EP2541071A2 - Ventilanordnung für ein hydraulisches Steuerungssystem - Google Patents

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EP2541071A2
EP2541071A2 EP12004137A EP12004137A EP2541071A2 EP 2541071 A2 EP2541071 A2 EP 2541071A2 EP 12004137 A EP12004137 A EP 12004137A EP 12004137 A EP12004137 A EP 12004137A EP 2541071 A2 EP2541071 A2 EP 2541071A2
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EP
European Patent Office
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connection
valve
port
consumer
pressure
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EP12004137A
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English (en)
French (fr)
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EP2541071B1 (de
EP2541071A3 (de
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Michael Dipl.-Ing. Deeken
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Liebherr Machines Bulle SA
Original Assignee
Liebherr Machines Bulle SA
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Publication date
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Publication of EP2541071A3 publication Critical patent/EP2541071A3/de
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    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the present invention relates to a valve assembly for a hydraulic control system for controlling a hydraulic consumer, having a pressure port for connection to a pressure supply, a tank port for connection to a return line, and two load ports for connection to the terminals of the hydraulic consumer.
  • valve assemblies are commonly used in hydraulic control systems to control the supply to and drain from a hydraulic consumer.
  • a 4/3-way proportional valve is usually used to control the movement of the hydraulic consumer in both directions.
  • the present invention shows a valve assembly for a hydraulic control system for driving a hydraulic consumer, with a pressure port for connection to a pressure supply, a tank port for connection to a return line, and two load ports for connection to the terminals of the hydraulic consumer. At least two separate valves are provided for controlling the connection of the two consumer connections with pressure connection and tank connection.
  • the valve assembly further comprises a valve for connection of pressure port and tank port.
  • valve according to the invention for connecting the pressure connection and the tank connection, an "open center" function is made possible, which connects the pressure connection and tank connection as long as there is no volumetric flow demand for the hydraulic consumer.
  • This allows a more flexible use of the invention Valve arrangement and improves the drive options. In particular, it is possible to connect several valve assemblies in series.
  • the system of resolved control edges also makes it possible to control the individual control edges separately from each other and / or to design or dimension different to adapt the cross sections and to minimize the flow losses.
  • valves for connection of pressure connection and tank connection are at least partially separately and optionally controlled differently.
  • valves for connecting the pressure connection and the tank connection, in particular differently dimensioned valves.
  • valve for connecting pressure port and tank port is designed as a separate valve.
  • the "open center" function is thus not integrated in the valves for connecting the two consumer connections with pressure connection and tank connection, but executed separately.
  • a 2/2-way valve can be used for the valve for connecting the pressure connection and tank connection.
  • the present invention is advantageously used for controlling hydraulic consumers with two directions of movement.
  • the valve arrangement is designed so that it can connect both consumer connections with the pressure connection or the tank connection, depending on the desired direction of movement.
  • the present invention is used in valve assemblies with resolved control edges, in which for connecting the first consumer terminal another valve is used with the pressure connection than for connecting the second consumer connection to the tank connection and / or wherein a second valve is used to connect the second consumer connection to the pressure connection than to connect the first consumer connection to the tank connection.
  • a different valve is used to connect the first consumer port to the pressure port than to connect the second consumer port to the pressure port and / or to connect the first consumer port to the tank port, a different valve is used to connect the second consumer port with the tank connection.
  • valves are used for all connections between the two consumer connections and pressure connection and tank connection, that is, a total of four valves for connecting the two consumer connections with pressure connection and tank connection.
  • 2/2-way valves can be used according to the invention for the valves for connecting the consumer connections with pressure connection and tank connection.
  • valves can be used to connect the consumer connections with pressure connection and tank connection. If a consumer is to be controlled with two directions of movement, two 3/3-way valves are advantageously used for this purpose.
  • the valve arrangement according to the invention comprises a control which closes the valve for connection of pressure port and tank port when the connection between one of the consumer ports and the pressure port is opened. Conversely, when all connections between one of the consumer ports and the pressure port are closed, the controller opens the pressure port and tank port connection valve. Furthermore, the controller can equally account for the connections between the load ports and the tank port.
  • the actuation of the valves of the valve arrangement according to the invention can be carried out both hydraulically, as well as electrically.
  • control of the valves for connection of the consumer connections with pressure connection and tank connection and / or the valve for connection of pressure connection and tank connection takes place hydraulically.
  • the valves for connection of the consumer connections with pressure connection and tank connection and / or the valve for connection of pressure connection and tank connection can be controlled in each case via a separate valve associated therewith.
  • a separate valve associated therewith for example, in each case a 3/3-way valve can be used.
  • the valves for connecting the consumer connections with pressure connection and tank connection are each controlled via a separate valve associated with them.
  • the valve for connection of pressure connection and tank connection is controlled via a separate valve associated with it.
  • valves for connecting the consumer connections with pressure connection and tank connection and / or the valve for connection of pressure connection and tank connection are at least partially controlled jointly.
  • valves for connection of the consumer connections with pressure connection and tank connection can be controlled at least partially together become.
  • control can take place via two separate valves, which each control a direction of movement of the hydraulic consumer.
  • valve for connection of pressure port and tank port is controlled together with the valves for connecting the load ports with pressure port and tank port.
  • valve arrangement can be designed so that the control terminal of the valve for connection of pressure connection and tank connection with one or more control lines for driving the valves for connecting the load ports with pressure port and tank port is in communication.
  • control connection of the valve for connecting the pressure connection and the tank connection is in this case connected to a plurality of control lines for activating the other valves, furthermore advantageously with all control lines.
  • the connection takes place via one or more check valves. In this way can be ensured by the hydraulic control that the valve for connection of pressure port and tank port opens when all other valves are closed, and closes when one of the other valves opens.
  • the present invention further includes a hydraulic control system having a valve assembly as described above.
  • the present invention includes a hydraulic system with a valve assembly or with a hydraulic control system as set forth above.
  • the hydraulic system advantageously comprises at least one hydraulic pump for providing a hydraulic pressure at the pressure connection of the valve arrangement, and a return line for connection to the tank connection of the valve arrangement.
  • the hydraulic system according to the invention comprises a consumer whose inlet and outlet are connected to the two load ports of the valve assembly.
  • valve assembly according to the invention is used with a consumer with two directions of movement.
  • the consumer may be in particular a translational or rotary consumer.
  • the hydraulic consumer may be a hydraulic cylinder or a hydraulic motor.
  • the hydraulic control system may comprise a further valve arrangement, which is connected in series with the valve arrangement according to the invention.
  • a further valve arrangement which is connected in series with the valve arrangement according to the invention.
  • valve arrangement is also a valve arrangement according to the invention with dissolved control edges and a valve for connecting the pressure connection and the tank connection.
  • it may also be a conventional valve.
  • the present invention further includes an implement having a hydraulic system as described above.
  • it may be a movable working device.
  • the implement according to the invention may be an earthmoving device, a handling device and / or a crane.
  • the inventive hydraulic control system is used to control a working equipment of the implement.
  • a hydraulic cylinder or a hydraulic motor of the working equipment For example, a hydraulic cylinder for lifting a boom or hydraulic motor for driving a slewing gear or a winch can be controlled.
  • the present invention further includes a method of operating a hydraulic system as set forth above.
  • the valve is closed to connect pressure port and tank port, when the connection between one of the consumer ports and the pressure port is opened.
  • the operation of the hydraulic system takes place here as already described above with regard to the valve arrangement according to the invention.
  • the present invention enables a particularly efficient distribution of the volume flows to a consumer.
  • resolved control edges are used.
  • an "open center” function is integrated with another seat valve.
  • the invention can thus minimize the pressure losses of the returns of the consumer.
  • different size seat valves for the inlet and the outlet of the hydraulic consumer can be used for this purpose. Simultaneously with the opening of the orifice to the inlet, the "open center" orifice closes to restrict the volume flow.
  • the inlet and outlet control edges are not carried out as usual as 4/3-way valve, but as a single control edges in the form of 2/2-way valves. This results in a number of four 2/2-way valves, two each for the two consumer connections A and B, that is for each of the consumer connections each a valve for the inlet and a valve for the flow.
  • the "open center” function is implemented via an additional 2/2-way valve, which is closed at a volumetric flow demand of the hydraulic consumer. This makes it possible to connect valve sections in series.
  • the system of dissolved control edges makes it possible to use different valves and / or to control inlet and outlet edges or directions of movement of the hydraulic consumer separately from each other. As a result, the cross sections can be adapted and flow losses can be minimized.
  • valve assemblies according to the invention serve to control a hydraulic load 11.
  • this is a hydraulic cylinder.
  • a hydraulic motor could also be activated.
  • the hydraulic consumer 11 has two connections, which form the inlet or outlet depending on the direction of movement. Furthermore, a hydraulic pump 10 is provided, which provides hydraulic pressure for operating the hydraulic consumer 11, as well as a tank 12, to which hydraulic fluid can flow back.
  • the valve arrangement according to the invention now has two consumer ports A and B for connection to the terminals of the hydraulic consumer 11, a pressure port P for connection to the hydraulic pump 12 and a tank port T for connection to a return line leading to the tank.
  • the individual connections can also be designed in the form of a plurality of connections connected in parallel.
  • valve assembly is a valve assembly with dissolved control edges, so that the two consumer terminals A and B and both directions of movement of the consumer via separate valves and thus not mechanically interconnected control edges are controlled.
  • valves 1 to 4 are present in the embodiment, wherein valve 1, the pressure port P to the first consumer port A, valve 2, the tank port T with the first consumer port A, valve 3, the pressure port P to the second consumer port B and valve 4, the tank port T. connects to the second consumer terminal B.
  • 2/2-way valves are used as valves.
  • valves for controlling the two load ports could also be an arrangement with only two separate valves are used. In such an arrangement, either the two consumer connections could then be controlled separately, or the two directions of movement of the hydraulic consumer. For example, two 3/3-way valves could be used for this purpose.
  • valves for controlling the two consumer connections or directions of movement allows for a separate and possibly different control of the valves, and on the other hand, the use of different sized valves. These two options can be used both individually and combined to adapt to the particular application and thus to reduce losses.
  • valve or the valves which connect or connect the first consumer connection A to the pressure connection P and the tank connection T can be designed differently from the valve or the valves connecting the second consumer connection B to the tank connection T and the pressure connection P . connect.
  • different valve cross sections can be used.
  • the valve or valves which actuate a first direction of movement of the hydraulic consumer be designed differently from the valve or valves which actuate a second direction of movement.
  • valve 5 which connects the pressure port P to the tank port T.
  • the valve 5 is designed as a separate valve to the other valves. As a result, there is a further separate control edge, via which a direct connection between the pressure connection and the tank connection can be established.
  • valve 5 an "open center” function can be realized, which connects pressure port and tank connection with each other when the two consumer ports are disconnected from the pressure port and vice versa.
  • a corresponding control is provided for this purpose.
  • the controller is designed so that the valve 5 closes when one of the valves for connecting the pressure port opens with one of the two load ports, so as to throttle the flow.
  • valves 1 to 5 are hydraulically controlled.
  • a hydraulic pump 13 is provided in each case, which provides the control pressure required for this purpose.
  • a separate control valve SV1 to SV5 is provided for each of the valves 1 to 5.
  • a control valve while 3/3-way valves are used.
  • the control valves SV1 to SV5 can be electrically controlled, for example.
  • control valves SV1 to SV5 can also be integrated in the valves 1 to 5, so that in each case two-stage valves are used.
  • control valve SV1 'and SV2' are used to control the valves 1 to 5.
  • the control valve SV1 ' controls the valves 1 and 4, that is, the connection of the first consumer port A to the pressure port and the connection of the second consumer port B to the tank port.
  • the second control valve SV2 ' controls, however, the valves 2 and 3, that is, the connection of the second consumer port to the pressure port and the connection of the first consumer port to the tank port.
  • the first control valve SV1 'thus controls the first direction of movement, in which the terminal A of the consumer is pressurized, while hydraulic fluid from the second terminal B flows.
  • the control valve SV2 ' controls the opposite direction.
  • the control valves SV1 'and SV2' for controlling the valves 1 to 4 are now also used to control the valve 5 to connect the pressure port and tank port.
  • the control terminal of the valve 5 via check valves 16 with the control lines for controlling the valves 1 to 4 in connection.
  • the check valves 16 ensure that the respective highest control pressure is applied to the control terminal of the valve 5. The valve 5 is thereby automatically closed when one of the valves 1 to 4 is opened.
  • a corresponding control of the valve 5 for the connection of pressure connection and tank connection would also be in the in FIG. 1 embodiment shown conceivable by dispensing with the control valve SV5 and the control terminal of the valve 5 is connected via check valves to the control lines for the valves 1 to 4.

Abstract

Die vorliegende Anmeldung zeigt eine Ventilanordnung für ein hydraulisches Steuerungssystem zum Ansteuern eines hydraulischen Verbrauchers (11), mit einem Druckanschluss (P) zur Verbindung mit einer Druckversorgung, einem Tankanschluss (T) zur Verbindung mit einer Rücklaufleitung, und zwei Verbraucheranschlüssen (A, B) zur Verbindung mit den Anschlüssen des hydraulischen Verbrauchers, wobei zur Ansteuerung der Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluss und Tankanschluss mindestens zwei separate Ventile (1, 2, 3, 4) eingesetzt werden. Dabei umfasst die Ventilanordnung ein Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluss und Tankanschluss.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für ein hydraulisches Steuerungssystem zum Ansteuern eines hydraulischen Verbrauchers, mit einem Druckanschluß zur Verbindung mit einer Druckversorgung, einem Tankanschluß zur Verbindung mit einer Rücklaufleitung, und zwei Verbraucheranschlüssen zur Verbindung mit den Anschlüssen des hydraulischen Verbrauchers.
  • Solche Ventilanordnungen werden in hydraulischen Steuerungssystemen standardmäßig eingesetzt, um den Zulauf zu und den Ablauf von einem hydraulischen Verbraucher anzusteuern. Bei herkömmlichen hydraulischen Steuerungssystemen wird dabei üblicherweise ein 4/3-Proportionalwegeventil eingesetzt, um die Bewegung des hydraulischen Verbrauchers in beide Richtungen zu steuern.
  • Solche hydraulischen Steuerungssysteme mit einem einzigen Ventil zur Ansteuerung des hydraulischen Verbrauchers weisen jedoch aufgrund der mechanischen Kopplung von Zu- und Ablaufsteuerkante erhebliche Verluste auf. Bei drückenden Lasten entstehen dabei nicht notwendige Drosselverluste an der Ablaufkante, und umgekehrt bei ziehenden Lasten Drosselverluste an der Zulaufkante. Weiterhin sind auch die Ansteuerkanten für beide Bewegungsrichtungen mechanisch gekoppelt und können daher nicht an die Einsatzsituation angepaßt werden.
  • Eur Reduzierung dieser Drosselverluste werden in der vorliegenden Erfindung daher aufgelöste Steuerkanten eingesetzt. Anstatt eines gemeinsamen Ventils wird dabei jeweils ein separates Ventil für die Ansteuerung des Zu- und Ablaufs des hydraulischen Verbrauchers und/oder der beiden Bewegungsrichtungen des hydraulischen Verbrauchers eingesetzt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dabei, eine solchen Ventilanordnung mit aufgelösten Steuerkanten, bei welcher zur Ansteuerung der Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluss und Tankanschluss mindestens zwei separate Ventile eingesetzt werden, weiter zu verbessern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ventilanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt dabei eine Ventilanordnung für ein hydraulisches Steuerungssystem zum Ansteuern eines hydraulischen Verbrauchers, mit einem Druckanschluß zur Verbindung mit einer Druckversorgung, einem Tankanschluß zur Verbindung mit einer Rücklaufleitung, und zwei Verbraucheranschlüssen zur Verbindung mit den Anschlüssen des hydraulischen Verbrauchers. Dabei sind zur Ansteuerung der Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß mindestens zwei separate Ventile vorgesehen. Erfindungsgemäß umfaßt die Ventilanordnung weiterhin ein Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß.
  • Durch das erfindungsgemäße Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß wird eine "open center" Funktion ermöglicht, welche den Druckanschluß und Tankanschluß verbindet, solange keine Volumenstromanforderung für den hydraulischen Verbraucher vorliegt. Dies ermöglicht einen flexibleren Einsatz der erfindungsgemäßen Ventilanordnung und verbessert die Ansteuerungsmöglichkeiten. Insbesondere ist es möglich, mehrere Ventilanordnungen in Reihe zu schalten.
  • Das System der aufgelösten Steuerkanten ermöglicht es zudem, die einzelnen Steuerkanten getrennt voneinander anzusteuern und/oder unterschiedlich auszugestalten bzw. zu dimensionieren, um die Querschnitte anzupassen und die Durchflußverluste zu minimieren.
  • Vorteilhafterweise werden die Ventile zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß zumindest teilweise separat und ggf. unterschiedlich angesteuert.
  • Alternativ oder zusätzlich können für die Ventile zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß zumindest teilweise unterschiedliche Ventile zum Einsatz kommen, insbesondere unterschiedlich dimensionierte Ventile.
  • In einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß als separates Ventil ausgeführt. Die "open center" Funktion ist damit nicht in die Ventile zur Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß integriert, sondern separat ausgeführt.
  • Insbesondere kann für das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß ein 2/2-Wegeventil eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird dabei vorteilhafterweise zur Ansteuerung von hydraulischen Verbrauchern mit zwei Bewegungsrichtungen eingesetzt. Die Ventilanordung ist in diesem Fall so ausgeführt, dass sie beide Verbraucheranschlüsse je nach gewünschter Bewegungsrichtung mit dem Druckanschluss oder dem Tankanschluss verbinden kann.
  • Vorteilhafterweise kommt die vorliegende Erfindung bei Ventilanordnungen mit aufgelösten Steuerkanten zum Einsatz, bei welchen zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses mit dem Druckanschluß ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluß und/oder wobei zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Druckanschluß ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluß. Hierdurch können der Zulauf und der Ablauf für den Verbraucher getrennt angesteuert bzw. ausgeführt werden.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, daß zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses mit dem Druckanschluß ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Druckanschluss und/oder zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluß ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluss. Hierdurch können die beiden Bewegungsrichtungen des hydraulischen Verbrauchers getrennt angesteuert bzw. ausgeführt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden dabei für alle Verbindungen zwischen den beiden Verbraucheranschlüssen und Druckanschluß und Tankanschluß separate Ventile eingesetzt, das heißt insgesamt vier Ventile zur Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß.
  • Insbesondere können erfindungsgemäß für die Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß jeweils 2/2-Wegeventile eingesetzt werden.
  • Alternativ können jedoch auch nur zwei Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß eingesetzt werden. Soll dabei ein Verbraucher mit zwei Bewegungsrichtungen angesteuert werden, werden hierfür vorteilhafterweise zwei 3/3-Wegeventile eingesetzt.
  • Vorteilhafterweise umfaßt die erfindungsgemäße Ventilanordnung eine Steuerung, welche das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß schließt, wenn die Verbindung zwischen einem der Verbraucheranschlüsse und dem Druckanschluß geöffnet wird. Umgekehrt öffnet die Steuerung das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß, wenn alle Verbindungen zwischen einem der Verbraucheranschlüsse und dem Druckanschluß geschlossen sind. Weiterhin kann die Steuerung in gleicher Weise auch die Verbindungen zwischen den Verbraucheranschlüssen und dem Tankanschluß berücksichtigen.
  • Die Ansteuerung der Ventile der erfindungsgemäßen Ventilanordnung kann dabei sowohl hydraulisch, als auch elektrisch erfolgen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Ansteuerung der Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß und/oder des Ventils zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß hydraulisch.
  • In einer ersten Ausführungsform können dabei die Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß und/oder das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß jeweils über ein ihnen zugeordnetes separates Ventil angesteuert werden. Hierzu kann beispielsweise jeweils ein 3/3-Wegeventil eingesetzt werden. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß die Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß jeweils über ein ihnen zugeordnetes separates Ventil angesteuert werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß auch das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß über ein ihm zugeordnetes separates Ventil angesteuert wird.
  • In einer zweiten Ausführungsform werden die Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß und/oder das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß zumindest teilweise gemeinsam angesteuert.
  • Insbesondere können dabei die Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß zumindest teilweise gemeinsam angesteuert werden. Insbesondere kann die Ansteuerung dabei über zwei separate Ventile erfolgen, welche jeweils eine Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers ansteuern.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß gemeinsam mit den Ventilen zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß angesteuert wird.
  • Insbesondere kann die Ventilanordnung dabei so ausgeführt sein, daß der Steueranschluß des Ventils zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß mit einer oder mehreren Steuerleitungen zum Ansteuern der Ventile zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse mit Druckanschluß und Tankanschluß in Verbindung steht. Vorteilhafterweise steht der Steueranschluß des Ventils zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß dabei mit mehreren Steuerleitungen zum Ansteuern der übrigen Ventile in Verbindung, weiterhin vorteilhafterweise mit allen Steuerleitungen. Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung dabei über ein oder mehrere Rückschlagventile. Hierdurch kann durch die hydraulische Steuerung sichergestellt werden, daß das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß öffnet, wenn alle anderen Ventile geschlossen sind, und schließt, wenn eines der anderen Ventile öffnet.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein hydraulisches Steuerungssystem mit einer Ventilanordnung, wie sie oben beschrieben wurde.
  • Weiterhin umfaßt die vorliegende Erfindung ein Hydrauliksystem mit einer Ventilanordnung oder mit einem hydraulischen Steuerungssystem, wie es oben dargestellt wurde. Das Hydrauliksystem umfaßt dabei vorteilhafterweise mindestens eine Hydraulikpumpe zur Bereitstellung eines Hydraulikdrucks am Druckanschluß der Ventilanordnung, sowie eine Rücklaufleitung zum Anschluß an den Tankanschluß der Ventilanordnung. Weiterhin umfaßt das erfindungsgemäße Hydrauliksystem einen Verbraucher, dessen Zu- und Ablauf an den beiden Verbraucheranschlüssen der Ventilanordnung angeschlossen sind.
  • Vorteilhafterweise wird die erfindungsgemäße Ventilanordnung dabei mit einem Verbraucher mit zwei Bewegungsrichtungen eingesetzt. Bei dem Verbraucher kann es sich dabei insbesondere um ein translatorischen oder einen rotatorischen Verbraucher handeln. Insbesondere kann es sich dabei bei dem hydraulischen Verbraucher um einen Hydraulikzylinder oder einen Hydraulikmotor handeln.
  • Das hydraulische Steuerungssystem kann eine weitere Ventilanordnung umfassen, welche mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung in Reihe geschaltet ist. Durch das erfindungsgemäße Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß ist eine solche Reihenschaltung möglich, da in Neutralstellung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung Hydraulikdruck vom Druckanschluß zum Tankanschluß und damit weiter zur weiteren Ventilanordnung fließt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich auch bei der weiteren Ventilanordnung um eine erfindungsgemäße Ventilanordnung mit aufgelösten Steuerkanten und einem Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß. Es kann sich jedoch auch um ein konventionelles Ventil handeln.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Arbeitsgerät mit einem Hydrauliksystem, wie es oben beschrieben wurde. Insbesondere kann es sich dabei um ein verfahrbares Arbeitsgerät handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Arbeitsgerät dabei um ein Erdbewegungsgerät, ein Umschlaggerät und/oder einen Kran handeln.
  • Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße hydraulische Steuerungssystem zur Ansteuerung einer Arbeitsausrüstung des Arbeitsgerätes eingesetzt. Insbesondere kann dabei ein Hydraulikzylinder oder ein Hydraulikmotor der Arbeitsausrüstung angesteuert werden. Beispielsweise kann ein Hydraulikzylinder zum Anheben eines Auslegers oder Hydraulikmotor zum Antrieb eines Drehwerkes oder einer Winde angesteuert werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Hydrauliksystems, wie es oben dargestellt wurde. Erfindungsgemäß wird dabei das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß geschlossen, wenn die Verbindung zwischen einem der Verbraucheranschlüsse und dem Druckanschluß geöffnet wird. Vorteilhafterweise erfolgt der Betrieb des Hydrauliksystems dabei so, wie dies bereits oben im Hinblick auf die erfindungsgemäße Ventilanordnung dargestellt wurde.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen sowie Zeichnungen näher dargestellt.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung und
    Fig. 2:
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hydrauliksystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders effiziente Verteilung der Volumenströme zu einem Verbraucher. Hierfür werden aufgelöste Steuerkanten eingesetzt. Zudem wird eine "open center" Funktion durch ein weiteres Sitzventil integriert. Die Erfindung kann so die Druckverluste der Rückläufe der Verbraucher minimieren. Beispielsweise können hierfür unterschiedlich große Sitzventile für den Zulauf und den Ablauf des hydraulischen Verbrauchers verwendet werden. Gleichzeitig mit dem Öffnen der Blende zum Zulauf schließt dabei die "open center" Blende, um den Volumenstrom anzudrosseln.
  • Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen werden dabei die zu- und ablaufseitigen Steuerkanten nicht wie üblich als 4/3-Wegeventil ausgeführt, sondern als einzelne Steuerkanten in Form von 2/2-Wegeventilen. Hieraus resultiert eine Anzahl von vier 2/2-Wegeventilen, jeweils zwei für die beiden Verbraucheranschlüsse A und B, das heißt für jeden der Verbraucheranschlüsse jeweils ein Ventil für den Zu- und ein Ventil für den Ablauf.
  • Die "open center" Funktion wird dabei über ein zusätzliches 2/2-Wegeventil implementiert, welches bei einer Volumenstromanforderung des hydraulischen Verbrauchers geschlossen wird. Diese ermöglicht es, Ventilsektionen in Reihe zu schalten.
  • Das System der aufgelösten Steuerkanten ermöglicht es, unterschiedliche Ventile einzusetzen und/oder Zu- und Ablaufkanten bzw. Bewegungsrichtungen des hydraulischen Verbrauchers getrennt voneinander anzusteuern. Hierdurch können die Querschnitte angepaßt und Durchflußverluste minimiert werden.
  • Im folgenden sollen die Ausführungsbeispiele nun näher dargestellt werden:
  • Die in Figuren 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Ventilanordnungen dienen der Ansteuerung eines hydraulischen Verbrauchers 11. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um einen Hydraulikzylinder. Alternativ könnte jedoch auch ein Hydraulikmotor angesteuert werden.
  • Der hydraulische Verbraucher 11 weist zwei Anschlüsse auf, welche je nach Bewegungsrichtung Zu- bzw. Ablauf bilden. Weiterhin ist eine Hydraulikpumpe 10 vorgesehen, welche Hydraulikdruck zum Betreiben des hydraulischen Verbrauchers 11 zur Verfügung stellt, sowie ein Tank 12, zu welchem Hydraulikfluid zurückfließen kann. Die erfindungsgemäße Ventilanordnung weist nun zwei Verbraucheranschlüsse A und B zur Verbindung mit den Anschlüssen des hydraulischen Verbrauchers 11, einen Druckanschluß P zur Verbindung mit der Hydraulikpumpe 12 und einen Tankanschluß T zur Verbindung mit einer zum Tank führenden Rücklaufleitung. Die einzelnen Anschlüsse können dabei auch in Form von mehreren, parallel geschalteten Anschlüssen ausgeführt sein.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung handelt es sich um eine Ventilanordnung mit aufgelösten Steuerkanten, so daß die beiden Verbraucheranschlüsse A und B und beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers über separate Ventile und damit nicht mechanisch miteinander verbundene Steuerkanten angesteuert werden. Hierfür sind im Ausführungsbeispiel vier Ventile 1 bis 4 vorhanden, wobei Ventil 1 den Druckanschluß P mit dem ersten Verbraucheranschluß A, Ventil 2 den Tankanschluß T mit dem ersten Verbraucheranschluß A, Ventil 3 den Druckanschluß P mit dem zweiten Verbraucheranschluß B und Ventil 4 den Tankanschluß T mit dem zweiten Verbraucheranschluß B verbindet. Als Ventile werden dabei jeweils 2/2-Wegeventile eingesetzt.
  • Alternativ zu der in Figur 1 gezeigten Anordnung mit vier Ventilen zur Ansteuerung der beiden Verbraucheranschlüsse könnte auch eine Anordnung mit nur zwei separaten Ventilen eingesetzt werden. Bei einer solchen Anordnung könnten dann entweder die beiden Verbraucheranschlüsse separat angesteuert werden, oder die beiden Bewegungsrichtungen des hydraulischen Verbrauchers. Beispielsweise könnten hierfür jeweils zwei 3/3-Wegeventile eingesetzt werden.
  • Die Verwendung von separaten Ventilen zur Ansteuerung der beiden Verbraucheranschlüsse bzw. Bewegungsrichtungen ermöglicht zum einen eine separate und ggf. unterschiedliche Ansteuerung der Ventile, und zum anderen den Einsatz unterschiedlich dimensionierter Ventile. Diese beiden Möglichkeiten können dabei sowohl einzeln, als auch kombiniert zur Anpassung an den jeweiligen Einsatzzweck und damit zur Verringerung der Verluste eingesetzt werden.
  • Insbesondere können dabei das Ventil oder die Ventile, welche den ersten Verbraucheranschluß A mit dem Druckanschluß P und dem Tankanschluß T verbindet bzw. verbinden, unterschiedlich zu dem Ventil oder den Ventilen ausgeführt sein, welche den zweiten Verbraucheranschluß B mit Tankanschluß T und Druckanschluß P verbindet bzw. verbinden. Insbesondere können dabei unterschiedliche Ventilquerschnitte eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß das oder die Ventile, welche eine erste Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers ansteuern, unterschiedlich zu dem oder den Ventilen ausgeführt sein, welche eine zweite Bewegungsrichtung ansteuern. Insbesondere können dabei wieder unterschiedliche dimensionierte Ventile und insbesondere Ventile mit unterschiedlichen Querschnitten eingesetzt werden.
  • Erfindungsgemäß ist nun ein weiteres Ventil 5 vorgesehen, welches den Druckanschluß P mit dem Tankanschluß T verbindet. Das Ventil 5 ist dabei als separates Ventil zu den übrigen Ventilen ausgeführt. Hierdurch steht eine weitere separate Steuerkante zur Verfügung, über welche eine direkte Verbindung zwischen Druckanschluß und Tankanschluß hergestellt werden kann.
  • Durch das Ventil 5 kann eine "open center" Funktion verwirklicht werden, welche Druckanschluß und Tankanschluß miteinander verbindet, wenn die beiden Verbraucheranschlüsse vom Druckanschluß getrennt werden und umgekehrt. Vorteilhafterweise ist hierfür eine entsprechende Steuerung vorgesehen. Vorteilhafterweise ist die Steuerung dabei so ausgeführt, daß das Ventil 5 schließt, wenn eines der Ventile zur Verbindung des Druckanschlusses mit einem der beiden Verbraucheranschlüsse öffnet, um so den Volumenstrom anzudrosseln.
  • Bei den in Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Ventilanordnung werden die Ventile 1 bis 5 dabei hydraulisch angesteuert. Hierfür ist jeweils eine Hydraulikpumpe 13 vorgesehen, welche den hierfür erforderlichen Steuerdruck zur Verfügung stellt.
  • Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist für jedes der Ventile 1 bis 5 ein separates Steuerventil SV1 bis SV5 vorgesehen. Als Steuerventil werden dabei 3/3-Wegeventile eingesetzt. Die in Figur 1 gezeigte Anordnung erlaubt damit eine separate Ansteuerung sämtlicher Ventile. Die Steuerventile SV1 bis SV5 können dabei beispielsweise elektrisch angesteuert werden.
  • Weiterhin können die Steuerventile SV1 bis SV5 auch in die Ventile 1 bis 5 integriert sein, so daß jeweils zweistufige Ventile eingesetzt werden.
  • Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden dagegen nur zwei Steuerventile SV1' und SV2' eingesetzt, um die Ventile 1 bis 5 anzusteuern. Das Steuerventil SV1' steuert dabei die Ventile 1 und 4 an, das heißt die Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses A mit dem Druckanschluß und die Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses B mit dem Tankanschluß. Das zweite Steuerventil SV2' steuert dagegen die Ventile 2 und 3 an, das heißt die Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Druckanschluß und die Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluß. Das erste Steuerventil SV1' steuert damit die erste Bewegungsrichtung an, bei welcher der Anschluß A des Verbrauchers mit Druck beaufschlagt wird, während Hydraulikfluid vom zweiten Anschluß B abfließt. Das Steuerventil SV2' steuert dagegen die Gegenrichtung an.
  • Die Steuerventile SV1' und SV2' zur Ansteuerung der Ventile 1 bis 4 werden nun auch zur Ansteuerung des Ventils 5 zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß eingesetzt. Hierzu steht der Steueranschluß des Ventils 5 über Rückschlagventile 16 mit den Steuerleitungen zur Ansteuerung der Ventile 1 bis 4 in Verbindung. Die Rückschlagventile 16 sorgen dabei dafür, daß der jeweils höchste Steuerdruck am Steueranschluß des Ventils 5 anliegt. Das Ventil 5 wird hierdurch automatisch geschlossen, wenn eines der Ventile 1 bis 4 geöffnet wird.
  • Eine entsprechende Ansteuerung des Ventils 5 zur Verbindung von Druckanschluß und Tankanschluß wäre dabei auch bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel denkbar, indem auf das Steuerventil SV5 verzichtet wird und der Steueranschluß des Ventils 5 über Rückschlagventile mit den Steuerleitungen für die Ventile 1 bis 4 verbunden wird.

Claims (14)

  1. Ventilanordnung für ein hydraulisches Steuerungssystem zum Ansteuern eines hydraulischen Verbrauchers (11), mit einem Druckanschluß (P) zur Verbindung mit einer Druckversorgung, einem Tankanschluß (T) zur Verbindung mit einer Rücklaufleitung, und zwei Verbraucheranschlüssen (A,B) zur Verbindung mit den Anschlüssen des hydraulischen Verbrauchers,
    wobei zur Ansteuerung der Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) mindestens zwei separate Ventile (1,2,3,4) eingesetzt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Ventilanordnung ein Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) umfasst.
  2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, wobei das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) als separates Ventil ausgeführt ist.
  3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses (A) mit dem Druckanschluß (P) ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses mit dem Tankanschluß (T) und/oder wobei zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses (B) mit dem Druckanschluß (P) ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses (A) mit dem Tankanschluß (T) und/oder wobei zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses (A) mit dem Druckanschluß (P) ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses (B) mit dem Druckanschluß (P) und/oder zur Verbindung des ersten Verbraucheranschlusses (A) mit dem Tankanschluß (T) ein anderes Ventil eingesetzt wird als zur Verbindung des zweiten Verbraucheranschlusses (B) mit dem Tankanschluß (T).
  4. Ventilanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei für die Ventile (1,2,3,4) zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) und/oder für das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) jeweils 2/2-Wegeventile eingesetzt werden.
  5. Ventilanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer Steuerung, welche das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) schließt, wenn die Verbindung zwischen einem der Verbraucheranschlüsse (A,B) und dem Druckanschluß (P) geöffnet wird.
  6. Ventilanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Ventile (1,2,3,4) zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) und/oder das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) hydraulisch angesteuert werden.
  7. Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei die Ventile (1,2,3,4) zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) und/oder das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) jeweils über ein ihnen zugeordnetes separates Ventil (SV1, SV2, SV3, SV4, SV5) angesteuert werden.
  8. Ventilanordnung nach Anspruch 6, wobei die Ventile (1,2,3,4) zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) und/oder das Ventil (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) zumindest teilweise gemeinsam angesteuert werden, wobei die Ansteuerung vorteilhafterweise über zwei separate Ventile (SV1',SV2') erfolgt, welche jeweils eine Bewegungsrichtung des hydraulischen Verbrauchers (11) ansteuern.
  9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Steueranschluss des Ventils (5) zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) mit einer oder mehreren Steuerleitungen zum Ansteuern der Ventile (1,2,3,4) zur Verbindung der Verbraucheranschlüsse (A,B) mit Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) in Verbindung steht, vorteilhafterweise über ein oder mehrere Rückschlagventile (16).
  10. Hydraulisches Steuerungssystem oder Hydrauliksystem mit einer Ventilanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  11. Hydraulisches Steuerungssystem oder Hydrauliksystem nach Anspruch 10, wobei die Ventilanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit einer weiteren Ventilanordnung in Reihe geschaltet ist.
  12. Arbeitsgerät mit einem Hydrauliksystem nach Anspruch 10 oder 11, wobei es sich vorteilhafterweise um ein verfahrbares Arbeitsgerät handelt.
  13. Arbeitsgerät nach Anspruch 12, wobei das hydraulische Steuerungssystem vorteilhafterweise zur Ansteuerung einer Arbeitsausrüstung des Arbeitsgerätes eingesetzt wird, weiterhin vorteilhafterweise zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders oder eines Hydraulikmotors der Arbeitsausrüstung.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Hydrauliksystems nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Ventil zur Verbindung von Druckanschluß (P) und Tankanschluß (T) geschlossen wird, wenn die Verbindung zwischen einem der Verbraucheranschlüsse (A,B) und dem Druckanschluß (P) geöffnet wird.
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