DE10254605B4

DE10254605B4 - Steuerventileinrichtung

Info

Publication number: DE10254605B4
Application number: DE2002154605
Authority: DE
Inventors: Edmund Kraft
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: JP2004176922A; DE10254605A1; JP4838490B2

Abstract

Steuerventileinrichtung (1) zur Steuerung der Hebenbewegung und Senkenbewegung von zumindest zwei parallel angeordneten Verbrauchern (2a, 2b), wobei zur Steuerung der Senkenbewegung und Hebenbewegung ein mit einer Pumpe sowie einem Behälter in Verbindung stehendes Wegeventil (3) vorgesehen ist, das mit der Absenkseite (B) des ersten Verbrauchers (2a), der Absenkseite (B) des zweiten Verbrauchers (2b) und der Anhebeseite (A) des ersten Verbrauchers (2a) sowie über ein Sicherungsventil (31) mit der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Sicherungsventils (31) eine Betätigungseinrichtung (36) vorgesehen ist, die eine erste Steuerfläche (37a) aufweist, die in der Hebenstellung (3c) des Wegeventils (3) von dem zulaufseitigen Druck und in der Senkenstellung (3b) des Wegeventils (3) von dem ablaufseitigen Druck beaufschlagbar ist sowie eine zweite Steuerfläche (37b) aufweist, die von dem das Wegeventil (3) in die Senkenstellung (3b) beaufschlagenden Steuersignal (Y) beaufschlagbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerventileinrichtung zur Steuerung der Hebenbewegung und Senkenbewegung von zumindest zwei parallel angeordneten Verbrauchern, wobei zur Steuerung der Senkenbewegung und Hebenbewegung ein mit einer Pumpe sowie einem Behälter in Verbindung stehendes Wegeventil vorgesehen ist, das mit der Absenkseite des ersten Verbrauchers, der Absenkseite des zweiten Verbrauchers und der Anhebeseite des ersten Verbrauchers sowie über ein Sicherungsventil mit der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers in Verbindung steht.
Derartige Steuerventileinrichtungen werden in Arbeitsmaschinen, beispielsweise Baumaschinen, insbesondere Baggern, zur Steuerung eines Auslegers verwendet, der mittels zwei parallel angeordneter Auslegerzylinder betätigbar ist. Eine gattungsgemäße Steuerventileinrichtung ist aus der JP 05-340 409 A bekannt.
Bekannte Steuerventileinrichtungen weisen zur Steuerung der Heben- und der Senkenbewegung jedes Verbrauchers ein Wegeventil auf, das beispielsweise im Bereich der Anhebeseite des Verbrauchers angeordnet ist. Um eine gleichmäßige Bewegung beider Verbraucher zu ermöglichen, müssen die Wegventile und deren Öffnungsquerschnitte exakt aufeinander abgestimmt werden. Da aufgrund einer unterschiedlichen Lastverteilung zwischen den beiden Auslegerzylindern beim Heben oder Senken Verspannungen zwischen den Verbrauchern auftreten können, ist bei bekannten Steuerventileinrichtungen zwischen den Anhebeseiten der Verbraucher eine Druckausgleichsleitung erforderlich.
Derartige Steuerventileinrichtungen weisen aufgrund der Verwendung von zwei Wegeventilen und einer Ausgleichsleitung zwischen den Verbrauchern einen hohen Bauaufwand und somit hohe Herstellkosten auf. Zudem ergibt sich durch das exakte Abstimmen der beiden Wegventile ein hoher Abstimmungsaufwand für den sicheren Betrieb der beiden Auslegerzylinder.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das auf kostengünstige und einfache Weise eine Steuerung zweier parallel angeordneter Verbraucher ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Betätigung des Sicherungsventils eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die eine erste Steuerfläche aufweist, die in der Hebenstellung des Wegeventils von dem zulaufseitigen Druck und in der Senkenstellung des Wegeventils von dem ablaufseitigen Druck beaufschlagbar ist sowie eine zweite Steuerfläche aufweist, die von dem das Wegeventil in die Senkenstellung beaufschlagenden Steuersignal beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist somit zur Steuerung beider parallel angeordneter Verbraucher lediglich ein die Hebenbewegung und Senkenbewegung beider Verbraucher steuerndes Wegeventil erforderlich. Die von dem zweiten Wegeventil des Standes der Technik zusätzliche gebildete Sicherheitsfunktion, die bei einem Leitungsbruch ein unkontrolliertes Absinken des zweiten Verbrauchers verhindert, wird bei der erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung von dem Sicherungsventil übernommen. Eine Ausgleichsleitung zwischen beiden Verbrauchern – wie bei gattungsgemäßen Steuerventileinrichtungen notwendig – ist bei der erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung nicht erforderlich. Durch die Steuerung beider Verbraucher mittels lediglich eines Wegeventils und den Entfall der Ausgleichsleitung zwischen den Anhebeseiten beider Verbraucher ergibt sich ein geringer Herstellaufwand. Zudem ist durch die Verwendung lediglich eines Wegeventils kein Abstimmungsaufwand für den sicheren Betrieb der Verbraucher erforderlich. Mit einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung kann das Sicherungsventil im Nebenbetrieb und im Senkenbetrieb und somit in beiden Durchflussrichtungen mit geringem Aufwand aufgesteuert werden.
Sofern das Wegeventil über ein Sicherheitsventil mit der Anhebeseite des ersten Verbrauchers in Verbindung steht, kann auf einfache Weise ebenfalls am ersten Verbraucher die Sicherheitsfunktion zur Verfügung gestellt werden, die im Falle eines Leitungsbruches ein Absinken des Verbrauchers verhindert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Wegeventil an der Anhebeseite des ersten Verbrauchers angeordnet, wobei das Sicherheitsventil als entsperrbares, in Richtung zur Anhebeseite des ersten Verbrauchers öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist. Das Wegventil ist somit Bestandteil eines am ersten Verbraucher angeordneten Zylinderanbauventils. Mit einem entsperrbaren Rückschlagventil kann hierbei auf einfache Weise die Anhebeseite des ersten Verbrauchers abgesperrt werden.
In Weiterbildung dieser Ausgestaltung ist das Sicherungsventil an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers angeordnet und als entsperrbares, insbesondere federbelastetes, Rückschlagventil ausgebildet. Das Sicherungsventil ist somit als an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers angeordnetes Anbauventil ausgebildet. Durch die Ausbildung als entsperrbares Rückschlagventil kann die Anhebeseite des zweiten Verbrauchers auf einfache Weise abgesperrt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung kann durch die Verwendung eines einzigen Wegeventils zur Steuerung beider Verbraucher und die Absicherung der Anhebeseite des ersten Verbrauchers über das Sicherheitsventils sowie der Absicherung der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers über das Sicherungsventils von dem ersten Verbraucher zwischen dem Wegeventil und dem Sicherheitsventil eine Druckmittelverbindung, beispielsweise eine Schlauch- oder Rohrleitung, zu dem am zweiten Verbraucher angeordneten Sicherungsventil geführt werden.
Sofern das Sicherungsventil gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in der Hebenstellung des Wegeventils von dem stromauf des Sicherungsventils anstehenden zulaufseitigen Druck in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist, kann das Sicherungsventil im Hebenbetrieb auf einfache Weise aufgesteuert werden.
Im Senkenbetrieb kann das Sicherungsventil auf einfache Weise von dem stromab des Sicherungsventils anstehenden ablaufseitigen Druck in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt werden.
Zu Beginn des Senkenbetriebs und im Falle eines Leitungsbruches der Druckmittelverbindung kann das Sicherungsventil auf einfache Weise von dem das Wegeventil in die Senkenstellung beaufschlagenden Steuersignal in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt werden.
Sofern gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Sicherungsventil mit einem Steuerquerschnitt versehen ist, kann im Falle eines Schlauchruches der Druckmittelverbindung durch das Sicherungsventil der zweite Verbraucher kontrolliert abgesenkt werden.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform die Betätigungseinrichtung als geteilter Betätigungskolben mit einem ersten Kolben und einem zweiten Kolben ausgebildet ist, wobei an dem erster Kolben die erste Steuerfläche, an dem zweiten Kolben die zweite Steuerfläche ausgebildet ist und wobei an dem zweiten Kolben eine dritte, der zweiten Steuerfläche entgegenwirkende Steuerfläche ausgebildet ist, die von dem ablaufseitigen Druck beaufschlagbar ist. Die Kolben der Betätigungseinrichtung weisen die Funktion von Übersetzungskolben auf, die eine Steuerung des Sicherungsventils in die Durchflussstellung bei einem geringen zulaufseitigen bzw. ablaufseitigen Druck ermöglichen. Hierdurch ergeben sich geringe Druckverluste, wodurch der zweite Verbraucher mit geringen Durchflussverlusten im Hebenbetrieb und im Senkenbetrieb betrieben werden kann.
Zweckmäßigerweise steht die erste Steuerfläche und die dritte Steuerfläche mittels einer Drosselstelle mit dem Behälter in Verbindung. Bei Druckänderungen des zulaufseitigen Drucks bzw. des ablaufseitigen Drucks kann das Sicherungsventil hierdurch entsprechend gesteuert werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers eine Druckabsicherung vorgesehen ist.
Die Druckabsicherung weist vorteilhafterweise ein auf einen Absicherungsdruck eingestelltes Vorsteuerventil auf, das eingangsseitig mit dem an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers anstehenden Druck beaufschlagbar ist und ausgangsseitig mit der ersten Steuerfläche des ersten Kolbens in Verbindung steht. Bei einem unzulässigen Druck an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers kann mit einem Vorsteuerventil das Sicherungsventil auf einfache Weise in die Durchflussstellung aufgesteuert werden und somit an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers eine Druckabsicherung erzielt werden.
Die Kolben der Betätigungseinrichtung können auf einfache Weise betätigt werden, wenn zur Beaufschlagung der ersten Steuerfläche des ersten Kolbens und der dritten Steuerfläche des zweiten Kolbens eine Steuerdruckleitung vorgesehen ist, die über ein Wechselventil an eine erste Steuerdruckleitung angeschlossen ist, in der in der Hebenstellung der zulaufseitige Druck bzw. in der Senkenstellung der ablaufseitige Druck ansteht, und eine zweite Steuerdruckleitung angeschlossen ist, die von dem Absicherungsdruck des Vorsteuerventils beaufschlagbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist das Sicherungsventil einen in einer Gehäusebohrung ausgebildeten Ventilsitz ansteuernden Steuerkolben auf, wobei die Betätigungseinrichtung koaxial zur Gehäusebohrung angeordnet ist. Mit einem einen Ventilsitz ansteuernden Steuerkolben, der von der Betätigungseinrichtung aufsteuerbar ist, kann auf einfache Weise ein in beiden Durchflussrichtungen entsperrbares Rückschlagventil gebildet werden, wobei durch die koaxiale Anordnung der Betätigungseinrichtung eine platzsparende Bauweise erzielt wird, die eine Anordnung an der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers ermöglicht.
Sofern die Gehäusebohrung mit einem ersten Verbindungskanal in Verbindung steht, die zu einem mit der Druckmittelverbindung in Verbindung stehenden Anschluss geführt ist, und mit einem zweiten Verbindungskanal in Verbindung steht, der zu der Anhebeseite des zweiten Verbrauchers geführt ist, ergeben sich Vorteile, wenn die Steuerdruckleitung an den Ausgang eines Wechselventils angeschlossen ist, wobei das Wechselventil eingangsseitig an die erste Steuerdruckleitung angeschlossen ist, die mit dem ersten Verbindungskanal in Verbindung steht und an die zweite Steuerdruckleitung angeschlossen ist, die mit dem zweiten Verbindungskanal in Verbindung steht. Hierdurch kann auf einfache Weise in der Steuerdruckleitung und somit zur ersten und dritten Steuerfläche der zulaufseitige bzw. ablaufseitige Druck sowie der Absicherungsdruck des Vorsteuerventils geführt werden.
Zur Austeuerung des Sicherungsventils kann in Weiterbildung der Erfindung ein Vorsteuerventil vorgesehen sein, das von der Betätigungseinrichtung in eine Öffnungsstellung betätigbar ist, in der ein in Richtung der Sperrstellung wirkender Steuerdruckraum des Steuerkolbens zu einem Behälter entlastet ist.
Die das Sicherungsventil in die Sperrstellung beaufschlagende Feder ist zweckmäßigerweise in einem Federraum angeordnet, der an einen mit dem Behälter in Verbindung stehenden Behälterkanal angeschlossen ist.
Ein geringer Bauaufwand für das Vorsteuerventil ergibt sich, wenn das Vorsteuerventil in einer Längsbohrung des Steuerkolben angeordnet ist, die mit dem in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum in Verbindung steht, wobei an die Längsbohrung eine zu dem Federraum geführte Querbohrung angeschlossen ist.
An den Behälterkanal ist zweckmäßigerweise eine mit der ersten und der dritten Steuerfläche in Verbindung stehende Zweigleitung angeschlossen, in der die Drosselstelle angeordnet ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Druckmittelkanal vorgesehen ist, der von einem Anschluss der Druckmittelverbindung zu einen Kanal zwischen dem Wegeventil und dem Sicherheitsventil geführt ist, wobei in dem Druckmittelkanal ein Absicherungsventil angeordnet ist. Durch das Absicherungsventil kann mit geringem Aufwand verhindert werden, dass bei einem Leitungsbruch der Druckmittelverbindung Druckmittel von dem Wegeventil zu dem Sicherungsventil strömt.
Das Absicherungsventil ist zweckmäßigerweise als Sperrventil ausgebildet, das von dem am ersten Verbraucher anstehenden Druck in Richtung einer Sperrstellung und dem am zweiten Verbraucher anstehenden Druck sowie einer Feder in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Besondere Vorteile ergeben sich bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, wobei der Ausleger mittels zumindest zwei parallel angeordneter Auslegerzylinder betätigbar ist. Mit einem erfindungsgemäßen Zylinderanbauventil an der Anhebeseite des ersten Auslegerzylinders, das ein Wegeventil, ein Absicherungsventil und ein Sicherheitsventil umfasst, sowie einem Anbauventil am zweiten Auslegerzylinder, das das Sicherungsventil umfasst, kann der Ausleger auf einfache Weise angehoben und abgesenkt werden und bei einem Leitungsbruch ein unkontrolliertes Absinken des Auslegers vermieden werden. Bei einem Leitungsbruch kann durch das Wegeventil und das erfindungsgemäße Sicherungsventil der Ausleger kontrolliert abgesenkt werden. Gegenüber Steuerventileinrichtungen des Standes der Technik entfällt der Abstimmungsaufwand beider Wegeventile und die Ausgleichsleitung zwischen den Anhebeseiten der Auslegerzylinder.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt
1 den Schaltplan einer erfindungsgemäßen Steuerventileinrichtung,
2 einen Ausschnitt der Steuerventileinrichtung in einer körperlichen Ausgestaltung.
In den Figuren ist eine erfindungsgemäße Steuerventileinrichtung 1 zur Steuerung von zwei parallel angeordneten als Hydraulikzylinder ausgebildeten Verbrauchern 2a, 2b gezeigt. Die Verbraucher 2a, 2b können beispielsweise als Auslegerzylinder zur Betätigung eines nicht mehr dargestellten Auslegers einer insbesondere als Bagger ausgebildeten Arbeitsmaschine ausgebildet sein.
Die Steuerventileinrichtung 1 umfasst ein in Zwischenstellungen drosselndes Wegeventil 3, das eine Neutralstellung 3a, eine Senkenstellung 3b und eine Hebenstellung 3c aufweist. Das Wegeventil 3 ist Teil eines Zylinderanbauventils 4, das an der Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a angeordnet ist.
Das Wegeventil 2 weist einen Pumpenanschluss auf, der mittels eines in dem Zylinderanbauventil 4 ausgebildeten Pumpenkanals 5 mit einem Pumpenanschluss P des Zylinderanbauventils 4 in Verbindung steht. Zwei Behälteranschlüsse des Wegeventils 3 stehen mittels eines Behälterkanals 6 mit einem Behälteranschluss T des Zylinderanbauventils 4 in Verbindung. Zudem ist ein Lastdruckmeldeanschluss am Wegeventil 4 vorgesehen, der mittels eines Load-Sensing-Kanals 7 mit einem Lastdruckmeldeanschluss LS des Zylinderanbauventils 4 in Verbindung steht.
Mit der Anhebeseite A des ersten Zylinders 2a ist das Wegeventil 3 mittels eines in dem Zylinderanbauventil 4 ausgebildeten Druckmittelkanals 8 verbunden. In dem Druckmittelkanal 8 ist ein Sicherheitsventil 9 angeordnet, das als ein in Richtung zur Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a öffnendes Sperrventil ausgebildet ist. Zur Aufsteuerung des Sicherheitsventils 9 in der Senkenstellung 3b des Wegeventils 3 ist ein Vorsteuerventil 10 vorgesehen.
Ein zum Wegeventil 3 geführter Druckmittelkanal 11 des Zylinderanbauventils 4 steht mit einem Anschluss 8 des Zylinderanbauventils 4 in Verbindung, an den mittels einer Schlauch- oder Rohrleitung 12 die Absenkseite B des ersten Verbrauchers 2a angeschlossen ist. Der Anschluss B des Zylinderanbauventils 4 steht weiterhin mit der Absenkseite B des zweiten Verbrauchers 2b in Verbindung, wobei eine Schlauch- oder Rohrleitung 13 von der Absenkseite B des zweiten Zylinders 2b zur Absenkseite B des ersten Verbrauchers 2a geführt sein kann.
Von dem Druckmittelkanal 11 des Zylinderanbauventils ist ein Umgehungskanal 14 zu einem weiteren Anschluss des Wegeventils 3 geführt, der in der Senkenstellung 2b mit dem Druckmittelkanal 8 in Verbindung steht. In dem Umgehungskanal 14 ist ein in Richtung zum Druckmittelkanal 11 öffnendes Sperrventil 15 angeordnet.
Das Wegeventil 3 ist hydraulisch betätigbar, wobei eine Steuerdruckleitung 16a, in der ein Steuersignal X, beispielsweise ein hydraulischer Steuerdruck, geführt ist, mit einer in Richtung der Hebenstellung 3c wirkenden Steuerfläche des Wegeventils 3 in Verbindung steht. Eine in Richtung der Senkenstellung 3b wirkende Steuerfläche des Wegeventils 3 steht mit einer Steuerdruckleitung 16b in Verbindung, in der ein beispielsweise als hydraulischer Steuerdruck ausgebildetes Steuersignal Y geführt ist.
Das Vorsteuerventil 10 dient ebenfalls zur Erfassung des Lastdruckes in der Hebenstellung 3c des Wegeventils 3. Das Vorsteuerventil 10 steht hierzu mittels eines Zweigkanals 17 mit dem Druckmittelkanal 8 zwischen dem Wegeventil 3 und dem Sicherheitsventil 9 in Verbindung. Ein weiterer Kanal 18 ist von der Sperrseite des Sicherheitsventils 9 zu dem Vorsteuerventil 10 geführt. Mittels eines weiteren Kanals 19 ist das Vorsteuerventil 10 mit dem Load-Sensing-Kanal 7 verbunden. In dem Kanal 19 ist hierbei ein in Richtung zum Load-Sensing-Kanal 7 öffnendes Rückschlagventil 20 angeordnet. Das Vorsteuerventil 10 verbindet in einer ersten Schaltstellung 10a zur Erfassung des Lastdrucks im Hebenbetrieb den Zweigkanal 17 mit dem Kanal 19. In einer zweiten Schaltstellung 10b ist der Kanal 18 zur Aufsteuerung des Sicherheitsventils 9 im Senkenbetrieb an den Kanal 17 anschließbar. Das Vorsteuerventil 10 ist mittels einer Feder in Richtung der ersten Schaltstellung 10a beaufschlagbar. In Richtung der zweiten Schalstellung 10b ist das Vorsteuerventil 10 von dem in der Steuerdruckleitung 16b anstehenden Steuersignal Y beaufschlagbar. Hierzu ist eine Steuerdruckleitung 22 von der Steuerdruckleitung 16b zu einer entsprechenden Steuerfläche des Vorsteuerventils 10 geführt.
Zur Druckabsicherung der Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a ist ein Druckbegrenzungsventils 23 vorgesehen, das in einem Kanal 24 angeordnet ist, der von der Druckmittelkanal 8 zwischen dem Sicherheitsventil 9 und der Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a zu dem Behälterkanal 6 geführt ist. Zur Druckabsicherung der Absenkseite B des ersten Verbrauchers 2a und der Absenkseite B des zweiten Verbrauchers 2b ist ein Druckbegrenzungsventil 25 vorgesehen, das in einem Kanal 26 des Zylinderanbauventils 4 angeordnet ist, der von dem Druckmittelkanal 11 zu dem Behälterkanal 6 geführt ist.
An den Druckmittelkanal 8 ist zwischen dem Wegeventil 3 und dem Sicherheitsventil 9 ein Druckmittelkanal 30 angeschlossen, der zu einem Anschluss A1 des Zylinderanbauventils 4 geführt ist. An den Anschluss A1 ist mittels einer Druckmittelverbindung 29, beispielsweise einer Rohr- oder Schlauchleitung, ein Sicherungsventil 31 angeschlossen. Das Sicherungsventil 31 ist Bestandteil eines Anbauventils 32, das an der Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b angeordnet ist. Die Druckmittelverbindung 29 steht hierbei mit einem Anschluss A1 des Anbauventils 32 in Verbindung, von dem ein Druckmittelkanal 33 zur Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b geführt ist.
In dem Druckmittelkanal 30 des Zylinderanbauventils 4 ist ein Absicherungsventil 75 angeordnet. Das Absicherungsventil 75 ist als Sperrventil mit einer Sperrstellung 75a und einer Durchflussstellung 75b ausgebildet ist, das von dem stromauf des Absicherungsventil 75 anstehenden und somit dem am ersten Verbraucher 2a anstehenden Druck in Richtung der Sperrstellung 7a und dem stromab des Absicherungsventils 75 und somit dem am zweiten Verbraucher 2b anstehenden Druck sowie einer Feder 76 in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Das Sicherungsventil 31 ist als entsperrbares, in Richtung zur Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b öffnendes Rückschlagventil 34 ausgebildet und mit einem Steuerquerschnitt 35 versehen. In Richtung der Sperrstellung ist das Sicherungsventil von einer Feder 55 beaufschlagbar.
Das Sicherungsventil 31 weist – wie aus der 2 ersichtlich ist – einen Steuerkolben 60 auf, der in einer Gehäusebohrung 61 eines Ventilsitzbauteils 62 längsverschiebbar gelagert ist. Das Ventilsitzbauteil 62 ist hierbei in einer Bohrung 43 des Anbauventils 32 befestigt und mit einem von dem Steuerkolben 60 angesteuerten Ventilsitz 63 versehen. Die in Richtung der Sperrstellung wirkende Feder 55 ist in einem Federraum 64 angeordnet, der von einem Abschnitt der Bohrung 43 gebildet ist, und steht mittels eines Bundes mit dem Steuerkolben 60 in Wirkverbindung. Der Druckmittelkanal 33 wird von einem ersten Verbindungskanal 65, der von der Bohrung 43 zu dem Anschluss A1 des Anbauventils 32 geführt ist, und einem zweiten Verbindungskanal 66 gebildet, der von der Bohrung 43 zu der Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b geführt ist. An dem Ventilsitzbauteil 62 ist im Bereich des ersten Verbindungskanals 65 eine Querausnehmung 67 ausgebildet, wobei der Steuerkolben 60 im Bereich der Querausnehmung 67 mit einer Ringnut 68 versehen ist, an der der Steuerquerschnitt 35 ausgebildet ist.
Zur Betätigung des Sicherungsventils 31 ist eine Betätigungseinrichtung 36 vorgesehen, die als geteilter Betätigungskolben mit einem ersten Kolben 36a und einem zweiten Kolben 36b ausgebildet ist. Wie aus der 2 ersichtlich ist, sind die Kolben 36a, 36b der Betätigungseinrichtung 36 koaxial zu dem Steuerkolben 60 in der Bohrung 43 des Anbauventils 32 angeordnet. An dem Kolben 36a ist eine erste in Richtung der Durchflussstellung des Sicherheitsventils 31 wirkende Steuerfläche 37a ausgebildet. Die erste Steuerfläche 37a steht mit einer Steuerdruckleitung 38 in Verbindung, die an den Ausgang eines Wechselventils 39 angeschlossen ist. Das Wechselventil 39 steht eingangsseitig mit einer ersten Steuerdruckleitung 40 in Verbindung, die mit dem Druckmittelkanal 33 zwischen dem Anschluss A1 und dem Sicherungsventil 31 in Verbindung steht. Die Steuerdruckleitung 40 ist hierzu – wie in der 2 dargestellt – an den ersten Verbindungskanal 65 angeschlossen. An den weiteren Eingang des Wechselventils 39 ist eine zweite Steuerdruckleitung 41 angeschlossen, die mit dem Druckmittelkanal 33 zwischen dem Sperrventil 34 und der Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b in Verbindung steht. Gemäß der 2 kann die zweite Steuerdruckleitung 41 an den zweiten Verbindungskanal 66 angeschlossen sein. Zur Druckabsicherung der Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b ist in der zweiten Steuerdruckleitung 41 ein als Druckbegrenzungsventil ausgebildetes Vorsteuerventil 42 angeordnet, das auf einen Absicherungsdruck eingestellt ist.
An dem zweiten Kolben 36b der Betätigungseinrichtung 36 ist eine zweite in Richtung der Durchflussstellung des Sicherungsventils 31 wirkende Steuerfläche 37b ausgebildet, die von dem das Wegeventil 3 in die Senkenstellung 3b betätigenden Steuersignal Y beaufschlagbar ist. Hierzu ist eine Zweigsteuerdruckleitung 45 von der Steuerfläche 37b zu der Steuerdruckleitung 16b geführt.
An dem zweiten Kolben 36b ist ein dritte Steuerfläche 37c ausgebildet, die der zweiten Steuerfläche 37b entgegenwirkt und von dem in der Steuerdruckleitung 38 anstehenden Druck beaufschlagbar ist.
Zur Entlastung des in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum 69 des die Funktion des Sperrventils 34 und des Steuerquerschnitts 35 aufweisenden Steuerkolbens 60 ist ein als Rückschlagventil ausgebildetes Vorsteuerventil 46 vorgesehen.
Von der Steuerdruckleitung 38 ist eine Zweigleitung 47 zu einem Behälterkanal 48 des Anbauventils 32 geführt. In der Steuerdruckleitung 38 ist eine Drosselstelle 49 und ein in Richtung zum Behälterkanal 48 öffnendes Rückschlagventil 50 angeordnet. Der Behälterkanal 48 steht mittels eines Kanals 51 mit der Federseite des Sicherheitsventils 31 und mittels eines Kanals 52 mit der Federseite des Sperrventils 34 in Verbindung.
Aus der 2 ist ersichtlich, dass das Vorsteuerventil 46 in einer Längsbohrung 70 des Steuerkolbens 60 angeordnet ist. Die Längsbohrung 70 steht mit dem in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerraum 69 des Steuerkolbens 60 in Verbindung und ist über eine Querbohrung 71 mit dem Federraum 64 verbunden. In der dargestellten Sperrstellung des Vorsteuerventils 46 ist die Verbindung des Steuerraums 69 zum Federraum 64 gesperrt. In Richtung einer Öffnungsstellung, in der der Steuerraum 69 über die Längsbohrung 70 und die Querbohrung 71 zum Federraum 64 entlastet ist, ist das Vorsteuerventil 46 mittels der Betätigungseinrichtung 36 aufsteuerbar. Hierzu steht das Vorsteuerventil 46 über einen Betätigungsstößel 72 mit dem ersten Kolben 36a in Wirkverbindung. Die Längsbohrung 70 und die Querbohrung 71 der 2 bilden somit den Kanal 52 der 1.
Der Behälterkanal 48 ist an einen Tankanschluss T des Anbauventils 32 angeschlossen, an den eine Behälterverbindung 53, beispielsweise eine Schlauch- oder Rohrleitung, angeschlossen ist, die zu einem Tankanschluss T des Zylinderanbauventil 4 geführt ist. Der Tankanschluss T des Zylinderanbauventils 4 steht mit dem Behälterkanal 6 in Verbindung.
Zum Heben des Auslegers wird das Wegeventil 3 durch ein entsprechendes in der Steuerleitung 16a anstehendes Steuersignal X in Richtung der Hebenstellung 3c ausgelenkt, in der der Pumpenkanal 5 mit dem Druckmittelkanal 8 und der Druckmittelkanal 11 mit dem Behälterkanal 6 in Verbindung steht. Über das von dem zulaufseitigen Druck aufgesteuerte Sicherheitsventil 9 strömt Druckmittel zur Anhebeseite A des ersten Zylinders 2a. Über das in die Durchflussstellung 5b beaufschlagte Absicherungsventil 75 steht der zulaufseitige Druck in der Druckmittelverbindung 29 und somit im ersten Verbindungskanal 65 des Anbauventils 32 an. Über die erste Steuerdruckleitung 40 steht der zulaufseitige Druck an der ersten Steuerfläche 37a des ersten Kolbens 36a der Betätigungseinrichtung 36 an und beaufschlagt den ersten Kolben 36a nach in der 2 links. Hierdurch wird über den Betätigungsstößel 72 das Vorsteuerventil 46 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, in der der Steuerraum 69 zum Federraum 64 und somit zum Behälterkanal 48 entlastet ist. Sobald der erste Kolben 36a an Anlage an den Steuerkolben 60 gelangt, wird der Steuerkolben 60 durch den an der ersten Steuerfläche 37a des ersten Kolbens 36a anstehenden zulaufseitigen Druck nach in der 2 links in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagt, in der Druckmittel über den ersten Verbindungskanal 65, die Querausnehmung 67, die Ringnut 68 in den zweiten Verbindungskanal 66 und somit zur Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b strömt. Die Hebengeschwindigkeit der beiden Verbraucher 2a, 2b wird über das Wegeventil 3 gesteuert. Über die Druckmittelverbindung 29 und das geöffnete Sicherheitsventil 9 sowie das geöffnete Sicherungsventil 31 erfolgt ein Druckausgleich zwischen der Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a und der Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b, so dass Verspannungen zwischen beiden Verbraucher 2a, 2b vermieden werden. Die Absenkseiten B der Verbraucher 2a, 2b sind über den Druckmittelkanal 11 und das Wegeventil 3 mit dem Behälterkanal 6 verbunden.
Tritt im Hebenbetrieb ein Leitungsbruch in der von der Pumpe zu dem Pumpenanschluss P des Zylinderanbauventils 4 geführten Leitung auf, bricht der zulaufseitige Druck im Druckmittelkanal 8 und im ersten Verbindungskanal 65 zusammen. Das Sicherheitsventil 9 wird hierdurch in die Sperrstellung beaufschlagt und sperrt die Anhebeseite A des ersten Verbrauchers 2a ab. Zudem wird an der erste Steuerfläche 37a des ersten Kolben 36a der Leitungsbruch durch den zusammenbrechenden zulaufseitigen Druck erkannt und der Steuerkolben 60 des Sicherungsventils 31 durch die Feder 55 in die Sperrstellung beaufschlagt, wodurch die Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers abgesperrt wird. Das Sicherungsventil 31 weist somit die Funktion einer automatischen Leitungsbruchsicherung und eines Lasthalteventils auf. Ein unkontrolliertes Absinken des Auslegers wird somit wirkungsvoll vermieden.
Bei einem Leitungsbruch in der Druckmittelverbindung 29 zwischen dem Zylinderanbauventil 4 und dem Anbauventil 32 im Hebenbetrieb wird das Sicherungsventil 31 durch den zusammenbrechenden zulaufseitigen Druck an der ersten Steuerfläche 37a des ersten Kolbens 36a in die Sperrstellung beaufschlagt und somit die Anhebeseite A des zweiten Verbrauchers 2b abgesperrt. Zudem wird das Absicherungsventil 75 durch den am ersten Verbraucher 2a anstehenden zulaufseitigen Druck in die Sperrstellung 75a beaufschlagt und somit der Anschluss A1 des Zylinderanbauventils 4 abgesperrt. Hierdurch wird vermieden, dass Druckmittel über die defekte Druckmittelverbindung 29 austritt.
Im Senkenbetrieb des Auslegers wird das Wegeventil 3 durch ein entsprechendes in der Steuerleitung 16b anstehendes Steuersignal Y in Richtung der Senkenstellung 3b ausgelenkt, in der der Pumpenkanal 5 mit dem Druckmittelkanal 11 und somit den Absenkseite B der Verbraucher 2a, 2b und der Druckmittelkanal 8 mit dem Behälterkanal 6 in Verbindung steht. Durch das Steuersignal Y wird das Vorsteuerventil 10 in die Schaltstellung 10b beaufschlagt, in der das Sicherheitsventil 9 durch den in dem Druckmittelkanal 8 anstehenden ablaufseitigen Druck aufsteuerbar ist. Das Steuersignal Y steht weiterhin über die Steuerdruckzweigleitung 45 an der zweiten Steuerfläche 37b des zweiten Kolbens 36b an und beaufschlagt über den Betätigungsstößel 72 das Vorsteuerventil 46 in die Öffnungsstellung sowie den Steuerkolben 60 nach in der 2 links in die Öffnungsstellung sobald der erste Kolben 36a in Anlage an den Steuerkolben 60 gelangt. Bei aufgesteuertem Steuerkolben 60 steht der ablaufseitige Druck über die Steuerdruckleitung 40 an der ersten Steuerdruckfläche 37a des ersten Kolbens 36a und der dritten Steuerfläche 37c des zweiten Kolbens 36b an. Durch den an der dritten Steuerfläche 37c anstehenden ablaufseitigen Druck wird bei aufgesteuertem Steuerkolben 60 das an der zweiten Steuerfläche 37b anstehende Steuersignal Y kompensiert und der Steuerkolben 60 durch den an der ersten Steuerfläche 37a anstehenden ablaufseitigen Druck aufgesteuert. Die Senkengeschwindigkeit wird durch das Wegeventil 3 gesteuert.
Tritt im Senkenbetrieb in der Druckmittelverbindung 29 zwischen dem Anbauventil 32 und dem Zylinderanbauventil 4 oder der an den Behälterkanal 6 des Zylinderanbauventils 4 angeschlossenen Behälterleitung ein Leitungsbruch auf, bricht der ablaufseitige Druck im ersten Verbindungskanal 65 zusammen und an der Betätigungseinrichtung 36 überwiegt das an der zweiten Steuerfläche 37b anstehende Steuersignal Y. Der Steuerkolben Y wird durch das Steuersignal Y in die Durchflussstellung beaufschlagt, wobei entsprechend der Höhe des Steuersignals Y ein entsprechender Steuerquerschnitt 35 an dem Steuerkolben 60 freigeben wird.
Durch das am Wegeventil 3 und dem Steuerkolben 60 anstehende Steuersignal Y kann somit der Ausleger bei einem Leitungsbruch in der Druckmittelverbindung 29 oder der an den Behälteranschluss T des Zylinderanbauventils 4 angeschlossenen Behälterleitung im Senkenbetrieb kontrolliert abgesenkt werden.

Claims

Steuerventileinrichtung (1) zur Steuerung der Hebenbewegung und Senkenbewegung von zumindest zwei parallel angeordneten Verbrauchern (2a, 2b), wobei zur Steuerung der Senkenbewegung und Hebenbewegung ein mit einer Pumpe sowie einem Behälter in Verbindung stehendes Wegeventil (3) vorgesehen ist, das mit der Absenkseite (B) des ersten Verbrauchers (2a), der Absenkseite (B) des zweiten Verbrauchers (2b) und der Anhebeseite (A) des ersten Verbrauchers (2a) sowie über ein Sicherungsventil (31) mit der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betätigung des Sicherungsventils (31) eine Betätigungseinrichtung (36) vorgesehen ist, die eine erste Steuerfläche (37a) aufweist, die in der Hebenstellung (3c) des Wegeventils (3) von dem zulaufseitigen Druck und in der Senkenstellung (3b) des Wegeventils (3) von dem ablaufseitigen Druck beaufschlagbar ist sowie eine zweite Steuerfläche (37b) aufweist, die von dem das Wegeventil (3) in die Senkenstellung (3b) beaufschlagenden Steuersignal (Y) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (3) über ein Sicherheitsventil (9) mit der Anhebeseite (A) des ersten Verbrauchers (2a) in Verbindung steht.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (3) an der Anhebeseite (A) des ersten Verbraucher (2a) angeordnet ist, wobei das Sicherheitsventil (9) als entsperrbares, in Richtung zur Anhebeseite (A) des ersten Verbrauchers (2a) öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) an der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) angeordnet ist und als entsperrbares, insbesondere federbelastetes, Rückschlagventil ausgebildet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von dem ersten Verbraucher (2a) zwischen dem Wegeventil (3) und dem Sicherheitsventil (9) eine Druckmittelverbindung (29) zu dem am zweiten Verbraucher (2b) angeordneten Sicherungsventil (31) geführt ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) in der Hebenstellung (3c) des Wegeventils (3) von dem stromauf des Sicherungsventils (31) anstehenden zulaufseitigen Druck in Richtung einer Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) in der Senkenstellung (3b) des Wegeventils (3) von dem stromab des Sicherungsventils (31) anstehenden ablaufseitigen Druck in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) von dem das Wegeventil (3) in die Senkenstellung (3b) beaufschlagenden Steuersignal (Y) in Richtung der Durchflussstellung beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) mit einem Steuerquerschnitt (35) versehen ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (36) als geteilter Betätigungskolben mit einem ersten Kolben (36a) und einem zweiten Kolben (36b) ausgebildet ist, wobei an dem erster Kolben (36a) die erste Steuerfläche (37a), an dem zweiten Kolben (36b) die zweite Steuerfläche (37b) ausgebildet ist und wobei an dem zweiten Kolben (36b) eine dritte, der zweiten Steuerfläche (37b) entgegenwirkende Steuerfläche (37c) ausgebildet ist, die von dem ablaufseitigen Druck beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuerfläche (37a) und die dritte Steuerfläche (37c) mittels einer Drosselstelle (49) mit dem Behälter in Verbindung stehen.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) eine Druckabsicherung vorgesehen ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckabsicherung ein auf einen Absicherungsdruck eingestelltes Vorsteuerventil (42) aufweist, das eingangsseitig mit dem an der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) anstehenden Druck beaufschlagbar ist und ausgangsseitig mit der ersten Steuerfläche (37a) des ersten Kolbens (36a) in Verbindung steht.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beaufschlagung der ersten Steuerfläche (37a) des ersten Kolbens (36a) und der dritten Steuerfläche (37c) des zweiten Kolbens (36b) eine Steuerdruckleitung (38) vorgesehen ist, die über ein Wechselventil (39) an eine erste Steuerdruckleitung (40) angeschlossen ist, in der in der Hebenstellung der zulaufseitige Druck bzw. in der Senkenstellung der ablaufseitige Druck ansteht, und eine zweite Steuerdruckleitung (41) angeschlossen ist, die von dem Absicherungsdruck des Vorsteuerventils (42) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsventil (31) einen in einer Gehäusebohrung (61) ausgebildeten Ventilsitz (63) ansteuernden Steuerkolben (60) aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung (36) koaxial zur Gehäusebohrung (61) angeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusebohrung (61) mit einem ersten Verbindungskanal (65) in Verbindung steht, die zu einem mit der Druckmittelverbindung (29) in Verbindung stehenden Anschluss (A1) geführt ist, und mit einem zweiten Verbindungskanal (66) in Verbindung steht, der zu der Anhebeseite (A) des zweiten Verbrauchers (2b) geführt ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerdruckleitung (38) an den Ausgang des Wechselventils (39) angeschlossen ist, wobei das Wechselventil (39) eingangsseitig an die erste Steuerdruckleitung (40) angeschlossen ist, die mit dem ersten Verbindungskanal (65) in Verbindung steht und an die zweite Steuerdruckleitung (41) angeschlossen ist, die mit dem zweiten Verbindungskanal (66) in Verbindung steht.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufsteuerung des Sicherungsventils (31) ein Vorsteuerventil (46) vorgesehen ist, das von der Betätigungseinrichtung (36) in eine Öffnungsstellung betätigbar ist, in der ein in Richtung der Sperrstellung wirkender Steuerdruckraum (69) des Sicherungsventils (31) zu einem Behälter entlastet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (55) des Sicherungsventil (31) in einem Federraum (64) angeordnet ist, der an einen mit dem Behälter in Verbindung stehenden Behälterkanal (48) angeschlossen ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorsteuerventil (46) in einer Längsbohrung (70) des Steuerkolben (60) angeordnet ist, die mit dem in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerdruckraum (69) in Verbindung steht, wobei an die Längsbohrung (70) eine zu dem Federraum (64) geführte Querbohrung (71) angeschlossen ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass an den Behälterkanal (48) eine mit der ersten Steuerfläche (37a) und der dritten Steuerfläche (37c) in Verbindung stehende Zweigleitung (47) angeschlossen ist, in der die Drosselstelle (49) angeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckmittelkanal (30) vorgesehen ist, der von einem Anschluss (A1) der Druckmittelverbindung (29) zu dem Druckmittelkanal (8) zwischen dem Wegeventil (3) und dem Sicherheitsventil (9) geführt ist, wobei in dem Druckmittelkanal (30) ein Absicherungsventil (75) angeordnet ist.
Steuerventileinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Absicherungsventil (75) als Sperrventil ausgebildet ist, das von dem am ersten Verbraucher (2a) anstehenden Druck in Richtung einer Sperrstellung (75a) und dem am zweiten Verbraucher (2b) anstehenden Druck sowie einer Feder (76) in Richtung einer Durchflussstellung (75b) beaufschlagbar ist.
Steuerventileinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet durch die Verwendung zur Steuerung eines Auslegers einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Baggers, wobei der Auslegers mittels zumindest zwei parallel angeordneter Auslegerzylinder betätigbar ist.