WO1999024720A1 - Hydraulic circuit - Google Patents

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WO1999024720A1
WO1999024720A1 PCT/DE1998/003050 DE9803050W WO9924720A1 WO 1999024720 A1 WO1999024720 A1 WO 1999024720A1 DE 9803050 W DE9803050 W DE 9803050W WO 9924720 A1 WO9924720 A1 WO 9924720A1
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valve
pressure
control
load pressure
proportional valve
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PCT/DE1998/003050
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Inventor
Winfried RÜB
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Ag
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    • F15B11/02Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
    • F15B11/04Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
    • F15B11/05Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed specially adapted to maintain constant speed, e.g. pressure-compensated, load-responsive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B13/02Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
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    • F15B13/044Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
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    • F15B2211/3053In combination with a pressure compensating valve
    • F15B2211/30535In combination with a pressure compensating valve the pressure compensating valve is arranged between pressure source and directional control valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/635Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements
    • F15B2211/6355Circuits providing pilot pressure to pilot pressure-controlled fluid circuit elements having valve means

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic circuit for controlling a consumer according to the preamble of claim 1 and a method for controlling such a circuit.
  • LS system load sensing system
  • two consumers 2, 4 can be supplied with hydraulic fluid by means of a hydraulic pump, which is designed as a constant pump 6 in the exemplary embodiment shown.
  • the latter is assigned an inlet pressure compensator 8, which is acted upon on the one hand by the pressure at the pump outlet (pl) and on the other hand by the highest load pressure of the two consumers 2,4.
  • This highest load pressure is fed to the face of the inlet pressure compensator 8 via a shuttle valve 10.
  • An individual pressure compensator 12 and a proportionally adjustable directional control valve 14 are connected in series in the feed lines to the consumers 2, 4.
  • the individual pressure compensator 12 can be arranged in the direction of pressure build-up in front of the proportional valve 14 (see FIG. 1) or else after the proportional valve 14.
  • the pressure at the input of the proportional valve 14 also acts on one end face of the individual pressure compensator 12.
  • the other end face is acted upon by the load pressure, which is also present on an end face of the inlet pressure compensator 8.
  • the individual pressure compensator and the proportional valve 14 thus form a continuously adjustable flow control valve.
  • the proportional valve has the function of an adjustable measuring orifice on which the pressure drop is kept constant by the individual pressure compensator 12, so that a load pressure independent but adjustable flow volume flow is adjustable.
  • the volume flows to the consumers are always in the ratio of the opening cross-sections of the orifice plates.
  • the most heavily loaded consumer can stop if the sum of the requested volume flows of all consumers is greater than the maximum delivery flow of the pump.
  • a disadvantage of the circuit described above is that the system is essentially influenced by influencing the delivery flow supplied by the pump 6. If one of the consumers 2, 4 is moved back under the influence of external loads, such as in agricultural machinery, forklift trucks, snow plows, mowers etc., the load pressure which increases as a result cannot be limited by influencing the pump 6 but only by additional secondary pressure relief valves.
  • a disadvantage of these systems is that the hydraulic oil volume flow to or from the consumer has to flow through the secondary pressure relief valve, so that corresponding energy losses occur.
  • the invention is based on the object of a hydraulic circuit for controlling a consumer and a method for controlling such a device
  • the measure of applying a control pressure difference to the two end faces of the valve slide by means of which the valve slide is moved into such a control position when a predetermined maximum pressure is reached, since the load pressure is limited to the predetermined value, no additional valves for load pressure Limitation in work lines required.
  • the pressure is thus limited only by adjusting the proportional valve as a function of an applied control pressure, so that no unnecessary energy losses occur when the pressure is limited by a pressure relief valve connected to the supply line or the return line.
  • control lines are routed to the end faces of the valve spool, which are operatively connected to one another via a comparison or pressure valve, which acts on the end faces of the valve spool with the corresponding control pressure difference when the predetermined maximum pressure is reached.
  • both valve faces are subjected to the same pressures.
  • the highest load pressure or any other system pressure can be Slider end faces are guided. The designer thus has more leeway to design the circuit
  • the hydraulic circuit described above and the method for controlling it can also be used if the proportional valve is not assigned an individual pressure compensator. If the system works with an individual pressure compensator, this can be connected upstream or downstream of the proportional valve.
  • a circuit of particularly simple construction is obtained if the two control lines carry the highest load pressure and are connected to one another via a connecting line with throttles, a pressure relief valve being provided in order to connect one of the control lines to a tank when the maximum pressure is reached, so that the Directional valve spool is moved into its control position by the pressure difference.
  • This pressure limiting valve is preferably electrically pilot-operated so that the maximum load pressure setting can be carried out in a particularly simple manner.
  • the comparison valve can be a hydraulically actuated proportional valve, in which one side of the control valve spool is subjected to the load pressure, while the other side of the control valve spool is acted upon by the force of a control spring and the pressure in the return line.
  • the control slide is moved due to the pressure difference applied to its end faces into a deflection position in which an end face of the directional valve spool is acted upon by the pump pressure, so that it is brought into its control position.
  • control spring is preferably subjected to an adjustable preload.
  • the pressure valve is designed as a 2/2-way valve, one end face of which the load pressure can be applied to and that when the maximum load pressure is reached, the 2/2-way valve is moved from its spring-loaded blocking position into a through position in which the proportional valve spool is moved into its control position in order to limit the load pressure to the maximum value.
  • the latter alternative is particularly suitable for movements of pliers or other movements in which an object is held with limited pressure.
  • both the inflow to the consumer and the return flow from the consumer to the tank can be influenced.
  • FIG. 1 shows the structure of a conventional hydraulic circuit for controlling several consumers
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the circuit from FIG. 2 with a mechanically controlled proportional directional control valve; 4 shows an exemplary embodiment with an electrically controlled proportional directional control valve;
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the comparison valve is designed as a 2/2-way valve
  • Fig. 6 shows another embodiment of a circuit according to the invention, in which the comparison valve is designed as a pressure relief valve
  • Fig. 7 is a plate valve which is constructed after the circuit of FIG. 6.
  • FIG. 2 shows the essential part of the invention of a hydraulic circuit for supplying several consumers, which in principle can be constructed, for example, similar to that as shown in FIG. 1.
  • each consumer 2, 4 is assigned a proportional valve 14 and the highest acting load pressure is fed via a shuttle valve circuit to a constant pump with inlet pressure compensator (6,8 in Fig. 1) or to the pump regulator of a control pump.
  • the proportional valve 14 is generally associated with an individual pressure compensator 12, which can be connected downstream or upstream of the proportional valve 14.
  • this individual pressure compensator 12 can also be dispensed with, so that in the case of such circuits without an individual pressure compensator, the volume flows to those consumers with a lower load pressure are dependent on the pump pressure and on their own load pressure if no other suitable measures are taken.
  • the function essential to the invention is independent of whether individual pressure compensators are provided or not.
  • the proportional valve 14 can be an electrically, hydraulically or mechanically controlled valve and, in the spring-loaded neutral position shown, shuts off two working connections A, B connected to one of the consumers 2 or 4, opposite a pump connection P, and a tank connection T.
  • the connection from the pump connection P to the working connection B is opened, so that the consumer 2 in FIG. 1 is supplied with hydraulic fluid becomes.
  • This consumer can be a hydraulic cylinder, for example, which is then extended.
  • the hydraulic fluid flowing back from the consumer is led via the connection A to the tank connection T.
  • the cylinder space of the hydraulic cylinder would be supplied with hydraulic fluid, while the annular space would be relieved towards the tank.
  • the working connection B When moving the proportional valve spool in the positions labeled b, the working connection B is connected in the opposite way to the pump connection P and the working connection A to the tank connection T, so that the annular space (FIG. 1) of the consumer 2 is supplied with hydraulic fluid and that Hydraulic fluid located in the cylinder space to the tank T is expanded.
  • the proportional valve is activated on the basis of a certain mechanical, hydraulic or electrical control pulse, so that the proportional valve slide is brought into a position in which the consumer is supplied with the predetermined fluid volume flow.
  • the proportional valve 14 is assigned a comparison valve arrangement 16 which, depending on the load pressure on the consumer, applies a control difference to the end faces of the proportional valve slide, so that when a maximum load pressure is reached it is shifted into a position in which the load pressure on the consumer cannot continue to rise.
  • the reverse flow can also be controlled in the reverse manner.
  • the comparison valve arrangement 16 has the effect that both end faces are acted upon by the same control pressure below the maximum load pressure, while when the limit value is reached a control pressure difference is built up by which the proportional valve spool is displaced such that the inflow of hydraulic fluid to the consumer is throttled and hydraulic fluid flowing back can be drained from the consumer to the tank.
  • the comparison valve arrangement 16 is connected to the working lines connected to the connections A and B via load pressure lines 18, 20.
  • a control pressure difference is applied to the end faces of the proportional valve spool via control connections X, Y, so that it can be moved into the desired position to limit the load pressure at the associated consumer.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment in which the proportional valve 14 is operated by hand in order to supply the consumer with the desired hydraulic volume flow.
  • the comparison valve 16 is designed as a 4-way proportional valve, which in its basic position 0 is the two
  • valve spool When the valve spool is displaced into the positions labeled e, the connection from the pump port P to the control port X and the connection between the control port Y and the tank port T are opened, so that the proportional valve spool is acted upon in the opposite direction with a control pressure.
  • valve spool of the comparison valve 16 is biased into its neutral position 0 by means of compression springs 22, 24, the compression springs 22, 24 acting on the valve spool of the comparison valve 16 with an adjustable preload. This means that the valve slide can only be moved from its neutral position when the spring preload of one of the compression springs 22, 24 is overcome.
  • the load pressure in the working lines is guided via the load pressure lines 18, 20 to the end faces of the valve slide of the comparison valve 16.
  • the spring preload of the two compression springs 22, 24 is set such that the valve slide of the comparison valve 16 is only shifted from its neutral position when the load pressure difference in the load pressure lines 18, 20 exceeds a predetermined maximum value.
  • the proportional valve 14 is actuated, for example, in such a way that the proportional valve slide into the ones marked here with a Positions are brought so that the connection from the pump connection P to the working connection B is opened and the connection from the working connection A to the tank connection T is opened.
  • the consumer is supplied with the predetermined hydraulic fluid volume flow.
  • the comparison valve 16 remains in its neutral position 0, in which both end faces of the proportional valve spool are subjected to the same control pressures. In the present case, these control pressures are equal to the pressure acting on the tank connection T.
  • the load pressure limitation takes place in the reverse manner.
  • the load pressure can be adjusted by changing the preload of the compression springs 22, 24.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the proportional valve 14 is designed as an electrically operated valve.
  • This proportional valve is provided with a further control connection Z, via which the pressure at the pump connection P is guided by means of a control line 28 to a control connection Z 'on the comparison valve 16.
  • This comparison valve 16 has practically the same structure as that in FIG. 3, but the switch positions d and e are interchanged.
  • control connection Z is connected to the tank connection T.
  • the valve spool of the comparison valve 16 is also in its neutral position 0, in which the control connections X, Y are connected to the control connection Z 'and thus via the control line 28 and the control connection Z to the tank connection T. This means that the tank pressure is present on both ends of the proportional valve spool.
  • the working connections A, B and the pump connection P are shut off.
  • the proportional valve slide When energizing the electromagnet arranged on the left in FIG. 4, the proportional valve slide is brought into its positions indicated by a, in which the pump connection P is connected to the working connection A and the working connection B is connected to the tank connection T.
  • the pressure is via the control connection Z. at connection P or at connection A via control line 28 to control connection Z 'and from there via control connections X, Y to the end faces of the proportional valve spool. Since these two pressures are the same, they compensate each other so that the proportional valve spool eventually shifted by the action of the electromagnet.
  • the consumer is now supplied with hydraulic fluid via the working line connected to the working connection A, so that the load pressure in this working line rises and is led via the load pressure line 18 to the left end face of the valve slide of the comparison valve 16 in FIG. 4.
  • the load pressure in the working line connected to the working connection B is led via the load pressure line 20 to the other end face.
  • the valve spool of the comparison valve 16 is brought against the action of the compression spring 22 marked positions in which the control connection Z 'are connected to the control line X and the control line Y to the tank connection T, since at the control connection Z' 4, the right end face of the proportional valve spool in FIG.
  • the load pressure in the other working line can of course be limited in the opposite manner by actuating the proportional valve 14.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which the load pressure only has to be limited in one direction.
  • Such tasks can be found, in particular, in forceps movements and in devices in which holding is carried out with limited pressure.
  • the comparison valve arrangement 16 must therefore only be used in such applications. work on a work line and can therefore be carried out more easily.
  • a pressure limitation is only required in the extension direction of the consumer (hydraulic cylinder) 2, so that only the load pressure in the working line 30 must be limited, which connects the working port A with the cylinder space of the consumer 2.
  • the proportional valve 14 has the same structure as that from FIG. 4, so that a repeated description can be dispensed with.
  • the comparison valve 16 is designed as a 2-way proportional valve, which is biased into its neutral position 0 by an adjustable compression spring 32.
  • the end face of the valve spool of the comparison valve 16 removed from the compression spring 32 is connected to the working line 30 via a load pressure line 34, so that this end face is acted upon by the load pressure.
  • the valve slide of the comparison valve 16 can be brought from its blocking position into the flow positions in which an outflow line 36 is connected to the tank connection T.
  • the outflow line 36 branches off to the proportional valve 14 into two control lines 38, 40, which are each guided to an end face of the proportional valve spool.
  • a throttle 42 is arranged in the right control line 40 in FIG. 5.
  • a connecting line 44 leads to the control connection Z of the proportional valve 14. That is, in the neutral position N of the proportional valve 14 shown in FIG. 5, the two end faces of the proportional valve spool are above the control eranschluß Z, the connecting line 44 and the two control lines 38, 40 connected to the tank port T.
  • the left-hand electromagnet of the proportional valve 14 is energized in FIG. 5, so that the proportional valve spool is moved to the positions marked with a, in which the connection from the pump connection P to the work connection A and the connection from the work connection B to the tank connection T can be controlled.
  • the hydraulic cylinder 2 is extended and, for example, a forceps gripping movement is carried out.
  • the pressure at the pump connection P is routed via the control connection Z and the control lines 44, 40 and 38 to the two end faces of the proportional valve spool, so that the control pressure is the same on both sides.
  • the 2-way proportional valve (comparison valve) 16 When the maximum load pressure that can be set by the compression spring 32 is reached, the 2-way proportional valve (comparison valve) 16 is brought into its flow position, so that the outflow line 36 and the control line 38 are connected to the tank connection T. As a result, the left end face of the proportional valve spool in FIG. 5 is relieved towards the tank T, while due to the throttle 42 on the right end face a control pressure corresponding to the pressure at the working port A is still present. As a result, the proportional valve slide is brought into a position in which the hydraulic fluid flow to the consumer 2 is throttled or interrupted, so that the load pressure in the working line 30 drops again below the predetermined maximum value.
  • the comparison valve 16 is not in operative connection with the other working line 46, which is connected to the working connection B, since when the hydraulic cylinder 2 is loosened, that is to say when the hydraulic cylinder 2 is moved back, no increase in load pressure can take place.
  • the comparison valve 16 is designed as an electrically actuated pressure relief valve.
  • the proportional valve 14 is designed as a 3-way proportional valve and is used in a circuit for controlling a double-acting hydraulic cylinder with inlet throttling.
  • the proportional valve 14 is followed by a switching valve via which the cylinder space or the annular space of the hydraulic cylinder can optionally be supplied with hydraulic fluid. This means that switching from, for example, lifting to lowering is carried out by actuating the switching valve, while the proportional valve can remain in its working position.
  • the electromagnet on the right in FIG. 6 is energized, so that the proportional valve slide is brought into the working positions marked with a.
  • the pump connection P is connected to the work connection A and the tank connection T is shut off.
  • the return of the hydraulic fluid from the hydraulic cylinder takes place through its own tank line without return flow restriction, which is not shown in FIG. 6.
  • the two control connections Xi and X2 are also connected to each other in the working positions.
  • Proportional valve 14 is brought into a floating position S, in which the pump connection P is shut off and the working connection A and the control connection X2 are connected to the tank connection.
  • the load pressure of the consumer or another suitable system pressure is tapped via a load pressure line 46 and led to the end faces of the proportional valve spool via two control lines 48, 50.
  • the two control connections X ] _, X2 are also connected to the control line 50.
  • a throttle 52 is also connected in this.
  • a load pressure line 54 branches off from the control line 50 and is led to the inlet connection D of the pressure relief valve.
  • An output port E of the pressure relief valve is connected to the tank T.
  • the end face of the pressure valve valve slide which is remote from the electromagnet, is likewise acted upon by the control pressure prevailing in the load pressure line 54 via a branch line 56.
  • the proportional valve When the consumer is actuated, the proportional valve is brought into the positions marked with a and the switching valve (not shown) is actuated in such a way that the consumer is raised or lowered. As long as the load pressure at the consumer is below the desired maximum value, the same control pressure is present on both ends of the proportional valve spool, so that it remains in its position specified by the force of the electromagnet.
  • the pressure relief valve which is normally in a closed position, is opened by the control pressure acting via the control line 56, so that the pressure in the load pressure line 54 and thus also in the region between the throttle 52 and the right end face of the proportional valve spool is reduced towards the tank T, while the pressure on the left-hand end of FIG.
  • valve housing 2 in which the valve arrangement described above for controlling a hydraulic cylinder with inlet throttling is accommodated.
  • the valve housing 2 is of disk or plate construction, so that several valve disks of this type can be joined together to form a control block.
  • the hydraulic cylinder is connected to two working ports A and B; Furthermore, the valve housing has a tank connection T, a pump connection P and a control connection X.
  • the proportionally adjustable directional control valve 14 from FIG. 6, a switching valve 60 and a check valve 62 are also accommodated in the valve housing 2, the axes of which are parallel to one another in the plate are arranged. In the illustrated embodiment, the proportional valve 14, the switching valve 60 and the check valve 62 are actuated by electromagnets.
  • the proportional valve 14 has a proportional valve slide 64, the two end faces of which are acted upon by a load pressure LS via the control lines or control channels 48 or 50.
  • the control channel 50 is provided with a nozzle bore which forms the throttle 52 in FIG. 6.
  • the electrically operable pressure relief valve 16 is screwed into a connection bore of the valve housing 2, which is arranged at the bottom right in FIG. 7 and via which, when a maximum load pressure in the area between the nozzle bore (throttle 52) and the one in FIG. A connection to a tank line 55 is opened on the end face of the proportional valve spool 64, so that the right end face of the proportional valve spool 64 is relieved and the volume flow can be throttled.
  • the invention thus makes it possible in a simple manner to limit the maximum load pressure individually for each consumer and to connect the individual proportional valves in an LS or a LUDV system.
  • the valve arrangements according to the invention can also be used in mixed systems with load signaling valves and non-load-adapted valves, so that an inexpensive assembly of the valve assemblies in the modular system is made possible.
  • the circuit according to the invention does not result in unnecessary energy losses in the pressure limitation, since hydraulic fluid not conveyed unnecessarily by the pump must be drained from the refueling via a secondary valve.
  • the tank pressure is usually applied to the end faces of the proportional valve spool.
  • the constructive freedom is increased, especially when designing series and modular systems.
  • a hydraulic circuit for controlling a consumer and a method for controlling such a circuit, in which a valve slide of a load-adjusted proportional valve is assigned a comparison valve, via which a pressure difference can be applied to the valve slide of the proportional valve when a predetermined maximum load pressure is reached, so that this is moved to a position in which the load pressure is limited to the predetermined maximum value.

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Abstract

A hydraulic circuit for driving a consumer and a process for driving such a circuit are disclosed. A comparison valve (16) is associated to the slide of a load-adapted proportional valve (14). When a predetermined maximum load pressure on the proportional valve slide is reached, a differential pressure can be applied to the comparison valve, moving it into a position in which the load pressure is limited to a predetermined maximum value.

Description

Beschreibung description
HYDRAULISCHE SCHALTUNGHYDRAULIC CIRCUIT
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltung zur Ansteuerung eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Schaltung.The invention relates to a hydraulic circuit for controlling a consumer according to the preamble of claim 1 and a method for controlling such a circuit.
Fig. 1, auf die bereits an dieser Stelle hingewiesen sei, zeigt ein sogenanntes Loadsensing-System (LS-System) bei dem zwei Verbraucher 2,4 mittels einer Hydraulikpumpe, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel als Konstantpumpe 6 ausgeführt ist, mit Hydraulikfluid versorgbar sind. Letzterem ist eine Eingangsdruckwaage 8 zugeordnet, die einerseits mit dem Druck am Pumpenausgang (pl) und andererseits mit dem höchsten Lastdruck der beiden Verbraucher 2,4 beaufschlagt ist. Dieser höchste Lastdruck wird über ein Wechselventil 10 zur Stirnseite der Eingangsdruckwaage 8 geführt. In den Zuleitungen zu den Verbrauchern 2,4 sind jeweils eine Individualdruckwaage 12 und ein proportional verstellbares Wegeventil 14 hintereinander geschaltet. Dabei kann die Individualdruckwaage 12 in Druckaufbaurichtung vor dem Proportionalventil 14 (siehe Fig. 1) oder aber auch nach dem Proportionalventil 14 angeordnet sein.1, to which reference is already made at this point, shows a so-called load sensing system (LS system) in which two consumers 2, 4 can be supplied with hydraulic fluid by means of a hydraulic pump, which is designed as a constant pump 6 in the exemplary embodiment shown. The latter is assigned an inlet pressure compensator 8, which is acted upon on the one hand by the pressure at the pump outlet (pl) and on the other hand by the highest load pressure of the two consumers 2,4. This highest load pressure is fed to the face of the inlet pressure compensator 8 via a shuttle valve 10. An individual pressure compensator 12 and a proportionally adjustable directional control valve 14 are connected in series in the feed lines to the consumers 2, 4. The individual pressure compensator 12 can be arranged in the direction of pressure build-up in front of the proportional valve 14 (see FIG. 1) or else after the proportional valve 14.
Der Druck am Eingang des Proportionalventils 14 wirkt auch auf eine Stirnseite der Individualdruckwaage 12. Deren andere Stirnseite ist mit dem Lastdruck beaufschlagt, der auch an einer Stirnseite der Eingangsdruckwaage 8 anliegt. Damit bilden die Individualdruckwaage und das Proportionalventil 14 ein stetig verstellbares Stromregelventil. Das Proportionalventil hat dabei die Funktion einer verstellba- ren Meßblende, an der das Druckgefälle durch die Individualdruckwaage 12 konstant gehalten wird, so daß ein Last- druck unabhängiger jedoch einstellbarer Durchflußvolumenstrom einstellbar ist.The pressure at the input of the proportional valve 14 also acts on one end face of the individual pressure compensator 12. The other end face is acted upon by the load pressure, which is also present on an end face of the inlet pressure compensator 8. The individual pressure compensator and the proportional valve 14 thus form a continuously adjustable flow control valve. The proportional valve has the function of an adjustable measuring orifice on which the pressure drop is kept constant by the individual pressure compensator 12, so that a load pressure independent but adjustable flow volume flow is adjustable.
Da in einem derartigen LS-System die Druckdifferenz an allen Proportionalventilen konstant gehalten wird, ist der Volumenstrom zu jedem Verbraucher proportional zum jeweiligen Öffnungsquerschnitt des Proportionalventils.Since the pressure difference at all proportional valves is kept constant in such an LS system, the volume flow to each consumer is proportional to the respective opening cross section of the proportional valve.
Bei nachgeschalteter Individualdruckwaage stehen die Volumenströme zu den Verbrauchern immer im Verhältnis der Öffnungsquerschnitte der Meßblenden. Bei vorgeschalteter Individualdruckwaage (Fig. 1) kann der am höchsten belastete Verbraucher stehen bleiben, wenn die Summe der angeforderten Volumenströme aller Verbraucher größer ist als der maximale Förderstrom der Pumpe.With a downstream individual pressure compensator, the volume flows to the consumers are always in the ratio of the opening cross-sections of the orifice plates. In the case of an upstream individual pressure compensator (Fig. 1), the most heavily loaded consumer can stop if the sum of the requested volume flows of all consumers is greater than the maximum delivery flow of the pump.
Ein Nachteil der vorbeschriebenen Schaltung ist, daß eine Einwirkung auf das System im wesentlichen durch die Beeinflussung des von der Pumpe 6 gelieferten Förderstromes erfolgt. Wird einer der Verbraucher 2, 4 unter Einwirkung äußerer Lasten, wie beispielsweise bei Landmaschinen, Hubstaplern, Schneepflügen, Mähwerken etc. zurückbewegt, kann der dadurch ansteigende Lastdruck nicht durch Beeinflussung der Pumpe 6 sondern nur durch zusätzliche Sekundär-Druckbe- grenzungsventile begrenzt werden.A disadvantage of the circuit described above is that the system is essentially influenced by influencing the delivery flow supplied by the pump 6. If one of the consumers 2, 4 is moved back under the influence of external loads, such as in agricultural machinery, forklift trucks, snow plows, mowers etc., the load pressure which increases as a result cannot be limited by influencing the pump 6 but only by additional secondary pressure relief valves.
Nachteilig bei diesen Systemen ist, daß der zum Verbraucher oder von diesem abströmende Hydraulikölvolumen- strom durch das Sekundär-Druckbegrenzungsventil hindurch strömen muß, so daß entsprechende Energieverluste auftreten.A disadvantage of these systems is that the hydraulic oil volume flow to or from the consumer has to flow through the secondary pressure relief valve, so that corresponding energy losses occur.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Schaltung zur Ansteuerung eines Verbrau- chers und ein Verfahren zur Ansteuerung eines derartigenIn contrast, the invention is based on the object of a hydraulic circuit for controlling a consumer and a method for controlling such a device
Verfahrens zu schaffen, bei denen der Lastdruck des Ver- brauchers mit minimalem vorrichtungstechnischen und energetischen Aufwand begrenzbar ist.To create procedures in which the load pressure of the user can be limited with minimal equipment and energy expenditure.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der hydraulischen Schaltung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gelöst.This object is achieved with regard to the hydraulic circuit by the features of patent claim 1 and with regard to the method by the features of patent claim 8.
Durch die Maßnahme, die beiden Stirnseiten des Ventil- Schiebers mit einer Steuerdruckdifferenz zu beaufschlagen, durch die der Ventilschieber bei Erreichen eines vorgegebenen Maximaldrucks in eine derartige Regelposition verschoben wird, da der Lastdruck auf den vorbestimmten Wert begrenzt ist, sind keine zusätzlichen Ventile zur Lastdruck- begrenzung in den Arbeitsleitungen erforderlich. Die Druckbegrenzung erfolgt somit nur durch Verstellung des Proportionalventils in Abhängigkeit von einem anliegenden Steuerdruck, so daß keine unnötigen Energieverluste bei der Druckbegrenzung durch ein die Zulaufleitung bzw. die Rück- laufleitung geschaltetes Druckbegrenzungsventil auftreten.The measure of applying a control pressure difference to the two end faces of the valve slide, by means of which the valve slide is moved into such a control position when a predetermined maximum pressure is reached, since the load pressure is limited to the predetermined value, no additional valves for load pressure Limitation in work lines required. The pressure is thus limited only by adjusting the proportional valve as a function of an applied control pressure, so that no unnecessary energy losses occur when the pressure is limited by a pressure relief valve connected to the supply line or the return line.
Zum Betätigen des Proportionalwegeventils sind zu den Stirnseiten des Ventilschiebers Steuerleitungen geführt, die über ein Vergleichs- oder Druckventil miteinander in Wirkverbindung stehen, das bei Erreichen des vorbestimmten Maximaldrucks die Stirnseiten des Ventilschiebers mit der entsprechenden Steuerdruckdifferenz beaufschlagt.To operate the proportional directional control valve, control lines are routed to the end faces of the valve spool, which are operatively connected to one another via a comparison or pressure valve, which acts on the end faces of the valve spool with the corresponding control pressure difference when the predetermined maximum pressure is reached.
Unterhalb des voreingestellten Maximallastdruckes, das heißt dann, wenn das Vergleichsventil praktisch keine Wirkung entfaltet, sind beide Schieberstirnseiten mit den gleichen Drücken beaufschlagt. Dabei muß es sich keinesfalls um den Tankdruck handeln, sondern es können auch wesentlich höhere Drucke zur Beaufschlagung der Schieber- Stirnseiten verwendet werden. So kann beispielsweise der höchste Lastdruck oder ein sonstiger Systemdruck zu den Schieberstirnseiten geführt werden. Dem Konstrukteur verbleibt somit mehr Spielraum zur Auslegung der SchaltungBelow the preset maximum load pressure, that is, when the comparison valve has practically no effect, both valve faces are subjected to the same pressures. This does not necessarily have to be the tank pressure, but much higher pressures can also be used to act on the end faces of the slide. For example, the highest load pressure or any other system pressure can be Slider end faces are guided. The designer thus has more leeway to design the circuit
Die vorbeschriebene hydraulische Schaltung und das Verfahren zu deren Ansteuerung sind prinzipiell auch einsetzbar, wenn dem Proportionalventil keine Individualdruckwaage zugeordnet ist. Im Fall, daß das System mit einer Individualdruckwaage arbeitet, kann diese dem Proportionalventil vor- oder nachgeschaltet werden.In principle, the hydraulic circuit described above and the method for controlling it can also be used if the proportional valve is not assigned an individual pressure compensator. If the system works with an individual pressure compensator, this can be connected upstream or downstream of the proportional valve.
Eine besonders einfach aufgebaute Schaltung erhält man, wenn die beiden Steuerleitungen den höchsten Lastdruck führen und über eine Verbindungsleitung mit Drosseln miteinander verbunden sind, wobei ein Druckbegrenzungsventil dafür vorgesehen ist, um eine der Steuerleitungen bei Erreichen des Maximaldrucks mit einem Tank zu verbinden, so daß der Wegeventilschieber durch die sich einstellende Druckdifferenz in seine Regelposition verschoben wird. Dieses Druckbegrenzungsventil wird vorzugsweise elektrisch vorgesteu- ert, so daß die Maximallastdruckeinstellung auf besonders einfache Weise durchführbar ist.A circuit of particularly simple construction is obtained if the two control lines carry the highest load pressure and are connected to one another via a connecting line with throttles, a pressure relief valve being provided in order to connect one of the control lines to a tank when the maximum pressure is reached, so that the Directional valve spool is moved into its control position by the pressure difference. This pressure limiting valve is preferably electrically pilot-operated so that the maximum load pressure setting can be carried out in a particularly simple manner.
Alternativ dazu kann das Vergleichsventil ein hydraulisch betätigbares Proportionalventil sein, bei dem eine Steuerventilschieberseite mit dem Lastdruck beaufschlagt ist, während die andere Steuerventilschieberseite durch die Kraft einer Steuerfeder und den Druck in der Rücklaufleitung beaufschlagt ist. Bei Erreichen des Maximaldrucks wird der Steuerschieber aufgrund der an seinen Stirnseiten an- liegenden Druckdifferenz in eine Auslenkposition verschoben, in der eine Stirnseite des Wegeventilschiebers mit dem Pumpendruck beaufschlagt ist, so daß dieser in seine Regelposition gebracht wird.As an alternative to this, the comparison valve can be a hydraulically actuated proportional valve, in which one side of the control valve spool is subjected to the load pressure, while the other side of the control valve spool is acted upon by the force of a control spring and the pressure in the return line. When the maximum pressure is reached, the control slide is moved due to the pressure difference applied to its end faces into a deflection position in which an end face of the directional valve spool is acted upon by the pump pressure, so that it is brought into its control position.
Zur Einstellung des maximalen Lastdruckes wird die Steuerfeder vorzugsweise mit einer einstellbaren Vorspannung beaufschlagt. In einer weiteren Alternative ist das Druckventil als 2/2-Wegeventil ausgebildet, dessen eine Stirnseite mit dem Lastdruck beaufschlagbar ist und daß bei Erreichen des maximalen Lastdruckes das 2/2-Wegeventil aus seiner federvorgespannten Sperrstellung in eine Durchgangsstellung gebracht wird, in der der Proportionalventilschieber in seine Regelposition verschoben wird, um den Lastdruck auf den Maximalwert zu beschränken.To set the maximum load pressure, the control spring is preferably subjected to an adjustable preload. In a further alternative, the pressure valve is designed as a 2/2-way valve, one end face of which the load pressure can be applied to and that when the maximum load pressure is reached, the 2/2-way valve is moved from its spring-loaded blocking position into a through position in which the proportional valve spool is moved into its control position in order to limit the load pressure to the maximum value.
Die letztgenannte Alternative bietet sich insbesondere bei Zangenbewegungen oder sonstigen Bewegungen, bei denen ein Gegenstand mit begrenztem Druck gehalten wird an.The latter alternative is particularly suitable for movements of pliers or other movements in which an object is held with limited pressure.
In der Regelposition des Proportionalventilschiebers kann sowohl der Zustrom zum Verbraucher als auch die Rückströmung vom Verbraucher zum Tank beeinflußt werden.In the control position of the proportional valve spool, both the inflow to the consumer and the return flow from the consumer to the tank can be influenced.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of the further subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Aufbau einer herkömmlichen hydraulischen Schaltung zur Ansteuerung mehrerer Verbraucher;Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with the aid of schematic drawings. 1 shows the structure of a conventional hydraulic circuit for controlling several consumers;
Fig. 2 das Grundkonzept einer erfindungsgemäßen Schaltung;2 shows the basic concept of a circuit according to the invention;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Schaltung aus Fig. 2 mit einem mechanisch angesteuerten Proportionalwegeventil; Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit elektrisch angesteuertem Proportionalwegeventil;3 shows an exemplary embodiment of the circuit from FIG. 2 with a mechanically controlled proportional directional control valve; 4 shows an exemplary embodiment with an electrically controlled proportional directional control valve;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel , bei dem das Vergleichsventil als Fig. 2/2-Wegeventil ausgeführt ist; Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung, bei der das Vergleichsventil als Druckbegrenzungsventil ausgeführt ist und Fig. 7 ein Plattenventil, das nach der Schaltung gemäß Fig. 6 aufgebaut ist.Fig. 5 shows an embodiment in which the comparison valve is designed as a 2/2-way valve; Fig. 6 shows another embodiment of a circuit according to the invention, in which the comparison valve is designed as a pressure relief valve and Fig. 7 is a plate valve which is constructed after the circuit of FIG. 6.
Fig. 2 zeigt den erfindungswesentlichen Teil einer hy- draulischen Schaltung zur Versorgung mehrerer Verbraucher, die prinzipiell beispielsweise ähnlich derjenigen aufgebaut sein kann, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.FIG. 2 shows the essential part of the invention of a hydraulic circuit for supplying several consumers, which in principle can be constructed, for example, similar to that as shown in FIG. 1.
Das heißt, jedem Verbraucher 2,4 ist ein Proportional- ventil 14 zugeordnet und der höchste wirkende Lastdruck wird über eine Wechselventilschaltung zu einer Konstantpumpe mit Eingangsdruckwaage (6,8 in Fig. 1) oder zum Pumpenregler einer Regelpumpe geführt. Dem Proportionalventil 14 ist in der Regel eine Individualdruckwaage 12 zugeord- net, die dem Proportionalventil 14 nachgeschaltet oder vorgeschaltet sein kann. Bei bestimmten Fällen kann jedoch auch auf diese Individualdruckwaage 12 verzichtet werden, so daß bei derartigen Schaltungen ohne Individualdruckwaage die Volumenströme zu denjenigen Verbrauchern mit niedrige- rem Lastdruck vom Pumpendruck und von ihrem eigenen Lastdruck abhängig sind, wenn keine sonstigen geeigneten Maßnahmen getroffen werden. Für die Erfindung spielt es jedoch keine Rolle, das heißt, die erfindungswesentliche Funktion ist unabhängig davon, ob Individualdruckwaagen vorgesehen sind oder nicht.This means that each consumer 2, 4 is assigned a proportional valve 14 and the highest acting load pressure is fed via a shuttle valve circuit to a constant pump with inlet pressure compensator (6,8 in Fig. 1) or to the pump regulator of a control pump. The proportional valve 14 is generally associated with an individual pressure compensator 12, which can be connected downstream or upstream of the proportional valve 14. In certain cases, however, this individual pressure compensator 12 can also be dispensed with, so that in the case of such circuits without an individual pressure compensator, the volume flows to those consumers with a lower load pressure are dependent on the pump pressure and on their own load pressure if no other suitable measures are taken. However, it does not matter for the invention, that is, the function essential to the invention is independent of whether individual pressure compensators are provided or not.
Das Proportionalventil 14 kann ein elektrisch, hydraulisch oder mechanisch angesteuertes Ventil sein und sperrt in seiner dargestellten, federvorgespannten Neutralstellung zwei mit einem der Verbraucher 2 oder 4 verbundene Arbeitsanschlüsse A, B, gegenüber einem Pumpenanschluß P, und einem Tankanschluß T ab.The proportional valve 14 can be an electrically, hydraulically or mechanically controlled valve and, in the spring-loaded neutral position shown, shuts off two working connections A, B connected to one of the consumers 2 or 4, opposite a pump connection P, and a tank connection T.
Bei Verschieben des Proportionalventilschiebers in die mit a angedeuteten Stellungen wird die Verbindung vom Pumpenanschluß P zum Arbeitsanschluß B aufgesteuert , so daß der Verbraucher 2 in Fig. 1 mit Hydraulikfluid versorgt wird. Dieser Verbraucher kann beispielsweise ein Hydraulikzylinder sein, der dann ausgefahren wird. Das vom Verbraucher zurückströmende Hydraulikfluid wird über den Anschluß A zum Tankanschluß T geführt. Bei der in Fig. 1 dargestell- ten Schaltung würde der Zylinderraum des Hydraulikzylinders mit Hydraulikfluid versorgt werden, während der Ringraum zum Tank hin entlastet wird.When the proportional valve spool is moved into the positions indicated by a, the connection from the pump connection P to the working connection B is opened, so that the consumer 2 in FIG. 1 is supplied with hydraulic fluid becomes. This consumer can be a hydraulic cylinder, for example, which is then extended. The hydraulic fluid flowing back from the consumer is led via the connection A to the tank connection T. In the circuit shown in FIG. 1, the cylinder space of the hydraulic cylinder would be supplied with hydraulic fluid, while the annular space would be relieved towards the tank.
Beim Verschieben des Proportionalventilschiebers in die mit b bezeichneten Stellungen wird in umgekehrter Weise der Arbeitsanschluß B mit dem Pumpenanschluß P und der Arbeitsanschluß A mit dem Tankanschluß T verbunden, so daß der Ringraum (Fig. 1) des Verbrauchers 2 mit Hydraulikfluid versorgt und daß sich im Zylinderraum befindliche Hydrau- likfluid zum Tank T hin entspannt wird.When moving the proportional valve spool in the positions labeled b, the working connection B is connected in the opposite way to the pump connection P and the working connection A to the tank connection T, so that the annular space (FIG. 1) of the consumer 2 is supplied with hydraulic fluid and that Hydraulic fluid located in the cylinder space to the tank T is expanded.
Die Ansteuerung des Proportionalventils erfolgt aufgrund eines bestimmten mechanischen, hydraulischen oder elektrischen Steuerimpulses, so daß der Proportionalventil- Schieber in eine Position gebracht wird, in der der Verbraucher mit dem vorbestimmten Fluidvolumenstrom versorgt ist .The proportional valve is activated on the basis of a certain mechanical, hydraulic or electrical control pulse, so that the proportional valve slide is brought into a position in which the consumer is supplied with the predetermined fluid volume flow.
Da bei diesem Verbraucher der individuelle Lastdruck auf einen vorbestimmten Wert begrenzt wird, müssen bei den bisher bekannten Loadsensing-Systemen vergleichsweise komplizierte Schaltungen zur Druckbegrenzung des Druckes in der Arbeitsleitung zwischen den Anschlüssen A, B und dem Verbraucher vorgesehen werden. Eine derartige, individuell für jeden Verbraucher einstellbare Druckbegrenzung ist beispielsweise bei Kehrwalzen, Räumschilden von Schneepflügen und Mähwerken erforderlich, deren Eigengewicht in einstellbarem Maße von den Hydraulikzylindern getragen wird. Je höher der Druck in den Hydraulikzylindern eingestellt wird, mit umso weniger Gewicht liegt das Aggregat auf dem Untergrund auf . Für diese Maximal-Lastdruckeinstellung ist dem Proportionalventil 14 eine Vergleichsventilanordnung 16 zugeordnet, die in Abhängigkeit vom Lastdruck am Verbraucher eine Steuerdifferenz an die Stirnseiten des Proportionalventil- Schiebers anlegt, sodaß dieser bei Erreichen eines Maximallastdrucks in eine Position verschoben wird, in der der Lastdruck am Verbraucher nicht weiter ansteigen kann. Selbstverständlich ist in umgekehrter Weise auch die Rückströmung steuerbar. Das heißt, die Vergleichsventilanord- nung 16 bewirkt, daß unterhalb des Maximallastdruckes beide Stirnseiten mit dem gleichen Steuerdruck beaufschlagt sind, während bei Erreichen des Grenzwertes eine Steuerdruckdifferenz aufgebaut wird, durch die der Proportionalventilschieber derart verschoben wird, daß der Zustrom von Hy- draulikfluid zum Verbraucher gedrosselt wird und auch rückströmendes Hydraulikfluid vom Verbraucher zum Tank abgelassen werden kann.Since the individual load pressure is limited to a predetermined value for this consumer, comparatively complicated circuits for pressure limitation of the pressure in the working line between the connections A, B and the consumer must be provided in the previously known load sensing systems. Such a pressure limitation, which can be set individually for each consumer, is required, for example, in the case of broom rollers, snow plow blades and mowers, the weight of which is borne by the hydraulic cylinders to an adjustable extent. The higher the pressure in the hydraulic cylinders is set, the less weight the unit rests on the ground. For this maximum load pressure setting, the proportional valve 14 is assigned a comparison valve arrangement 16 which, depending on the load pressure on the consumer, applies a control difference to the end faces of the proportional valve slide, so that when a maximum load pressure is reached it is shifted into a position in which the load pressure on the consumer cannot continue to rise. Of course, the reverse flow can also be controlled in the reverse manner. This means that the comparison valve arrangement 16 has the effect that both end faces are acted upon by the same control pressure below the maximum load pressure, while when the limit value is reached a control pressure difference is built up by which the proportional valve spool is displaced such that the inflow of hydraulic fluid to the consumer is throttled and hydraulic fluid flowing back can be drained from the consumer to the tank.
Um diese Ansteuerung zu realisieren ist die Vergleichs- ventilanordnung 16 über Lastdruckleitungen 18, 20 mit den an den Anschlüssen A bzw. B angeschlossenen Arbeitsleitungen verbunden. In Abhängigkeit von der Steuerdruckdifferenz in den Lastdruckleitungen 18, 20 wird über Steueranschlüsse X, Y eine Steuerdruckdifferenz an die Stirnseiten des Pro- portionalventilschiebers angelegt, so daß dieser in die gewünschte Position zur Begrenzung des Lastdrucks am zugeordneten Verbraucher verschiebbar ist.In order to implement this control, the comparison valve arrangement 16 is connected to the working lines connected to the connections A and B via load pressure lines 18, 20. Depending on the control pressure difference in the load pressure lines 18, 20, a control pressure difference is applied to the end faces of the proportional valve spool via control connections X, Y, so that it can be moved into the desired position to limit the load pressure at the associated consumer.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel , bei dem das Pro- portionalventil 14 von Hand betätigt wird, um den Verbraucher mit dem gewünschten Hydraulikvolumenstrom zu versorgen.3 shows an exemplary embodiment in which the proportional valve 14 is operated by hand in order to supply the consumer with the desired hydraulic volume flow.
Das Vergleichsventil 16 ist als 4-Wege Proportionalven- til ausgeführt, das in seiner Grundstellung 0 die beidenThe comparison valve 16 is designed as a 4-way proportional valve, which in its basic position 0 is the two
Stirnseiten des Proportionalventilschiebers mit dem Tankan- Schluß T verbindet. Der Pumpenanschluß ist in der Neutralstellung 0 gesperrt.End faces of the proportional valve spool with the tank Final T connects. The pump connection is blocked in the neutral position 0.
Bei Verschieben des Proportionalventilschiebers in die mit d bezeichneten Stellungen wird der Steueranschluß Y mit dem Pumpenanschluß P verbunden, während der Steuerdruck am Steueranschluß X über den Tankanschluß T zum Tank hin entspannt wird.When the proportional valve spool is moved to the positions marked d, the control connection Y is connected to the pump connection P, while the control pressure at the control connection X is released towards the tank via the tank connection T.
Bei Verschiebung des Ventilschiebers in die mit e bezeichneten Positionen wird die Verbindung vom Pumpenanschluß P zum Steueranschluß X und die Verbindung zwischen dem Steueranschluß Y und dem Tankanschluß T aufgesteuert , so daß der Proportionalventilschieber in entgegengesetzter Richtung mit einem Steuerdruck beaufschlagt wird.When the valve spool is displaced into the positions labeled e, the connection from the pump port P to the control port X and the connection between the control port Y and the tank port T are opened, so that the proportional valve spool is acted upon in the opposite direction with a control pressure.
Der Ventilschieber des Vergleichsventils 16 ist über Druckfedern 22, 24 in seine Neutralposition 0 vorgespannt, wobei die Druckfedern 22, 24 mit einer einstellbaren Vor- Spannung auf den Ventilschieber des Vergleichsventils 16 wirken. Das heißt, der Ventilschieber läßt sich erst aus seiner Neutralposition verschieben, wenn die Federvorspannung einer der Druckfedern 22, 24 überwunden wird.The valve spool of the comparison valve 16 is biased into its neutral position 0 by means of compression springs 22, 24, the compression springs 22, 24 acting on the valve spool of the comparison valve 16 with an adjustable preload. This means that the valve slide can only be moved from its neutral position when the spring preload of one of the compression springs 22, 24 is overcome.
Wie bereits beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird der Lastdruck in den Arbeitsleitungen über die Lastdruckleitungen 18, 20 zu den Stirnseiten des Ventilschiebers des Vergleichsventils 16 geführt. Die Federvorspannung der beiden Druckfedern 22, 24 ist jeweils so eingestellt, daß der Ventilschieber des Vergleichsventils 16 erst dann aus seiner Neutralposition verschoben wird, wenn die Lastdruckdifferenz in den Lastdruckleitungen 18, 20 einen vorbestimmten Maximalwert überschreitet.As in the exemplary embodiment according to FIG. 2, the load pressure in the working lines is guided via the load pressure lines 18, 20 to the end faces of the valve slide of the comparison valve 16. The spring preload of the two compression springs 22, 24 is set such that the valve slide of the comparison valve 16 is only shifted from its neutral position when the load pressure difference in the load pressure lines 18, 20 exceeds a predetermined maximum value.
Zur Ansteuerung des Verbrauchers wird das Proportionalventil 14 beispielsweise derart betätigt, daß der Proportionalventilschieber in die hier mit a gekennzeichneten Stellungen gebracht wird, so daß die Verbindung vom Pumpenanschluß P zum Arbeitsanschluß B aufgesteuert und die Verbindung vom Arbeitsanschluß A zum Tankanschluß T geöffnet wird. Der Verbraucher wird mit dem vorbestimmten Hydraulik- fluidvolumenstrom versorgt. In dieser Phase verbleibt das Vergleichsventil 16 in seiner Neutralstellung 0, in der beide Stirnseiten des Proportionalventilschiebers mit den gleichen Steuerdrücken beaufschlagt sind. Im vorliegenden Fall sind diese Steuerdrücke gleich dem am Tankanschluß T wirkenden Druck.To control the consumer, the proportional valve 14 is actuated, for example, in such a way that the proportional valve slide into the ones marked here with a Positions are brought so that the connection from the pump connection P to the working connection B is opened and the connection from the working connection A to the tank connection T is opened. The consumer is supplied with the predetermined hydraulic fluid volume flow. In this phase, the comparison valve 16 remains in its neutral position 0, in which both end faces of the proportional valve spool are subjected to the same control pressures. In the present case, these control pressures are equal to the pressure acting on the tank connection T.
Bei Erreichen des Maximallastdruckes in der Lastdruckleitung 20 wirkt auf die beiden Stirnseiten des Steuerschiebers des Vergleichsventils eine Steuerdruckdifferenz, die hinreichend ist, um den Steuerschieber gegen die Vorspannung der Druckfeder 24 aus seiner Neutralstellung in die mit e bezeichneten Positionen zu bringen, in denen der Pumpenanschluß P mit dem Steueranschluß X und der Tankanschluß T mit dem Steueranschluß Y verbunden sind. Das heißt, die in Fig. 3 rechte Stirnseite des Proportionalwegeventilschiebers wird mit dem Pumpendruck beaufschlagt, so daß der Proportionalventilschieber aus seiner mit a bezeichneten Stellung nach rechts durch die Neutralstellung N hindurch in die mit b bezeichneten Positionen gebracht wird, in denen der Arbeitsanschluß B mit dem Tankanschluß T und der Arbeitsanschluß A mit dem Pumpenanschluß P verbunden ist, so daß kein weiterer Druckaufbau in der am Arbeitsanschluß B angeschlossenen Arbeitsleitung erfolgen kann oder der Zustrom gedrosselt wird.When the maximum load pressure in the load pressure line 20 is reached, a control pressure difference acts on the two end faces of the control slide of the comparison valve, which is sufficient to bring the control slide against the bias of the compression spring 24 from its neutral position into the positions designated e, in which the pump connection P are connected to the control connection X and the tank connection T to the control connection Y. That is, the right-hand end of the proportional directional valve spool in FIG. 3 is acted upon by the pump pressure, so that the proportional valve spool is brought from its position labeled a to the right through the neutral position N to the positions labeled b in which the working port B is connected the tank connection T and the working connection A is connected to the pump connection P, so that no further pressure build-up can take place in the working line connected to the working connection B or the inflow is throttled.
Bei einer Ansteuerung des Verbrauchers in umgekehrter Richtung, das heißt bei Verschieben des Proportionalwegeventilschiebers von Hand in die mit b bezeichneten Positionen erfolgt die Lastdruckbegrenzung in umgekehrter Weise. Bei diesem Ausführungsbeispiel läßt sich der Lastdruck durch die Veränderung der Vorspannung der Druckfedern 22, 24 einstellen.When the consumer is actuated in the opposite direction, that is to say when the proportional directional valve slide is moved manually into the positions designated by b, the load pressure limitation takes place in the reverse manner. In this embodiment, the load pressure can be adjusted by changing the preload of the compression springs 22, 24.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Proportionalventil 14 als elektrisch betätigtes Ventil ausgeführt ist. Dieses Proportionalventil ist mit einem weiteren Steueranschluß Z versehen, über den der Druck am Pumpenanschluß P mittels einer Steuerleitung 28 zu einem Steueranschluß Z' am Vergleichsventil 16 geführt ist. Dieses Vergleichsventil 16 hat praktisch den gleichen Aufbau wie dasjenige in Fig. 3, wobei allerdings die Schaltstellungen d und e vertauscht sind.4 shows an embodiment in which the proportional valve 14 is designed as an electrically operated valve. This proportional valve is provided with a further control connection Z, via which the pressure at the pump connection P is guided by means of a control line 28 to a control connection Z 'on the comparison valve 16. This comparison valve 16 has practically the same structure as that in FIG. 3, but the switch positions d and e are interchanged.
In der gezeigten Neutralstellung N des Proportionalwegeventilschiebers ist der Steueranschluß Z mit dem Tankanschluß T verbunden. Der Ventilschieber des Vergleichsventils 16 befindet sich ebenfalls in seiner Neutralstellung 0, in der die Steueranschlüsse X, Y mit dem Steueranschluß Z' und damit über die Steuerleitung 28 und den Steueranschluß Z mit dem Tankanschluß T verbunden sind. Das heißt, an beiden Stirnseiten des Proportionalventilschiebers liegt der Tankdruck an. Die Arbeitsanschlüsse A, B und der Pumpenanschluß P sind abgesperrt.In the neutral position N shown of the proportional directional control valve spool, the control connection Z is connected to the tank connection T. The valve spool of the comparison valve 16 is also in its neutral position 0, in which the control connections X, Y are connected to the control connection Z 'and thus via the control line 28 and the control connection Z to the tank connection T. This means that the tank pressure is present on both ends of the proportional valve spool. The working connections A, B and the pump connection P are shut off.
Bei Bestromen des in Fig. 4 links angeordneten Elektromagneten wird der Proportionalventilschieber in seine mit a angedeuteten Positionen gebracht, in denen der Pumpenanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A und der Arbeitsanschluß B mit dem Tankanschluß T verbunden sind, Darüber hinaus wird über den Steueranschluß Z der Druck am Anschluß P bzw. am Anschluß A über die Steuerleitung 28 zum Steueranschluß Z' und von dort über die Steueranschlüsse X, Y zu den Stirnseiten des Proportionalventilschiebers geführt. Da diese beiden Drücke gleich groß sind, kompensieren sie sich gegenseitig, so daß der Proportionalventilschieber aus- schließlich durch die Wirkung des Elektromagneten verschoben wird.When energizing the electromagnet arranged on the left in FIG. 4, the proportional valve slide is brought into its positions indicated by a, in which the pump connection P is connected to the working connection A and the working connection B is connected to the tank connection T. In addition, the pressure is via the control connection Z. at connection P or at connection A via control line 28 to control connection Z 'and from there via control connections X, Y to the end faces of the proportional valve spool. Since these two pressures are the same, they compensate each other so that the proportional valve spool eventually shifted by the action of the electromagnet.
Der Verbraucher wird nun über die an den Arbeitsan- Schluß A angeschlossene Arbeitsleitung mit Hydraulikfluid versorgt, so daß der Lastdruck in dieser Arbeitsleitung ansteigt und über die Lastdruckleitung 18 an die in Fig. 4 linke Stirnseite des Ventilschiebers des Vergleichsventils 16 geführt wird. Der Lastdruck in der an den Arbeitsan- Schluß B angeschlossenen Arbeitsleitung wird über die Lastdruckleitung 20 zur anderen Stirnseite geführt. Nach Erreichen der vorbestimmten Maximal-Lastdruckdifferenz wird der Ventilschieber des Vergleichsventils 16 gegen die Wirkung der Druckfeder 22 gekennzeichneten Positionen gebracht, in denen der Steueranschluß Z' mit der Steuerleitung X und die Steuerleitung Y mit dem Tankanschluß T verbunden sind, Da am Steueranschluß Z' der Druck am Arbeitsanschluß A anliegt wird die in Fig. 4 rechte Stirnseite des Proportionalventilschiebers über den Steueranschluß X mit dem Pumpendruck beaufschlagt, während die andere Stirnseite über den Steueranschluß Y mit dem Tank T verbunden ist. Durch diese Steuerdruckdifferenz wird der Proportionalventilschieber in eine Position gebracht, in der der Zustrom des Hydraulik- fluids zum Verbraucher gedrosselt oder gar umgekehrt wird, bis der Lastdruck am Verbraucher wieder unter den vorbestimmten Maximal-Lastdruck abgesunken ist.The consumer is now supplied with hydraulic fluid via the working line connected to the working connection A, so that the load pressure in this working line rises and is led via the load pressure line 18 to the left end face of the valve slide of the comparison valve 16 in FIG. 4. The load pressure in the working line connected to the working connection B is led via the load pressure line 20 to the other end face. After reaching the predetermined maximum load pressure difference, the valve spool of the comparison valve 16 is brought against the action of the compression spring 22 marked positions in which the control connection Z 'are connected to the control line X and the control line Y to the tank connection T, since at the control connection Z' 4, the right end face of the proportional valve spool in FIG. 4 is acted upon by the pump pressure via the control port X, while the other end face is connected to the tank T via the control port Y. This control pressure difference brings the proportional valve spool into a position in which the inflow of hydraulic fluid to the consumer is throttled or even reversed until the load pressure on the consumer has dropped below the predetermined maximum load pressure again.
Der Lastdruck in der anderen Arbeitsleitung läßt sich selbstverständlich durch Ansteuerung des Proportionalven- tils 14 in umgekehrter Weise begrenzen.The load pressure in the other working line can of course be limited in the opposite manner by actuating the proportional valve 14.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Lastdruck nur in einer Richtung begrenzt werden muß. Derartige Aufgabenstellungen finden sich insbesondere bei Zangenbewegungen und bei Einrichtungen, bei denen ein Halten mit begrenztem Druck erfolgt. Die Vergleichsventilanordnung 16 muß daher bei derartigen Anwendungen ledig- lieh auf eine Arbeitsleitung wirken und kann daher einfacher ausgeführt werden.5 shows an exemplary embodiment in which the load pressure only has to be limited in one direction. Such tasks can be found, in particular, in forceps movements and in devices in which holding is carried out with limited pressure. The comparison valve arrangement 16 must therefore only be used in such applications. work on a work line and can therefore be carried out more easily.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Druckbegrenzung nur in Ausfahrrichtung des Verbrauchers (Hydraulikzylinders) 2 erforderlich, so daß lediglich der Lastdruck in der Arbeitsleitung 30 begrenzt werden muß, die den Arbeitsanschluß A mit dem Zylinderraum des Verbrauchers 2 verbindet.In the embodiment shown in Fig. 5, a pressure limitation is only required in the extension direction of the consumer (hydraulic cylinder) 2, so that only the load pressure in the working line 30 must be limited, which connects the working port A with the cylinder space of the consumer 2.
Das Proportionalventil 14 hat prinzipiell den gleichen Aufbau wie dasjenige aus Fig. 4, so daß auf eine nochmalige Beschreibung verzichtet werden kann.In principle, the proportional valve 14 has the same structure as that from FIG. 4, so that a repeated description can be dispensed with.
Das Vergleichsventil 16 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als 2-Wege-Proportionalventil ausgeführt, das durch eine einstellbare Druckfeder 32 in seine Neutralstellung 0 vorgespannt ist. Die von der Druckfeder 32 entfernte Stirnseite des Ventilschiebers des Vergleichsventils 16 ist über eine Lastdruckleitung 34 mit der Arbeitsleitung 30 verbunden, so daß diese Stirnseite mit dem Lastdruck beaufschlagt ist. Bei Erreichen eines vorbestimmten Lastdrucks in der Lastdruckleitung 34 kann der Ventilschieber des Vergleichsventils 16 aus seiner Sperrposition in die Durch- flußpositionen gebracht werden, in denen eine Abströmleitung 36 mit dem Tankanschluß T verbunden ist. Die Abströmleitung 36 verzweigt sich zum Proportionalventil 14 hin in zwei Steuerleitungen 38, 40, die jeweils zu einer Stirnseite des Proportionalventilschiebers geführt sind. In der in Fig. 5 rechten Steuerleitung 40 ist eine Drossel 42 angeordnet. Im Bereich zwischen dieser und der Stirnseite des Proportionalventilschiebers mündet eine Verbindungsleitung 44, die zum Steueranschluß Z des Proportionalventils 14 geführt ist. Das heißt, in der in Fig. 5 dargestellten Neu- tralposition N des Proportionalventils 14 sind die beiden Stirnseiten des Proportionalventilschiebers über den Steu- eranschluß Z, die Verbindungsleitung 44 und die beiden Steuerleitungen 38, 40 mit dem Tankanschluß T verbunden.In the exemplary embodiment shown, the comparison valve 16 is designed as a 2-way proportional valve, which is biased into its neutral position 0 by an adjustable compression spring 32. The end face of the valve spool of the comparison valve 16 removed from the compression spring 32 is connected to the working line 30 via a load pressure line 34, so that this end face is acted upon by the load pressure. When a predetermined load pressure in the load pressure line 34 is reached, the valve slide of the comparison valve 16 can be brought from its blocking position into the flow positions in which an outflow line 36 is connected to the tank connection T. The outflow line 36 branches off to the proportional valve 14 into two control lines 38, 40, which are each guided to an end face of the proportional valve spool. A throttle 42 is arranged in the right control line 40 in FIG. 5. In the area between this and the end face of the proportional valve spool, a connecting line 44 leads to the control connection Z of the proportional valve 14. That is, in the neutral position N of the proportional valve 14 shown in FIG. 5, the two end faces of the proportional valve spool are above the control eranschluß Z, the connecting line 44 and the two control lines 38, 40 connected to the tank port T.
Zum Ausfahren des Hydraulikzylinders 2 wird der in Fig. 5 linke Elektromagnet des Proportionalventils 14 bestromt, so daß der Proportionalventilschieber in der mit a gekennzeichneten Positionen verschoben wird, in denen die Verbindung vom Pumpenanschluß P zum Arbeitsanschluß A und die Verbindung vom Arbeitsanschluß B zum Tankanschluß T aufge- steuert werden. Dadurch wird der Hydraulikzylinder 2 ausgefahren und beispielsweise eine Zangengreifbewegung durchgeführt. Der Druck am Pumpenanschluß P wird über den Steueranschluß Z und die Steuerleitungen 44, 40 und 38 zu den beiden Stirnseiten des Proportionalventilschiebers geführt, so daß der Steuerdruck an beiden Seiten gleich groß ist.To extend the hydraulic cylinder 2, the left-hand electromagnet of the proportional valve 14 is energized in FIG. 5, so that the proportional valve spool is moved to the positions marked with a, in which the connection from the pump connection P to the work connection A and the connection from the work connection B to the tank connection T can be controlled. As a result, the hydraulic cylinder 2 is extended and, for example, a forceps gripping movement is carried out. The pressure at the pump connection P is routed via the control connection Z and the control lines 44, 40 and 38 to the two end faces of the proportional valve spool, so that the control pressure is the same on both sides.
Bei Erreichen des durch die Druckfeder 32 einstellbaren Maximal-Lastdruckes wird das 2-Wege-Proportionalventil (Vergleichsventil) 16 in seine Durchflußstellung gebracht, so daß die Abströmleitung 36 und die Steuerleitung 38 mit dem Tankanschluß T verbunden werden. Dadurch wird die in Fig. 5 linke Stirnseite des Proportionalventilschiebers zum Tank T hin entlastet, während aufgrund der Drossel 42 an der rechten Stirnseite weiterhin ein dem Druck am Arbeits- anschluß A entsprechender Steuerdruck anliegt. Dadurch wird der Proportionalventilschieber in eine Stellung gebracht, in der der Hydraulikfluidzustrom zum Verbraucher 2 hin gedrosselt oder unterbrochen wird, so daß der Lastdruck in der Arbeitsleitung 30 wieder unter den vorbestimmten Maxi- malwert absinkt. Das Vergleichsventil 16 steht bei diesem Ausführungsbeispiel nicht in Wirkverbindung mit der anderen Arbeitsleitung 46, die an den Arbeitsanschluß B angeschlossen ist, da beim Lösen, das heißt beim Zurückfahren des Hydraulikzylinders 2 keine Lastdrucküberhöhung erfolgen kann.When the maximum load pressure that can be set by the compression spring 32 is reached, the 2-way proportional valve (comparison valve) 16 is brought into its flow position, so that the outflow line 36 and the control line 38 are connected to the tank connection T. As a result, the left end face of the proportional valve spool in FIG. 5 is relieved towards the tank T, while due to the throttle 42 on the right end face a control pressure corresponding to the pressure at the working port A is still present. As a result, the proportional valve slide is brought into a position in which the hydraulic fluid flow to the consumer 2 is throttled or interrupted, so that the load pressure in the working line 30 drops again below the predetermined maximum value. In this exemplary embodiment, the comparison valve 16 is not in operative connection with the other working line 46, which is connected to the working connection B, since when the hydraulic cylinder 2 is loosened, that is to say when the hydraulic cylinder 2 is moved back, no increase in load pressure can take place.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung, wobei das Vergleichsventil 16 als elektrisch betätigbares Druckbegrenzungsventil ausgeführt ist. Das Proportionalventil 14 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als 3-Wege-Proportionalventil ausgeführt und wird in einer Schaltung zur Ansteuerung eines doppelt wir- kenden Hydraulikzylinders mit Zulaufdrosselung verwendet. Bei derartigen Schaltungen ist dem Proportionalventil 14 ein Schaltventil nachgeschaltet, über das der Zylinderraum oder der Ringraum des Hydraulikzylinders wahlweise mit Hydraulikfluid versorgbar sind. Das heißt, das Umschalten von beispielsweise Heben auf Senken erfolgt durch Ansteuerung des Schaltventils, während das Proportionalventil in seiner Arbeitsstellung verbleiben kann. Das in Fig. 6 dargestellte Proportionalventil 14 ist ebenfalls wieder ein elektrisch betätigbares Ventil, wobei in der dargestellten federvorge- spannten Neutralstellung N ein Pumpenanschluß P und der einzige Arbeitsanschluß A abgesperrt sind, während ein Steueranschluß Xi ebenfalls abgesperrt ist und ein Steueranschluß X2 mit dem Tankanschluß T verbunden ist.6 shows a further exemplary embodiment of the circuit according to the invention, with the comparison valve 16 is designed as an electrically actuated pressure relief valve. In this exemplary embodiment, the proportional valve 14 is designed as a 3-way proportional valve and is used in a circuit for controlling a double-acting hydraulic cylinder with inlet throttling. In such circuits, the proportional valve 14 is followed by a switching valve via which the cylinder space or the annular space of the hydraulic cylinder can optionally be supplied with hydraulic fluid. This means that switching from, for example, lifting to lowering is carried out by actuating the switching valve, while the proportional valve can remain in its working position. The proportional valve 14 shown in FIG. 6 is again an electrically actuable valve, with a pump connection P and the only working connection A being shut off in the spring-loaded neutral position N shown, while a control connection Xi is also shut off and a control connection X2 with the tank connection T is connected.
Zum Einleiten des Hebens/Senkens des Hydraulikzylinders wird der in Fig. 6 rechte Elektromagnet bestromt, so daß der Proportionalventilschieber in die mit a gekennzeichneten Arbeitspositionen gebracht wird. In diesen Arbeitspositionen ist der Pumpenanschluß P mit dem Arbeitsanschluß A verbunden und der Tankanschluß T abgesperrt. Die Rückführung des Hydraulikfluids vom Hydraulikzylinder erfolgt durch eine eigene Tankleitung ohne Rücklaufdrosselung, die in Fig. 6 nicht dargestellt ist. Die beiden Steueranschlüsse Xi und X2 sind in den Arbeitsstellungen ebenfalls mit- einander verbunden.To initiate the lifting / lowering of the hydraulic cylinder, the electromagnet on the right in FIG. 6 is energized, so that the proportional valve slide is brought into the working positions marked with a. In these working positions, the pump connection P is connected to the work connection A and the tank connection T is shut off. The return of the hydraulic fluid from the hydraulic cylinder takes place through its own tank line without return flow restriction, which is not shown in FIG. 6. The two control connections Xi and X2 are also connected to each other in the working positions.
Bei Bestromung des anderen Elektromagneten wird dasWhen the other electromagnet is energized, it will
Proportionalventil 14 in eine Schwimmstellung S gebracht, in der der Pumpenanschluß P abgesperrt ist und der Arbeits- anschluß A und der Steueranschluß X2 mit dem Tankanschluß verbunden sind. Über eine Lastdruckleitung 46 wird der Lastdruck des Verbrauchers oder ein anderer geeigneter Systemdruck abgegriffen und über zwei Steuerleitungen 48, 50 zu den Stirnseiten des Proportionalventilschiebers geführt. Die beiden Steueranschlüsse X]_, X2 sind ebenfalls mit der Steuerleitung 50 verbunden. In dieser ist auch eine Drossel 52 geschaltet. Von der Steuerleitung 50 zweigt eine Lastdruckleitung 54 ab, die zum Eingangsanschluß D des Druckbegrenzungsventils geführt ist. Ein Ausgangsanschluß E des Druck- begrenzungsventils ist mit dem Tank T verbunden. Die vom Elektromagneten entfernte Stirnseite des Druckventil-Ventilschiebers ist über eine Zweigleitung 56 ebenfalls mit dem in der Lastdruckleitung 54 herrschenden Steuerdruck beaufschlagt .Proportional valve 14 is brought into a floating position S, in which the pump connection P is shut off and the working connection A and the control connection X2 are connected to the tank connection. The load pressure of the consumer or another suitable system pressure is tapped via a load pressure line 46 and led to the end faces of the proportional valve spool via two control lines 48, 50. The two control connections X ] _, X2 are also connected to the control line 50. A throttle 52 is also connected in this. A load pressure line 54 branches off from the control line 50 and is led to the inlet connection D of the pressure relief valve. An output port E of the pressure relief valve is connected to the tank T. The end face of the pressure valve valve slide, which is remote from the electromagnet, is likewise acted upon by the control pressure prevailing in the load pressure line 54 via a branch line 56.
Beim Ansteuern des Verbrauchers wird das Proportionalventil in die mit a gekennzeichneten Stellungen gebracht und das nicht dargestellte Schaltventil derart angesteuert, daß der Verbraucher angehoben oder abgesenkt wird. Solange der Lastdruck am Verbraucher unterhalb des gewünschten Maximalwerts ist, liegt an beiden Stirnseiten des Proportionalventilschiebers der gleiche Steuerdruck an, so daß dieser in seiner von der Kraft des Elektromagneten vorgegebenen Stellung verbleibt. Beim Erreichen des Maximal-Last- druckes wird sich das normalerweise in einer Schließstellung befindliche Druckbegrenzungsventil durch den über die Steuerleitung 56 wirkenden Steuerdruck aufgesteuert , so daß der Druck in der Lastdruckleitung 54 und damit auch in dem Bereich zwischen Drossel 52 und der rechten Stirnseite des Proportionalventilschiebers zum Tank T hin abgebaut wird, während der Druck an der Fig. 6 linken Stirnseite aufgrund der Wirkung der Drossel 52 noch etwa dem Maximallastdruck entspricht. Dadurch wird der Proportionalventilschieber in der Darstellung nach Fig. 6 nach rechts verschoben, so daß der Zulauf zum Verbraucher gedrosselt wird und somit der Lastdruck wieder unter dem voreingestellten Wert absinkt. Die Einstellung des Maximallastdruckes erfolgt durch An- Steuerung des Elektromagneten des Druckbegrenzungsventil 16.When the consumer is actuated, the proportional valve is brought into the positions marked with a and the switching valve (not shown) is actuated in such a way that the consumer is raised or lowered. As long as the load pressure at the consumer is below the desired maximum value, the same control pressure is present on both ends of the proportional valve spool, so that it remains in its position specified by the force of the electromagnet. When the maximum load pressure is reached, the pressure relief valve, which is normally in a closed position, is opened by the control pressure acting via the control line 56, so that the pressure in the load pressure line 54 and thus also in the region between the throttle 52 and the right end face of the proportional valve spool is reduced towards the tank T, while the pressure on the left-hand end of FIG. 6 still corresponds approximately to the maximum load pressure due to the action of the throttle 52. As a result, the proportional valve spool in the illustration according to FIG. 6 is shifted to the right, so that the inflow to the consumer is throttled and the load pressure thus drops again below the preset value. The maximum load pressure is set by Control of the solenoid of the pressure relief valve 16.
Fig. 7 zeigt schließlich einen Schnitt durch ein Ven- tilgehäuse 2 , in dem die vorbeschriebene Ventilanordnung zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders mit Zulaufdrosselung aufgenommen ist. Das Ventilgehäuse 2 ist in Scheibenoder Plattenbauweise ausgeführt, so daß mehrere derartige Ventilscheiben zu einem Steuerblock zusammenfügbar sind. Der Hydraulikzylinder wird an zwei Arbeitsanschlüsse A und B angeschlossen; des weiteren hat das Ventilgehäuse einen Tankanschluß T, einen Pumpenanschluß P und einen Steueranschluß X. Im Ventilgehäuse 2 sind des weiteren das proportional verstellbare Wegeventil 14 aus Fig. 6, ein Schalt- ventil 60 und ein Rückschlagventil 62 aufgenommen, deren Achsen in Parallelabstand zueinander in der Platte angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Proportionalventil 14, das Schaltventil 60 und das Rückschlagventil 62 über Elektromagnete betätigt.7 finally shows a section through a valve housing 2, in which the valve arrangement described above for controlling a hydraulic cylinder with inlet throttling is accommodated. The valve housing 2 is of disk or plate construction, so that several valve disks of this type can be joined together to form a control block. The hydraulic cylinder is connected to two working ports A and B; Furthermore, the valve housing has a tank connection T, a pump connection P and a control connection X. The proportionally adjustable directional control valve 14 from FIG. 6, a switching valve 60 and a check valve 62 are also accommodated in the valve housing 2, the axes of which are parallel to one another in the plate are arranged. In the illustrated embodiment, the proportional valve 14, the switching valve 60 and the check valve 62 are actuated by electromagnets.
Der genaue Aufbau des Proportionalventils 14, des Schaltventils 60 und des Druckbegrenzungsventils 62 sind in der Voranmeldung 196 46 447 der Anmelderin beschrieben, so daß hier der Einfacheit halber auf diese Ausführungen ver- wiesen wird, die zur Offenbarung der vorliegenden Anmeldung zu zählen sind.The exact structure of the proportional valve 14, the switching valve 60 and the pressure relief valve 62 are described in the applicant's prior application 196 46 447, so that for the sake of simplicity reference is made to these statements which are to be included in the disclosure of the present application.
Demgemäß hat das Proportionalventil 14 einen Proportionalventilschieber 64, dessen beide Stirnseiten über die Steuerleitungen oder Steuerkanäle 48 bzw. 50 mit einem Lastdruck LS beaufschlagt sind. Der Steuerkanal 50 ist mit einer Düsenbohrung versehen, die die Drossel 52 in Fig. 6 bildet. In eine in Fig. 7 rechts unten angeordnete Anschlußbohrung des Ventilgehäuses 2 ist das elektrisch betä- tigbare Druckbegrenzungsventil 16 eingeschraubt, über das bei Überschreiten eines Maximal-Lastdrucks im Bereich zwischen der Düsenbohrung (Drossel 52) und der in Fig. 7 rech- ten Stirnseite des Proportionalventilschiebers 64 eine Verbindung zu einer Tankleitung 55 aufgesteuert wird, so daß die rechte Stirnseite des Proportionalventilschiebers 64 entlastet wird und die Drosselung des Volumenstroms erfol- gen kann .Accordingly, the proportional valve 14 has a proportional valve slide 64, the two end faces of which are acted upon by a load pressure LS via the control lines or control channels 48 or 50. The control channel 50 is provided with a nozzle bore which forms the throttle 52 in FIG. 6. The electrically operable pressure relief valve 16 is screwed into a connection bore of the valve housing 2, which is arranged at the bottom right in FIG. 7 and via which, when a maximum load pressure in the area between the nozzle bore (throttle 52) and the one in FIG. A connection to a tank line 55 is opened on the end face of the proportional valve spool 64, so that the right end face of the proportional valve spool 64 is relieved and the volume flow can be throttled.
Die Erfindung ermöglicht es somit auf einfache Weise, den Maximallastdruck individuell für jeden Verbraucher zu begrenzen und die einzelnen Proportionalventile in einem LS- oder einem LUDV-System zu verschalten. Die erfindungsgemäßen Ventilanordnungen können auch bei gemischten Systemen mit Lastmeldeventilen und nicht lastangepaßten Ventilen verwendet werden, so daß eine kostengünstige Zusammenstellung der Ventilbaugruppen im Baukastensystem ermöglicht ist.The invention thus makes it possible in a simple manner to limit the maximum load pressure individually for each consumer and to connect the individual proportional valves in an LS or a LUDV system. The valve arrangements according to the invention can also be used in mixed systems with load signaling valves and non-load-adapted valves, so that an inexpensive assembly of the valve assemblies in the modular system is made possible.
Durch die erfindungsgemäße Schaltung entstehen keine unnötigen Energieverluste bei der Druckbegrenzung, da nicht unnötig von der Pumpe gefördertes Hydraulikfluid über ein Sekundärventil vom Tanken abgelassen werden muß.The circuit according to the invention does not result in unnecessary energy losses in the pressure limitation, since hydraulic fluid not conveyed unnecessarily by the pump must be drained from the refueling via a secondary valve.
Üblicherweise wird an die Stirnflächen des Proportionalventilschiebers der Tankdruck angelegt. Da beim verwendeten System jedoch auch andere Druckniveaus erlaubt sind, wird die konstruktive Freiheit insbesondere beim Entwurf von Baureihen und Baukastensystemen erhöht.The tank pressure is usually applied to the end faces of the proportional valve spool. However, since other pressure levels are allowed in the system used, the constructive freedom is increased, especially when designing series and modular systems.
Offenbart ist eine hydraulische Schaltung zur Ansteuerung eines Verbrauchers und ein Verfahren zur Ansteuerung einer derartigen Schaltung, bei denen einem Ventilschieber eines lastangepaßten Proportionalventils ein Vergleichsventil zugeordnet ist, über das beim Erreichen eines vorbestimmten Maximal-Lastdruckes der Ventilschieber des Proportionalventils mit einer Druckdifferenz beaufschlagbar ist, so daß dieser in eine Position verschoben wird, in der der Lastdruck auf den vorgegebenen Maximalwert begrenzt ist . Disclosed is a hydraulic circuit for controlling a consumer and a method for controlling such a circuit, in which a valve slide of a load-adjusted proportional valve is assigned a comparison valve, via which a pressure difference can be applied to the valve slide of the proportional valve when a predetermined maximum load pressure is reached, so that this is moved to a position in which the load pressure is limited to the predetermined maximum value.

Claims

Patentansprüche claims
1. Hydraulische Schaltung zur Ansteuerung mehrerer druckbegrenzter Verbraucher, mit einem jeweils einem Verbraucher (2) zugeordneten, elektrisch, mechanisch oder hydraulisch betätigten Proportionalventil (14), über das der zugeordnete Verbraucher (2) über eine den Lastdruck führende Arbeitsleitung mit einer Pumpe und über eine Rücklauf- leitung mit einem Tank verbindbar ist, wobei der Pumpenför- derstrom in Abhängigkeit vom höchstbelasteten Verbraucher (2) eingestellt ist, gekennzeichnet durch ein Vergleichsventil (16), das in zu den beiden Stirnseiten des Ventilschiebers (64) des Proportionalventils (14) geführten Steu- erleitungen (X, Y; 38, 40; 48, 50) geschaltet ist und über das der Ventilschieber (64) mit einer Druckdifferenz beaufschlagbar ist, um einen vorbestimmten Maximaldruck in der Arbeitsleitung zum zugeordneten Verbraucher (2) konstant zu halten.1. Hydraulic circuit for controlling a plurality of pressure-limited consumers, each with an electrically, mechanically or hydraulically operated proportional valve (14) assigned to a consumer (2), via which the assigned consumer (2) via a working line carrying the load pressure with a pump and via a return line can be connected to a tank, the pump delivery flow being set as a function of the heavily loaded consumer (2), characterized by a comparison valve (16) which is in the two front ends of the valve slide (64) of the proportional valve (14) guided control lines (X, Y; 38, 40; 48, 50) and via which a pressure difference can be applied to the valve spool (64) in order to keep a predetermined maximum pressure in the working line to the assigned consumer (2) constant.
2. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Proportionalventil (14) in Reihe zu einer Individualdruckwaage ( 12 ) geschaltet ist.2. Hydraulic circuit according to claim 1, characterized in that the proportional valve (14) is connected in series to an individual pressure compensator (12).
3. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Steuerleitungen (48, 50) den Lastdruck führen und mit einer Drossel (52) verschaltet sind, und das Vergleichsventil ein Druckbegrenzungsventil (16) ist, über das die Steuerleitung (50) bei Erreichen des Maximal-Lastdrucks mit einem Tankanschluß T verbunden wird.3. Hydraulic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the control lines (48, 50) carry the load pressure and are connected to a throttle (52), and the comparison valve is a pressure relief valve (16) via which the control line (50) is connected to a tank connection T when the maximum load pressure is reached.
4. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckbegrenzungsventil (16) elektrisch vorgesteuert ist.4. Hydraulic circuit according to claim 3, characterized in that the pressure relief valve (16) is electrically piloted.
5. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsventil ein hy- draulisch betätigtes Proportionalventil (16) ist, bei dem eine Ventilschieber-Stirnseite über eine Steuerleitung (18, 20) mit dem Lastdruck beaufschlagt ist und die andere Seite mit der Kraft einer Steuerfeder (22, 24) und durch den Steuerdruck einer mit der Rücklaufleitung verbundenen Steuerleitung (18, 20) beaufschlagt ist, so daß bei Erreichen des Maximal-Lastdrucks in der Steuerleitung (18, 20) der Ventilschieber des Proportionalventils (16) verschoben wird, der in seiner Grundstellung beide Steuerleitungen (X, Y) miteinander verbindet und in seinen Auslenkpositionen eine der Stirnseiten des Ventilschiebers des Proportionalventils (14) mit dem Pumpendruck beaufschlagt.5. Hydraulic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the comparison valve is a hy- draulically operated proportional valve (16), in which a valve spool end face is acted upon by a control line (18, 20) with the load pressure and the other side with the force of a control spring (22, 24) and through the control pressure connected to the return line Control line (18, 20) is acted on, so that when the maximum load pressure in the control line (18, 20) is reached, the valve spool of the proportional valve (16) is shifted, which connects the two control lines (X, Y) to one another in their basic position and in its deflection positions one of the end faces of the valve slide of the proportional valve (14) is subjected to the pump pressure.
6. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 5, da- durch gekennzeichnet, daß die Steuerfeder (22, 24) mit einer einstellbaren Vorspannung beaufschlagbar ist.6. Hydraulic circuit according to claim 5, characterized in that the control spring (22, 24) can be acted upon by an adjustable preload.
7. Hydraulische Schaltung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerleitung (40) mit der den Lastdruck führenden Arbeitsleitung (30) und über eine Drossel (42) mit der anderen Steuerleitung (38) verbunden ist, die ihrerseits über eine Abströmleitung (36) und ein 2/2-Wegeventil (16) mit dem Tankanschluß T verbunden ist, wobei eine Stirnseite des 2/2-Wegeventils (16) mit dem Lastdruck beaufschlagt ist, so daß bei Erreichen des Maximal-Lastdrucks das 2/2-Wegeventil (16) aus einer federvorgespannten Sperrstellung in eine Durchgangsstellung bringbar ist.7. Hydraulic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that a control line (40) with the load pressure leading working line (30) and via a throttle (42) with the other control line (38) is connected, which in turn via an outflow line (36) and a 2/2-way valve (16) is connected to the tank connection T, one end face of the 2/2-way valve (16) being acted upon by the load pressure, so that when the maximum load pressure is reached, the 2/2 - Directional control valve (16) can be brought from a spring-loaded blocking position into a through position.
8. Verfahren zur Ansteuerung einer hydraulischen Schaltung mit einer Vielzahl von hydraulischen Verbrauchern, die jeweils über ein Proportionalwegeventil mit einer gemeinsamen Pumpe oder mit einem Tank verbunden werden, mit den Schritten: - mechanisches, hydraulisches oder elektrisches Ansteuern des Proportionalventils (14), so daß Hydraulikfluid von der Pumpe zum Verbraucher (2) gefördert wird; - Erfassen des Lastdrucks in einer Arbeitsleitung (30) zum Verbraucher (2);8. A method for controlling a hydraulic circuit with a plurality of hydraulic consumers, each of which is connected via a proportional directional control valve to a common pump or to a tank, with the steps: - mechanical, hydraulic or electrical actuation of the proportional valve (14), so that Hydraulic fluid is pumped from the pump to the consumer (2); - Detecting the load pressure in a working line (30) to the consumer (2);
- Beaufschlagen der Stirnseiten eines Proportionalventilschiebers (64) des Proportionalventils (14) mit einer Steuerdruckdifferenz, so daß der Proportionalventilschieber (64) zum Halten eines vorbestimmten Maximal-Lastdrucks in eine Regelposition verschoben wird. - Acting on the end faces of a proportional valve spool (64) of the proportional valve (14) with a control pressure difference, so that the proportional valve spool (64) is moved into a control position to hold a predetermined maximum load pressure.
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