JP5166728B2

JP5166728B2 - 弁装置

Info

Publication number: JP5166728B2
Application number: JP2006333765A
Authority: JP
Inventors: クラフトヴォルフガング
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-11
Also published as: DE102005059239A1; US20070151442A1; DE102005059239B4; JP2007162946A; US7617760B2

Description

本発明は、消費器、特に複動式の消費器を制御するための制御弁装置であって、制御弁が設けられており、該制御弁が、消費器の流入側とポンプとの接続および消費器の戻し側と容器との接続を制御するようになっており、さらに、再生機能が設けられており、該再生機能によって、消費器の戻し側が、消費器の流入側に接続可能である形式のものに関する。

このような形式の制御弁装置は、作業機械に設けられた消費器、たとえば掘削機のアームシリンダを制御するために使用される。消費器の流入側におけるキャビテーションを阻止しかつ消費器の、ポンプによって圧送された圧送流を上回る高められた運動速度を得るためには、このような形式の制御弁装置が、再生機能を備えている。この再生機能は、消費器の戻し側を流入側に接続する。これによって、消費器の流入側に、ポンプによって圧送された圧送流に対して付加的に、消費器の戻し側から流出した圧力媒体流が提供される。

冒頭で述べた形式の制御弁装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４４６６９号明細書に基づき公知である。再生機能は再生管路によって形成されている。この再生管路は、制御弁によって容器に案内されるそれぞれ１つの戻し管路を消費器の各流入側に接続する。この場合、再生管路内には、消費器の流入側に向かって開放する逆止弁が配置されている。再生機能のためには、戻し管路が、この戻し管路内に再生管路の接続部の下流側で配置された弁装置によって遮断される。この場合、再生機能がアクティブな場合には、消費器の戻し側から流出した圧力媒体が、制御弁と、弁装置によって遮断された戻し管路とを介して、消費器の流入側に接続された再生管路ひいては消費器の流入側に流れる。しかし、制御弁を介した再生機能の圧力媒体流のこの案内に基づき、長い流路が生ぜしめられる。この長い流路は、高い管路損失に繋がり、高い構成手間を招く。さらに、制御弁によって容器に案内される戻し管路を遮断するためには、制御弁装置に対する構成手間のさらなる増加に繋がる弁装置が必要となる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８４４６６９号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の制御弁装置を改良して、制御弁装置が、僅かな管路損失と僅かな構成手間とを備えた再生機能を有しているようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、再生機能が、消費器と制御弁との間に配置された短絡装置を有しており、該短絡装置が、消費器の戻し側と消費器の流入側との接続を可能にするようになっており、再生機能のために、消費器の戻し側と容器との接続が、制御弁によって遮断可能であるようにした。

したがって、本発明によれば、短絡装置が設けられている。この短絡装置は消費器と制御弁との間に配置されていて、再生機能のために、消費器の戻し側を流入側に接続する。さらに、本発明によれば、消費器の戻し側と容器との接続が、再生機能のために、制御弁によって遮断可能である。したがって、再生機能がアクティブな場合には、戻し管路と容器との接続が制御弁によって遮断される。この場合、消費器の戻し側から流出した圧力媒体は、短絡装置を介して制御弁を迂回して直接消費器の流入側に流れる。これによって、消費器の戻し側から流入側への再生機能の圧力媒体流の短い流路が獲得可能となる。これによって、僅かな管路損失が生ぜしめられ、簡単な通路案内が僅かな構成手間で獲得可能となる。制御弁による消費器の戻し側と容器との接続の遮断によって、公知先行技術の制御弁装置に比べて、制御弁によって容器に案内される戻し管路内に配置された付加的な弁装置が不要となる。これによって、本発明による制御弁装置が僅かな構成手間を有している。

本発明の有利な構成によれば、制御弁が、再生切換位置を備えており、該再生切換位置で消費器の流入側が、ポンプに接続されており、消費器の戻し側と容器との接続が遮断されている。このような形式の付加的な再生切換位置によって、制御弁により簡単に再生機能のために消費器の戻し側を遮断することができる。

制御弁が、制御信号によって、消費器の流入側をポンプに接続しかつ消費器の戻し側を容器に接続する切換位置の方向に負荷可能であり、制御弁が、制御信号の増加につれて切換位置から再生切換位置の方向に負荷可能であると特に有利である。これによって、制御信号の増加につれて、制御弁が切換位置から再生位置に負荷されることが簡単に得られる。したがって、消費器の戻し側から流出した圧力媒体流を、選択可能な制御信号以降、再生位置への制御弁の負荷によって堰き止めることができ、短絡装置を介して消費器の流入側に流すことができる。これによって、制御弁の制御信号に関連した消費器の高められた運動速度を獲得するために、再生機能を簡単に得ることができる。

本発明の有利な構成によれば、短絡装置が、遮断位置と開放位置とを備えた短絡弁として形成されていて、再生機能のために開放位置に負荷可能である。このような形式の短絡弁によって、再生機能のために、消費器の戻し側と流入側との接続部を簡単に形成することができる。

短絡弁が、再生機能のために、制御弁を再生切換位置の方向に負荷する制御信号によって開放位置に負荷可能であると有利である。制御弁を再生位置の方向に負荷する制御弁の制御信号によって、短絡弁を再生機能のために簡単に遮断位置から開放位置に負荷することができる。

短絡弁は、通流位置と遮断位置とを備えたスプール弁として形成されていてよい。このスプール弁はばねによって遮断位置の方向に負荷可能であり、制御弁の制御信号によって通流位置の方向に負荷可能である。

僅かな構成手間を伴った簡単な構造に関して、短絡弁が、消費器の流入側に向かって開放する座弁、特にばね負荷された逆止弁として形成されており、該座弁が、制御弁を再生切換位置の方向に負荷する制御信号によって開放位置に負荷可能であると有利である。

本発明の有利な構成によれば、再生機能が、消費器の流入側に加えられた流入圧に関連して解消可能であることが提案されている。したがって、高い出力を得るために、消費器に高い流入圧が必要となる運転状態では、この流入圧に関連した再生機能の解消によって、簡単に再生機能を無効にすることができる。したがって、消費器の流入圧に関連した再生機能の解消によって、この再生機能が、消費器の高められた運動速度を得るためにしかアクティブとならないことを簡単に確保することができる。

制御弁が、消費器の流入側に加えられた流入圧によって再生切換位置から切換位置の方向に負荷可能であると、再生機能を簡単に消費器の流入圧に関連して解消することができる。これによって、消費器の流入側に高い流入圧が必要となる運転状態で、切換位置への制御弁の負荷によって、消費器の戻し側を容器に簡単に接続することができ、したがって、再生機能を無効にすることができる。

この場合、制御弁が、制御信号に抗して作用する制御面を備えており、該制御面が、流入側に接続されていると有利である。制御弁は、この制御弁を切換位置の方向および再生切換位置の方向に負荷する制御信号に抗して作用する制御面に対する、流入側に加えられた圧力の増加によって、再生機能の解消のために、切換位置に簡単に負荷することができる。

さらに、再生機能を解消するために、制御弁を負荷する制御信号を流入圧に関連して減少させることが可能である。これによって、同じく制御弁を簡単に再生機能の解消のために切換位置に負荷することができる。

簡単な構成手間は、本発明の有利な構成によれば、制御弁に第１の圧力媒体管路と第２の圧力媒体管路とが接続されており、第１の圧力媒体管路が、消費器の流入側に接続されており、第２の圧力媒体管路が、消費器の戻し側に接続されており、短絡装置が、第１の圧力媒体管路を第２の圧力媒体管路に接続する圧力媒体管路内に配置されていると獲得可能である。

僅かな出力損失と、再生機能のために戻し側から流入側に流れる圧力媒体流の短い流路とに関して、短絡装置が、消費器に配置されていると有利である。短絡装置と制御弁とによって形成された再生装置によって、短絡装置を簡単に制御弁と別個に消費器の戻し側に直接配置することができる。これによって、僅かな管路損失が獲得可能となる。

本発明の改良形によれば、消費器の戻し側にブレーキ弁装置が対応配置されており、短絡装置が、ブレーキ弁装置の下流側に配置されていると特に有利である。この配置形式によって、簡単に再生機能を負荷保持機能またはブレーキ弁機能と組み合わせることができる。

この場合、消費器の戻し側を防護するために、圧力制限装置が設けられており、該圧力制限装置が、ブレーキ弁装置の上流側に配置されていると有利である。これによって、簡単に消費器の戻し側の防護を得ることができる。

消費器が、掘削機のアームシリンダとして形成されていると特に有利である。本発明による再生機能によって、僅かな構成手間および僅かな管路損失で再生機能を掘削機のアームシリンダに、このアームシリンダひいてはアームの運動速度の増加のために得ることができ、アームシリンダの流入側におけるキャビテーションを回避することができる。この場合、アームシリンダの流入圧による再生機能の解消によって、高い掘削力を得るために高い流入圧が必要となる運転状態で簡単に再生機能を無効にすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、複動式の消費器２、たとえば掘削機のアームを操作するアームシリンダを制御するための本発明による制御弁装置１の回路図が示してある。

この制御弁装置１は制御弁３を有している。この制御弁３は、ポンプ（図示せず）の圧送管路４と、容器（図示せず）に案内された容器管路５とに接続されている。

さらに、制御弁３は第１の圧力媒体管路６ａと第２の圧力媒体管路６ｂとに接続されている。第１の圧力媒体管路６ａは消費器のピストン側の圧力室７ａに接続されている。第２の圧力媒体管路６ｂは消費器２のピストンロッド側の圧力室７ｂに接続されている。

制御弁３の図示の中立位置３ａでは、圧力媒体管路６ａ，６ｂと、圧送管路４と、容器管路５とが遮断されている。切換位置３ｂでは、圧送管路４が第１の圧力媒体管路６ａに接続されており、圧力媒体管路６ｂが容器管路５に接続されている。したがって、切換位置３ｂでは、ピストン側の圧力室７ａが消費器２の流入側を形成しており、消費器のピストンロッド側の圧力室７ｂが消費器２の戻し側を形成している。制御弁３の別の切換位置３ｃでは、圧送管路４が第２の圧力媒体管路６ｂに接続されており、第１の圧力媒体管路６ａが容器管路５に接続されている。したがって、切換位置３ｃでは、消費器２のピストンロッド側の圧力室７ｂが消費器２の流入側を形成しており、ピストン側の圧力室７ａが消費器２の戻し側を形成している。

本発明によれば、制御弁装置１は再生機能を備えている。この再生機能は、消費器２のピストン側の圧力室７ａが流入側を形成しかつピストンロッド側の圧力室７ｂが消費器２の戻し側を形成する運転状態で、この戻し側と流入側との接続を可能にしている。

再生機能は、制御弁３と消費器２との間に配置された短絡装置１０を有している。この短絡装置１０は短絡弁１１によって形成されている。この短絡弁１１は遮断位置と開放位置とを備えていて、第１の圧力媒体管路６ａを第２の圧力媒体管路６ｂに接続する圧力媒体管路１２内に配置されている。短絡弁１１は、第１の圧力媒体管路６ａに向かって開放する、ばね負荷された逆止弁として形成された座弁として形成されている。

再生機能のためには、制御弁３が再生切換位置３ｄを備えている。この再生切換位置３ｄでは、圧送管路４が、消費器２の流入側を形成する第１の圧力媒体管路６ａに接続されており、消費器２の流出側を形成する第２の圧力媒体管路６ｂが遮断されている。

制御弁３は、中間位置で絞る制御弁として形成されていて、ばね１５ａ，１５ｂによって中立位置３ａに負荷されている。切換位置３ｂならびに再生位置３ｄの方向には、制御弁３が、制御管路１６ａ内に案内された制御信号、たとえばハイドロリック的な制御圧によって負荷されている。別の切換位置３ｃの方向には、制御弁３が、制御管路１６ｂ内に案内された別の制御信号、たとえば別の制御圧によって負荷可能である。

短絡弁１１は、制御弁３を切換位置３ｂならびに再生位置３ｄの方向に負荷する制御信号によって開放位置に開制御可能である。このためには、制御管路１６ａに分岐管路１７が接続されている。この分岐管路１７は、短絡弁１１の、開放位置の方向に作用する制御面に案内されている。

再生機能は、消費器の流入側に加えられた流入圧に関連して解消可能である。このためには、流入側を形成する第１の圧力媒体管路６ａから、制御管路１８が分岐している。この制御管路１８は、制御弁３の、制御信号１６ａに抗して作用する制御面に接続されていて、制御弁３を中立位置３ａの方向に負荷する。

消費器を防護するためには、第１の圧力媒体管路６ａに圧力制限装置１９ａが対応配置されており、第２の圧力媒体管路６ｂに圧力制限装置１９ｂが対応配置されている。

第２の圧力媒体管路６ｂ内には、ブレーキ弁装置２０が配置されている。このブレーキ弁装置２０の上流側では、第２の圧力媒体管路６ｂに圧力制限装置１９ｂが接続されている。短絡装置１０はブレーキ弁装置２０の下流側で第２の圧力媒体管路６ｂに接続されている。

短絡装置１０は、ブレーキ弁装置２０および圧力制限装置１９ｂと一緒に弁構成ユニット２１内に配置されている。この弁構成ユニット２１は、消費器２、たとえば戻し側を形成するピストンロッド側の圧力室７ｂに直接配置されている。

制御管路１６ａ内に加えられた制御信号による制御弁３の制御時には、この制御弁３が切換位置３ｂの方向に負荷される。この切換位置３ｂでは、第１の圧力媒体管路６ａがポンプの圧送管路４に接続されていて、したがって、消費器２の流入側を形成している。第２の圧力媒体管路６ｂは切換位置３ｂで容器管路５に接続されていて、したがって、消費器２の戻し側を形成している。

制御管路１６ａ内の制御信号がさらに増加すると、制御弁３が再生位置３ｄの方向に負荷される。この再生位置３ｄでは、戻し側を形成する第２の圧力媒体管路６ｂが遮断されている。さらに、制御弁３を再生位置３ｄの方向に負荷する制御信号は、分岐管路１７を介して短絡弁１１を開放位置に負荷する。

したがって、再生機能のためには、消費器の戻し側から第２の圧力媒体管路６ｂ内に流出した圧力媒体が、圧力媒体管路１２と、制御信号によって開放位置に負荷された短絡弁１１とを介して第１の圧力媒体管路６ａ内に流れる。この場合、第２の圧力媒体管路６ｂは、再生位置３ｄに負荷された制御弁３によって遮断されている。第１の圧力媒体管路６ａは消費器２の流入側を形成している。これによって、消費器２の流入側に、ポンプによって圧送された圧送流に対して付加的に、戻し側で流出した圧力媒体流が、消費器の高められた運動速度を獲得しかつ消費器の流入側におけるキャビテーションを回避するために提供される。短絡装置１０を消費器２に直接配置するかまたは消費器２と制御弁３との間に配置することによって、短い流路が得られる。この短い流路は僅かな管路損失を招き、僅かな構成手間を有している。制御弁３には、ただ１つの再生切換位置３ｄしか必要とならない。この再生切換位置３ｄによって、消費器２の戻し側が再生機能のために遮断可能となる。

再生機能は、消費器の流入側に加えられた流入圧に関連して解消可能である。このためには、制御弁３が、流入側を形成する第１の圧力媒体管路６ａに接続された制御管路１８を介して流入圧によって、制御管路１６ａ内に案内された制御信号に抗して切換位置３ｂの方向に負荷される。この切換位置３ｂでは、戻し側を形成する第２の圧力媒体管路６ｂが容器管路５に接続されている。同時に、短絡弁１１は、第１の圧力媒体管路６ａ内に加えられた流入圧によって遮断位置に負荷される。したがって、再生機能は、消費器２の流入側に高い流入圧が必要となる運転状態、たとえば掘削機の、消費器によって操作されるアームに高い掘削力が必要となる運転状態で解消することができ、したがって、無効にすることができる。

複動式の消費器を制御するための本発明による制御弁装置の回路図である。

符号の説明

１制御弁装置、２消費器、３制御弁、３ａ中立位置、３ｂ切換位置、３ｃ切換位置、３ｄ再生切換位置、４圧送管路、５容器管路、６ａ圧力媒体管路、６ｂ圧力媒体管路、７ａ圧力室、７ｂ圧力室、１０短絡装置、１１短絡弁、１２圧力媒体管路、１５ａばね、１５ｂばね、１６ａ制御管路、１６ｂ制御管路、１７分岐管路、１８制御管路、１９ａ圧力制限装置、１９ｂ圧力制限装置、２０ブレーキ弁装置、２１弁構成ユニット

Claims

複動式の消費器を制御するための制御弁装置であって、制御弁が設けられており、該制御弁が、消費器の流入側とポンプとの接続および消費器の戻し側と容器との接続を制御するようになっており、さらに、再生機能が設けられており、該再生機能によって、消費器の戻し側が、消費器の流入側に接続可能である形式のものにおいて、再生機能が、消費器（２）と制御弁（３）との間に配置された短絡装置（１０）を有しており、該短絡装置（１０）が、消費器（２）の戻し側と消費器（２）の流入側との接続を可能にするようになっており、再生機能のために、消費器（２）の戻し側と容器との接続が、制御弁（３）によって遮断可能であり、
制御弁（３）が、再生切換位置（３ｄ）を備えており、該再生切換位置（３ｄ）で消費器（２）の流入側が、ポンプに接続されており、消費器（２）の戻し側と容器との接続が遮断されており、
制御弁（３）が、制御信号によって、消費器（２）の流入側をポンプに接続しかつ消費器（２）の戻し側を容器に接続する切換位置（３ｂ）の方向に負荷可能であり、制御弁（３）が、制御信号の増加につれて切換位置（３ｂ）から再生切換位置（３ｄ）の方向に負荷可能であることを特徴とする、消費器を制御するための制御弁装置。
短絡装置（１０）が、遮断位置と開放位置とを備えた短絡弁（１１）として形成されていて、再生機能のために開放位置に負荷可能である、請求項１記載の制御弁装置。
短絡弁（１１）が、再生機能のために、制御弁（３）を再生切換位置（３ｄ）の方向に負荷する制御信号によって開放位置に負荷可能である、請求項２記載の制御弁装置。
短絡弁（１１）が、消費器（２）の流入側に向かって開放する座弁として形成されており、該座弁が、制御弁（３）を再生切換位置（３ｄ）の方向に負荷する制御信号によって開放位置に負荷可能である、請求項２または３記載の制御弁装置。
再生機能が、消費器（２）の流入側に加えられた流入圧に関連して解消可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御弁装置。
制御弁（３）が、消費器（２）の流入側に加えられた流入圧によって再生切換位置（３ｄ）から切換位置（３ｂ）の方向に負荷可能である、請求項５記載の制御弁装置。
制御弁（３）が、制御信号に抗して作用する制御面を備えており、該制御面が、消費器（２）の流入側に接続されている、請求項６記載の制御弁装置。
制御弁（３）を負荷する制御信号が、流入圧に関連して減少可能である、請求項６記載の制御弁装置。
制御弁（３）に第１の圧力媒体管路（６ａ）と第２の圧力媒体管路（６ｂ）とが接続されており、第１の圧力媒体管路（６ａ）が、消費器（２）の流入側に接続されており、第２の圧力媒体管路（６ｂ）が、消費器（２）の戻し側に接続されており、短絡装置（１０）が、第１の圧力媒体管路（６ａ）を第２の圧力媒体管路（６ｂ）に接続する圧力媒体管路（１２）内に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御弁装置。
短絡装置（１０）が、消費器（２）に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の制御弁装置。
消費器（２）の戻し側にブレーキ弁装置（２０）が対応配置されており、短絡装置（１０）が、ブレーキ弁装置（２０）の下流側に配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の制御弁装置。
消費器（２）の戻し側を防護するために、圧力制限装置（１９ｂ）が設けられており、該圧力制限装置（１９ｂ）が、ブレーキ弁装置（２０）の上流側に配置されている、請求項１１記載の制御弁装置。
消費器（２）が、掘削機のアームシリンダとして形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の制御弁装置。