WO2009071264A1 - Hydraulic system having adjustable rapid-lowering valve - Google Patents

Hydraulic system having adjustable rapid-lowering valve Download PDF

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WO2009071264A1
WO2009071264A1 PCT/EP2008/010200 EP2008010200W WO2009071264A1 WO 2009071264 A1 WO2009071264 A1 WO 2009071264A1 EP 2008010200 W EP2008010200 W EP 2008010200W WO 2009071264 A1 WO2009071264 A1 WO 2009071264A1
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hydraulic
quick
pump
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Seppo Tikkanen
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a hydraulic system with a hydraulic actuator and at least one adjustable hydraulic pump.
  • the flow rates and thus e.g. the lifting and lowering speed are specified by the pump (s) in the system.
  • a gravitational force always acts on the boom of the bucket loader, that is, in the hydraulic system, for example, a load pressure always acts on a bottom side of the boom cylinder.
  • the lifting speed as well as the lowering speed is controlled by the flow rate on the bottom side of the cylinder.
  • the lowering speed should be 30% to 70% higher than the lifting speed to allow efficient operation of the machine.
  • a hydraulic system that allows a quick lowering function of a hydraulic cylinder.
  • the system includes a bypass valve located between the bottom of the hydraulic cylinder and the pump and connected directly to the tank.
  • the valve can be opened in the lowering operation of the cylinder and directs part of the volume flow directly into the tank.
  • the derived oil volume is therefore missing in the system and an additional pump is needed as a storage loading pump, which promotes the oil back into the circulation or into the storage tank, which requires additional energy.
  • a hydraulic system would be desirable that does not require an additional pump and in which the nominal size of the pump by the required operating speed against the load, for example when lifting a bucket or the pressing of garbage in refuse collection vehicles , is determined.
  • the aim of the present invention is therefore to achieve a higher speed in the load direction in a pump-controlled hydraulic working circle at the speed against the load direction predetermined nominal size of a hydraulic pump or vice versa to reduce the nominal size of the pump at the same lowering speed, without using an additional pump and thus to increase energy consumption in the system.
  • the invention relates to a hydraulic system having at least one hydraulic actuator, for example for lifting loads, comprising at least two chambers for moving the actuator in or against the load direction.
  • the chambers each have a connection for connection to the hydraulic system.
  • the hydraulic system comprises at least one adjustable hydraulic pump with at least two ports, one port being connected to a first chamber of the hydraulic actuator and the second port being connected to a second chamber of the hydraulic actuator.
  • the hydraulic system has at least one fast-flow valve with a controllable flow cross-section, via which both chambers can be connected.
  • the quick-lowering valve is arranged parallel to the pump and connects the two chambers of the actuator with each other, the quick-lowering valve is used as a by-pass circuit for the pump to increase the total volume flow and thus the operating speed. It is therefore possible to convey a portion of the pressure medium not by the pump, but by an existing pressure difference due to a load from the first chamber of the actuator directly into the second chamber of the actuator. Since in this case no longer the entire pressure medium must be pumped by the pump, but a part of the Pressure medium is pumped bypassing the pump through the quick-flow valve, it is possible to achieve an overall larger volume flow of the pressure medium. Accordingly, the quick-flow valve can be used to achieve, for example, a higher lowering speed when lowering the actuator. The increase in the operating speed is generally possible when the actuator is actuated in the load direction.
  • An advantage of the above-described design of the system is that, unlike conventional systems, there are no additional lines between the quick-release valve and a tank of the hydraulic system. In addition, can be dispensed with a feed pump that promotes pressure fluid from the tank back into the lines. Consequently, the energy consumption of the system can be reduced compared to other systems.
  • the quick-flow valve is opened only when the pump is fully swung out. This already creates a pressure difference between the chambers of the actuator before the opening of the quick-release valve.
  • the flow cross-section of the quick-release valve is dimensioned so that the setting of a pressure drop over the quick-flow valve is achieved. It is thus possible to pass a part of the volume flow through the quick-flow valve.
  • the flow cross section of the quick-release valve is preferably freely adjustable in a value range from 0% to 100%. It is therefore possible to influence the volume of oil delivered by the quick-flow valve or the volume flow with the aid of the adjustment of the flow cross-section.
  • the lowering speed or operating speed in the load direction of the actuator can thus be adapted individually to the wishes of a user. With the system described above, different speeds of the actuator can be achieved, depending on whether and how far the fast-flow valve is opened.
  • the pump delivers the same maximum oil volume when lifting or lowering the actuator, regardless of whether the quick-lowering valve is open or not. It is therefore possible to operate the pump in both modes of the actuator, in the lifting as well as in the lowering operation close to their optimum efficiency.
  • the quick-flow valve is closed, whereby a by-pass circuit of the actuator or the pump is prevented.
  • the entire pressure medium to be pumped is conveyed only with the help of the pump in one of the chambers.
  • the pump of the hydraulic system described above is preferably a dual-circuit pump and has a nominal size, which is designed according to the required speed against the load, that is, for example, the stroke speed of the actuator.
  • the pump is smaller and cheaper than when dimensioning the pump according to the required speed in the load direction, ie the lowering speed, which is generally above the required lifting speed.
  • the hydraulic system according to the invention also has a flow compensating valve, via which the first or the second chamber of the actuator can be connected to a tank volume, preferably via a pressure limiting valve.
  • the quantity compensation valve is designed such that an excess of pressure medium in one of the chambers of the actuator or in one of the lines connecting the chambers of the actuator to the pump is prevented during operation of the quick-release valve. This prevents pressure equalization between the two chambers of the actuator and thus ensures the function of the quick-release valve.
  • the present invention describes a method of actuating a hydraulic actuator by means of a hydraulic system.
  • a volume flow is generated from a first chamber of the hydraulic actuator into a second chamber of the hydraulic actuator by a pump.
  • the volume flow is increased to further increase the speed by opening a fast scavenge valve connecting the first to the second chamber.
  • the erfindunstrae method has the advantage that no longer the entire required for lowering a load volume flow from the first chamber must be funded in the second chamber by the pump. Rather, a portion of the total volume flow is conveyed via the quick-flow valve directly from the first chamber into the second chamber. Accordingly, the pump can be made smaller.
  • the movement of the actuator in the load direction is divided into two areas.
  • the user preferably selects from two control ranges, wherein the controllable fast-flow control valve can be opened in at least one of the two control ranges.
  • the user thus has the choice between the first control range, in which the conveying speed of the pump can be adjusted continuously, and a second control range, in that the fast-flow control valve can be actuated at the maximum delivery rate of the pump.
  • the pump already delivers maximum when opening the quick-release valve and thus has already set a pressure gradient between the two chambers of the actuator.
  • a user thereby has the choice of having the actuator lowered only by means of the pump or additionally adding the quick-flow valve for a faster lowering of the actuator.
  • the user can also adjust the speed of the pump continuously.
  • the quick-lowering valve can not be opened during this movement.
  • the quick-lowering valve is automatically closed in the lowering operation, if the load pressure exceeds a certain limit. It can thus be prevented that, for example, a machine boom under load during quick lowering operation represents a danger to the user or bystanders.
  • an overpressure in one of the two chambers of the actuator can be prevented by a quantity compensation valve integrated in the hydraulic system. This compensates for an excessive pressure medium flow generated by the hydraulic pump. The resulting difference quantity is discharged via the flow compensating valve into the tank.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the hydraulic system according to the invention according to a preferred embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of the hydraulic quick-release valve according to the invention with float valve
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the hydraulic system according to the invention with a quantity compensation valve and discharge of the pressure medium via a pressure-limiting valve of the feed device, and
  • Fig. 5 is a schematic representation of the hydraulic system according to the invention with a flow compensating valve and separate pressure relief valve.
  • the actuator 1 has an actuator 1 with two chambers a and b. Further the actuator consists of a piston rod Ia and a piston Ib. The separation of the two chambers a, b is carried out by the piston Ib.
  • the second chamber b is arranged on a piston rod side of the actuator 1 and the first chamber a is arranged on the bottom side of the piston 1 b of the actuator 1.
  • a lifting and lowering of a load is assumed.
  • the hydraulic actuator can be actuated counter to a load direction, which corresponds to the lifting, or can be actuated in the load direction, which is the case when lowering.
  • This can be the case, for example, in a waste compactor, where work is performed against the load direction when compacting the refuse. It is assumed that for actuation against the load direction pressure medium of the first chamber a is supplied.
  • a pump 2 which is driven by a motor 3, preferably a diesel engine.
  • the pump 2 is designed to be adjustable in terms of its stroke volume and preferably a hydraulic axial piston machine in swash plate construction, which is pivotable from a neutral position in two directions. The stroke volume is adjusted by tilting the swashplate.
  • the pump 2 is a dual-circuit pump.
  • the dual-circuit pump has two individual pumps 2a, 2b.
  • the first individual pump 2 a is connected via a storage line 15 to a hydraulic accumulator 4. With its second connection, the first individual pump 2a is connected to a first actuating pressure line 16, which connects the first individual pump 2a to the first chamber a.
  • the second individual pump 2b also has two connections. A first connection is connected via a connecting line, which opens out in the first control pressure line 16 with the first chamber a. By contrast, the second connection of the second individual pump 2b is connected to the second chamber b via a second control pressure line 17.
  • the first control pressure line 16 and the second control pressure line 17 are connected to each other via a first connecting line 18.
  • a quick-flow valve 7 is arranged so that a throttled connection between the first control pressure line 16 and the second control pressure line 17 is produced in dependence on the setting of the quick-lowering valve 7.
  • a second connecting line 19 is formed, which connects the first actuating pressure line 16 with the second actuating pressure line 17.
  • two oppositely arranged check valves Vl and V2 are provided. Between these two check valves Vl, V2, which respectively open in the direction of the first actuating pressure line 16 to the second actuating pressure line 17, opens a feed pressure line 20 in the second connecting line 19.
  • the remote from the second connecting line 19 end of the feed pressure line 20 is connected to a feed pump 6.
  • the feed pump 6 sucks from a tank volume 5 Pressure medium via a suction line 21 at.
  • the feed pressure line 20 can be connected via a pressure limiting valve 11 to the tank volume.
  • the feed pump 6 is also driven by a drive shaft connected to the pump 2 motor 3.
  • the valves V 1 and V 2 are check valves which permit a flow only in the conveying direction of the pump 6 and thus make it possible to supply pressure medium in the event of pressure medium leakage.
  • the first control pressure line 16 is connected to the connecting lines 18 and 19.
  • the second actuating pressure line B is connected to the respective other ends of the connecting lines 18 and 19.
  • the hydraulic actuator 1 and arranged in the first connection line fast-lowering valve 7 are connected in parallel.
  • the pump 2 conveys pressure medium into the first actuating pressure line 16.
  • the rapid-flow control valve 7 is closed in the lifting mode.
  • the pressure medium passes into the first chamber a of the actuator 1.
  • b is conveyed from the second chamber to the pump 2. The result is a lifting or extension of the piston Ib of the actuator.
  • 6 pressure fluid can be provided from the tank with the help of the feed pump to compensate for pressure medium leakage.
  • the pump 2 delivers pressure medium from the first chamber a of the actuator 1 and into the second chamber b. Because of the piston rod Ia are the Volume flows from / into the first chamber a and in / out of the second chamber b different. The resulting difference volume is promoted by increasing the potential energy in the hydraulic accumulator 4. The result is a lowering or retraction of the actuator 1. Since it can come between the removal of pressure fluid from the hydraulic accumulator 4 and the return to a volume difference, as can be seen from the example below, is a way to charge the hydraulic accumulator 4 provided. This could be done for example by the feed pump 6, which would then be connected via a check valve to the hydraulic accumulator 4.
  • the quick-lowering valve 7 In order to increase the lowering speed, the quick-lowering valve 7 is provided.
  • the quick-flow valve 7 creates a throttled connection between the first control pressure line 16 and the second control pressure line 17.
  • the volumetric flow which is conveyed from the first chamber a into the second chamber b due to the pump pivot angle, it can thus be achieved with at least partially opened rapid-flow valve 7 pressure medium from the first chamber a flow bypassing the hydraulic pump 2 into the second chamber b.
  • the total volume flow from the first chamber a into the second chamber b thus increases, as a result of which the lowering speed is likewise increased.
  • the quick-lowering valve is, for example, an adjustable 2/2-way valve with proportional control between two end positions.
  • a control signal proportional to a control signal is generated, which acts against the fast lowering valve 7 against a fast-lowering valve 7 acting in its closed position return spring.
  • a regulation of the quick-release valve 7 is designed such that the opening of the quick-release valve 7 by a user is possible only at maximum delivery rate of the pump 2.
  • a user can do that Pump volume of the pump 2 stepless select up to the maximum delivery volume.
  • the user can open and close the quick-flow valve 7 with maximum delivery of pressure medium by the pump 2 if necessary. Accordingly, an acceleration of the lowering operation is achieved, since in addition to the pump 2 pressure fluid from the chamber a is conveyed through the quick-flow valve 7.
  • the quick-flow valve 7 is equipped with a variable flow cross-section. A user can thus regulate the opening of the valve between 0 and 100% and thus influence the lowering speed of the actuator 1.
  • the control of the quick-release valve 7 is preferably carried out electromagnetically.
  • other control possibilities for the quick-flow valve 7 may be provided, as shown by way of example in FIG.
  • a limitation of the lowering speed can be provided, which prevents the opening of the quick-release valve 7 at a certain load pressure or brings an already opened fast-flow valve 7 back to its starting position, in which the first Connecting line 18 is interrupted.
  • an integrated pressure sensor can measure the load pressure, that is to say the pressure in the first chamber a of the actuator 1, and pass this on to a control unit of the hydraulic system. If the load pressure exceeds a predetermined limit value, the quick-release valve 7 closes automatically.
  • this limit value corresponds to 1.2 times the pressure level of the actuator operation without load.
  • FIG. 2 shows a preferred connection of the quick-release valve 7, which is located in the first connection line 18. It is in the illustrated embodiment, a 2/2-proportional valve.
  • the initial position which is set by a return spring 7b
  • the connection between the control pressure lines 16 and 17 is blocked.
  • a throttled flow through the quick-flow valve 7 is made possible.
  • pressure medium passes from the first control pressure line 16 to the second control pressure line 17.
  • the flow in the reverse direction is blocked in the reverse direction even when the quick-flow control valve 7 is open due to an integrated non-return valve function.
  • the pressure line 7a shown enables the above-mentioned safety function on hydrostatic way.
  • the load pressure is increased, the hydraulic force acting in addition to the spring force of the return spring 7b increases in the closing direction.
  • the opening force required for opening also increases, and at constant opening force, the quick-lowering valve 7 is automatically brought to a closed position.
  • a control valve 8 is connected to the quick-flow valve 7 through the pressure line 8a.
  • a pressure surface of the quick-release valve 7 is acted upon by the pressure line 8a with a hydrostatic control force against the force of the return spring 7b.
  • the control valve 8 is preferably a 3/2 proportional valve with electromagnetic control. With the help of an additional spring 8c, a starting position of the valve is fixed. In the initial position, which forms a first end position of the valve, the control valve 8 according to FIG. 2 is therefore connected to the tank 5. In this switching position thus no pressure fluid from the control valve 8 through the line 8 a is promoted to the quick-lowering valve 7 and the pressure surface of the quick-release valve 7 is relieved.
  • the control valve 8 is actuated with the aid of the electromagnet 8d connected thereto, the pressure line 8a is increasingly connected to a pressure medium source 8b as a function of the height of the control signal.
  • the promotion of pressure medium from the source 8b may be realized for example by a feed pump. Since the control valve 8 is a proportional valve, different switching positions and thus also different flow rates can be realized by the control valve 8 with the aid of the control by the electromagnet 8d.
  • FIG. 3 shows an embodiment according to the invention of the quick-lowering valve 7 combined with an additional floating-position valve 9.
  • the floating-position valve 9 is arranged in the second connecting line 19.
  • the illustrated float valve 9 is 2/2-way valve.
  • the swimming pool is Positioning valve 9 locked. This starting position of the valve is determined by the spring 9a.
  • a second pressure line 9b is provided, which connects the floating position valve 9 with the first connection line 18 on the side of the quick-release valve 7 directed to the first chamber a.
  • the spring force of the spring 9a and the force of the pressurization on the float valve 9 by the pressure in the line 9b add up.
  • the electromagnetic control of the float valve 9 is thereby overridden hydraulically at elevated load pressure.
  • the float position valve 9 thus goes into its closed position for safety reasons when the load pressure rises above a value that can be determined by the magnitude of the electromagnetic force.
  • the electromagnetic force is generated by an electromagnet 9c as a counterforce to the spring 9a and to pressurize through the line 9b.
  • an opening of the float valve 9 is effected. Due to the open switching position of the float valve 9, a floating position of the hydraulic system is realized with simultaneous opening of the quick-release valve 7.
  • the first connecting line 18 of the hydraulic system is connected to the tank 5 through a throttle circuit 10 on the side lying to the second chamber b with respect to the quick-flow valve 7.
  • the flow of pressure medium to the tank 5 is thus limited.
  • the throttle circuit 10 is designed with a check valve so that, if appropriate, pressure medium can be sucked from the tank 5, so that, for example, cavitation is prevented in the hydraulic system.
  • FIG. 4 shows an embodiment according to the invention of the hydraulic system according to FIG. 1 with a quantity compensation valve 23.
  • This is connected via a first connecting line 22a to the actuating pressure line 16 and thus to the first chamber a of the actuator 1.
  • the quantity compensating valve 23 is connected to the actuating pressure line 17 and thus to the second chamber b of the actuator 1.
  • the quantity compensation valve 23 is also connected to the feed system and thus connected via the pressure relief valve 11 to the tank 5.
  • the quantity compensation valve 23 is preferably a 3/3-way valve which is actuated by occurring pressure forces or pressure differences. Depending on the pressure conditions occurring on the piston and the bottom side of the actuator 1, either the first chamber a or the second chamber b is connected to the tank 5 via the pressure relief valve. At pressure equilibrium, the quantity compensation valve 23 is in its starting position.
  • the quantity compensation valve 23 shown in FIG. 4 is a 3/3-way valve. In the starting position, the flow compensating valve 23 is blocked and the connecting lines 22a and 22b are separated from each other and from the tank 5. Two pressure measuring lines 25a, 25b are connected to the control pressure lines 16 and 17, whereby in the case of an overpressure in one of the two control pressure lines 16,17 the valve 23 is activated. This is done in such a way that the actuating pressure line 16 is connected to the tank 5 via the pressure limiting valve 11 by an overpressure in the actuating pressure line 17. At an overpressure in the control pressure line 16, however, the control pressure line 17 is connected to the tank 5 via the pressure relief valve 11. Accordingly, oil volume can be removed from the control pressure line 16 or from the control pressure line 17 to the tank 5 by actuation of the quantity compensation valve 23.
  • the quantity compensation valve 23 is preferably activated when the ratio of the current fast lowering speed to the maximum speed of the actuator 1 (in operation without fast-flow valve) exceeds a factor K.
  • the factor K is calculated as follows:
  • A_st is the area of the rod side of the actuator 1 and A_bo is the area of the bottom side of the actuator 1.
  • the ratio of the quick lowering speed to the maximum speed of the actuator 1 is less than the previously defined factor K, less oil volume is conveyed from the rod side and thus from the first chamber a to the second chamber b than is needed in the second chamber b.
  • the delivered volume of the quick-release valve 7 and the pump 2 is not sufficient to cover the needs of the rod side (chamber b) of the actuator 1. Therefore, in this case, additional oil volume is conveyed to the chamber b by means of the feed pump 6.
  • the flow compensating valve 23 is not activated in this case.
  • the flow compensating valve 23 is activated by the line 25b, whereby an excess of oil volume is prevented by oil volume flows from the control pressure line 16 via the pressure relief valve 11 of the feed system directly to the tank 5. Accordingly, it can be prevented with the quantity compensation valve 23 according to the invention that the pressures on the bottom side and on the rod side of the actuator 1 during operation of the Schnellsenkventils 7 equalize and affect the operation of the Schnellsenkventils 7 negative.
  • centering springs may be provided, which are not shown in the drawing.
  • -> Surplus is forwarded through purge valve 23 via the pressure relief valve to the tank 5 shows a modified starting from the embodiment of FIG. 4 embodiment.
  • a separate pressure limiting valve 11 ' is provided here, which connects the quantity compensating valve 23 to the tank.
  • the function is essentially identical to the function already described for FIG. 4.
  • This embodiment is therefore preferred. It also allows the pressure relief valve 11 'with respect to the quantities flowing through and the set pressure to adjust the quantity compensation function, without having to compromise on other functions of the pressure relief valve, such as a pressure limit of the allowable feed pressure to accept.
  • a commonly existing pressure relief valve for limiting the feed pressure of a feed system is not shown explicitly in FIG. 5. However, it is usually present as well. In rare exceptional cases, a direct connection of the quantity compensation valve 23 with the tank volume could be provided.

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Abstract

The invention relates to a hydraulic system, comprising a hydraulic actuator (1), comprising at least one first chamber (a) and a second chamber (b) having a connection each for connecting to the hydraulic system, at least one adjustable hydraulic pump (2), comprising at least one first connection and a second connection, wherein the first connection is connected to the first chamber (a) of the hydraulic actuator and the second connection to the second chamber (b) of the hydraulic actuator (1). The first chamber (a) is connected to the second chamber (b) via at least one rapid-lowering valve (7) having a controllable flow cross-section.

Description

Hydraulisches System mit einem verstellbaren Schnellsenkventil Hydraulic system with an adjustable quick-release valve
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System mit einem hydraulischen Aktuator und mindestens einer verstellbaren hydraulischen Pumpe.The invention relates to a hydraulic system with a hydraulic actuator and at least one adjustable hydraulic pump.
In bekannten pumpengesteuerten Hydrauliksystemen eines Schaufelladers oder dergleichen werden die Durchflüsse und damit z.B. die Hub- und Senkgeschwindigkeit durch die im System vorhandene (n) Pumpe (n) vorgegeben. Während eines normalen Arbeitseinsatzes einer Maschine wirkt im Falle einer Schaufel immer eine Gravitationskraft auf den Ausleger des Schaufelladers ein, das heißt im hydraulischen System wirkt immer zum Beispiel ein Lastdruck auf eine Bodenseite des Auslegerzylinders. In diesem Fall ist die Hubgeschwindigkeit wie auch die Senkgeschwindigkeit durch den Durchfluss auf der Bodenseite des Zylinders gesteuert. Generell soll im Betrieb einer von einem derartigen hydraulischen System gesteuerten Maschine die Senkgeschwindigkeit 30 % bis 70 % höher sein als die Hubgeschwindigkeit, um eine effiziente Arbeitsweise mit der Maschine zu ermöglichen. Diese Forderung nach dem unsymmetrischen Betrieb erzeugt im pumpengesteuerten Hydrauliksystem jedoch ein Nenngrößenproblem. Wird die Pumpe nach der Senkgeschwindigkeit ausgelegt, hat die resultierende Pumpe eine sehr große Nenngröße. Mit dieser Pumpe kann aber beim Heben mit Vollast nicht die maximale Hubgeschwindigkeit erreicht werden, weil die verfügbare Leistung des Motors nicht ausreicht. Während des Hubs mit Last hätte der Schwenkwinkel der Pumpe folglich nur einen Wert von etwa 50 % und damit würde der Wirkungsgrad der Pumpe nicht im optimalen Bereich liegen.In known pump-controlled hydraulic systems of a shovel loader or the like, the flow rates and thus e.g. the lifting and lowering speed are specified by the pump (s) in the system. During a normal work operation of a machine, in the case of a bucket, a gravitational force always acts on the boom of the bucket loader, that is, in the hydraulic system, for example, a load pressure always acts on a bottom side of the boom cylinder. In this case, the lifting speed as well as the lowering speed is controlled by the flow rate on the bottom side of the cylinder. Generally, in the operation of a machine controlled by such a hydraulic system, the lowering speed should be 30% to 70% higher than the lifting speed to allow efficient operation of the machine. However, this requirement for the asymmetrical operation generates a nominal size problem in the pump-controlled hydraulic system. If the pump is designed according to the lowering speed, the resulting pump has a very large nominal size. With this pump, however, the maximum lifting speed can not be achieved when lifting at full load, because the available power of the engine is not sufficient. Consequently, during the load stroke, the swing angle of the pump would only be about 50% and thus the efficiency of the pump would not be in the optimum range.
Diese Problematik führt zum Wunsch, ein hydraulisches System zur Steuerung von Hubzylindern oder vergleichbaren hydraulischen Aktuatoren zu entwickeln, das eine im Ver- gleich zur Hubgeschwindigkeit schnellere Senkgeschwindigkeit des Hubzylinders ermöglicht bzw. die Nenngröße der Pumpe bei gleicher Senkgeschwindigkeit verkleinert. Damit wird ein besserer Pumpenwirkungsgrad beim Heben als auch beim Senken eines Hubzylinders erreicht.This problem leads to the desire to develop a hydraulic system for controlling lifting cylinders or comparable hydraulic actuators, which has a equal to the lifting speed faster lowering speed of the lifting cylinder allows or reduces the nominal size of the pump at the same lowering speed. This achieves better pump efficiency when lifting as well as lowering a lifting cylinder.
Aus der US 6,804,957 B2 ist ein hydraulisches System bekannt, dass eine Schnellsenkfunktion eines hydraulischen Zylinders ermöglicht. Das System weist ein Bypass-Ventil auf, das zwischen der Bodenseite des Hydraulikzylinders und der Pumpe angeordnet und direkt mit dem Tank verbunden ist. Das Ventil kann im Senkbetrieb des Zylinders geöffnet werden und leitet einen Teil des Volumenstroms direkt in den Tank. Das abgeleitete Ölvolumen fehlt demnach im Sys- tem und es wird eine zusätzliche Pumpe als Speicherladepumpe benötigt, die das Öl in den Kreislauf beziehungsweise in den Speicher zurückfördert, wodurch zusätzliche Energie benötigt wird. Um ein energiesparendes und effizientes Arbeiten zu ermöglichen, wäre aber ein hydraulisches System wünschenswert, das keine zusätzliche Pumpe benötigt und bei dem die Nenngröße der Pumpe durch die geforderte Betätigungsgeschwindigkeit entgegen der Last, also zum Beispiel beim Heben einer Baggerschaufel oder dem Pressen von Müll in Müllsammelfahrzeugen, bestimmt wird.From US 6,804,957 B2 a hydraulic system is known that allows a quick lowering function of a hydraulic cylinder. The system includes a bypass valve located between the bottom of the hydraulic cylinder and the pump and connected directly to the tank. The valve can be opened in the lowering operation of the cylinder and directs part of the volume flow directly into the tank. The derived oil volume is therefore missing in the system and an additional pump is needed as a storage loading pump, which promotes the oil back into the circulation or into the storage tank, which requires additional energy. In order to enable energy-efficient and efficient work, however, a hydraulic system would be desirable that does not require an additional pump and in which the nominal size of the pump by the required operating speed against the load, for example when lifting a bucket or the pressing of garbage in refuse collection vehicles , is determined.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es demnach, bei durch die Geschwindigkeit entgegen der Lastrichtung vorgegebener Nenngröße einer Hydropumpe eine höhere Geschwindigkeit in Lastrichtung in einem pumpengesteuerten hydraulischen Arbeitskreis zu erreichen oder umgekehrt die Nenngröße der Pumpe bei gleicher Senkgeschwindigkeit zu verkleinern, ohne eine zusätzliche Pumpe einzusetzen und damit den Energiekonsum im System zu erhöhen.The aim of the present invention is therefore to achieve a higher speed in the load direction in a pump-controlled hydraulic working circle at the speed against the load direction predetermined nominal size of a hydraulic pump or vice versa to reduce the nominal size of the pump at the same lowering speed, without using an additional pump and thus to increase energy consumption in the system.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße hydraulische System nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. In einem ersten Aspekt behandelt die Erfindung ein hydraulisches System, das über mindestens einen hydraulischen Aktuator zum Beispiel zum Heben von Lasten verfügt, aufweisend mindestens zwei Kammern zur Bewegung des Aktuators in oder entgegen der Lastrichtung. Die Kammern weisen jeweils einen Anschluss zur Anbindung an das hydraulische System auf. Das hydraulische System weist mindestens eine verstellbare hydraulische Pumpe auf, mit mindestens zwei Anschlüssen, wobei der eine Anschluss mit einer ersten Kammer des hydraulischen Aktuators und der zweite Anschluss mit einer zweiten Kammer des hydraulischen Aktuators verbunden ist. Ferner weist das hydraulische System mindestens ein Schnellsenkventil mit einem regelbaren Strömungsquerschnitt auf, über das beide Kammern verbindbar sind.The object is achieved by the hydraulic system according to the invention according to claim 1 and the method according to claim 12. In a first aspect, the invention relates to a hydraulic system having at least one hydraulic actuator, for example for lifting loads, comprising at least two chambers for moving the actuator in or against the load direction. The chambers each have a connection for connection to the hydraulic system. The hydraulic system comprises at least one adjustable hydraulic pump with at least two ports, one port being connected to a first chamber of the hydraulic actuator and the second port being connected to a second chamber of the hydraulic actuator. Furthermore, the hydraulic system has at least one fast-flow valve with a controllable flow cross-section, via which both chambers can be connected.
Mit einem derartigen hydraulischen System ist es möglich, mit Hilfe der Pumpe Druckmittel zwischen den Kammern des hydraulischen Aktuators hin und her zu fördern, wodurch eine Betätigung, zum Beispiel ein Heben und Senken, ermöglicht wird. Da der Aktuator in vielfältiger Weise in einer Maschine verbaut werden kann, wäre es beispielsweise ebenfalls denkbar, den Aktuator horizontal anzuordnen, wodurch ein Ausfahren und Einfahren des Aktuators durch die hydraulische Pumpe des oben beschriebenen Systems ermöglicht wird. Nachfolgend wird jeweils der Einfachheit halber vom Heben und Senken einer Last gesprochen.With such a hydraulic system, it is possible to reciprocate pressure means between the chambers of the hydraulic actuator by means of the pump, thereby enabling actuation, for example lifting and lowering. Since the actuator can be installed in a variety of ways in a machine, for example, it would also be conceivable to arrange the actuator horizontally, whereby an extension and retraction of the actuator is made possible by the hydraulic pump of the system described above. In the following, for the sake of simplicity, we will talk about lifting and lowering a load.
Da das Schnellsenkventil parallel zur Pumpe angeordnet ist und die beiden Kammern des Aktuators miteinander verbindet, wird das Schnellsenkventil als By-Pass- Schaltung für die Pumpe zur Erhöhung des Gesamtvolumenstroms und damit der Betätigungsgeschwindigkeit verwendet. Es ist daher möglich, einen Teil des Druckmittels nicht durch die Pumpe zu fördern, sondern durch eine vorhandene Druckdifferenz auf Grund einer Last von der ersten Kammer des Aktuators direkt in die zweite Kammer des Aktuators. Da in diesem Fall nicht mehr das gesamte Druckmittel von der Pumpe gefördert werden muss, sondern ein Teil des Druckmittels unter Umgehung der Pumpe durch das Schnellsenkventil gefördert wird, ist es möglich, einen insgesamt größeren Volumenstrom des Druckmittels zu erreichen. Dementsprechend kann das Schnellsenkventil dazu verwendet werden, zum Beispiel beim Senken des Aktuators eine höhere Senkgeschwindigkeit zu erreichen. Die Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit ist allgemein bei einer Betätigung des Aktuators in Lastrichtung möglich.Since the quick-lowering valve is arranged parallel to the pump and connects the two chambers of the actuator with each other, the quick-lowering valve is used as a by-pass circuit for the pump to increase the total volume flow and thus the operating speed. It is therefore possible to convey a portion of the pressure medium not by the pump, but by an existing pressure difference due to a load from the first chamber of the actuator directly into the second chamber of the actuator. Since in this case no longer the entire pressure medium must be pumped by the pump, but a part of the Pressure medium is pumped bypassing the pump through the quick-flow valve, it is possible to achieve an overall larger volume flow of the pressure medium. Accordingly, the quick-flow valve can be used to achieve, for example, a higher lowering speed when lowering the actuator. The increase in the operating speed is generally possible when the actuator is actuated in the load direction.
Ein Vorteil der oben beschriebenen Ausführung des Systems ist, dass im Gegensatz zu konventionellen Systemen keine zusätzlichen Leitungen zwischen dem Schnellsenkventil und einem Tank des Hydrauliksystems anzubringen sind. Zudem kann auf eine Speisepumpe verzichtet werden, die Druckmittel vom Tank zurück in die Leitungen fördert. Folglich kann der Energiekonsum des Systems im Vergleich zu anderen Systemen reduziert werden.An advantage of the above-described design of the system is that, unlike conventional systems, there are no additional lines between the quick-release valve and a tank of the hydraulic system. In addition, can be dispensed with a feed pump that promotes pressure fluid from the tank back into the lines. Consequently, the energy consumption of the system can be reduced compared to other systems.
Vorzugsweise wird das Schnellsenkventil erst bei vollständig ausgeschwenkter Pumpe geöffnet. Dadurch entsteht vor der Öffnung des Schnellsenkventils bereits eine Druckdifferenz zwischen den Kammern des Aktuators. Vorzugsweise ist der Strömungsquerschnitt des Schnellsenkventils so dimensioniert, dass die Einstellung eines Druckabfalls über das Schnellsenkventil erreicht wird. Es ist somit möglich, einen Teil des Volumenstroms durch das Schnellsenkventil zu leiten.Preferably, the quick-flow valve is opened only when the pump is fully swung out. This already creates a pressure difference between the chambers of the actuator before the opening of the quick-release valve. Preferably, the flow cross-section of the quick-release valve is dimensioned so that the setting of a pressure drop over the quick-flow valve is achieved. It is thus possible to pass a part of the volume flow through the quick-flow valve.
Der Strömungsquerschnitt des Schnellsenkventils ist vorzugsweise frei regelbar in einem Wertebereich von 0 % bis 100 %. Es ist daher möglich, das durch das Schnellsenkventil geförderte Ölvolumen beziehungsweise den Volumenstrom mit Hilfe der Einstellung des Strömungsquerschnitts zu beeinflussen. Die Senkgeschwindigkeit bzw. Betätigungsgeschwindigkeit in Lastrichtung des Aktuators kann somit individuell den Wünschen eines Benutzers angepasst werden. Mit dem oben beschriebenen System können unterschiedliche Geschwindigkeiten des Aktuators erreicht werden, je nachdem, ob und wie weit das Schnellsenkventil geöffnet ist. Die Pumpe fördert dabei beim Hub- als auch beim Senk- betrieb des Aktuators dasselbe maximale Ölvolumen, egal ob das Schnellsenkventil geöffnet ist oder nicht. Es ist daher möglich, die Pumpe in beiden Betriebsarten des Aktuators, im Hub- als auch im Senkbetrieb nah an ihrem Wirkungsgradoptimum zu betreiben.The flow cross section of the quick-release valve is preferably freely adjustable in a value range from 0% to 100%. It is therefore possible to influence the volume of oil delivered by the quick-flow valve or the volume flow with the aid of the adjustment of the flow cross-section. The lowering speed or operating speed in the load direction of the actuator can thus be adapted individually to the wishes of a user. With the system described above, different speeds of the actuator can be achieved, depending on whether and how far the fast-flow valve is opened. The pump delivers the same maximum oil volume when lifting or lowering the actuator, regardless of whether the quick-lowering valve is open or not. It is therefore possible to operate the pump in both modes of the actuator, in the lifting as well as in the lowering operation close to their optimum efficiency.
Vorzugsweise ist beim Hubbetrieb des Aktuators das Schnellsenkventil geschlossen, wodurch eine By-Pass- Schaltung des Aktuators oder der Pumpe verhindert wird. Im Hubbetrieb wird daher das gesamte zu fördernde Druckmittel nur mit Hilfe der Pumpe in eine der Kammern gefördert.Preferably, in the stroke operation of the actuator, the quick-flow valve is closed, whereby a by-pass circuit of the actuator or the pump is prevented. In the lifting operation, therefore, the entire pressure medium to be pumped is conveyed only with the help of the pump in one of the chambers.
Die Pumpe des oben beschriebenen hydraulischen Systems ist vorzugsweise eine Zweikreispumpe und hat eine Nenngröße, die nach der erforderlichen Geschwindigkeit gegen die Last, also zum Beispiel die Hubgeschwindigkeit des Aktuators ausgelegt ist. Dadurch ist die Pumpe kleiner und günstiger als bei einer Dimensionierung der Pumpe nach der erforderlichen Geschwindigkeit in Lastrichtung, also der Senkgeschwindigkeit, die generell über der geforderten Hubgeschwindigkeit liegt.The pump of the hydraulic system described above is preferably a dual-circuit pump and has a nominal size, which is designed according to the required speed against the load, that is, for example, the stroke speed of the actuator. As a result, the pump is smaller and cheaper than when dimensioning the pump according to the required speed in the load direction, ie the lowering speed, which is generally above the required lifting speed.
Ebenfalls möglich ist die Integration eines Speichers für Druckmittel im oben beschriebenen System. Dieser ermöglicht die Bereitstellung von unter Druck stehendem Druck- mittel. Das Druckmittel wird dort beim Senken von einer Last unter Erhöhen der gespeicherten Druckenergie gespeichert.Also possible is the integration of a memory for pressure medium in the system described above. This allows the supply of pressurized fluid. The pressure medium is stored there when lowering from a load increasing the stored pressure energy.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße hydraulische System zudem ein Mengenausgleichsventil auf, über welches die erste oder die zweite Kammer des Aktuators mit einem Tankvolumen vorzugsweise über ein Druckbegrenzungsventil verbunden werden kann. Das Mengenausgleichsventil ist dabei derart ausgebildet, dass ein Überschuss an Druckmittel in einer der Kammern des Aktuators oder in einer der Leitungen, welche die Kammern des Aktuators mit der Pumpe verbinden, während des Betriebs des Schnellsenkventils verhindert wird. Damit wird ein Druckausgleich zwischen den beiden Kammern des Aktuators verhindert und so die Funktion des Schnellsenkventils gewährleistet .In a further preferred embodiment, the hydraulic system according to the invention also has a flow compensating valve, via which the first or the second chamber of the actuator can be connected to a tank volume, preferably via a pressure limiting valve. The quantity compensation valve is designed such that an excess of pressure medium in one of the chambers of the actuator or in one of the lines connecting the chambers of the actuator to the pump is prevented during operation of the quick-release valve. This prevents pressure equalization between the two chambers of the actuator and thus ensures the function of the quick-release valve.
In einem weiteren Aspekt beschreibt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betätigen eines hydraulischen Aktuators mit Hilfe eines hydraulischen Systems. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird einerseits ein Volumenstrom aus einer ersten Kammer des hydraulischen Aktuators in eine zweite Kammer des hydraulischen Aktuators durch eine Pumpe erzeugt. Darüber hinaus wird der Volumenstrom zur weiteren Geschwindigkeitserhöhung durch Öffnen eines die erste mit der zweiten Kammer verbindenden Schnellsenkventils erhöht. Das erfindungemäße Verfahren hat den Vorteil, dass nicht mehr der gesamte zum Senken einer Last erforderliche Volumenstrom aus der ersten Kammer in die zweite Kammer durch die Pumpe gefördert werden muss. Vielmehr wird ein Teil des Gesamtvolumenstroms über das Schnellsenkventil direkt aus der ersten Kammer in die zweite Kammer gefördert. Dementsprechend kann die Pumpe kleiner dimensioniert werden.In another aspect, the present invention describes a method of actuating a hydraulic actuator by means of a hydraulic system. In the method according to the invention, on the one hand, a volume flow is generated from a first chamber of the hydraulic actuator into a second chamber of the hydraulic actuator by a pump. In addition, the volume flow is increased to further increase the speed by opening a fast scavenge valve connecting the first to the second chamber. The erfindungemäße method has the advantage that no longer the entire required for lowering a load volume flow from the first chamber must be funded in the second chamber by the pump. Rather, a portion of the total volume flow is conveyed via the quick-flow valve directly from the first chamber into the second chamber. Accordingly, the pump can be made smaller.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform gliedert sich die Bewegung des Aktuators in Lastrichtung in zwei Bereiche. Zunächst wird zum Erhöhen der Betätigungsge- schwindigkeit zunächst die Pumpe in Richtung ihres maximalen Fördervolumens ausgeschwenkt. Nach dem Erreichen des maximalen Fördervolumens der Pumpe wird zur weiteren Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit des hydraulischen Aktuators ein regelbares Schnellsenkventil in Richtung seiner geöffneten Position verstellt und somit eine zunehmend geöffnete Verbindung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer des hydraulischen Aktuators geschaffen. Der Gesamtvolumenstrom aus der ersten Kammer in die zweite Kammer wird somit über das maximale Förder- volumen der Pumpe hinaus erhöht. Damit lässt sich eine im Vergleich zur Betätigungsgeschwindigkeit des Aktuators entgegen der Lastrichtung, also beispielsweise beim Heben einer Last, vergrößerte Geschwindigkeit in Richtung der Last erreichen.According to an advantageous embodiment, the movement of the actuator in the load direction is divided into two areas. First, to increase the actuation speed, the pump is first swung out in the direction of its maximum delivery volume. After reaching the maximum delivery volume of the pump, to further increase the actuation speed of the hydraulic actuator, an adjustable quick-release valve is moved toward its open position, thus providing an increasingly open connection between the first chamber and the second chamber of the hydraulic actuator. The total volume flow from the first chamber into the second chamber is thus exceeded by the maximum delivery rate. volume of the pump increases. This makes it possible to achieve an increased speed in the direction of the load compared to the actuation speed of the actuator against the load direction, that is to say, for example, when lifting a load.
Dabei wählt der Benutzer vorzugsweise aus zwei Regelbereichen, wobei das regelbare Schnellsenkventil in mindestens einem der beiden Regelbereiche geöffnet werden kann. Der Benutzer hat somit die Wahl zwischen dem ersten Regelbereich, in dem stufenlos die Fördergeschwindigkeit der Pumpe eingestellt werden kann, und einem zweiten Regelbereich, indem bei maximaler Förderleistung der Pumpe das Schnellsenkventil ansteuerbar ist.In this case, the user preferably selects from two control ranges, wherein the controllable fast-flow control valve can be opened in at least one of the two control ranges. The user thus has the choice between the first control range, in which the conveying speed of the pump can be adjusted continuously, and a second control range, in that the fast-flow control valve can be actuated at the maximum delivery rate of the pump.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Pumpe bei Öffnung des Schnellsenkventils bereits maximal fördert und sich somit bereits ein Druckgefälle zwischen den zwei Kammern des Aktuators eingestellt hat. Zudem hat ein Benutzer dadurch die Wahl, die Absenkung des Aktuators nur mit Hilfe der Pumpe erfolgen zu lassen oder zusätzlich das Schnellsenkventil für einen schnelleren Senkvorgang des Aktuators hinzuzuschalten. Ein gewisser Überlappungsbereich, in dem gleichzeitig das Fördervolumen der Pumpe zunimmt und bereits das Schnellsenkventil geöffnet wird, ist ebenfalls denkbar.In this way, it is ensured that the pump already delivers maximum when opening the quick-release valve and thus has already set a pressure gradient between the two chambers of the actuator. In addition, a user thereby has the choice of having the actuator lowered only by means of the pump or additionally adding the quick-flow valve for a faster lowering of the actuator. A certain overlap area, in which the delivery volume of the pump increases at the same time and the fast-flow valve is already opened, is also conceivable.
Bei entgegengesetzter Bewegung des Aktuators kann der Benutzer ebenfalls die Geschwindigkeit der Pumpe stufenlos einstellen. Das Schnellsenkventil kann bei dieser Bewegung nicht geöffnet werden.With opposite movement of the actuator, the user can also adjust the speed of the pump continuously. The quick-lowering valve can not be opened during this movement.
Ferner wird das Schnellsenkventil beim Senkbetrieb automatisch geschlossen, falls der Lastdruck einen bestimmten Grenzwert übersteigt. Es kann somit verhindert werden, dass z.B. ein Maschinenausleger unter Last im Schnellsenkbetrieb eine Gefahr für den Benutzer oder umstehende Personen darstellt. Erfindungsgemäß kann ein Überdruck in einer der beiden Kammern des Aktuators durch ein im hydraulischen System integriertes Mengenausgleichsventil verhindert werden. Damit wird ein von der Hydropumpe erzeugter zu großer Druckmittelstrom ausgeglichen. Die auftretende Differenzmenge wir über das Mengenausgleichsventil in den Tank abgeführt.Furthermore, the quick-lowering valve is automatically closed in the lowering operation, if the load pressure exceeds a certain limit. It can thus be prevented that, for example, a machine boom under load during quick lowering operation represents a danger to the user or bystanders. According to the invention, an overpressure in one of the two chambers of the actuator can be prevented by a quantity compensation valve integrated in the hydraulic system. This compensates for an excessive pressure medium flow generated by the hydraulic pump. The resulting difference quantity is discharged via the flow compensating valve into the tank.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen hydrostatischen Systems ist in den Zeichnungen darstellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the hydrostatic system according to the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Systems nach einer bevorzugten Ausführungsform,1 is a schematic representation of the hydraulic system according to the invention according to a preferred embodiment,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Schnell- senkventils,2 is a schematic representation of the hydraulic quick-lowering valve according to the invention,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Schnellsenkventils mit SchwimmstellungsventilFig. 3 is a schematic representation of the hydraulic quick-release valve according to the invention with float valve
Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Systems mit einem Mengenausgleichsventil und Abführen des Druckmittels über ein Druck- begrenzungsventil der Speiseeinrichtung, und4 shows a schematic representation of the hydraulic system according to the invention with a quantity compensation valve and discharge of the pressure medium via a pressure-limiting valve of the feed device, and
Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen hydraulischen Systems mit einem Mengenausgleichsventil und separatem Druckbegrenzungsventil .Fig. 5 is a schematic representation of the hydraulic system according to the invention with a flow compensating valve and separate pressure relief valve.
Das erfindungsgemäße hydraulische System in Fig. 1 weist einen Aktuator 1 mit zwei Kammern a und b auf. Ferner besteht der Aktuator aus einer Kolbenstange Ia sowie einem Kolben Ib. Die Trennung der beiden Kammern a, b erfolgt durch den Kolben Ib. Die zweite Kammer b ist dabei auf einer Kolbenstangenseite des Aktuators 1 angeordnet und die erste Kammer a ist auf der Bodenseite des Kolbens Ib des Aktuators 1 angeordnet. Durch Einleitung in von Druckmittel in die erste Kammer a kann der Aktuator 1 somit gehoben werden. Die Einleitung von Druckmittel in die zweite Kammer b ermöglicht einen Senkbetrieb des Aktuators.1 has an actuator 1 with two chambers a and b. Further the actuator consists of a piston rod Ia and a piston Ib. The separation of the two chambers a, b is carried out by the piston Ib. The second chamber b is arranged on a piston rod side of the actuator 1 and the first chamber a is arranged on the bottom side of the piston 1 b of the actuator 1. By introducing pressure medium into the first chamber a, the actuator 1 can thus be lifted. The introduction of pressure medium in the second chamber b allows a lowering operation of the actuator.
Bei den Ausführungen zur Erfindung wird von einem Heben und Senken einer Last ausgegangen. Generell ist es dagegen so, dass der hydraulische Aktuator entgegen einer Last- richtung betätigt werden kann, was dem Heben entspricht, oder in Lastrichtung betätigt werden kann, was beim Senken der Fall ist. Dies kann beispielsweise bei einer Müllpresse der Fall sein, wo beim Verdichten des Mülls entgegen der Lastrichtung gearbeitet wird. Es wird dabei angenommen, dass für eine Betätigung entgegen der Lastrichtung Druckmittel der ersten Kammer a zugeführt wird.In the embodiments of the invention, a lifting and lowering of a load is assumed. In general, however, it is the case that the hydraulic actuator can be actuated counter to a load direction, which corresponds to the lifting, or can be actuated in the load direction, which is the case when lowering. This can be the case, for example, in a waste compactor, where work is performed against the load direction when compacting the refuse. It is assumed that for actuation against the load direction pressure medium of the first chamber a is supplied.
Es ist zu erwähnen, dass statt dem dargestellten Aktuator 1 auch ein anderer hydraulischer Aktuator 1 verwendet werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, einen hydraulischen Aktuator 1 mit einer durchgehenden Kolbenstange Ia zu verwenden, um auf beiden Seiten des Kolbens Ib des Aktuators 1 gleich große Druckflächen für die Beaufschlagung mit einem Druckmittel zu erhalten.It should be noted that instead of the illustrated actuator 1, another hydraulic actuator 1 can be used. Thus, it is conceivable, for example, to use a hydraulic actuator 1 with a continuous piston rod Ia in order to obtain on both sides of the piston Ib of the actuator 1 equal pressure surfaces for the application of a pressure medium.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße hydraulische System in Fig. 1 eine Pumpe 2 auf, die von einem Motor 3, vorzugsweise einem Dieselmotor, angetrieben wird. Die Pumpe 2 ist hinsichtlich ihres Hubvolumens einstellbar ausgeführt und bevorzugt eine hydraulische Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbausweise, die aus einer Neutralstellung heraus in zwei Richtungen verschwenkbar ist. Das Hubvolumen wird durch Verstellung einer Neigung der Schrägscheibe .eingestellt. In dem dargestellten Beispiel ist die Pumpe 2 eine Zweikreispumpe.Furthermore, the hydraulic system according to the invention in Fig. 1, a pump 2, which is driven by a motor 3, preferably a diesel engine. The pump 2 is designed to be adjustable in terms of its stroke volume and preferably a hydraulic axial piston machine in swash plate construction, which is pivotable from a neutral position in two directions. The stroke volume is adjusted by tilting the swashplate. In the illustrated example, the pump 2 is a dual-circuit pump.
Die Zweikreispumpe weist zwei Einzelpumpen 2a, 2b auf. Die erste Einzelpumpe 2a ist über eine Speicherleitung 15 mit einem Hydrospeicher 4 verbunden. Mit ihrem zweiten An- schluss ist die erste Einzelpumpe 2a mit einer ersten Stelldruckleitung 16 verbunden, die die erste Einzelpumpe 2a mit der ersten Kammer a verbindet. Die zweite Einzel- pumpe 2b weist ebenfalls zwei Anschlüsse auf. Ein erster Anschluss ist dabei über eine Verbindungsleitung, die in der ersten Stelldruckleitung 16 ausmündet mit der ersten Kammer a verbunden. Der zweite Anschluss der zweiten Einzelpumpe 2b ist dagegen über eine zweite Stelldruck- leitung 17 mit der zweiten Kammer b verbunden.The dual-circuit pump has two individual pumps 2a, 2b. The first individual pump 2 a is connected via a storage line 15 to a hydraulic accumulator 4. With its second connection, the first individual pump 2a is connected to a first actuating pressure line 16, which connects the first individual pump 2a to the first chamber a. The second individual pump 2b also has two connections. A first connection is connected via a connecting line, which opens out in the first control pressure line 16 with the first chamber a. By contrast, the second connection of the second individual pump 2b is connected to the second chamber b via a second control pressure line 17.
Die erste Stelldruckleitung 16 und die zweite Stelldruckleitung 17 sind über eine erste Verbindungsleitung 18 miteinander verbunden. In der ersten Verbindungsleitung 18 ist ein Schnellsenkventil 7 angeordnet, sodass in Abhängigkeit von der Einstellung des Schnellsenkventils 7 eine gedrosselte Verbindung zwischen der ersten Stelldruckleitung 16 und der zweiten Stelldruckleitung 17 hergestellt ist.The first control pressure line 16 and the second control pressure line 17 are connected to each other via a first connecting line 18. In the first connecting line 18, a quick-flow valve 7 is arranged so that a throttled connection between the first control pressure line 16 and the second control pressure line 17 is produced in dependence on the setting of the quick-lowering valve 7.
Ferner ist parallel zu der Verbindungsleitung 18 eine zweite Verbindungsleitung 19 ausgebildet, die die erste Stelldruckleitung 16 mit der zweiten Stelldruckleitung 17 verbindet. In der Verbindungsleitung 19 sind zwei entgegengesetzt zueinander angeordnete Rückschlagventile Vl und V2 vorgesehen. Zwischen diesen beiden Rückschlagventilen Vl, V2, die jeweils in Richtung auf die erste Stelldruckleitung 16 zu bzw. die zweite Stelldruckleitung 17 zu öffnen, mündet eine Speisedruckleitung 20 in der zweiten Verbindungsleitung 19 aus.Further, parallel to the connecting line 18, a second connecting line 19 is formed, which connects the first actuating pressure line 16 with the second actuating pressure line 17. In the connecting line 19, two oppositely arranged check valves Vl and V2 are provided. Between these two check valves Vl, V2, which respectively open in the direction of the first actuating pressure line 16 to the second actuating pressure line 17, opens a feed pressure line 20 in the second connecting line 19.
Das von der zweiten Verbindungsleitung 19 abgewandte Ende der Speisedruckleitung 20 ist mit einer Speisepumpe 6 verbunden. Die Speisepumpe 6 saugt aus einem Tankvolumen 5 Druckmittel über eine Saugleitung 21 an. Die Speisedruckleitung 20 ist über ein Druckbegrenzungsventil 11 mit dem Tankvolumen verbindbar.The remote from the second connecting line 19 end of the feed pressure line 20 is connected to a feed pump 6. The feed pump 6 sucks from a tank volume 5 Pressure medium via a suction line 21 at. The feed pressure line 20 can be connected via a pressure limiting valve 11 to the tank volume.
Die Speisepumpe 6 wird ebenfalls einem über eine Antriebswelle mit der Pumpe 2 verbundenen Motor 3 angetrieben. Die Ventile Vl und V2 sind Rückschlagventile, die einen Durch- fluss nur in Förderrichtung der Pumpe 6 ermöglichen und die somit das Nachführen von Druckmittel bei auftretender Druckmittelleckage ermöglichen.The feed pump 6 is also driven by a drive shaft connected to the pump 2 motor 3. The valves V 1 and V 2 are check valves which permit a flow only in the conveying direction of the pump 6 and thus make it possible to supply pressure medium in the event of pressure medium leakage.
Wie bereits oben ausgeführt, ist die erste Stelldruckleitung 16 mit den Verbindungsleitungen 18 und 19 verbunden. Die zweite Stelldruckleitung B ist mit den jeweils anderen Enden der Verbindungsleitungen 18 und 19 verbunden. Damit sind der hydraulische Aktuator 1 und das in der ersten Verbindungsleitung angeordnete Schnellsenkventil 7 parallel geschaltet.As already stated above, the first control pressure line 16 is connected to the connecting lines 18 and 19. The second actuating pressure line B is connected to the respective other ends of the connecting lines 18 and 19. Thus, the hydraulic actuator 1 and arranged in the first connection line fast-lowering valve 7 are connected in parallel.
Im Folgenden soll nun der Betrieb des hydraulischen Systems mit dem Schnellsenkventils 7 genauer erläutert werden.In the following, the operation of the hydraulic system with the quick-lowering valve 7 will now be explained in more detail.
Beim Hubbetrieb des Aktuators 1 fördert die Pumpe 2 Druck- mittel in die erste Stelldruckleitung 16. Das Schnellsenkventil 7 ist im Hubbetrieb geschlossen. Es erfolgt also keine Förderung des Druckmittels in Richtung zu der zweiten Kammer b. Das Druckmittel gelangt in die erste Kammer a des Aktuators 1. Gleichzeitig wird aus der zweiten Kammer b zur Pumpe 2 gefördert. Die Folge ist ein Heben bzw. Ausfahren des Kolbens Ib des Aktuators 1.During lifting operation of the actuator 1, the pump 2 conveys pressure medium into the first actuating pressure line 16. The rapid-flow control valve 7 is closed in the lifting mode. Thus, there is no promotion of the pressure medium in the direction of the second chamber b. The pressure medium passes into the first chamber a of the actuator 1. At the same time b is conveyed from the second chamber to the pump 2. The result is a lifting or extension of the piston Ib of the actuator. 1
Zusätzlich kann mit Hilfe der Speisepumpe 6 Druckmittel aus dem Tank bereitgestellt werden, um Druckmittelleckage auszugleichen.In addition, 6 pressure fluid can be provided from the tank with the help of the feed pump to compensate for pressure medium leakage.
Im Senkbetrieb des Aktuators 1 fördert die Pumpe 2 Druckmittel aus der ersten Kammer a des Aktuators 1 und in die zweite Kammer b. Wegen der Kolbenstange Ia sind die Volumenströme aus/in die erste Kammer a und in/aus der zweiten Kammer b unterschiedlich. Das so entstehende Differenzvolumen wird unter Erhöhung der potentiellen Energie in den Hydrospeicher 4 gefördert. Die Folge ist ein Senken bzw. Einfahren des Aktuators 1. Da es zwischen der Entnahme von Druckmittel aus dem Hydrospeicher 4 und dem Zurückführen zu einer Volumendifferenz kommen kann, wie es sich aus dem weiter unten ausgeführten Beispiel ergibt, ist eine Möglichkeit zum Aufladen des Hydrospeichers 4 vorgesehen. Dies könnte beispielsweise durch die Speisepumpe 6 erfolgen, die dann über ein Rückschlagventil mit dem Hydrospeicher 4 verbunden wäre.In the lowering operation of the actuator 1, the pump 2 delivers pressure medium from the first chamber a of the actuator 1 and into the second chamber b. Because of the piston rod Ia are the Volume flows from / into the first chamber a and in / out of the second chamber b different. The resulting difference volume is promoted by increasing the potential energy in the hydraulic accumulator 4. The result is a lowering or retraction of the actuator 1. Since it can come between the removal of pressure fluid from the hydraulic accumulator 4 and the return to a volume difference, as can be seen from the example below, is a way to charge the hydraulic accumulator 4 provided. This could be done for example by the feed pump 6, which would then be connected via a check valve to the hydraulic accumulator 4.
Um die Senkgeschwindigkeit zu erhöhen, ist das Schnell- senkventil 7 vorgesehen. Das Schnellsenkventil 7 schafft eine gedrosselte Verbindung zwischen der ersten Stelldruckleitung 16 und der zweiten Stelldruckleitung 17. Zusätzlich zu dem Volumenstrom, der auf Grund des Pumpen- schwenkwinkels aus der ersten Kammer a in die zweite Kammer b gefördert wird, kann somit bei zumindest teilweise geöffnetem Schnellsenkventil 7 Druckmittel aus der ersten Kammer a unter Umgehung der Hydropumpe 2 in die zweite Kammer b strömen. Der Gesamtvolumenstrom aus der ersten Kammer a in die zweite Kammer b hinein erhöht sich somit, wodurch die Senkgeschwindigkeit gleichfalls erhöht wird.In order to increase the lowering speed, the quick-lowering valve 7 is provided. The quick-flow valve 7 creates a throttled connection between the first control pressure line 16 and the second control pressure line 17. In addition to the volumetric flow, which is conveyed from the first chamber a into the second chamber b due to the pump pivot angle, it can thus be achieved with at least partially opened rapid-flow valve 7 pressure medium from the first chamber a flow bypassing the hydraulic pump 2 into the second chamber b. The total volume flow from the first chamber a into the second chamber b thus increases, as a result of which the lowering speed is likewise increased.
Das Schnellsenkventil ist beispielsweise ein zwischen zwei Endpositionen variable einstellbares 2/2-Wegeventil, mit proportionaler Ansteuerung. Dabei wird eine einem Steuersignal proportionale Steuerkraft erzeugt, die das Schnellsenkventil 7 entgegen einer das Schnellsenkventil 7 in seine geschlossene Position beaufschlagende Rückstellfeder beaufschlagt.The quick-lowering valve is, for example, an adjustable 2/2-way valve with proportional control between two end positions. In this case, a control signal proportional to a control signal is generated, which acts against the fast lowering valve 7 against a fast-lowering valve 7 acting in its closed position return spring.
Vorzugsweise ist eine Regelung des Schnellsenkventils 7 derart gestaltet, dass die Öffnung des Schnellsenkventils 7 durch einen Benutzer erst bei maximaler Förderleistung der Pumpe 2 möglich ist. Demnach kann ein Benutzer das Fördervolumen der Pumpe 2 stufenlos bis hin zur maximalen Fördervolumen wählen. Zusätzlich kann der Benutzer das Schnellsenkventil 7 bei maximaler Förderung von Druckmittel durch die Pumpe 2 bei Bedarf öffnen und schließen. Dementsprechend wird eine Beschleunigung des Senkvorgangs erreicht, da zusätzlich zur Pumpe 2 Druckmittel aus der Kammer a durch das Schnellsenkventil 7 gefördert wird.Preferably, a regulation of the quick-release valve 7 is designed such that the opening of the quick-release valve 7 by a user is possible only at maximum delivery rate of the pump 2. Thus, a user can do that Pump volume of the pump 2 stepless select up to the maximum delivery volume. In addition, the user can open and close the quick-flow valve 7 with maximum delivery of pressure medium by the pump 2 if necessary. Accordingly, an acceleration of the lowering operation is achieved, since in addition to the pump 2 pressure fluid from the chamber a is conveyed through the quick-flow valve 7.
Da bereits vor Öffnung des Schnellsenkventils 7 die Pumpe 2 ihre maximale Förderleistung erbringt, entsteht ein Druckgefälle zwischen der ersten Kammer a und zweiten Kammer b des Aktuators 1. Dieses Druckgefälle ermöglicht ein korrektes Arbeiten des Schnellsenkventils 7. Aufgrund der Druckdifferenz in den Kammern a und b herrscht in den Stelldruckleitungen 16 und 17 und damit auch in der Leitung 18 ebenfalls ein Druckgefälle. Beim Öffnen des Schnellsenkventils 7 strömt demnach ein Volumenstrom Q aus der ersten Stelldruckleitung 16 in die zweite Stelldruckleitung 12. Dieser Volumenstrom Q ist umso höher, je größer das Druckgefälle zwischen den Leitungen 16 und 17 ist. Bevorzugt ist daher ein kleiner Ventilquerschnitt des Schnellsenkventils 7 zu wählen, der einen deutlichen Druckabfall und damit eine hohen Volumenstrom Q über dem Schnellsenkventil 7 ermöglicht.Since the pump 2 already provides its maximum delivery capacity before the fast-poppet valve 7 is opened, a pressure gradient arises between the first chamber a and the second chamber b of the actuator 1. This pressure gradient allows the quick-poppet valve 7 to work correctly. Because of the pressure difference in the chambers a and b There is also a pressure gradient in the control pressure lines 16 and 17 and thus also in the line 18. When opening the quick-lowering valve 7 thus flows a volume flow Q from the first control pressure line 16 into the second control pressure line 12. This volume flow Q is higher, the greater the pressure gradient between the lines 16 and 17. Preferably, therefore, a small valve cross-section of the quick-release valve 7 is to be selected, which allows a significant pressure drop and thus a high volume flow Q above the quick-flow valve 7.
Das Schnellsenkventil 7 ist mit einem variablen Strömungsquerschnitt ausgestattet. Ein Benutzer kann somit die Öffnung des Ventils zwischen 0 und 100% regeln und damit die Senkgeschwindigkeit des Aktuators 1 beeinflussen. Die Ansteuerung des Schnellsenkventils 7 erfolgt vorzugsweise elektromagnetisch. Zudem können auch andere Ansteuerungs- möglichkeiten für das Schnellsenkventil 7 vorgesehen sein, wie es beispielhaft in Fig.2 gezeigt ist.The quick-flow valve 7 is equipped with a variable flow cross-section. A user can thus regulate the opening of the valve between 0 and 100% and thus influence the lowering speed of the actuator 1. The control of the quick-release valve 7 is preferably carried out electromagnetically. In addition, other control possibilities for the quick-flow valve 7 may be provided, as shown by way of example in FIG.
Aus Sicherheitsgründen kann eine Beschränkung der Absenkgeschwindigkeit vorgesehen sein, die das Öffnen des Schnellsenkventils 7 bei einem bestimmten Lastdruck verhindert oder ein bereits geöffnetes Schnellsenkventil 7 zurück in seine Ausgangsposition bringt, in der die erste Verbindungsleitung 18 unterbrochen ist. Dabei kann zum Beispiel ein integrierter Drucksensor den Lastdruck, also den Druck in der ersten Kammer a des Aktuators 1 messen und diesen an eine Steuereinheit des hydraulischen Systems weitergeben. Übersteigt der Lastdruck einen zuvor festgelegten Grenzwert, erfolgt eine automatische Schließung des Schnellsenkventils 7. Vorzugsweise entspricht dieser Grenzwert dem 1,2-fachen Druckniveau des Aktuatorbetriebs ohne Last.For safety reasons, a limitation of the lowering speed can be provided, which prevents the opening of the quick-release valve 7 at a certain load pressure or brings an already opened fast-flow valve 7 back to its starting position, in which the first Connecting line 18 is interrupted. In this case, for example, an integrated pressure sensor can measure the load pressure, that is to say the pressure in the first chamber a of the actuator 1, and pass this on to a control unit of the hydraulic system. If the load pressure exceeds a predetermined limit value, the quick-release valve 7 closes automatically. Preferably, this limit value corresponds to 1.2 times the pressure level of the actuator operation without load.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Beschaltung des Schnellsenkventils 7, das sich in der ersten Verbindungsleitung 18 befindet. Es handelt sich in der dargestellten Ausführung um ein 2/2-Proportionalventil . In der Ausgangsstellung, die durch eine Rückstellfeder 7b eingestellt wird, ist die Verbindung zwischen den Stelldruckleitungen 16 und 17 gesperrt. Bei Ansteuerung des Schnellsenkventils 7 durch das Steuerventil 8 wird ein gedrosselter Durchfluss durch das Schnellsenkventil 7 ermöglicht. Hierbei gelangt Druck- mittel aus der ersten Stelldruckleitung 16 zur zweiten Stelldruckleitung 17. Durch eine integrierte Rückschlagventilfunktion ist der Durchfluss in umgekehrter Richtung auch bei geöffnetem Schnellsenkventil 7 gesperrt. Die dargestellte Druckleitung 7a ermöglicht die oben angeführte Sicherheitsfunktion auf hydrostatischen Weg. Bei Erhöhen des Lastdrucks steigt die zusätzlich zur Federkraft der Rückstellfeder 7b wirkende hydraulische Kraft in Schließrichtung an. Damit steigt auch die zum Öffnen erforderliche Betätigungskraft an, und bei konstanter Öffnungskraft wird das Schnellsenkventil 7 automatisch in eine geschlossene Position gebracht.FIG. 2 shows a preferred connection of the quick-release valve 7, which is located in the first connection line 18. It is in the illustrated embodiment, a 2/2-proportional valve. In the initial position, which is set by a return spring 7b, the connection between the control pressure lines 16 and 17 is blocked. When controlling the quick-lowering valve 7 by the control valve 8, a throttled flow through the quick-flow valve 7 is made possible. In this case, pressure medium passes from the first control pressure line 16 to the second control pressure line 17. The flow in the reverse direction is blocked in the reverse direction even when the quick-flow control valve 7 is open due to an integrated non-return valve function. The pressure line 7a shown enables the above-mentioned safety function on hydrostatic way. When the load pressure is increased, the hydraulic force acting in addition to the spring force of the return spring 7b increases in the closing direction. Thus, the opening force required for opening also increases, and at constant opening force, the quick-lowering valve 7 is automatically brought to a closed position.
Zur Vorsteuerung ist mit dem Schnellsenkventil 7 ein Steuerventil 8 durch die Druckleitung 8a verbunden. Dabei wird über die Druckleitung 8a eine Druckfläche des Schnellsenkventils 7 mit einer hydrostatischen Steuerkraft entgegen der Kraft der Rückstellfeder 7b beaufschlagt. Eine Realisierung von unterschiedlichen Durchflussraten aufgrund unterschiedlicher Schaltstellungen des Schnell- senkventils 7 ist dadurch durch eine Einstellung der hydraulischen Steuerkraft möglich.For pilot control, a control valve 8 is connected to the quick-flow valve 7 through the pressure line 8a. In this case, a pressure surface of the quick-release valve 7 is acted upon by the pressure line 8a with a hydrostatic control force against the force of the return spring 7b. A realization of different flow rates due to different switching positions of the rapid lowering valve 7 is thereby possible by adjusting the hydraulic control force.
Das Steuerventil 8 ist vorzugsweise ein 3/2 Proportional- ventil mit elektromagnetischer Ansteuerung. Mit Hilfe einer zusätzlichen Feder 8c ist eine Ausgangsstellung des Ventils festgelegt. In der Ausgangsstellung, die eine erste Endposition des Ventils bildet, ist das Steuerventil 8 nach Fig. 2 demnach mit dem Tank 5 verbunden. In dieser Schalstellung wird somit kein Druckmittel vom Steuerventil 8 durch die Leitung 8a zum Schnellsenkventil 7 gefördert und die Druckfläche des Schnellsenkventils 7 ist entlastet. Bei einer Ansteuerung des Steuerventils 8 mit Hilfe des damit verbundenen Elektromagneten 8d wird die Druckleitung 8a in Abhängigkeit von der Höhe des Steuersignals zunehmend mit einer Druckmittelquelle 8b verbunden. Bei einer Verstellung des Steuerventils 8 in Richtung dieser zweiten Endposition kann demnach Druckmittel von der Druckmittelquelle 8b zur Druckleitung 8a gefördert werden, wodurch eine gezielte Ansteuerung des Schnellsenkventils 7 in Öffnungsrichtung erfolgt. Durch die variable Einstellbarkeit des Ventils wird die Höhe des die Druckfläche des Schnellsenkventils 7 beaufschlagenden Drucks eingestellt.The control valve 8 is preferably a 3/2 proportional valve with electromagnetic control. With the help of an additional spring 8c, a starting position of the valve is fixed. In the initial position, which forms a first end position of the valve, the control valve 8 according to FIG. 2 is therefore connected to the tank 5. In this switching position thus no pressure fluid from the control valve 8 through the line 8 a is promoted to the quick-lowering valve 7 and the pressure surface of the quick-release valve 7 is relieved. When the control valve 8 is actuated with the aid of the electromagnet 8d connected thereto, the pressure line 8a is increasingly connected to a pressure medium source 8b as a function of the height of the control signal. With an adjustment of the control valve 8 in the direction of this second end position can therefore be promoted pressure medium from the pressure medium source 8b to the pressure line 8a, whereby a targeted control of the quick-release valve 7 takes place in the opening direction. Due to the variable adjustability of the valve, the height of the pressure surface of the Schnellsenkventils 7 acting pressure is set.
Die Förderung von Druckmittel von der Quelle 8b kann beispielsweise durch eine Speisepumpe realisiert sein. Da es sich bei dem Steuerventil 8 um ein Proportionalventil handelt, können mit Hilfe der Ansteuerung durch den Elektromagneten 8d verschiedene Schaltstellungen und damit auch unterschiedliche Durchflussraten durch das Steuerventil 8 realisiert werden.The promotion of pressure medium from the source 8b may be realized for example by a feed pump. Since the control valve 8 is a proportional valve, different switching positions and thus also different flow rates can be realized by the control valve 8 with the aid of the control by the electromagnet 8d.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung des Schnell- senkventils 7 kombiniert mit einem zusätzlichen Schwimm- stellungsventil 9. Dabei ist das Schwimmstellungsventil 9 in der zweiten Verbindungsleitung 19 angeordnet. Bei dem dargestellten Schwimmstellungsventil 9 handelt es sich um 2/2-Wegeventil. In der Ausgangstellung ist das Schwimm- Stellungsventil 9 gesperrt. Diese Ausgangsstellung des Ventils wird durch die Feder 9a bestimmt. Zusätzlich ist eine zweite Druckleitung 9b vorhanden, die das Schwimm- stellungsventil 9 mit der ersten Verbindungsleitung 18 auf der zur ersten Kammer a gerichteten Seite des Schnellsenkventils 7 verbindet. Die Federkraft der Feder 9a und die Kraft der Druckbeaufschlagung auf das Schwimmstellungsven- til 9 durch den Druck in der Leitung 9b addieren sich. Die elektromagnetische Ansteuerung des Schwimmstellungsventils 9 wird dadurch bei erhöhtem Lastdruck hydraulisch übersteuert. Das Schwimmstellungsventil 9 geht somit aus Sicherheitsgründen in seine geschlossene Position, wenn der Lastdruck über einen durch die Höhe der elektromagnetischen Kraft festlegbaren Wert ansteigt.FIG. 3 shows an embodiment according to the invention of the quick-lowering valve 7 combined with an additional floating-position valve 9. The floating-position valve 9 is arranged in the second connecting line 19. In the illustrated float valve 9 is 2/2-way valve. In the starting position the swimming pool is Positioning valve 9 locked. This starting position of the valve is determined by the spring 9a. In addition, a second pressure line 9b is provided, which connects the floating position valve 9 with the first connection line 18 on the side of the quick-release valve 7 directed to the first chamber a. The spring force of the spring 9a and the force of the pressurization on the float valve 9 by the pressure in the line 9b add up. The electromagnetic control of the float valve 9 is thereby overridden hydraulically at elevated load pressure. The float position valve 9 thus goes into its closed position for safety reasons when the load pressure rises above a value that can be determined by the magnitude of the electromagnetic force.
Die elektromagnetische Kraft wird durch einen Elektromagneten 9c als Gegenkraft zur Feder 9a und zur Druckbeaufschlagung durch die Leitung 9b erzeugt. Bei Beaufschlagung mit der elektromagnetischen Kraft und einem unkritisch niedrigen Lastdruck wird eine Öffnung des Schwimmstellungsventils 9 bewirkt. Durch die geöffnete Schaltstellung des Schwimmstellungsventils 9 wird bei gleichzeitiger Öffnung des Schnellsenkventils 7 eine Schwimmstellung des hydraulischen Systems realisiert. Dabei ist die erste Verbindungsleitung 18 des hydraulischen Systems auf der zur zweiten Kammer b gelegenen Seite in Bezug auf das Schnellsenkventil 7 mit dem Tank 5 durch eine Drosselschaltung 10 verbunden. Der Durchfluss von Druckmittel zum Tank 5 ist somit begrenzt. Die Drosselschaltung 10 ist mit einem Rückschlagventil ausgeführt damit gegebenenfalls Druckmittel aus dem Tank 5 angesaugt werden kann, so dass beispielsweise Kavitation im hydraulischen System verhindert wird.The electromagnetic force is generated by an electromagnet 9c as a counterforce to the spring 9a and to pressurize through the line 9b. Upon application of the electromagnetic force and an uncritical low load pressure, an opening of the float valve 9 is effected. Due to the open switching position of the float valve 9, a floating position of the hydraulic system is realized with simultaneous opening of the quick-release valve 7. In this case, the first connecting line 18 of the hydraulic system is connected to the tank 5 through a throttle circuit 10 on the side lying to the second chamber b with respect to the quick-flow valve 7. The flow of pressure medium to the tank 5 is thus limited. The throttle circuit 10 is designed with a check valve so that, if appropriate, pressure medium can be sucked from the tank 5, so that, for example, cavitation is prevented in the hydraulic system.
Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung des hydraulischen Systems gemäß Figur 1 mit einem Mengenausgleichsventil 23. Dieses ist über eine erste Verbindungsleitung 22a mit der Stelldruckleitung 16 und damit mit der ersten Kammer a des Aktuators 1 verbunden. Über eine zweite Verbindungsleitung 22b ist das Mengenausgleichsventil 23 mit der Stelldruckleitung 17 und somit mit der zweiten Kammer b des Aktuators 1 verbunden. Das Mengenausgleichsventil 23 ist zudem mit dem Speisesystem verbunden und somit über das Druckbegrenzungsventil 11 mit dem Tank 5 verbunden.FIG. 4 shows an embodiment according to the invention of the hydraulic system according to FIG. 1 with a quantity compensation valve 23. This is connected via a first connecting line 22a to the actuating pressure line 16 and thus to the first chamber a of the actuator 1. Via a second connecting line 22b, the quantity compensating valve 23 is connected to the actuating pressure line 17 and thus to the second chamber b of the actuator 1. The quantity compensation valve 23 is also connected to the feed system and thus connected via the pressure relief valve 11 to the tank 5.
Bei dem erfindungsgemäßen Mengenausgleichsventil 23 handelt es sich vorzugsweise um ein 3/3-Wegeventil, das von auftretenden Druckkräften bzw. Druckdifferenzen angesteuert wird. Abhängig von den auftretenden Druckverhältnissen auf der Kolben- und der Bodenseite des Aktuators 1 wird entweder die erste Kammer a oder die zweite Kammer b mit dem Tank 5 über das Druckbegrenzungs- ventil verbunden. Bei Druckgleichgewicht befindet sich das Mengenausgleichsventil 23 in seiner Ausgangsstellung.The quantity compensation valve 23 according to the invention is preferably a 3/3-way valve which is actuated by occurring pressure forces or pressure differences. Depending on the pressure conditions occurring on the piston and the bottom side of the actuator 1, either the first chamber a or the second chamber b is connected to the tank 5 via the pressure relief valve. At pressure equilibrium, the quantity compensation valve 23 is in its starting position.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Mengenausgleichsventil 23 handelt es sich um ein 3/3-Wegeventil. In der Ausgangstellung ist das Mengenausgleichsventil 23 gesperrt und die Verbindungsleitungen 22a und 22b voneinander und von dem Tank 5 getrennt. Zwei Druckmessleitungen 25a, 25b sind mit den Stelldruckleitungen 16 und 17 verbunden, wodurch in dem Fall eines Überdrucks in einer der beiden Stelldruckleitungen 16,17 das Ventil 23 aktiviert wird. Dies erfolgt derart, dass durch einen Überdruck in der Stelldruckleitung 17 die Stelldruckleitung 16 mit dem Tank 5 über das Druckbegrenzungsventil 11 verbunden wird. Bei einem Überdruck in der Stelldruckleitung 16 wird dagegen die Stelldruckleitung 17 mit dem Tank 5 über das Druckbegrenzungsventil 11 verbunden. Demzufolge kann durch Betätigung des Mengenausgleichsventils 23 wahlweise Ölvolumen aus der Stelldruckleitung 16 oder aus der Stelldruckleitung 17 an den Tank 5 abgeführt werden.The quantity compensation valve 23 shown in FIG. 4 is a 3/3-way valve. In the starting position, the flow compensating valve 23 is blocked and the connecting lines 22a and 22b are separated from each other and from the tank 5. Two pressure measuring lines 25a, 25b are connected to the control pressure lines 16 and 17, whereby in the case of an overpressure in one of the two control pressure lines 16,17 the valve 23 is activated. This is done in such a way that the actuating pressure line 16 is connected to the tank 5 via the pressure limiting valve 11 by an overpressure in the actuating pressure line 17. At an overpressure in the control pressure line 16, however, the control pressure line 17 is connected to the tank 5 via the pressure relief valve 11. Accordingly, oil volume can be removed from the control pressure line 16 or from the control pressure line 17 to the tank 5 by actuation of the quantity compensation valve 23.
Das Mengenausgleichsventil 23 wird vorzugsweise dann aktiviert, wenn das Verhältnis der aktuellen Schnellsenkgeschwindigkeit zur Maximalgeschwindigkeit des Aktuators 1 (im Betrieb ohne Schnellsenkventil) einen Faktor K überschreitet. Der Faktor K berechnet sich hierbei wie folgt:The quantity compensation valve 23 is preferably activated when the ratio of the current fast lowering speed to the maximum speed of the actuator 1 (in operation without fast-flow valve) exceeds a factor K. The factor K is calculated as follows:
-1 - 1
2(A_st/A_bo-l) dabei entspricht A_st der Fläche der Stangenseite des Aktuators 1 und A_bo der Fläche der Bodenseite des Aktuators 1.2 (A_st / A_bo-1) where A_st is the area of the rod side of the actuator 1 and A_bo is the area of the bottom side of the actuator 1.
Der Betrieb des Mengenausgleichsventils 23 wird im Folgenden erläutert.The operation of the quantity compensating valve 23 will be explained below.
Beträgt das Verhältnis der Schnellsenkgeschwindigkeit zur Maximalgeschwindigkeit des Aktuators 1 weniger als der zuvor definierte Faktor K, wird weniger Ölvolumen von der Stangenseite und damit von der ersten Kammer a zur zweiten Kammer b gefördert, als in der zweiten Kammer b benötigt wird. Dies bedeutet, dass das geförderte Volumen des Schnellsenkventils 7 und der Pumpe 2 nicht ausreicht, um den Bedarf der Stangenseite (Kammer b) des Aktuators 1 zu decken. Deswegen wird in diesem Fall zusätzlich Ölvolumen zur Kammer b mit Hilfe der Speisepumpe 6 gefördert. Das Mengenausgleichsventil 23 wird in diesem Fall nicht aktiviert .If the ratio of the quick lowering speed to the maximum speed of the actuator 1 is less than the previously defined factor K, less oil volume is conveyed from the rod side and thus from the first chamber a to the second chamber b than is needed in the second chamber b. This means that the delivered volume of the quick-release valve 7 and the pump 2 is not sufficient to cover the needs of the rod side (chamber b) of the actuator 1. Therefore, in this case, additional oil volume is conveyed to the chamber b by means of the feed pump 6. The flow compensating valve 23 is not activated in this case.
Beträgt das Verhältnis der Schnellsenkgeschwindigkeit zur Maximalgeschwindigkeit des Aktuators 1 mehr als der zuvor definierte Faktor K, wird mehr Ölvolumen von der Stangenseite und damit von der ersten Kammer a zur zweiten Kammer b gefördert, als in der zweiten Kammer b benötigt wird. Dies bedeutet, dass ein Überschuss an Ölvolumen in die Stelldruckleitung 17 gefördert wird. In diesem Fall wird das Mengenausgleichsventil 23 durch die Leitung 25b aktiviert, wodurch ein Überschuss an Ölvolumen verhindert wird, indem Ölvolumen von der Stelldruckleitung 16 über das Druckbegrenzungsventil 11 des Speisesystems direkt zum Tank 5 abfließt. Dementsprechend kann mit dem erfindungsgemäßen Mengenausgleichsventil 23 verhindert werden, dass sich die Drücke an der Bodenseite und an der Stangenseite des Aktuators 1 während des Betriebs des Schnellsenkventils 7 angleichen und die Funktionsweise des Schnellsenkventils 7 negativ beeinflussen.If the ratio of the fast lowering speed to the maximum speed of the actuator 1 is more than the previously defined factor K, more oil volume is conveyed from the rod side and thus from the first chamber a to the second chamber b than is needed in the second chamber b. This means that an excess of oil volume is promoted in the control pressure line 17. In this case, the flow compensating valve 23 is activated by the line 25b, whereby an excess of oil volume is prevented by oil volume flows from the control pressure line 16 via the pressure relief valve 11 of the feed system directly to the tank 5. Accordingly, it can be prevented with the quantity compensation valve 23 according to the invention that the pressures on the bottom side and on the rod side of the actuator 1 during operation of the Schnellsenkventils 7 equalize and affect the operation of the Schnellsenkventils 7 negative.
Zur Einstellung einer Ansprechgrenze für einen Druckunterschied zwischen Stangen- und Bodenseite und zum Rückführen des Mengenausgleichsventils 23 in seine Ausgangsposition können Zentrierfedern vorgesehen sein, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.To set a response limit for a pressure difference between the rod and bottom side and for returning the flow compensating valve 23 to its original position centering springs may be provided, which are not shown in the drawing.
Zur Verdeutlichung ist nachfolgend ein Zahlenbeispiel für k=l,21 gezeigt, was einem typischen Verhältnis der Kolbenflächen auf Stangen- und Bodenseite entspricht.For the sake of clarity, a numerical example for k = 1, 21 is shown below, which corresponds to a typical ratio of the piston areas on the rod side and bottom side.
Fall A: Senkgeschwindigkeit 1,2-Mal schneller als SchnellsenkventilCase A: Lowering speed 1.2 times faster than quick-lowering valve
Q von Zylinder (Kammer a) 204 l/minQ of cylinder (chamber a) 204 l / min
Q durch Pumpen 2a, 2b 85 und 851/minQ by pumps 2a, 2b 85 and 851 / min
Q durch Schnellsenkventil 34 l/minQ by quick-lowering valve 34 l / min
Q_total (SchnellsenkventiH-Pumpe 2b) 119 l/min Q erfordert von Kammer b 120 l/minQ_total (fast-flow pump 2b) 119 l / min Q requires 120 l / min from chamber b
-> 1 l/min fehlt und wird von Speisepumpe 6 geliefert-> 1 l / min is missing and is supplied by feed pump 6
Fall B: Senkgeschwindigkeit 1,25-Mal schneller als ohne schnellsenkentilCase B: Lowering speed 1.25 times faster than without quick-lowering valve
Q Zylinder (Kammer a) 212 l/minQ cylinder (chamber a) 212 l / min
Q durch Pumpen 2a, 2b 85 und 851/minQ by pumps 2a, 2b 85 and 851 / min
Q durch Schnellsenkventil 42 l/minQ with quick-lowering valve 42 l / min
Q_total (Schnellsenkventil+Pumpe 2b) 127 l/min Q erfordert von Kammer b 125 l/minQ_total (quick-release valve + pump 2b) 127 l / min Q requires from chamber b 125 l / min
-> Überschuss wird durch Spülventil 23 über das Druckbegrenzungsventil bis zum Tank weitergeleitet Die Fig. 5 zeigt ein ausgehend von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der Fig. 4 ist hier ein separates Druckbegrenzungsventil 11' vorgesehen, welches das Mengenausgleichs- ventil 23 mit dem Tank verbindet. Die Funktion stimmt im wesentlichen mit der bereits zur Fig. 4 beschriebenen Funktion überein. Vorteilhaft ist allerdings bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5, dass über das separate Druckbegrenzungsventil 11' eine einem Spülventil in einem herkömmlichen hydrostatischen Fahrantrieb gleichkommende Funktion erreicht wird. Diese Ausführungsform wird daher bevorzugt. Sie erlaubt außerdem das Druckbegrenzungsventil 11' hinsichtlich der durchfließenden Mengen und des eingestellten Drucks an die Mengenausgleichsfunktion anzupassen, ohne Kompromisse hinsichtlich sonstiger Funktionen des Druckbegrenzungsventils, wie beispielsweise einer Druckbegrenzung des zulässigen Speisedrucks in Kauf nehmen zu müssen. Ein üblicherweise vorhandenes Druckbegrenzungsventil zur Begrenzung des Speisedrucks eines Speisesystems ist in der Fig. 5 nicht explizit dargestellt. Es ist jedoch in der Regel ebenfalls vorhanden. In seltenen Ausnahmefällen könnte auch eine direkte Verbindung des Mengenausgleichsventils 23 mit dem Tankvolumen vorgesehen sein.-> Surplus is forwarded through purge valve 23 via the pressure relief valve to the tank 5 shows a modified starting from the embodiment of FIG. 4 embodiment. In contrast to FIG. 4, a separate pressure limiting valve 11 'is provided here, which connects the quantity compensating valve 23 to the tank. The function is essentially identical to the function already described for FIG. 4. However, it is advantageous in the embodiment according to FIG. 5 that a function equal to a purge valve in a conventional hydrostatic drive is achieved via the separate pressure relief valve 11 '. This embodiment is therefore preferred. It also allows the pressure relief valve 11 'with respect to the quantities flowing through and the set pressure to adjust the quantity compensation function, without having to compromise on other functions of the pressure relief valve, such as a pressure limit of the allowable feed pressure to accept. A commonly existing pressure relief valve for limiting the feed pressure of a feed system is not shown explicitly in FIG. 5. However, it is usually present as well. In rare exceptional cases, a direct connection of the quantity compensation valve 23 with the tank volume could be provided.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch vorteilhafte Kombinationen der einzelnen Merkmale miteinander möglich. The invention is not limited to the illustrated embodiment. Rather, advantageous combinations of the individual features are possible with each other.

Claims

Ansprüche claims
1. Hydraulisches System, aufweisend: einen hydraulischen Aktuator (1), aufweisend mindestens eine erste Kammer (a) und eine zweite Kammer (b) mit jeweils einem Anschluss zur Anbindung an das hydraulische System, mindestens eine verstellbare hydraulische Pumpe (2), aufweisend mindestens einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss mit der ersten Kammer (a) des hydraulischen Aktuators und der zweite Anschluss mit der zweiten Kammer (b) des hydraulischen Aktuators (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (a) mit der zweiten Kammer (b) über mindestens ein Schnellsenkventil (7) mit einem regelbaren Strömungsquerschnitt verbunden ist.A hydraulic system, comprising: a hydraulic actuator (1) comprising at least a first chamber (a) and a second chamber (b), each having a connection for connection to the hydraulic system, at least one adjustable hydraulic pump (2) comprising at least one first port and a second port, wherein the first port is connected to the first chamber (a) of the hydraulic actuator and the second port is connected to the second chamber (b) of the hydraulic actuator (1), characterized in that the first chamber (A) is connected to the second chamber (b) via at least one fast-flow valve (7) with a controllable flow cross-section.
2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des regelbaren Schnellsenkventils (7) mit Hilfe eines Steuersignals zwischen 0 und 100 % verstellbar ist.2. A hydraulic system according to claim 1, characterized in that the flow cross-section of the adjustable quick-lowering valve (7) by means of a control signal between 0 and 100% is adjustable.
3. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare3. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the controllable
Schnellsenkventil (7) beim Betätigen des hydraulischen Aktuators (1) entgegen einer Last geschlossen ist.Quick-lowering valve (7) when operating the hydraulic actuator (1) is closed against a load.
4. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nenngröße der Pumpe (2) nach einer erforderlichen Hubgeschwindigkeit dimensioniert ist.4. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that a nominal size of the pump (2) is dimensioned after a required stroke speed.
5. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Pumpe (2) eine Zweikreispumpe ist. 5. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic pump (2) is a dual-circuit pump.
6. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher6. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that a memory
(4) für Hydraulikflüssigkeit mit mindestens einer Pumpe (2,6) verbunden ist.(4) for hydraulic fluid is connected to at least one pump (2,6).
7. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellsenkventil (7) mittels eines elektroproportionalen Vorsteuerventils (8) betätigt ist.7. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that the quick-lowering valve (7) by means of an electro-proportional pilot valve (8) is actuated.
8. Hydraulisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwimm- stellungsventil (9) vorgesehen ist, über welches die erste und die zweite Kammer (a,b) des Aktuators (1) mit einem Tankvolumen (5) verbindbar sind.8. Hydraulic system according to one of the preceding claims, characterized in that a floating position valve (9) is provided, via which the first and the second chamber (a, b) of the actuator (1) with a tank volume (5) are connectable ,
9. Hydraulisches System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwimmstellungsventil (9) mit einem zwischen dem Schnellsenkventil (7) und der zweiten Kammer (b) ausgebildeten Leitungsabschnitt verbunden ist.9. Hydraulic system according to claim 8, characterized in that the float position valve (9) with a between the quick-flow valve (7) and the second chamber (b) formed line section is connected.
10. Hydraulisches System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwimmstellungsventil (9) in Richtung einer geschlossenen Ruheposition mit dem in der ersten Kammer (a) herrschenden Druck beaufschlagt ist.10. A hydraulic system according to claim 8 or 9, characterized in that the float position valve (9) is acted upon in the direction of a closed rest position with the pressure prevailing in the first chamber (a).
11. Hydraulisches System nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellsenkventil (7) mit dem Druck der ersten Kammer (a) in Richtung einer geschlossenen Stellung beaufschlagt ist.11. A hydraulic system according to claim 1 to 10, characterized in that the fast-lowering valve (7) is acted upon by the pressure of the first chamber (a) in the direction of a closed position.
12. Hydraulisches System nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mengenausgleichsventil (23) vorgesehen ist, über welches die erste oder die zweite Kammer (a,b) des Aktuators (1) mit einem Tankvolumen (5) vorzugsweise über ein Druckbegrenzungsventil (11, 11') verbindbar sind. 12. A hydraulic system according to claim 1 to 11, characterized in that a flow compensating valve (23) is provided, via which the first or the second chamber (a, b) of the actuator (1) with a tank volume (5) preferably via a pressure relief valve (11, 11 ') are connectable.
13. Hydraulisches System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenausgleichsventil (23) derart ausgebildet ist, einen Überschuss an Hydraulikflüssigkeit während des Betriebs des Schnellsenkventils (7) vorzugsweise über ein Druckbegrenzungsventil (11, 11') an das Tankvolumen (5) zu leiten.13. A hydraulic system according to claim 12, characterized in that the quantity compensating valve (23) is designed such that an excess of hydraulic fluid during operation of the quick-lowering valve (7) preferably via a pressure relief valve (11, 11 ') to the tank volume (5) conduct.
14. Verfahren zum Betätigen eines hydraulischen Aktuators (1) mit folgenden Verfahrensschritten:14. Method for actuating a hydraulic actuator (1) with the following method steps:
- Erzeugen eines Volumenstroms aus einer ersten Kammer (a) des hydraulischen Aktuators (1) in eine zweite Kammer (b) des Aktuators (1) und- Generating a volume flow from a first chamber (a) of the hydraulic actuator (1) in a second chamber (b) of the actuator (1) and
- Erhöhen des Volumenstroms durch Öffnen eines die erste Kammer (a) mit der zweiten Kammer (b) verbindenden Schnellsenkventils. (7)Increasing the volume flow by opening a quick-lowering valve connecting the first chamber (a) to the second chamber (b). (7)
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erhöhen der Betätigungsgeschwindigkeit zunächst die Pumpe (2) auf maximales Fördervolumen und anschließend zur weiteren Erhöhung der Betätigungsgeschwindigkeit das regelbare Schnellsenk- ventil (7) in Richtung seiner geöffneten Position verstellt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that to increase the operating speed, first the pump (2) is adjusted to maximum delivery volume and then to further increase the operating speed, the controllable Schnellsenk- valve (7) in the direction of its open position.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das regelbare Schnellsenkventil (7) geschlossen wird, . wenn ein in der ersten Kammer (a) herrschender Lastdruck einen Grenzwert übersteigt .16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that the controllable quick-lowering valve (7) is closed,. when a load pressure prevailing in the first chamber (a) exceeds a threshold value.
17. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überschuss an vom Schnellsenkventil (7) geförderter Hydraulikflüssigkeit mit Hilfe eines Spülventils (23) zu einem Tankvolumen (5) vorzugsweise über ein Druckbegrenzungsventil (11, 11') gefördert wird. 17. The method according to claim 14 to 16, characterized in that an excess of the quick-flow valve (7) funded hydraulic fluid by means of a purge valve (23) to a tank volume (5) preferably via a pressure relief valve (11, 11 ') is promoted.
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