EP2927371B1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

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EP2927371B1
EP2927371B1 EP15000632.8A EP15000632A EP2927371B1 EP 2927371 B1 EP2927371 B1 EP 2927371B1 EP 15000632 A EP15000632 A EP 15000632A EP 2927371 B1 EP2927371 B1 EP 2927371B1
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EP
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valve
pressure
load
hydraulic
circuit arrangement
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Hermann Albert
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Hydac Fluidtechnik GmbH
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Hydac Fluidtechnik GmbH
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    • F15B2211/781—Control of multiple output members one or more output members having priority

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for controlling hydraulic consumers, which are connected in series one behind the other and which are supplied for their operation by at least one load-sensing control pump via a pressure supply connection, having the features in the preamble of claim 1.
  • Mobile working machines such as so-called Winterdienststreuer be built with a variety of carrier vehicles as a means of transport.
  • Such work machines regularly have different controllable and operable hydraulic consumers, for example in the form of hydraulically driven constant motors.
  • a consumer with his hydraulic motor can serve to drive a transport screw, for the purpose of transporting road salt; another consumer with a corresponding engine can then include a spreading plate for distributing the road salt on the road and another consumer with controllable motor to drive a feed pump to bring, for example, a liquid road salt mixture of winter maintenance spreader on the road.
  • the LS pump is regularly operated as a fixed displacement pump with an upstream throttle valve. By closing the throttle valve, the LS pump can be switched to standby mode, with the upcoming load sensing pressure in the fluid flow direction behind the throttle valve ultimately representing the control fluid flow for the actuatable LS pump.
  • the pump flow itself is determined by the free cross section of the throttle valve.
  • the DE 43 22 127 A1 describes a circuit arrangement, which is arranged between the pressure supply connection and a supply line of at least one hydraulic consumer and having an actuatable valve, wherein the valve is exclusively hydraulically controllable, wherein at least one actuation signal for the pending actuation of a load tap at least on one of the hydraulic consumers via a Loadsensing control line is derived, with a metering orifice between the valve and at least one hydraulic consumer is connected in the assignable supply line, and wherein the actuation signal for the valve of the valve device in the form of a control pressure from the load sensing control line, wherein the valve is designed as a pressure compensator and the control pressure from the load sensing control line is acted upon together with a compression spring, the pressure compensator in the closing direction.
  • the present invention seeks to ensure the known solutions, while maintaining their advantages, namely a meaningful, functionally reliable operation, to further improve that achieved by both the manufacturing effort and on the part of the control effort to be operated a reduction is.
  • control pressure acts against the action of a compression spring on the opposite control side of the valve piston of the valve.
  • valve can only be actuated hydraulically, that at least one actuation signal for the relevant actuation comes from a load tap at least at one of the hydraulic consumers, and that a metering orifice is connected between the valve and at least one hydraulic consumer in the assignable supply line, without the use of electrical control, the circuit arrangement purely hy-draulic between an active operation and a standby mode automatically switch back and forth.
  • the hydraulic control is without electrical components and is therefore very reliable in use. Also can be dispensed with a complicated, costly electronic control structure.
  • a metering orifice is switched on and off by a hydraulically actuated directional control valve.
  • the switching signal to this comes preferably from a Last horrabgriff to the individual, connected to the circuit hydraulic consumers.
  • a low standby volume flow continues to flow. This is controlled by a second aperture which always remains open within the circuitry.
  • the load sensing control line is depressurized and the directional control valve is closed.
  • the pump only promotes the flow through the small Aperture is required.
  • the pressure is determined by the load-sensing pressure difference of the pump.
  • the Fig. 1 shows a circuit arrangement for driving three hydraulic consumers 10, 12, 14 in the form of hydraulic constant - speed motors, which, as shown in the Fig. 1 are connected in series and which are supplied for their operation by means of a constant displacement pump 16 via a pressure supply port P from a storage reservoir, such as a hydraulic tank 15, with predetermined fluid pressure.
  • a constant displacement pump 16 via a pressure supply port P from a storage reservoir, such as a hydraulic tank 15, with predetermined fluid pressure.
  • outer frame 18 relates to the actual area of the circuit arrangement, wherein the respective consumer 10, 12, 14 via supply lines A1, A2 and A3 and return lines B1, B2, B3 to the circuit arrangement to be described later fluid or media leading connected.
  • the respective circuit arrangements shown in the figures are intended to be used in particular for winter service gritting vehicles, wherein the first load 10 with its hydraulic motor can serve to drive a transport screw not shown for the purpose of transporting road salt.
  • the second consumer 12 may include with its engine a spreading plate for distributing a road salt on the road and the last consumer 14 with its controllable constant motor can drive a feed pump used to bring, for example, a liquid road salt mixture of winter maintenance spreader on the road.
  • a feed pump used to bring, for example, a liquid road salt mixture of winter maintenance spreader on the road.
  • the graphic reproduction of transport screw, spreading plate and application pump was dispensed with.
  • the respective circuit arrangement according to Fig. 1 to 3 can also be used for other purposes as Winterdienststreuer use, but in which the hydraulic consumers 10, 12, 14 are always arranged in the series connection shown to each other.
  • each pressure compensator 20 is connected, wherein each pressure compensator 20 as shown in the Fig. 1 on the input and output side is connected to a common supply line 22.
  • the input C1 of the common supply line 22 opens into the supply line A1 and the output C2 of the supply line 22 opens into the last return line B3 of the indicated series circuit.
  • the return line B3 discharges from the last consumer 14 into the tank connection T.
  • an adjustable and electro-magnetically actuated pressure limiting valve 24 is connected, for example, set to a pressure of 200 bar to secure the respective hydraulic circuit in the case of over-supply, in particular in the form of an overpressure, from the pump side Fluid path via a connecting line 26 between the pressure supply port P and tank connection T produces.
  • control lines 28, 30, which are arranged on opposite sides each acting on the control piston of each pressure compensator 20, is always the inlet-side pressure in the supply lines A1, A2, A3 of each hydraulic consumer 10, 12, 14 and by means of a throttle or Aperture 32 throttled pressure in the form of a Lastabgriffs 34, which is arranged in the respective supply line A1, A2 and A3 behind a 2/2-way proportional directional control valve 36.
  • the pressure compensators 20 are constructed in the manner of a 2/2 proportional directional control valve concept.
  • the individual hydraulic consumers 10, 12, 14 connected in series with each other, so that each consumer 10, 12 or 14, the complete pump flow is available.
  • the constant displacement pump 16 In order to produce a reliable supply of the individual consumers 10, 12, 14, which are otherwise switchable due to the directional control valves 36 within the circuit and thus go into active operation, the constant displacement pump 16 must hold in a correspondingly high fluid with a predetermined pressure and should If the total volume is not consumed by the hydraulic consumers, the excess portion is given to the tank connection side T via the respective pressure compensator 20 then addressed.
  • a pertinent loss operation via the pressure compensators 20 is indeed reliable, but leads to energy losses, resulting in particular from the operation of the feed pump 16.
  • Fig. 2 proposed to provide an electrically controllable throttle valve 40, which is connected in the first supply line A1 between the pressure supply port P and the input C1 of the supply line 22 for the individual pressure compensators 20.
  • the throttle valve 40 In the direction of the Fig. 2 seen behind the throttle valve 40 in the manner of an electrically controllable 2/2-way proportional directional valve output side of the control pressure in the inlet line A1 tapped and via an LS control line 42 which is connected to a LS port of the valve assembly, for controlling the delivery volume forwarded to the corresponding control device of the LS pump 17.
  • the connected on the pressure supply side P LS pump 17 can be switched to the so-called. Standby operation, which is addressed by the addressed LS tap on the LS control line 42, the pump flow through the shared cross-section of the throttle valve 40 is determined.
  • valve 40 In the solution after the Fig. 3 is the corresponding valve 40 to the valve solution after the Fig. 2 designed as only hydraulically operated directional control valve, which in his in the Fig. 3 shown blocking position under the action of an energy storage in the form of a compression spring 41 is provided that there is no hydraulic control on the opposite control side of the valve 40.
  • the directional control valve 40 on its side facing away from the compression spring 41, opposite control side on an input for the LS control line 42, which receives its input pressure via another LS control line 44, the load tap 34 of each hydraulic consumer 10, 12, 14 coming on the LS control line 42 with open check valve 43 is switched on.
  • the directional control valve 40 is designed in the manner of a 2/2-way switching valve and, in the case of a corresponding hydraulic actuation via the LS control lines 42 and 44, the valve 40 is switched into its fluid-conducting passage position.
  • a metering orifice 46 is connected between the valve 40 and the entry point C1 of the supply line 22 in the first supply line A1, which preferably has a correspondingly large opening cross-section.
  • a correspondingly designed throttle can also occur.
  • a parallel branch 48 is connected to a further second orifice 50, which allows the flow of a low standby volume flow, which will be explained in more detail below.
  • the other LS control line 44 connected by means of a third orifice 52 or throttle in relieving manner to the tank side T of the circuit arrangement, for which the corresponding connection line of the third aperture 52 opens into the return line B3.
  • the volumetric flow demand is changed.
  • the metering orifice 46 is connected behind the directional control valve 40 and the flow of the orifice 46 can be controlled by the hydraulically actuated directional control valve 40, in particular switched on and off.
  • the actual switching signal for the hydraulic control of the directional control valve 40 comes from the respective Last réelleabgriff 34 in the supply lines A1, A2 and A3 to the individual hydraulic consumers 10, 12, 14.
  • a low standby volume flow is permitted, which is controlled via the second orifice 50, which always remains open with a predeterminable cross section.
  • the LS line 42, 44 is depressurized and the hydraulically controllable directional control valve 40 is closed.
  • the LS pump 17 promotes only the volume flow, which is requested by the small aperture 50.
  • the pressure is determined by the necessary load-sensing differential pressure of the pump 17.
  • the pressure in the LS control line 42, 44 increases because the standby volume flow now flows to the respectively assigned consumer.
  • the directional control valve 40 switches over and releases the large diaphragm 46.
  • the volumetric flow requirement rises to the pump 17, which then pivots controlled by the pressure in the load-sensing connection LS in order to provide the required operating volume flow for the consumers 10, 12, 14.
  • the functionality of the indicated series connection remains completely unaffected by the pertinent measure.
  • the system can then in turn be operated on a fixed displacement pump 16, as already shown. While with the solutions after the Fig. 1 and 2 In the prior art, the pressure relief valve 24 is electrically actuated, was in the solution after the Fig. 3 in turn selected an exclusively hydraulic solution that gets along with the hydraulic control pulse in the connecting line between the pressure supply port P and tank port T.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern hydraulischer Verbraucher, die in Reihe hintereinander geschaltet sind und die für ihren Betrieb von mindestens einer Loadsensing-Regelpumpe über einen Druckversorgungsanschluss versorgt sind, mit den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Fahrbare Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise sogenannte Winterdienststreuer, werden mit verschiedensten Trägerfahrzeugen als Transportmittel aufgebaut. Derartige Arbeitsmaschinen weisen regelmäßig unterschiedlich ansteuerbare und betreibbare hydraulische Verbraucher auf, beispielsweise in Form von hydraulisch antreibbaren Konstantmotoren. So kann bei den angesprochenen Winterdienststreuern beispielsweise ein Verbraucher mit seinem Hydromotor dem Antrieb einer Transportschnecke dienen, zwecks Transport von Streusalz; ein weiterer Verbraucher mit entsprechendem Motor kann dann einen Streuteller zum Verteilen des Streusalzes auf der Straße beinhalten und ein weiterer Verbraucher mit ansteuerbarem Motor den Antrieb einer Förderpumpe ermöglichen, um beispielsweise eine flüssige Streusalzmischung des Winterdienststreuers auf die Fahrbahn zu bringen. Die dahingehende Verbraucheraufzählung ist nur beispielhaft und eine Vielzahl weiterer Verbraucher, auch für andere Anwendungsgebiete, bei anders gearteten Arbeitsmaschinen oder Arbeitseinrichtungen wäre denkbar. Um bei den bereits angesprochenen Winterdienststreufahrzeugen mit möglichst kleinen Pumpenvolumen, die normalerweise 2 bis 4 hydraulisch anzutreibenden Verbraucher entsprechend versorgen zu können, werden diese regelmäßig in Reihe geschaltet, d.h. jedem Verbraucher steht der komplette Pumpenvolumenstrom zur Verfügung. Als Pumpe wird dabei regelmäßig eine Konstantpumpe eingesetzt. Ein hydraulischer Schaltplan, der die dahingehend bekannte Lösung zeigt, ist Gegenstand der Fig. 1 der vorliegenden Schutzrechtsfassung.
  • Da die angesprochenen Trägerfahrzeuge zunehmend mit sogenannten Loadsensing-Pumpen (LS-Pumpen) ausgerüstet werden, besteht grundsätzlich der Wunsch die Reihenschaltung auch mit solchen Pumpen betreiben zu können. Prinzipbedingt muss dazu die jeweilige LS-Pumpe als Konstantpumpe betrieben werden, da bei der Reihenschaltung der überschüssige Volumenstrom über einzelne Druckwaagen zum Tank abfließen muss, mit der Folge, dass die LS-Pumpe dann auf ein maximales Fördervolumen ausschwenken würde.
  • Um dieses Verhalten zu verhindern, wird regelmäßig mit einem vorgeschalteten Drosselventil die LS-Pumpe als Konstantpumpe betrieben. Durch Schließen des Drosselventils kann die LS-Pumpe in den Standby-Betrieb geschaltet werden, wobei durch den anstehenden Loadsensing-Druck in Fluidströmungsrichtung gesehen hinter dem Drosselventil letztendlich der Steuerfluidstrom für die betätigbare LS-Pumpe abgebildet wird. Der Pumpenförderstrom selbst ist hingegen durch den freien Querschnitt des Drosselventils bestimmt.
  • Eine dahingehend bekannte Reihenschaltung mit sogenanntem LS-Vorschaltventil ist beispielhaft in der Fig. 2 im folgenden Beschreibungstext angeführt.
  • Obwohl die letztgenannte, gattungsbildende Lösung sehr vorteilhaft ist und insbesondere einen sicheren Betrieb der LS-Versorgungspumpe erlaubt, stellt es einen gewissen Aufwand sowohl von der Steuerungsseite als auch von der Kostenseite her dar, das zusätzliche Vorschaltventil zur Steuerung der LS-Pumpe elektrisch anzusteuern.
  • Die DE 43 22 127 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung, die zwischen dem Druckversorgungsanschluss und einer Zulaufleitung mindestens eines hydraulischen Verbrauchers angeordnet ist und ein betätigbares Ventil aufweist, wobei das Ventil ausschließlich hydraulisch ansteuerbar ist, wobei zumindest ein Betätigungssignal für die dahingehende Ansteuerung von einem Lastabgriff zumindest an einem der hydraulischen Verbraucher über eine Loadsensing-Steuerleitung stammt, wobei eine Messblende zwischen dem Ventil und zumindest einem hydraulischen Verbraucher in die zuordenbare Zulaufleitung geschaltet ist, und wobei das Betätigungssignal für das Ventil der Ventileinrichtung in Form eines Steuerdrucks aus der Loadsensing-Steuerleitung stammt, wobei das Ventil als Druckwaage konzipiert ist und der Steuerdruck aus der Loadsensing-Steuerleitung zusammen mit einer Druckfeder die Druckwaage in Schließrichtung beaufschlagt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Lösungen unter Beibehaltung ihrer Vorteile, nämlich einen sinnfälligen, funktionssicheren Betrieb zu gewährleisten, dahingehend weiter zu verbessern, dass sowohl vom Herstellaufwand als auch von Seiten des zu betreibenden Steuerungsaufwandes eine Reduzierung erreicht ist.
  • Eine dahingehende Aufgabe löst eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
  • Gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 1 ist vorgesehen, dass der Steuerdruck entgegen der Wirkung einer Druckfeder auf die gegenüberliegende Steuerseite des Ventilkolbens des Ventils einwirkt.
  • Dadurch, dass das Ventil ausschließlich hydraulisch ansteuerbar ist, dass zumindest ein Betätigungssignal für die dahingehende Ansteuerung von einem Lastabgriff zumindest an einem der hydraulischen Verbraucher stammt, und dass eine Messblende zwischen dem Ventil und zumindest einem hydraulischen Verbraucher in die zuordenbare Zulaufleitung geschaltet ist, kann ohne den Einsatz einer elektrischen Ansteuerung die Schaltungsanordnung rein hy-draulisch zwischen einem aktiven Betrieb und einem Standby-Betrieb automatisch hin und her wechseln. Die hydraulische Ansteuerung kommt ohne elektrische Komponenten aus und ist mithin sehr funktionssicher im Gebrauch. Auch kann auf eine komplizierte, kostenintensive elektronische Steuerungsstruktur verzichtet werden.
  • Um die LS-Pumpe zwischen dem aktiven Betrieb und einem Standby-Betrieb hin und her schalten zu können, ist eine Änderung der Volumenstromanforderung notwendig. Dazu wird nach einer erfindungsgemäß bevorzugten Lösung eine Messblende durch ein hydraulisch betätigbares Wegeventil zu- und abgeschaltet. Das Schaltsignal dazu kommt vorzugsweise von einem Lastdruckabgriff an dem einzelnen, an die Schaltungsanordnung angeschlossenen hydraulischen Verbraucher.
  • Um den Druckaufbau am Verbraucher zu ermöglichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass ein geringer Standby-Volumenstrom weiter fließt. Dieser wird durch eine zweite Blende, die immer geöffnet bleibt, innerhalb der Schaltungsanordnung gesteuert.
  • Sind alle angeschlossenen Verbraucher inaktiv, ist auch die Loadsensing-Steuerleitung drucklos und das angesprochene Wegeventil ist geschlossen. Damit fördert die Pumpe nur noch den Volumenstrom der durch die kleine Blende angefordert wird. Der Druck ist dabei durch die Loadsensing-Druckdifferenz der Pumpe bestimmt.
  • Wird jetzt ein Verbraucher von der Bedienperson der Arbeitsmaschine eingeschaltet, so steigt der Druck in der LS-Steuerleitung dadurch an, dass der Standby-Volumenstrom zum Verbraucher fließt. Durch diesen Druckanstieg schaltet das Wegeventil um und gibt die "große Blende" frei. Damit steigt entsprechend der "großen Blende" die Volumenstromanforderung an die Pumpe und diese schwenkt aus, um den erforderlichen Betriebsvolumenstrom für die Reihenschaltung zur Verfügung zu stellen.
  • Die Funktionalität der Reihenschaltung bleibt dabei vollkommen unberührt. Durch Ersatz des Wegeventils durch einen entsprechenden Stopfen kann das System auch an einer Konstantpumpe betrieben werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand dreier hydraulischer Schaltbilder gemäß den Fig. 1 bis 3 näher erläutert, wobei die Fig. 1 und 2 Lösungen im Stand der Technik betreffen.
  • Um den Aufbau und die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Lösung nach der Fig. 3 besser zu verstehen, wird zunächst der Stand der Technik gemäß Inhalt der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
  • Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern dreier hydraulischer Verbraucher 10, 12, 14 in Form hydraulischer Konstantmotoren, die gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 in Reihe hintereinandergeschaltet sind und die für ihren Betrieb mittels einer Konstantpumpe 16 über einen Druckversorgungsanschluss P aus einem Vorratsspeicher, wie einem Hydrauliktank 15, mit Fluid vorgebbaren Drucks versorgt sind. Die in Fig. 1 gezeigte äußere Umrahmung 18 betrifft den eigentlichen Bereich der Schaltungsanordnung, wobei der jeweilige Verbraucher 10, 12, 14 über Zulaufleitungen A1, A2 und A3 sowie Rücklaufleitungen B1, B2, B3 an die noch näher zu beschreibende Schaltungsanordnung fluid- oder medienführend angeschlossen ist.
  • Die in den Figuren gezeigten jeweiligen Schaltungsanordnungen sollen insbesondere für Winterdienst-Streufahrzeuge Anwendung finden, wobei der erste Verbraucher 10 mit seinem Hydromotor dem Antrieb einer nicht näher dargestellten Transportschnecke dienen kann zwecks Transports von Streusalz. Der zweite Verbraucher 12 kann mit seinem Motor einen Streuteller zum Verteilen eines Streusalzes auf der Straße beinhalten und der letzte Verbraucher 14 mit seinem ansteuerbaren Konstantmotor kann dem Antrieb einer Förderpumpe dienen, um beispielsweise eine flüssige Streusalzmischung des Winterdienststreuers auf die Fahrbahn zu bringen. Der einfacheren Darstellung wegen wurde auf die zeichnerische Wiedergabe von Transportschnecke, Streuteller und Auftrag-Förderpumpe verzichtet. Ferner versteht sich von selbst, dass die jeweilige Schaltungsanordnung nach den Fig. 1 bis 3 auch für andere Einsatzzwecke als Winterdienststreuer Verwendung finden kann, bei denen aber die hydraulischen Verbraucher 10, 12, 14 immer in der gezeigten Reihenschaltung zueinander angeordnet sind.
  • Zwischen den jeweiligen Zulauf- und Rücklaufleitungen A1, B1; A2, B2 und A3, B3 eines jeden hydraulischen Verbrauchers 10, 12, 14 ist eine Druckwaage 20 geschaltet, wobei jede Druckwaage 20 gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 ein- und ausgangsseitig an eine gemeinsame Versorgungsleitung 22 angeschlossen ist. Der Eingang C1 der gemeinsamen Versorgungsleitung 22 mündet in die Zulaufleitung A1 und der Ausgang C2 der Versorgungsleitung 22 mündet in die letzte Rücklaufleitung B3 der aufgezeigten Reihenschaltung aus. Des Weiteren mündet die Rücklaufleitung B3 von dem letzten Verbraucher 14 kommend in den Tankanschluss T aus. Zwischen dem Druckversorgungsanschluss P und dem Tankanschluss T ist ein einstellbares und elektro-magnetisch betätigbares Druckbegrenzungsventil 24 geschaltet, das beispielsweise auf einen Druckwert von 200 bar eingestellt zur Absicherung des jeweiligen Hydraulikkreises im Falle der Überversorgung, insbesondere in Form eines Überdrucks, von der Pumpenseite her den Fluidweg über eine Verbindungsleitung 26 zwischen Druckversorgungsanschluss P und Tankanschluss T herstellt.
  • Über Steuerleitungen 28, 30, die auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet jeweils auf den Steuerkolben einer jeden Druckwaage 20 einwirken, steht immer der zulaufseitige Druck in den Zulaufleitungen A1, A2, A3 eines jeden hydraulischen Verbrauchers 10, 12, 14 an sowie der mittels einer Drossel oder Blende 32 gedrosselte Druck in Form eines Lastabgriffs 34, der in der jeweiligen Zulaufleitung A1, A2 und A3 hinter einem 2/2-Proportional-Wegeventil 36 angeordnet ist. Des Weiteren sind auch die Druckwaagen 20 in der Art eines 2/2-Proportional-Wegeventilkonzepts aufgebaut.
  • Um mit möglichst kleinen Pumpenvolumenströmen auszukommen, sind, wie in Fig. 1 dargestellt, die einzelnen hydraulischen Verbraucher 10, 12, 14 in Reihe miteinander verschaltet, so dass jedem Verbraucher 10, 12 oder 14 der komplette Pumpenvolumenstrom zur Verfügung steht. Um eine sichere Versorgung der einzelnen Verbraucher 10, 12, 14 herzustellen, die im Übrigen aufgrund der Wegeventile 36 innerhalb der Schaltungsanordnung zuschaltbar sind und mithin in den aktiven Betrieb gehen, muss die Konstantpumpe 16 in entsprechend hohem Maße Fluid mit einem vorgebbaren Druck bereithalten und sollte das Gesamtvolumen über die hydraulischen Verbraucher nicht verbraucht werden, wird der überschüssige Anteil über die jeweilige dann angesprochene Druckwaage 20 auf die Tankanschluss-Seite T gegeben. Ein dahingehender Verlustbetrieb über die Druckwaagen 20 ist zwar funktionssicher, führt aber zu Energieverlusten, die sich insbesondere aus dem Betrieb der Förderpumpe 16 ergeben.
  • Um den dahingehenden Nachteilen zu begegnen, ist bei einer Schaltungsanordnung gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 bereits vorgeschlagen worden, die sich auch sonst als nachteilig erweisenden Konstantpumpen für die Druckversorgung der Schaltungsanordnung durch Loadsensing-Pumpenkonzepte 17 zu ersetzen, wobei auch bei dahingehend bekannten Schaltungsanordnungen, beispielsweise nach der Fig. 2, das grundsätzliche Problem besteht, dass bei nicht abgenommenem Hydraulikfluid durch die in Reihe geschalteten Verbraucher 10, 12, 14 das überschüssige Medium über die einzelnen Druckwaagen 20 je nach Anwendungsfall in energievernichtender Weise auf die Tankseite T gebracht werden muss. Eine Lösung also, bei der die Konstantpumpe 16 nach der Fig. 1 durch eine LS-Pumpe 17 ersetzt wird, die dann gleichfalls als Konstantpumpe betrieben werden müsste, macht dann insoweit keinen Sinn.
  • Um dem dahingehenden Nachteil zu begegnen, ist bei der Lösung nach der Fig. 2 vorgeschlagen, ein elektrisch ansteuerbares Drosselventil 40 vorzusehen, das in die erste Zulaufleitung A1 zwischen dem Druckversorgungsanschluss P und dem Eingang C1 der Versorgungsleitung 22 für die einzelnen Druckwaagen 20 geschaltet ist. In Blickrichtung auf die Fig. 2 gesehen wird hinter dem Drosselventil 40 in der Art eines elektrisch ansteuerbaren 2/2-Proportional-Wegeventils ausgangsseitig der Steuerdruck in der Zulaufleitung A1 abgegriffen und über eine LS-Steuerleitung 42, die an einen LS-Anschluss der Ventilanordnung angeschlossen ist, zur Ansteuerung des Fördervolumens an die entsprechende Steuereinrichtung der LS-Pumpe 17 weitergeleitet. Durch gezieltes Ansteuern und Schließen des Wegeventils 40 kann die auf der Druckversorgungsseite P angeschlossene LS-Pumpe 17 in den sog. Standby-Betrieb geschaltet werden, wobei durch den angesprochenen LS-Abgriff über die LS-Steuerleitung 42 der Pumpenförderstrom durch den freigegebenen Querschnitt des Drosselventils 40 bestimmt wird.
  • Da die vorgeschlagene Schaltungsanordnung besonders bevorzugt für Winterdienstgeräte, insbesondere in Form von Streufahrzeugen, Anwendung finden soll und in diesem technischen Bereich häufig verlangt wird, dass die Steuerung sehr preisgünstig ist, besteht nicht bei allen angesprochenen Geräten und Arbeitsmaschinen die Möglichkeit, das genannte Vorschaltventil in Form des Drosselventils 40 zur Steuerung der LS-Pumpe 17 mit heranzuziehen. Insbesondere bereits ausgelieferte Winterdienstgeräte lassen sich mit der in Fig. 2 vorgestellten Lösung nur sehr schlecht nachrüsten, da häufig nicht ohne Weiteres die Anschlüsse vorhanden sind für die elektrische Ansteuerung des Drosselventils 40.
  • Die in der Fig. 2 aufgezeigte Schaltung ist nur noch insoweit erläutert worden, als sie sich wesentlich von der Lösung nach der Fig. 1 unterscheidet, wobei die bisher verwendeten Bezugszeichen und Komponenten der Fig. 1 in der Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind und die insoweit bereits getroffenen Ausführungen gelten dann auch für die Komponenten nach der Fig. 2. Des Weiteren werden wiederum für die Fig. 3 für dieselben Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet, so dass insoweit auch die hierzu bisher getroffenen Ausführungen für die Schaltplandarstellung nach der Fig. 3 gelten, die im Übrigen nur noch insofern erläutert wird, als sie sich maßgebend, sprich erfinderisch von den vorstehend bekannten Lösungen nach den Fig. 1 und 2 unterscheidet.
  • Bei der Lösung nach der Fig. 3 ist das korrespondierende Ventil 40 zu der Ventillösung nach der Fig. 2 als ausschließlich hydraulisch betätigbares Wegeventil konzipiert, das in seine in der Fig. 3 gezeigte sperrende Stellung unter der Einwirkung eines Energiespeichers in Form einer Druckfeder 41 kommt, sofern keine hydraulische Ansteuerung an der gegenüberliegenden Steuerseite des Ventils 40 vorliegt. Für die dahingehende hydraulische Ansteuerung weist das Wegeventil 40 auf seiner der Druckfeder 41 abgewandten, gegenüberliegenden Steuerseite einen Eingang für die LS-Steuerleitung 42 auf, die ihren Eingangsdruck über eine weitere LS-Steuerleitung 44 erhält, die vom Lastabgriff 34 eines jeden hydraulischen Verbrauchers 10, 12, 14 kommend auf die LS-Steuerleitung 42 bei geöffnetem Rückschlagventil 43 aufgeschaltet ist. Das Wegeventil 40 ist in der Art eines 2/2-Wege-Schaltventils ausgebildet und bei einer entsprechenden hydraulischen Betätigung über die LS-Steuerleitungen 42 und 44 wird das Ventil 40 in seine fluidführende Durchlassstellung geschaltet.
  • Ferner ist eine Messblende 46 zwischen dem Ventil 40 und der Eingangsstelle C1 der Versorgungsleitung 22 in die erste Zulaufleitung A1 geschaltet, die bevorzugt über einen entsprechend großen Öffnungsquerschnitt verfügt. Anstelle der Messblende 46 kann auch eine entsprechend konzipierte Drossel treten. Des Weiteren ist hinter der Messblende 46 und vor dem Eingang des Ventils 40 in Richtung des Druckversorgungsanschlusses P weisend ein Parallelzweig 48 geschaltet mit einer weiteren zweiten Blende 50, die den Durchfluss eines geringen Standby-Volumenstroms ermöglicht, was im Nachfolgenden noch näher erläutert werden wird. Des Weiteren ist, wie die Fig. 3 zeigt, die weitere LS-Steuerleitung 44 mittels einer dritten Blende 52 oder Drossel in entlastender Weise auf die Tankseite T der Schaltungsanordnung geschaltet, wozu die entsprechende Verbindungsleitung der dritten Blende 52 in die Rücklaufleitung B3 ausmündet.
  • Um die LS-Pumpe 17 nun zwischen Betrieb und Standby hin- und herschalten zu können, wird die Volumenstromanforderung geändert. Hierfür ist die Zumessblende oder Messblende 46 hinter das Wegeventil 40 geschaltet und der Durchfluss der Blende 46 kann durch das hydraulisch betätigbare Wegeventil 40 gesteuert, insbesondere zu- und abgeschaltet werden. Das eigentliche Schaltsignal für die hydraulische Ansteuerung des Wegeventils 40 kommt dabei vom jeweiligen Lastdruckabgriff 34 in den Zulaufleitungen A1, A2 und A3 zu den einzelnen hydraulischen Verbrauchern 10, 12, 14. Um den Druckaufbau am jeweiligen Verbraucher 10, 12, 14 sicher zu ermöglichen, wird ein geringer Standby-Volumenstrom zugelassen, der über die zweite Blende 50, die immer mit einem vorgebbaren Querschnitt geöffnet bleibt, gesteuert wird.
  • Sind alle Verbraucher 10, 12, 14 inaktiv, ist die LS-Leitung 42, 44 drucklos und das hydraulisch ansteuerbare Wegeventil 40 ist geschlossen. Damit fördert die LS-Pumpe 17 nur den Volumenstrom, der durch die kleine Blende 50 angefordert wird. Der Druck ist dabei durch den notwendigen Load-sensing-Differenzdruck der Pumpe 17 bestimmt.
  • Wird jetzt mindestens einer der Verbraucher 10, 12 oder 14 in dieser Reihenfolge eingeschaltet, so steigt der Druck in der LS-Steuerleitung 42, 44 dadurch an, dass der Standby-Volumenstrom jetzt zum jeweils zugeordneten Verbraucher fließt. Durch diesen Druckanstieg schaltet das Wegeventil 40 um und gibt die große Blende 46 frei. Damit steigt entsprechend dem großen Öffnungsquerschnitt der Blende 46 die Volumenstromanforderung an die Pumpe 17, die dann insoweit über den Druck im Loadsensing-Anschluss LS angesteuert ausschwenkt, um den erforderlichen Betriebsvolumenstrom für die Verbraucher 10, 12, 14 zur Verfügung zu stellen. Die Funktionalität der aufgezeigten Reihenschaltung bleibt von der dahingehenden Maßnahme vollkommen unberührt.
  • Durch Ersatz des Wegeventils 40 durch einen entsprechenden Abschlussstopfen (nicht dargestellt) im Hydraulikkreis kann dann das System auch wiederum an einer Konstantpumpe 16, wie bereits aufgezeigt, betrieben werden. Während bei den Lösungen nach den Fig. 1 und 2 zum Stand der Technik das Druckbegrenzungsventil 24 elektrisch ansteuerbar ist, wurde bei der Lösung nach der Fig. 3 wiederum eine ausschließlich hydraulische Lösung gewählt, die mit dem hydraulischen Steuerimpuls in der Verbindungsleitung zwischen Druckversorgungsanschluss P und Tankanschluss T auskommt.

Claims (9)

  1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern hydraulischer Verbraucher (10, 12, 14) die in Reihe hintereinander geschaltet sind und die für ihren Betrieb von mindestens einer Loadsensing-Regelpumpe (17) über einen Druckversorgungsanschluss (P) versorgt sind, die jeweils mittels einer zuordenbaren Ventileinrichtung zwischen einem Standby-Betrieb und einem Arbeitsbetrieb sowie umgekehrt betreibbar ist, die Schaltungsanordnung umfassend den Druckversorgungsanschluss (P), Zulauf- (A1, A2,A3) und Rücklaufleitungen (B1,B2,B3), eine Loadsensing-Steuerleitung (42,44), einen Lastabgriff (34) und die Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtung zwischen dem Druckversorgungsanschluss (P) und einer Zulaufleitung (A1) für mindestens einen hydraulischen Verbraucher (10) angeordnet ist und ein betätigbares Ventil (40) aufweist, wobei das Ventil (40) ausschließlich hydraulisch ansteuerbar ist, wobei zumindest ein Betätigungssignal für die dahingehende Ansteuerung von dem Lastabgriff (34) für zumindest einen der hydraulischen Verbraucher (10) über die Loadsensing-Steuerleitung (42, 44) stammt, wobei eine Messblende (46) zwischen dem Ventil (40) und zumindest einem hydraulischen Verbraucher (10) in die zuordenbare Zulaufleitung (A1) geschaltet ist, und wobei das Betätigungssignal für das Ventil (40) der Ventileinrichtung in Form eines Steuerdrucks aus der Loadsensing-Steuerleitung (42, 44) stammt, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck entgegen der Wirkung einer Druckfeder (41) auf die gegenüberliegende Steuerseite des Ventilkolbens des Ventils (40) einwirkt.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Parallelschaltung (48) zu dem Ventil (40) und der Messblende (46) eine weitere Blende (50) geschaltet ist, die permanent fluidführend geöffnet bleibt und unter Umgehung des Ventils (40) sowie der Messblende (46) einen Standby-Volumenstrom vom Druckversorgungsanschluss (P) zu mindestens einem der hydraulischen Verbraucher (10) ermöglicht.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Öffnungsquerschnitt der Messblende (46) deutlich größer bemessen ist als der Öffnungsquerschnitt der weiteren Blende (50).
  4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fall inaktiver hydraulischer Verbraucher (10, 12, 14) der Druck in der Loadsensing-Steuerleitung (42, 44) über eine Entlastungsblende (52) abgebaut ist, so dass mit Wegfall des Betätigungssignals in Form eines hydraulischen Staudruckes das Ventil (40) schließt.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (40) der Ventileinrichtung ein hydraulisch betätigbares Wegeventil ist, das bevorzugt als 2/2-Wegeventil konzipiert über eine Druckfeder (41) im unbetätigten Zustand in seiner sperrenden Neutralstellung gehalten ist.
  6. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zulaufleitung (A1) für den ersten hydraulischen Verbraucher (10) innerhalb der Reihenschaltung ein Proportionalventil (36) geschaltet ist, dass, ausgehend von diesem hydraulischen Verbraucher (10), dessen Rücklaufleitung (B1) in die Zulaufleitung (A2) des in der Reihe nachfolgenden Verbrauchers (12) ausmündet, wiederum ein Proportionalventil (36) geschaltet ist, und dass diese Abfolge für etwaig nachfolgende, weitere hydraulische Verbraucher (14) beibehalten ist.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zulauf(A1, A2, A3)- und Rücklaufleitung (B1, B2, B3) eines jeden hydraulischen Verbrauchers (10, 12, 14) eine Druckwaage (20) geschaltet ist und dass jede Druckwaage (20) ein- und ausgangsseitig an eine gemeinsame Versorgungsleitung (22) angeschlossen ist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Druckwaage (20) auf ihren gegenüberliegenden Steuerseiten einmal den Versorgungsdruck in der jeweiligen Zulaufleitung (A1) des hydraulischen Verbrauchers (10) und einmal den Loadsensing-Druck ergänzt um den Druck eines Energiespeichers, wie einer Druckfeder, anstehen hat.
  9. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastabgriff (34) zur Erfassung des aktuellen Loadsensing-Druckes in der Loadsensing-Steuerleitung (42, 44) in der jeweiligen Zulaufleitung (A1) zwischen dem Proportionalventil (36) und dem hydraulischen Verbraucher (10) erfolgt, an die die Loadsensing-Steuerleitung (42, 44) angeschlossen ist.
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