EP0092074A1 - Steuerventil - Google Patents

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EP0092074A1
EP0092074A1 EP83103138A EP83103138A EP0092074A1 EP 0092074 A1 EP0092074 A1 EP 0092074A1 EP 83103138 A EP83103138 A EP 83103138A EP 83103138 A EP83103138 A EP 83103138A EP 0092074 A1 EP0092074 A1 EP 0092074A1
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EP
European Patent Office
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pressure inlet
outlet
pump
pressure
control valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP83103138A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ted Alan Koehler
Paul John Ernst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor

Definitions

  • the invention relates to a control valve having a pressure inlet connectable to a pump, a first and a second outlet, a first and a second sump bore and a valve spool which is in a position in which the first outlet is connected to the pressure inlet and from the first Sump hole is separated and in which the second outlet is separated from the pressure inlet and connected to the sump hole, is displaceable into a further position in which an outlet is connected to the pressure inlet and both outlets are connected to one another and separated from the sump holes.
  • Control valves of this type couple in the further position the return flow from one pressure chamber, for example a servomotor which can be acted on from both sides, with the pressure fluid conveyed to the other pressure chamber, as a result of which the displacement movement of the servomotor is considerably increased.
  • the object to be achieved with the invention is seen in improving such valves when used with actuating pumps so that no excess pressure fluid is available in the further or feedback position.
  • This object has been achieved according to the invention in that the pressure drop at the valve slide is transferable to the pump in order to increase or decrease the delivery rate of the pump as a function of the drop or increase in the pressure drop, and that in the further position the liquid flow is throttled between the pressure inlet and outlet.
  • the delivery rate of a control pump can be controlled via the pressure drop at the valve slide such that that when the pressure drop is the smallest, the delivery rate is the greatest. If additional liquid is now available during the feedback, the liquid flow can be throttled somewhere in the further position, so that the pressure drop increases and the delivery rate is thereby reduced. Seen as a whole, these measures free or save power, since without additional throttling the total amount of liquid would be too large and part would have to be shut down.
  • the throttling can take place according to a further feature of the invention in that the valve slide is provided with a measuring web, which throttles the liquid flow between the pressure inlet and outlet in the further position.
  • the channel is provided outside the pressure inlet and has a connection for a line which leads to a control pump which leads via a further line can be connected to the pressure inlet.
  • tapping points for measuring the pressure drop are created in a simple manner, via which the pump, which is expediently equipped with an actuating device, can then be regulated.
  • the pump which is expediently equipped with an actuating device, can then be regulated.
  • the valve disclosed there is not intended for feedback.
  • the measuring web is expediently provided on the valve slide such that the liquid flow between the pressure inlet and outlet is throttled only in the further position.
  • a closed hydraulic system 10 is shown schematically there. This consists essentially of a control valve 12 which is connected to a collecting container 14, a compensation pump 16 with variable pressure delivery quantity and a servomotor 18 which can be acted upon from both sides and which can be designed as an actuating cylinder for a loading shovel. Pumps of this type or similar are mentioned, for example, in US Pat. No. 3,804,116.
  • control valve 12 has a valve housing 20 with a bore 22, in which a valve slide 23 is arranged so that it can be moved back and forth.
  • An inlet channel 24 in the valve housing 20 is connected via a check valve 27 to a pressure inlet 26 and to a pressure line 28, which in turn is connected to the outlet of the compensation pump 16.
  • the pressure inlet 26 cuts the bore 22 at a location approximately midway between its ends, and the two ends of a channel 30 in the valve housing 20 open into corresponding recesses 32 and 34, which are machined into the bore 22 on both sides of the pressure inlet 26.
  • Two outlets 36 and 38 are provided on the outside in addition to the bores 32 and 34 to cut the bore 22 and are connected to the piston rod-side and cylinder head-side ends of the servomotor 18 via lines 40 and 42, which serve both the inlet and the return.
  • the bore 22 is also intersecting with two sump bores 44 and 46 connected to the collecting container 14.
  • the valve slide 23 is provided with various webs along its length. Specifically, when the valve slide is in its neutral position shown in the drawing, there is a first web 48 between the pressure inlet 26 and the recess 32 in the bore 22 in such a way that no hydraulic fluid is present keitseducation between the pressure inlet 26 and the recess 32. A second web 50 then bridges the width of the recess 34 and prevents a fluid connection between the pressure inlet 26, the channel 30 and the outlet 38.
  • valve spool 23 is provided on the right next to the first web 48 with a third web 52, which in the Neutral position prevents a fluid connection between the recess 32 and the outlet 36.
  • webs 54 and 56 are provided at the opposite ends of the valve slide 23 and arranged in such a way that they prevent the backflow into the sump bores 44 and 46 in the neutral position.
  • the valve slide 23 is shifted from its neutral position into the lowering position D to the right.
  • the first web 48 is adjusted in such a way that it is located entirely in the recess 32, as a result of which a fluid connection has been established between the recess 32 and the pressure inlet 26.
  • the second web 50 was adjusted to the right such that the channel 30 at its left end enables a fluid connection between the recess 32 and the channel 38.
  • the web 54 then assumes a position in which there is a fluid connection between the outlet 36 and the sump bore 44.
  • the lowering speed is a direct function of the rightward sliding movement of the valve spool 23, and the maximum lowering speed is reached when the valve spool is in the regenerative position or feedback position Reg.
  • a regenerative web 58 which is provided between the webs 52 and 54, is in a position in which it prevents the fluid connection between the outlet 36 and the sump bore.
  • the third web 52 is then located completely in the region of the outlet 36, so that a fluid connection between the outlet 36 and the channel 30. From this in turn it follows that the pressure fluid which flows back from the piston-side end of the servomotor 18 is fed to the fluid which is passed to the cylinder head-side end of the servomotor 18 via the line 42.
  • valve spool 23 In position R, the valve spool 23 assumes a position in which the pressure inlet 26 is connected via the outlet 36 to the end of the servo motor 18 on the piston rod side and the end of the servo motor on the cylinder head side to the sump bore 46.
  • the pump 16 is provided with an actuating device or a compensator 60 which via a dashed drawing - is connected designated line 62 to the pressure side of the pump and a dashed line 64 represented with the channel 30th
  • actuating device or a compensator 60 which via a dashed drawing - is connected designated line 62 to the pressure side of the pump and a dashed line 64 represented with the channel 30th
  • the delivery rate of the pump is regulated via the compensator 60 such that the delivery rate of the pump 16 increases when the pressure drop between the lines 62 and 64th decreases.
  • the delivery rate of the pump 16 is therefore theoretically greatest when the pressure in the lines 62 and 64 is the same.
  • Such a pump with compensator is manufactured by Cessna Corp., Hutchinson, Kansas, V.St.vA, under the designation 70523.
  • valve slide 23 is therefore still provided with a measuring web 66 between the webs 48 and 50, so that the flow of liquid between the pressure inlet 26 and the recess 32 is throttled when the valve spool 23 is in the position Reg.
  • This throttling of the liquid causes an increased pressure drop between lines 62 and 64, as a result of which the delivery rate of pump 16 as a result of compensator 60 is reduced.
  • the delivery rate of the pump is theoretically zero in position N of the valve spool, since then the pressure drop between lines 62 and 64 is greatest.
  • the compensator 60 would adjust the pump 16 in such a way that its delivery rate increases excessively. A possibility would then have to be provided that the excess amount could escape through a pressure relief valve, not shown, connected to the outlet 36 in a suitable manner. This excess amount of liquid would mean unnecessary power consumption. This additional power could be better used elsewhere or, if it does not appear necessary to use it elsewhere, would mean increased fuel consumption.

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Abstract

Steuerventil (12), dessen Ventilschieber (23) in eine zweite, auch als Rückkoppelungsstellung bezeichnete Stellung verstellbar ist, in der die aus einem Druckraum zurückströmende Flüssigkeitsmenge der Druckflüssigkeit zum Beaufschlagen eines weiteren Druckraums zugesteuert wird, wobei in dieser Stellung über einen durch eine Drosselung hervorgerufenen Druckabfall die Fördermenge einer mit dem Steuerventil (12) verbundenen Pumpe (16) verringert wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil mit einem mit einer Pumpe verbindbaren Druckeinlaß, einem ersten und einem zweiten Auslaß, einer ersten und einer zweiten Sumpfbohrung und einem Ventilschieber, der in eine Stellung, in der der erste Auslaß mit dem Druckeinlaß verbunden und von der ersten Sumpfbohrung getrennt ist und in der der zweite Auslaß von dem Druckeinlaß getrennt und mit der Sumpfbohrung verbunden ist, in eine weitere Stellung verschiebbar ist, in der ein Auslaß mit dem Druckeinlaß verbunden ist und beide Auslässe miteinander verbunden und von den Sumpfbohrungen getrennt sind.
  • Derartige Steuerventile (US-PS 3 267 966) koppeln in der weiteren Stellung den Rückfluß aus dem einen Druckraum, beispielsweise eines doppelseitig beaufschlagbaren Stellmotors, mit der zu dem anderen Druckraum geförderten Druckflüssigkeit, wodurch die Verschiebebewegung des Stellmotors erheblich erhöht wird.
  • Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, derartige Ventile bei Verwendung mit Stellpumpen so zu verbessern, daß in der weiteren oder Rückkoppelungsstellung keine überschüssige Druckflüssigkeit zur Verfügung steht. Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst worden, daß der Druckabfall am Ventilschieber auf die Pumpe übertragbar ist, um die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen bzw. zu verringern in Abhängigkeit vom Abfallen bzw. Ansteigen des Druckabfalls, und daß in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen dem Druckeinlaß und Auslaß gedrosselt wird.
  • Auf diese Weise kann über den Druckabfall am Ventilschieber die Fördermenge einer Stellpumpe gesteuert werden derart, daß, wenn der Druckabfall am kleinsten ist, die Fördermenge am größten ist. Steht nun bei der Rückkoppelung noch zusätzliche Flüssigkeit zur Verfügung, so kann irgendwo in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß gedrosselt werden, so daß der Druckabfall erhöht und die Fördermenge dadurch verringert wird. Im ganzen gesehen wird durch diese Maßnahmen Leistung frei oder eingespart, da ohne zusätzliche Drosselung die Gesamtflüssigkeitsmenge zu groß würde und ein Teil abgesteuert werden müßte.
  • Die Drosselung kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch erfolgen, daß der Ventilschieber mit einem Meßsteg versehen ist, der in der weiteren Stellung den Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß und Auslaß drosselt.
  • Für ein Steuerventil mit einem in die den Ventilschieber aufnehmenden Bohrung mündenden Druckeinlaß und einem die Auslässe miteinander verbindenden Kanal wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Kanal außerhalb des Druckeinlasses vorgesehen ist und einen Anschluß für eine Leitung aufweist, die zu einer Stellpumpe führt, die über eine weitere Leitung mit dem Druckeinlaß verbindbar ist. Hierdurch werden in einfacher Weise Abzapfstellen zum Messen des Druckabfalls geschaffen, über den dann die hierzu zweckmäßig mit einer Stellvorrichtung ausgestattete Pumpe regelbar ist. Dabei ist es bereits bekannt, in dem Kanal eine Abzapfstelle vorzusehen (US-PS 3 804 123). Das dort offenbarte Ventil ist aber nicht für eine Rückkoppelung vorgesehen.
  • Zweckmäßig ist der Meßsteg derart am Ventilschieber vorgesehen, daß nur in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß und Auslaß gedrosselt ist.
  • In der Zeichnung ist ein nachfolgend näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Dort ist ein geschlossenes Hydrauliksystem 10 schematisch wiedergegeben. Dieses besteht im wesentlichen aus einem Steuerventil 12, das mit einem Sammelbehälter 14 verbunden ist, einer Kompensationspumpe 16 mit verändererbarer Druckfördermenge und einem doppelseitig beaufschlagbaren Stellmotor 18, der als Stellzylinder für eine Ladeschaufel ausgebildet sein kann. Derartige oder ähnliche Pumpen sind beispielsweise in der US-PS 3 804 116 erwähnt.
  • Im einzelnen weist das Steuerventil 12 ein Ventilgehäuse 20 mit einer Bohrung 22 auf, in der ein Ventilschieber 23 hin-und herbewegbar angeordnet ist. Ein Einlaßkanal 24 im Ventilgehäuse 20 ist über ein Rückschlagventil 27 mit einem Druckeinlaß 26 und mit einer Druckleitung 28 verbunden, die ihrerseits an dem Auslaß der Kompensationspumpe 16 angeschlossen ist. Der Druckeinlaß 26 schneidet die Bohrung 22 an einer Stelle, die etwa mittig zwischen ihren Enden liegt, und die beiden Enden eines Kanals 30 im Ventilgehäuse 20 münden in entsprechende Ausdrehungen 32 und 34, die beiderseits des Druckeinlasses 26 in die Bohrung 22 eingearbeitet sind. Zwei Auslässe 36 und 38 sind außen neben den Ausdrehungen 32 und 34 die Bohrung 22 schneidend vorgesehen und über Leitungen 40 und 42, die sowohl dem Zulauf als auch dem Rücklauf dienen, mit den kolbenstangenseitigen und zylinderkopfseitigen Enden des Stellmotors 18 verbunden. Außen neben den Auslässen 36 und 38 sind die Bohrung 22 ebenfalls schneidend zwei mit dem Sammelbehälter 14 verbundene Sumpfbohrungen 44 und 46 vorgesehen.
  • Um den Zu- und Abfluß des Druckmediums zu und aus dem Stellmotor 18 steuern zu können, ist der Ventilschieber 23 auf seiner Länge mit verschiedenen Stegen versehen. Im einzelnen befindet sich ein erster Steg 48, wenn der Ventilschieber in seiner in der Zeichnung wiedergegebenen Neutralstellung steht, zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 derart in der Bohrung 22, daß keine Druckflüssigkeitsverbindung zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 besteht. Ein zweiter Steg 50 überbrückt dann die Breite der Ausdrehung 34 und verhindert eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Druckeinlaß 26, dem Kanal 30 und dem Auslaß 38. Des weiteren ist der Ventilschieber 23 rechts neben dem ersten Steg 48 mit einem dritten Steg 52 versehen, der in der Neutralstellung eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Auslaß 36 unterbindet. Schließlich sind noch Stege 54 und 56 an den sich gegenüberliegenden Enden des Ventilschiebers 23 vorgesehen und derart angeordnet, daß sie in der Neutralstellung den Rückfluß in die Sumpfbohrungen 44 und 46 unterbinden.
  • Um die Ladeschaufel absenken zu können, wird der Ventilschieber 23 aus seiner Neutralstellung in die Senkposition D nach rechts verschoben. In dieser Stellung ist der erste Steg 48 derart verstellt, daß er sich ganz in der Ausdrehung 32 befindet, wodurch eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Druckeinlaß 26 hergestellt wurde. Gleichzeitig wurde der zweite Steg 50 derart nach rechts verstellt, daß der Kanal 30 an seinem linken Ende eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der Ausdrehung 32 und dem Kanal 38 möglich macht. Der Steg 54 nimmt dann eine Stellung ein, in der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und der Sumpfbohrung 44 besteht. Die Senkgeschwindigkeit ist eine direkte Funktion der nach rechts gerichteten Schiebebewegung des Ventilschiebers 23, und die maximale Senkgeschwindigkeit wird erreicht, wenn sich der Ventilschieber in der Regenerativposition oder Rückkoppelungsstellung Reg befindet. In dieser Stellung befindet sich ein Regenerativsteg 58, der zwischen den Stegen 52 und 54 vorgesehen ist, in einer Position, in der er die Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und der Sumpfbohrung unterbindet. Der dritte Steg 52 befindet sich dann vollständig in dem Bereich des Auslasses 36, so daß eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Auslaß 36 und dem Kanal 30 besteht. Hieraus wiederum folgt, daß die Druckflüssigkeit, die von dem kolbenseitigen Ende des Stellmotors 18 zurückströmt, der Flüssigkeit, die zum zylinderkopfseitigen Ende des Stellmotors 18 über die Leitung 42 geleitet wird, zugeführt wird.
  • In der Position R nimmt der Ventilschieber 23 eine Stellung ein, in der der Druckeinlaß 26 über den Auslaß 36 mit dem kolbenstangenseitigen Ende des Stellmotors 18 und das zylinderkopfseitige Ende des Stellmotors mit der Sumpfbohrung 46 verbunden ist.
  • Die Pumpe 16 ist mit einer Stellvorrichtung oder einem Kompensator 60 versehen, der über eine gestrichelt eingezeich- nete Leitung 62 mit der Druckseite der Pumpe und über eine gestrichelt wiedergegebene Leitung 64 mit dem Kanal 30 verbunden ist. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von dem Druck an der Druckseite der Pumpe und in Abhängigkeit vom Druck am Kanal 30 die Fördermenge der Pumpe über den Kompensator 60 derart geregelt, daß die Fördermenge der Pumpe 16 ansteigt, wenn der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 abnimmt. Die Fördermenge der Pumpe 16 ist daher theoretisch am größten, wenn der Druck in den Leitungen 62 und 64 gleich ist. Eine derartige Pumpe mit Kompensator wird von der Firma Cessna Corp., Hutchinson, Kansas, V.St.v.A., unter der Bezeichnung 70523 hergestellt.
  • In der Regenerativstellung Reg des Ventilschiebers 23 ist es aber nicht erforderlich, eine große Fördermenge der Pumpe 16 aufrechtzuerhalten, was in den Stellungen D und R der Fall ist, da dann der Pumpenfördermenge noch die Flüssigkeitsmenge vom kolbenseitigen Ende des Stellmotors zugeführt wird. Der Ventilschieber 23 ist deshalb noch mit einem Meßsteg 66 zwischen den Stegen 48 und 50 versehen, so daß der Flüssigkeitsdurchfluß zwischen dem Druckeinlaß 26 und der Ausdrehung 32 gedrosselt wird, wenn sich der Ventilschieber 23 in der Stellung Reg befindet. Diese Drosselung der Flüssigkeit bewirkt einen erhöhten Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64, wodurch die Fördermenge der Pumpe 16 infolge des Kompensators 60 verringert wird. Die Fördermenge der Pumpe ist in der Stellung N des Ventilschiebers theoretisch gleich Null, da dann der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 am größten ist.
  • Würde der Meßsteg 66 nicht vorhanden sein, dann würde der Druckabfall zwischen den Leitungen 62 und 64 in der Stellung Reg abnehmen. Dadurch würde der Kompensator 60 die Pumpe 16 derart verstellen, daß ihre Fördermenge übergroß ansteigt. Es müßte dann eine Möglichkeit vorgesehen werden, daß die überschüssige Menge durch ein nicht gezeichnetes, mit dem Auslaß 36 in geeigneter Weise verbundenes überdruckventil entweichen könnte. Diese überschüssige Flüssigkeitsmenge würde einen unnötigen Leistungsverbrauch bedeuten. Diese zusätzliche Leistung könnte an anderer Stelle besser eingesetzt werden oder würde, sofern eine Verwendung an anderer Stelle nicht.erforderlich erscheint, einen erhöhten Brennstoffverbrauch bedeuten.

Claims (4)

1. Steuerventil (12) mit einem mit einer Pumpe (16) verbindbaren Druckeinlaß (26), einem ersten und einem zweiten Auslaß (36, 38), einer ersten und einer zweiten Sumpfbohrung (44, 46) und einem Ventilschieber (23), der in eine Stellung, in der der erste Auslaß (36 oder 38) mit dem Druckeinlaß (26) verbunden und von der ersten Sumpfbohrung (44 oder 46) getrennt ist und in der der zweite Auslaß (38 oder 36) von dem Druckeinlaß (26) getrennt und mit der Sumpfbohrung (46 oder 44) verbunden ist, in eine weitere Stellung verschiebbar ist, in der ein Auslaß (36 oder 38) mit dem Druckeinlaß (26) verbunden ist und beide Auslässe miteinander verbunden und von den Sumpfbohrungen getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall am Ventilschieber (23) auf die Pumpe (16) übertragbar ist, um die Fördermenge der Pumpe (16) zu erhöhen bzw. zu verringern in Abhängigkeit vom Abfallen bzw. Ansteigen des Druckabfalls, und daß in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) gedrosselt wird.
2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (23) mit einem Meßsteg (66) versehen ist, der in der weiteren Stellung den Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) drosselt.
3. Steuerventil nach Anspruch 1 mit einem in die den Ventilschieber (23) aufnehmenden Bohrung (22) mündenden Druckeinlaß (26) und einem die Auslässe (36, 38) miteinander verbindenden Kanal (30), dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (30) außerhalb des Druckeinlasses (26) vorgesehen ist und einen Anschluß für eine Leitung (64) aufweist, die zu einer Stellpumpe (16) führt, die über eine weitere Leitung (62) mit dem Druckeinlaß (26) verbindbar ist.
4. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsteg (66) derart am Ventilschieber (23) vorgesehen ist, daß nur in der weiteren Stellung der Flüssigkeitsfluß zwischen Druckeinlaß (26) und Auslaß (36 oder 38) gedrosselt ist.
EP83103138A 1982-04-19 1983-03-30 Steuerventil Withdrawn EP0092074A1 (de)

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Inventor name: KOEHLER, TED ALAN

Inventor name: ERNST, PAUL JOHN