von
der Druckdifferenz gleichzeitig geöffnet werden, wobei
der Leitungsstrang an zwei diagonal gegenüberliegenden
Brückenpunkten angeschlossen ist und der Verbraucher
zwischen die beiden verbleibenden Brückenpunkte ge
schaltet ist. Mit einer derartigen Ventilanordnung läßt
sich der Verbraucher nun richtungsabhängig mit Hydrau
likflüssigkeit versorgen. Die Richtungsteuerung ergibt
sich dann einfach durch eine Umkehr des über der Ven
tilanordnung anliegenden Drucks.
Vorzugsweise weist die Hilfsventilanordnung zwei Venti
le auf, die mit jeweils einer Arbeitskammer des Steuer
ventils verbunden sind. Durch die Betätigung eines der
beiden Hilfsventile läßt sich also die Richtung, in der
der hydraulische Verbraucher versorgt wird, bestimmen.
Wird eines der beiden Hilfsventile betätigt, wird der
Druck auf einer der beiden Steuerleitungen abgesenkt
und auch nach dem Ende der Betätigung abgesenkt gehal
ten. Bei der Betätigung des anderen Hilfsventils wird
entsprechend der Druck auf der anderen Steuerleitung
abgesenkt und abgesenkt gehalten.
Vorzugsweise ist parallel zum Verbraucher zwischen Ven
tilanordnung und Verbraucher eine Handpumpe angeordnet.
Auch für den Fall des Ausfalls der hydraulischen Ver
sorgung läßt sich hierdurch der Verbraucher noch betä
tigen.
Mit Vorteil sind in der Pumpen- und/oder der Tanklei
tung einstellbare Drosseln angeordnet, wobei die Ar
beitskammer des Steuerventils mit einem Punkt zwischen
Drossel und Tank verbindbar sind. Über die Drosseln
läßt sich nun gezielt für jeden einzelnen Verbraucher
der Druck bzw. die Menge einstellen, die dem Verbrau
cher im Betrieb zugeführt wird. Der zur Steuerung ver
wendete Tankdruck bleibt durch die Drosseln unbeein
flußt.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung fernsteuerbar.
Hierzu können beispielsweise die über den Bus bzw. die
Busleitung ankommenden elektrischen Signale verwendet
werden. Insgesamt ergibt sich dabei ein kompakterer
Aufbau des Verbrauchers mit zugeordneter Steuereinrich
tung, obwohl das Gesamtsystem mit relativ wenigen Lei
tungen sowohl hydraulischer als elektrischer Art aus
kommt.
Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine an die
Busleitung angeschlossene Steuereinheit auf, die auf
grund von auf der Busleitung anliegenden Signalen die
Hilfsventilanordnung und/oder die Ausgleichsventilan
ordnung betätigt. Die Steuereinheit ist also die
Schnittstelle zwischen den elektrischen Signalen und
der sich daraus ergebenden hydraulischen Zustandsände
rung in der Steuereinrichtung.
Bevorzugterweise betätigt die Steuereinheit vor jeder
Betätigung des Hilfsventils die Ausgleichsventilanord
nung. Dies kann automatisch erfolgen, ohne daß es hier
für getrennter Befehle bedarf, die über die Busleitung
herangeführt werden müßten. Wie oben erwähnt, ergibt
sich durch den Druckausgleich vor der Betätigung der
Hilfsventilanordnung ein verbessertes Arbeitsverhalten.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit mit einem Zustands
detektor des hydraulischen Verbrauchers verbunden und
betätigt die Ausgleichsventilanordnung, wenn ein vom
Zustandsdetektor festgestellter Ist-Zustand mit einem
vorgegebenen Soll-Zustand übereinstimmt. Die Steuerein
heit beendet also die Betätigung des Verbrauchers, bei
spielsweise dann, wenn der Verbraucher als Stellglied
ausgebildet ist und eine gewünschte Position erreicht
hat. Hierbei kann der Soll-Zustand, also z. B. die Soll
position oder die Soll-Auslenkung, für jeden Verbrau
cher einzeln in der zugehörigen Steuereinheit fest vor
gegeben sein. Es ist aber auch möglich, daß der Soll-Zustand
durch elektrische Signale über die Busleitung
übertragen wird. In jedem Fall ist es möglich, die Be
wegung des hydraulischen Verbrauchers gezielt zu steu
ern.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vor
gesehen, daß das Nachfüllventil und das Steuerventil
bei Ausfall des Pumpendrucks in eine Neutralstellung
gehen und sicherstellen, daß die Ventilanordnung
schließt und der Verbraucher in seiner eingenommenen
Stellung verharrt. Bei Ausfall des Pumpen- oder Steuer
drucks erfolgt ein Stillstand, also keine gefährlichen
Aktionen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung
eines Verbrauchers in einem hydraulischen System mit
Hilfe von elektrischen Signalen, bei dem auf ein elek
trisches Signal hin der Verbraucher seinen Betrieb be
ginnt und auch nach Ende des Signals fortsetzt, bis er
mechanisch blockiert wird oder ein elektrisches Ende-Signal
erhält.
Mit einem derartigen Verfahren ist es möglich, die für
die Betätigung des hydraulischen Verbrauchers notwendi
gen nicht-hydraulischen Hilfsenergien auf das absolute
Mindestmaß zu beschränken. Im Prinzip genügt ein kurzer
Hilfsenergie-Impuls, der beispielsweise durch ein kur
zes elektrisches Signal realisiert werden kann. Mit
einem derartigen Steuerverfahren werden "gefährliche"
Zeiten, in denen aufgrund einer elektrischen Energie
übertragung Wärme oder Funken entstehen können, relativ
kurz gehalten. Außerdem können mehrere Verbraucher
gleichzeitig betätigt werden. Lediglich der Anfang der
Betätigung ist zeitlich geringfügig versetzt. Die elek
trische Energieversorgung bleibt klein.
Vorzugsweise werden hierbei bei mehreren Verbrauchern
im Normalzustand alle Verbraucher in einem elektrischen
Ruhezustand gehalten, in dem lediglich eine Empfangs
bereitschaft für elektrische Signale, aber keine Ak
tionsmöglichkeit besteht, und alle Verbraucher bei Auf
treten eines elektrischen Signals auf der Busleitung in
einen Bereitschaftszustand versetzt, in dem sie in der
Lage sind, nachfolgende elektrische Signale auf ihre
Relevanz hin auszuwerten und die durch diese Signale
befohlenen Aktionen einzuleiten. Die Zeit, in der Wärme
oder Funken entstehen können, wird hierdurch auf das
absolute Minimum reduziert. Normalerweise sind alle
Verbraucher elektrisch nicht aktiv, d. h. sie müssen
nicht einmal in der Lage sein, irgendwelche Rechen-
oder Steueroperationen durchführen zu können, ausgenom
men sind allerdings Funktionen, die der Sicherheit die
nen, etwa Überwachungsfunktionen. Erst in dem Fall, in
dem ein elektrisches Signal auf der Busleitung er
scheint, werden alle Verbraucher in einen Bereit
schaftszustand versetzt, in dem sie durch das Signal
oder durch nachfolgende Signale gezielt angesprochen
werden können. Im Bereitschaftszustand kann beispiels
weise jeder Verbraucher Adressen aus dem Signal auswer
ten und überprüfen, ob er selbst angesprochen worden
ist oder nicht. Da alle Verbraucher gleichzeitig akti
viert werden, werden Fehlermöglichkeiten, etwa durch
ein Nichtanspringen eines angesprochenen Verbrauchers,
relativ klein gehalten. Außerdem können in der Zeit, in
der alle Verbraucher aktiviert sind, die Verbraucher
über das Bussystem überwacht werden.
Vorzugsweise fallen die Verbraucher eine vorbestimmte
Zeit nach dem letzten elektrischen Signal jeder in ih
ren Ruhezustand zurück. Man muß also kein getrenntes
Abschlußsignal senden, das diesen Wechsel in den Ruhe
zustand bewirkt. Vielmehr erfolgt dieser Wechsel auto
matisch nach einer vorbestimmten Zeit, wobei diese vor
bestimmte Zeit relativ kurz gewählt sein kann. Sie muß
nur so lang sein, daß der Verbraucher sie zuverlässig
von anderen Signalen-Pausen unterscheiden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug
ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich
nung erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines hydraulischen
Systems,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen
Systems,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verbrauchers
und
Fig. 4 eine beispielhafte Ausgestaltung eines Verbrau
chers.
Ein hydraulisches System 1 weist eine Versorgungsein
heit 2 und eine Zentraleinheit 3 auf. Die Versorgungs
einheit 2 weist eine nicht näher dargestellte Pumpe und
einen ebenfalls nicht näher dargestellten Tank für Hy
draulikflüssigkeit auf. Die Pumpe entnimmt Hydraulik
flüssigkeit aus dem Tank und fördert sie unter einem
hohen Druck (100 bar und mehr), der mindestens dem Ar
beitsdruck von hydraulischen Verbraucherstationen 4
entspricht in einen Leitungsstrang 5, der als Ringlei
tung ausgebildet ist. Der Leitungsstrang 5 weist eine
Pumpenleitung auf, mit der unter Druck stehende Hydrau
likflüssigkeit von der Versorgungseinheit 2 zu den Ver
braucherstationen 4 gefördert wird, und eine Tanklei
tung, in der drucklose Hydraulikflüssigkeit von den
Verbraucherstationen 4 wieder zum Tank der Versorgungs
einheit 2 zurückgefördert wird.
Als Verbraucher in den Verbraucherstationen 4 kommen
praktisch alle hydraulisch betätigbaren Elemente in
Betracht, wie Motoren, Stellglieder, Ventilbetätigungs
elemente, Kolben-Zylinder-Einheiten, Drehbetätiger oder
ähnliches.
Die Zentraleinheit 3 ist über eine Busleitung 6 elek
trisch mit den Verbraucherstationen 4 verbunden. Über
die Busleitung 6 kann die Zentraleinheit 3 jeder Ver
braucherstation 4 mitteilen, ob und auf welche Weise er
in Tätigkeit gesetzt werden soll. Die Anwendung eines
Busleitung zur Ansteuerung von entfernt liegenden
Adressaten ist an sich bekannt (siehe z. B. US 4 530 045
oder US 4 701 938).
Wenn nun die Zentraleinheit die entsprechenden Signale
über die Busleitung 6 (allgemein auch als "Bus" be
zeichnet) aussendet, kann sie jede einzelne Verbrau
cherstation 4 gezielt ansteuern und überwachen. Die
Verbraucherstation 4 kann die für ihren Antrieb notwen
dige Leistung dem Leitungsstrang 5 entnehmen. Die not
wendige Leitungslänge und die Anzahl der Leitungen wird
hierdurch sowohl in hydraulischer als auch in elektri
scher Hinsicht auf das absolute Minimum begrenzt.
Trotzdem ist ein zuverlässiger Betrieb des hydrauli
schen Systems 1 möglich. Das System ist daher auch bei
großen Entfernungen zwischen Verbraucher und Versor
gungseinheit verwendbar.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des hy
draulischen Systems 1′, bei der lediglich die Buslei
tung 6′ als Ringleitung ausgebildet ist. Die übrigen
Komponenten sind unverändert geblieben. Auch hier ist
der Leitungsstrang 5 für die Hydraulikflüssigkeit als
Ringleitung ausgebildet. Die Verbraucherstationen 4
sind über die Zentraleinheit 3 fernsteuerbar.
Fig. 3 zeigt eine einzelne Verbraucherstation 4 mit
einem hydraulischen Verbraucher 7, der beispielsweise
als Linear-Betätigungselement ausgebildet ist und einen
Stößel 8 in Richtung des Doppelpfeils 9 hin- und herbe
wegt. Die Bewegung bzw. die Position des Stößels 8 wird
über einen Lagedetektor 10 erfaßt.
Der Verbraucher 7 ist über eine Ventilanordnung 11 mit
dem Leitungsstrang 5 verbunden, der eine Pumpenleitung
P und eine Tankleitung T aufweist. Die Ventilanordnung
11 ist über zwei Steuerleitungen I und II mit einer
Steuereinrichtung 12 verbunden, die einerseits eben
falls mit dem Leitungsstrang 5 hydraulisch verbunden
ist, andererseits aber auch über eine Steuereinheit 13
elektrisch mit der Busleitung 6. Die Steuereinheit 13
ist auch mit dem Detektor 10 verbunden, der die Posi
tion des Stößels 8 an die Steuereinheit 13 melden kann.
Der nähere Aufbau von Ventilanordnung, Steuereinrich
tung und Steuereinheit geht aus Fig. 4 hervor.
Hierbei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen.
Die Steuereinrichtung 12 weist die aus vier Ventilen
V1, V2, V3, V4 bestehende Ventileinrichtung 11 auf. Die
Ventileinrichtung 11 ist zwischen dem Verbraucher 7 und
dem Leitungsstrang 5 angeordnet. Die vier Ventile V1
bis V4 der Ventileinrichtung 11 sind in Form einer
Brücke angeordnet. Hierbei ist die Pumpenleitung P des
Leitungsstrangs über einen Absperrhahn 15 und eine ein
stellbare Drossel 16 mit einem Punkt der Brücke verbun
den. Die Tankleitung T des Leitungsstrangs ist über
einen Absperrhahn 17 und eine einstellbare Drossel 18
mit dem diagonal gegenüberliegenden Brückenpunkt ver
bunden. Der Verbraucher 7 ist mit den beiden verblei
benden Brückenpunkten verbunden. Die Ventile V1, V4 der
Ventileinrichtung 11 sind hydraulisch steuerbar. Sie
sind so mit der ersten Steuerleitung I bzw. mit der
zweiten Steuerleitung II verbunden, daß immer zwei ein
ander diagonal gegenüberliegende Ventile V1 und V4 bzw.
V2 und V3 gemeinsam in eine Öffnungsstellung bewegt
werden. Je nachdem, welches Ventilpaar geöffnet wird,
ergibt sich eine Strömung von Hydraulikflüssigkeit in
die eine oder andere Richtung durch den hydraulischen
Verbraucher 7.
Zwischen der Ventileinrichtung 11 und dem Verbraucher 7
ist eine Handpumpe 19 parallel zum Verbraucher 7 vor
gesehen, die im Notfall bei Ausfall des hydraulischen
Drucks auf dem Leitungsstrang 5 verwendet werden kann,
um den hydraulischen Verbraucher zu betätigen, z. B. ein
hydraulisches Betätigungselement in die gewünschte
Stellung zu bringen.
Zur Ansteuerung der Ventilanordnung 11 ist in der Steu
erschaltung 12 ein Steuerventil 14 vorgesehen. Dieses
Steuerventil 14 weist einen Schieber 20 auf, der zwi
schen zwei Arbeitskammern 21, 22 angeordnet ist und
gegen die Kraft von Federn 23, 24 in die eine oder an
dere Arbeitskammer 21, 22 verschiebbar ist. Der Schie
ber 20 weist etwa in seiner axialen Mitte eine Verjün
gung 25 auf, so daß er mit seinem Gehäuse 26 dort eine
Tankkammer 27 bildet, die über eine Leitung 28 mit der
Tankleitung T in Verbindung steht. Die Leitung 28 mün
det zwischen dem Absperrhahn 17 und der einstellbaren
Drossel 18 in die mit der Tankleitung T in Verbindung
stehenden Leitung zwischen Leitungsstrang 5 und Ventil
anordnung 11. Die Verjüngung 25 bildet gleichzeitig
Keilflächen zur Betätigung der Tankventile 29, 30.
Die einstellbaren Drosseln 16 und 18 dienen dazu, den
Druck bzw. das Volumen durch den hydraulischen Verbrau
cher 7 zu begrenzen.
Die Tankkammer 27 steht über ein Tankventil 29 mit der
ersten Steuerleitung I und über ein Tankventil 30 mit
der zweiten Steuerleitung II in Verbindung. Die beiden
Tankventile 29, 30 werden durch das Verschieben des
Schiebers 20 betätigt. Sie sind im Ausführungsbeispiel
als Einzelventile dargestellt. Sie können aber auch
durch Schlitze in der Innenwand des Gehäuses 26 ausge
bildet sein, die bei einer Bewegung des Schiebers 20
auf- oder zugesteuert werden. Der Schieber 20 ist auch
über einen Handgriff 31 in Richtung des Doppelpfeils 32
bewegbar.
Parallel zum Steuerventil 14 ist ein Nachfüllventil 33
vorgesehen, das ebenfalls einen Ventilschieber 34 auf
weist, der zwischen zwei Arbeitsräumen 35, 36 angeord
net ist. Der Schieber ist gegen die Kraft von Federn
37, 38 in dem Nachfüllventil bewegbar. Die Federn 37,
38 sind, genau wie die Federn 23, 24 des Steuerventils
14 so ausgelegt, daß der Schieber 34 bzw. 20 ohne Vor
liegen äußerer Kräfte in einer Neutral- oder Mittel
stellung verbleibt.
Das Nachfüllventil 33 weist einen Eingangsanschluß 39
auf, der über ein Druckkompensationsventil 40, das für
einen konstanten niedrigen Steuerdruck sorgt, mit der
Pumpenleitung P verbunden ist. Der Eingangsanschluß ist
über Steuerschlitze 41, 42, die lediglich schematisch
dargestellt sind, mit Bereichen im Innern des Nachfüll
ventils 33 verbunden, die in der Neutralstellung des
Schiebers 34 vom Schieber abgedeckt sind. Wenn jedoch
der Schieber 34 bewegt wird, stellt er eine Verbindung
zwischen Eingangsanschluß 39 und den Arbeitsräumen 35,
36 her. Ferner kann in nicht dargestellter Weise im
Schieber oder auch im Gehäuse des Nachfüllventils 33
ein in der Neutralstellung offener Strömungspfad für
eine geringe Menge an Hydraulikflüssigkeit vorgesehen
sein, der dafür sorgt, daß die beiden Arbeitsräume 35,
36 zumindest in der Neutralstellung des Schiebers 34
mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit gefüllt
sind.
Da das Nachfüllventil 33 parallel zum Steuerventil 14
angeordnet ist, steht der eine Arbeitsraum 35 mit der
mit der ersten Steuerleitung I verbundenen Arbeitskam
mer 21 des Steuerventils 14 in Verbindung, während der
andere Arbeitsraum 36 des Nachfüllventils 33 mit der
Arbeitskammer 22 des Steuerventils 14 in Verbindung,
die auch mit der zweiten Steuerleitung II verbunden
ist.
Ferner ist parallel zum Steuerventil 14 ein manuell
betätigbares Ausgleichsventil 43 angeordnet, das über
einen Handgriff 44 geöffnet werden kann.
Parallel zu dem manuell betätigbaren Ausgleichsventil
ist eine elektromagnetisch betätigbares Ausgleichsven
til 45 zwischen die beiden Steuerleitungen I und II
geschaltet. Dieses Ausgleichsventil hat gleichzeitig
eine Druckbegrenzungsfunktion, d. h. der Differenzdruck
zwischen den beiden Steuerleitungen I und II kann einen
vorbestimmten Wert nicht überschreiten.
Die Steuerleitung I ist über ein erstes Magnetventil
MV1 mit der Leitung 28, die zum Tank führt, verbunden.
Die zweite Steuerleitung II ist über ein zweites
Magnetventil MV2 mit der gleichen Leitung 28 verbunden.
Beide Ventile MV1 und MV2 haben auch eine Druckbegren
zungsfunktion. Die beiden Ventile MV1 und MV2 bilden
zusammen eine Hilfsventileinrichtung 46.
Der Druck in der ersten Steuerleitung I wirkt schlie
ßend auf das Ventil V1, öffnend auf das Ventil V2, öff
nend auf das Ventil V3 und schließend auf das Ventil
V4. Der Druck in der zweiten Steuerleitung II wirkt
öffnend auf das Ventil V1, schließend auf das Ventil
V2, schließend auf das Ventil V3 und öffnend auf das
Ventil V4. Alle Ventile V1 bis V4 der Ventilanordnung
11 werden durch Federn in der geschlossenen Stellung
gehalten. Sie können nur dann geöffnet werden, wenn die
Druckdifferenz in den Steuerleitungen I und II eine
Kraft auf die Ventile ausübt, die größer als die von
den Federn ausgeübte Kraft ist.
Die elektromagnetisch betätigbaren Ventile 45, 46 wer
den von der Steuereinheit 13 angesteuert. Diese Steuer
einheit entnimmt die Informationen ob und welches Ven
til angesteuert werden muß, der Busleitung 6.
Die Steuereinheit 13 ist normalerweise inaktiv. Sie ist
dann in einem Ruhezustand, in dem sie lediglich in der
Lage ist, zu erkennen, ob auf der Busleitung 6 elektri
sche Signale ankommen oder nicht. Sie hat in diesem
Zustand aber keine Aktionsmöglichkeit, d. h. kann keine
elektrischen Signale zur Betätigung der Magnetventile
45, 46 erzeugen. Erst wenn irgendwelche Signale auf der
Busleitung erscheinen, wird die Steuereinrichtung 13,
genauer gesagt ihr Auswerteteil 47 aktiviert und wertet
nun das auf der Busleitung 6 ankommende Signal auf sei
ne Relevanz hin aus, beispielsweise darauf hin, ob eine
in dem Signal enthaltene Adresse auf die eigene Station
zutrifft oder nicht. Wenn sie zutrifft, werden die
nachfolgenden Befehle ausgeführt.
Die Abwicklung eines derartigen Befehlsmusters läuft
folgendermaßen ab: Zunächst wird das Magnetventil 45
kurzzeitig aktiviert, um einen Druckausgleich zwischen
den beiden Steuerleitungen I und II und damit auch zwi
schen den Arbeitskammern 21 und 22 bzw. Arbeitsräumen
35, 36 herzustellen. Hierfür muß das Magnetventil 45
nur ganz kurzzeitig geöffnet werden. Der Stromimpuls,
der die Öffnung herbeiführt, ist dementsprechend kurz.
Eine nennenswerte Erwärmung kann nicht stattfinden. Das
Risiko einer Funkenbildung wird gering gehalten.
Mit dem Druckausgleich zwischen den beiden Steuerlei
tungen I und II ist auch ein definierter Zustand der
Ventilanordnung 11 hergestellt. Alle Ventile V1-V4 sind
dann in einem geschlossenen Zustand. Die Schieber 20,
34 des Steuerventils 14 bzw. des Nachfüllventils 33
befinden sich in ihrer Mittelstellung.
Je nach der Richtung, mit der die Hydraulikflüssigkeit
durch den Verbraucher 7 strömen soll, wird sodann eines
der beiden Magnetventile MV1, MV2 der Hilfsventilein
richtung 46 betätigt. Die folgende Betrachtung wird
beispielhaft anhand des Magnetventils MV1 und die Steu
erleitung I durchgeführt. Eine entsprechende Betrach
tung gilt analog für das Magnetventil MV2 und die Steu
erleitung II.
Wenn das Magnetventil MV1 geöffnet wird, wird eine Ver
bindung zwischen der Steuerleitung I und der Tanklei
tung T hergestellt. Der Druck in der Steuerleitung I
sinkt damit auf den Tankdruck, der niedriger ist als
der Druck am Eingangsanschluß 39 des Nachfüllventils
33. Dieser Druck am Eingangsanschluß 39 des Nachfüll
ventils 33 herrscht aber bis zu diesem Zeitpunkt in den
Arbeitskammern 21, 22 bzw. den Arbeitsräumen 35, 36.
Durch das Öffnen des Magnetventils MV2 sinkt aber der
Druck in der Arbeitskammer 21 des Steuerventils 14 und
der Druck im Arbeitsraum 35 des Nachfüllventils 33
ebenfalls auf Tankdruck, so daß der Druck auf der je
weils anderen Schieberseite den Schieber nach unten in
die Arbeitskammer 21 bzw. in den Arbeitsraum 35 hinein
schiebt. Hierdurch wird beim Steuerventil 14 das Tank
ventil 29 betätigt, das nun eine Verbindung zwischen
der Leitung 28 und der Steuerleitung I herstellt, so
daß das Steuerventil 14 auch nach dem Schließen des
Magnetventils MV1 selbsthaltend ist, der Schieber 20
also in dieser Stellung verharrt.
Gleichzeitig wird auch der Schieber 34 des Nachfüllven
tils 33 in den Arbeitsraum 35 hineingeschoben, so daß
über den Steuerschlitz 42 unter Pumpendruck stehende
Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsraum 36 gelangen
kann. Dieser Druck im Arbeitsraum 36 herrscht dann
selbstverständlich auch in der Steuerleitung II. Er
unterstützt auch die Selbsthaltung des Steuerventils
14, indem er den Schieber 20 in der gewünschten Stel
lung hält. Da nun in der Steuerleitung I praktisch
Tankdruck herrscht, in der Steuerleitung II jedoch
Steuerdruck, beispielsweise Pumpendruck, werden die
Ventile V1 und V4 der Ventilanordnung 11 geöffnet und
der Verbraucher 7 entsprechend betätigt. Die Betätigung
des Verbrauchers 7, d. h. beispielsweise seine Auslen
kung oder Bewegung, wird fortgesetzt, bis der Verbrau
cher 7 an einen mechanischen Anschlag fährt und sich
nicht mehr weiterbewegen kann. In diesem Fall liegt
zwar der Pumpendruck am Verbraucher 7 an. Dies ist je
doch bei entsprechender Auslegung des Verbrauchers 7
tragbar.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß die Stellung
des Verbrauchers 7 durch den Detektor 10 erfaßt und an
das Auswerteteil 47 der Steuereinheit 13 zurückgemeldet
wird. Sobald die Stellung des Verbrauchers einen vor
bestimmten Soll-Wert erreicht hat, kann nun der Auswer
teteil 47 erneut einen Stromimpuls an das Magnetventil
45 geben, das öffnet und damit einen Druckausgleich
zwischen den beiden Steuerleitungen I und II herstellt.
Dieser Druckausgleich bewirkt einerseits, daß sämtliche
Ventile V1-V4 der Ventilanordnung 11 geschlossen wer
den. Er bewirkt andererseits, daß die beiden Schieber
20, 34 des Steuerventils 14 bzw. des Nachfüllventils 33
in ihre Neutralstellung zurückkehren. Die Betätigung
des hydraulischen Verbrauchers 7 endet damit. Der Ver
braucher 7 bleibt in der eingenommenen Stellung, bis er
auf ein erneutes Kommando hin wieder zurückgefahren
wird. Der Soll-Wert des Zustandes, also beispielsweise
der Position des hydraulischen Verbrauchers 7, kann
über die Busleitung 6 an das Auswerteteil 47 gemeldet
werden. Er kann jedoch auch von vornherein für jede
Verbraucherstation im Auswerteteil 47 gespeichert sein.
Für den Fall des Ausfalls der elektrischen Steuermög
lichkeit ist das manuell betätigbare Ausgleichsventil
43 vorgesehen. Auch hierdurch läßt sich ein Druckaus
gleich zwischen den beiden Steuerleitungen I und II
herstellen. In gleicher Weise kann, wenn die Magnetven
tile MV1 und MV2 ausfallen, eine Betätigung der Ventil
anordnung 11 auch über den Handgriff 31 erfolgen, mit
dem der Schieber 20 des Steuerventils 14 in Richtung
des Doppelpfeils 32 erwägt werden kann.
Die Steuereinheit 13 muß nach Betätigung der Magnetven
tile 45, 46 nicht gesondert in ihren passiven oder Ru
hezustand zurückversetzt werden. Dieser Wechsel kann
automatisch eine vorbestimmte kurze Zeit nach dem Ende
des letzten Signals erfolgen. Damit ist sichergestellt,
daß nur in ganz kurzen, klar definierten Zeitinterval
len, überhaupt Ströme fließen können. Da die Magnetven
tile 45, 46 jeweils nur für ganz kurze Zeit öffnen müs
sen, um einen Steuerdruck-Impuls zu bewirken, der dem
weiteren Verfahrensablauf einleitet, ist auch hier die
Gefahr sehr gering, daß überflüssige Wärme entsteht
oder in nennenswertem Maße Funken gebildet werden. Aus
Sicherheitsgründen wird aber zusätzlich in vielen Fäl
len ein Teil der Steuereinheit 13, die die Magnetventi
le 45, 46 enthält, in einem explosionsgeschützten Be
reich 48 untergebracht sein.
Claims (27)
1. Hydraulisches System mit einer eine Druckquelle und
eine Drucksenke aufweisenden Versorgungseinheit
sowie mehreren hydraulischen Verbrauchern, die über
einen gemeinsamen Leitungsstrang mit der Versor
gungseinheit hydraulisch verbunden sind und über
einen elektrischen Bus mit einer Zentraleinheit
verbunden sind, wobei jedem Verbraucher eine Steu
ereinrichtung zugeordnet ist, die zwischen dem Ver
braucher und dem Leitungsstrang angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung
(11, 12, 13) eine hydraulisch betätigbare Ventil
anordnung (11) und ein selbsthaltendes Steuerventil
(14) aufweist, das bei Betätigung eine Druckdiffe
renz erzeugt, die über der Ventilanordnung (11)
anliegt, wobei das Steuerventil (14) in dem nach
der Betätigung eingenommenen Schaltzustand ver
harrt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Leitungsstrang als Ringleitung ausgebildet.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerventil (14) hydraulisch betätigbar ist,
wobei eine Hilfsventilanordnung (46) vorgesehen
ist, die zur Betätigung eine hydraulische Druckdif
ferenz über das Steuerventil (14) erzeugt.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) einen
Schieber (20) aufweist, der zwischen zwei mit Druck
beaufschlagbaren Arbeitskammern (21, 22) angeordnet
ist, wobei sich der Schieber (20) nach einer Druck
absenkung in einer Arbeitskammer (21, 22) in Rich
tung auf diese Arbeitskammer (21, 22) bewegt und
dabei eine Verbindung dieser Arbeitskammer (21, 22)
zum Tank (T) herstellt.
5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerventil (14) für jede Arbeitskammer (21,
22) ein vom Schieber (20) betätigbares Tankventil
(29, 30) aufweist.
6. System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Hilfsventilanordnung (46) eine Verbin
dung der Arbeitskammer (21, 22) zum Tank (T) schal
tet.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) auch ma
nuell betätigbar ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (11) par
allel zum Steuerventil (14) zwischen zwei Steuer
leitungen (I, II) angeordnet ist, wobei das Steuer
ventil (14) bei Betätigung den Druck in einer der
beiden Steuerleitungen (I, II) absenkt.
9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Nachfüllventil (33) vorge
sehen ist, dessen Eingangsanschluß (39) mit einer
Pumpenleitung (P) des Leitungsstrangs (5) verbunden
ist und das parallel zum Steuerventil (14) angeord
net ist und bei nicht betätigtem Steuerventil (14)
beide Steuerleitungen (I, II) mit einem Druck ver
sorgt, der größer als der Tankdruck ist.
10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß das Nachfüllventil (33) einen zwischen
zwei Arbeitsräumen (35, 36) angeordneten Schieber
(34) aufweist, der durch eine Druckdifferenz zwi
schen den Arbeitsräumen (35, 36) bewegbar ist, wo
bei der aus seiner Ruhelage verschobene Schieber
vom Eingangsanschluß (39) zum Arbeitsraum (35, 36)
mit höherem Druck einen kleineren Strömungswider
stand erzeugt als vom Eingangsanschluß (39) zum Ar
beitsraum mit niedrigerem Druck.
11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Schieber (34) des Nachfüllventils
(33) in einer Ausnehmung eines Gehäuses angeordnet
ist und Steuerkanäle (41, 42) in der Innenwand der
Ausnehmung freigibt oder verschließt oder Steuer
schlitze auf seiner Außenseite aufweist.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zum Steuerventil (14)
eine Ausgleichsventilanordnung (43, 45) vorgesehen
ist, mit der die Druckdifferenz über das Steuerven
til (14) auf einen vorbestimmten Minimalwert ab
senkbar ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichsventilanordnung (43, 45) eine
Druckbegrenzungsfunktion aufweist.
14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ausgleichsventilanordnung (43,
45) ein manuell betätigbares Handventil (43) auf
weist.
15. System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ausgleichsventilanordnung
(43, 45) mindestens ein hilfskraftbetätigtes Ventil
(45) aufweist.
16. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (11) als
Brücke ausgebildet ist, bei der diagonal gegenüber
liegenden Ventile (V1, V4; V2, V3) von der Druck
differenz gleichzeitig geöffnet werden, wobei der
Leitungsstrang (5) an zwei diagonal gegenüberlie
genden Brückenpunkten angeschlossen ist und der
Verbraucher (7) zwischen die beiden verbleibenden
Brückenpunkte geschaltet ist.
17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hilfsventilanordnung (46)
zwei Ventile (MV1, MV2) aufweist, die mit jeweils
einer Arbeitskammer des Steuerventils (14) verbun
den sind.
18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß parallel zum Verbraucher (7)
zwischen Ventilanordnung (11) und Verbraucher (7)
eine Handpumpe (19) angeordnet ist.
19. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Pumpen- und/oder der
Tankleitung einstellbare Drosseln (16, 18) angeord
net sind, wobei die Arbeitskammern (21, 22) des
Steuerventils (14) mit einem Punkt zwischen Drossel
und Tank verbindbar sind.
20. System nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (13)
fernsteuerbar ist.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (12) eine an die Buslei
tung (6) angeschlossene Steuereinheit (13) auf
weist, die aufgrund von auf der Busleitung (6) an
liegenden Signalen die Hilfsventilanordnung (46)
und/oder die Ausgleichsventilanordnung (45) betä
tigt.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit (13) vor jeder Betätigung der
Hilfsventilanordnung (46) die Ausgleichsventilan
ordnung (45) betätigt.
23. System nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Steuereinheit (13) mit einem Zu
standsdetektor (10) des hydraulischen Verbrauchers
(7) verbunden ist und die Ausgleichsventilanordnung
(45) betätigt, wenn ein vom Zustandsdetektor (10)
festgestellter Ist-Zustand mit einem vorgegebenen
Soll-Zustand übereinstimmt.
24. System nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß das Nachfüllventil (33) und das
Steuerventil (14) bei Ausfall des Pumpendrucks in
eine Neutralstellung gehen und sicherstellen, daß
die Ventilanordnung (11) schließt und der Verbrau
cher (7) in seiner eingenommenen Stellung verharrt.
25. Verfahren zur Steuerung eines Verbrauchers in einem
hydraulischen System mit Hilfe von elektrischen
Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrau
cher (7) auf ein elektrisches Signal hin seinen
Betrieb beginnt und auch nach Ende des Signals
fortsetzt, bis er mechanisch blockiert wird oder
ein elektrisches Ende-Signal erhält.
26. Verfahren nach Anspruch 25 mit mehreren Verbrau
chern an einer elektrischen Busleitung, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Normalzustand alle Verbraucher
in einem elektrischen Ruhezustand gehalten werden,
in dem lediglich eine Empfangsbereitschaft für
elektrische Signale, aber keine Aktionsmöglichkeit
besteht, und alle Verbraucher bei Auftreten eines
elektrischen Signals auf der Busleitung in einen
Bereitschaftszustand versetzt werden, in dem sie in
der Lage sind, nachfolgende elektrische Signale auf
ihre Relevanz hin auszuwerten und die durch diese
Signale befohlenen Aktionen einzuleiten.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbraucher eine vorbestimmte Zeit nach dem
letzten elektrischen Signal jeder in ihren Ruhezu
stand zurückfallen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934306550 DE4306550C2 (de) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Hydraulisches System |
AU62019/94A AU6201994A (en) | 1993-03-03 | 1994-02-28 | Hydraulic system |
PCT/DK1994/000082 WO1994020761A1 (en) | 1993-03-03 | 1994-02-28 | Hydraulic system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934306550 DE4306550C2 (de) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Hydraulisches System |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4306550A1 DE4306550A1 (de) | 1994-09-08 |
DE4306550C2 true DE4306550C2 (de) | 1997-09-18 |
Family
ID=6481783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934306550 Expired - Lifetime DE4306550C2 (de) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | Hydraulisches System |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU6201994A (de) |
DE (1) | DE4306550C2 (de) |
WO (1) | WO1994020761A1 (de) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3774217A (en) * | 1973-02-21 | 1973-11-20 | Tele E Lect Inc | Radio control system for mobile aerial platforms |
US3952509A (en) * | 1975-04-10 | 1976-04-27 | Allis-Chalmers Corporation | Hydraulic system combining open center and closed center hydraulic circuits |
US4530045A (en) * | 1980-09-23 | 1985-07-16 | Petroff Alan M | Measurement and control system |
US4701938A (en) * | 1984-11-03 | 1987-10-20 | Keystone International, Inc. | Data system |
IT1187892B (it) * | 1986-02-04 | 1987-12-23 | Chs Vickers Spa | Circuito idraulico di comando per organi di lavoro di macchine movimento terra con frenatura centralizzata degli attuatori |
AU596283B2 (en) * | 1987-03-27 | 1990-04-26 | Hitachi Construction Machinery Co. Ltd. | Drive control system for hydraulic machine |
-
1993
- 1993-03-03 DE DE19934306550 patent/DE4306550C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-02-28 AU AU62019/94A patent/AU6201994A/en not_active Abandoned
- 1994-02-28 WO PCT/DK1994/000082 patent/WO1994020761A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4306550A1 (de) | 1994-09-08 |
WO1994020761A1 (en) | 1994-09-15 |
AU6201994A (en) | 1994-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69215898T2 (de) | Hydaulisches steuersystem mit pilz und kolbenschieberventilen | |
DE2840831C2 (de) | Elektrohydraulisches Wegeventil | |
EP0628731B1 (de) | Vorgesteuertes Servoventil | |
DE4429401C2 (de) | Druckmittelbetriebener Stellantrieb | |
WO2019072328A1 (de) | Ventilanordnung und steuerungsverfahren | |
DE3347000A1 (de) | Elektrohydraulische einrichtung zur steuerung eines doppeltwirkenden hydromotors | |
DE102016106616B4 (de) | Elektrohydraulischer Steuerkreis für einen Großmanipulator | |
DE68923934T2 (de) | Hydraulische steuereinheit für hydraulikbagger. | |
DE4306550C2 (de) | Hydraulisches System | |
DE3420631C2 (de) | ||
DE102016123503A1 (de) | Hydraulikventilverband | |
DE3840478C2 (de) | Einrichtung zur Notbetätigung hydraulischer Ausbaueinheiten bei elektrohydraulischen Ausbausteuerungen | |
DE4221756C2 (de) | Sicherheitsschaltung für hydraulische Verbraucher | |
DE2240607B2 (de) | Elektrohydraulische Steuereinrichtung | |
EP0341530B1 (de) | Steuervorrichtung für pneumatische Systeme, insbesondere Pneumatik-Zylinder an Arbeits- und Fertigungs-Maschinen oder -Anlagen | |
DE3733679C2 (de) | ||
EP0751302B1 (de) | Elektrohydraulisches Verrastungssystem für ein Wegeventil | |
DE102008053061A1 (de) | Hydromechanische Abstützeinrichtung | |
EP0310134B1 (de) | Hydraulische Steuereinrichtung für die Arbeitshydraulik eines land- und bauwirtschaftlich nutzbaren Fahrzeugs | |
EP1237061A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Fernsteuerung einer Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren Aktoren | |
WO2005040618A1 (de) | Vorgesteuertes elektromagnetish angesteuertes patronenventil mit nothand betätigung | |
DE2161503A1 (de) | Druckmittelbetätigte Einrichtung zur Steuerung eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders | |
EP0376023B1 (de) | Elektrohydraulisches Proportionalwegeventil | |
DE19630798A1 (de) | Vorsteuerung für zwei hydraulisch betätigbare Wegeventile | |
DE19948991C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Fernsteuerung einer Mehrzahl von einzeln ansteuerbaren Aktoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DANFOSS MARINE SYSTEMS A/S, NAESTVED, DK |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: DAMCOS A/S, NAESTVED, DK |
|
8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Representative=s name: PATENTANWAELTE KNOBLAUCH UND KNOBLAUCH, 60322 FRANK |
|
R071 | Expiry of right | ||
R071 | Expiry of right |