DE2818864A1

DE2818864A1 - Hydraulische schaltungsanordnung mit einem sicherheitsventil

Info

Publication number: DE2818864A1
Application number: DE19782818864
Authority: DE
Inventors: Harold George Inhofer
Original assignee: JI Case Co
Current assignee: Case LLC
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1978-11-02
Also published as: FR2389021A1; SE7804757L

Description

Hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Sicherheitsventil

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Steuerventil und einem damit zu betätigenden hydraulischen Aggregat, und mit einem Sicherheitsventil innerhalb der Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und dem Aggregat, das bei einem Leitungsbruch das Aggregat absperrt.

Der Einsatz von Sicherheitsventilen bei hydraulischen Schaltungsanordnungen zur Vermeidung von Folgeschäden im Falle eines Leitungsbruches sind bekannt. Insbesondere werden derartige Sicherheitsventile bei Anordnungen verwendet, bei denen eine Last oder dergleichen hydraulisch angehoben wird. Damit nicht im Falle eines Leitungsbruches die Last unkontrolliert herabstürzt, wird in unmittelbarer Nähe des hydraulischen Betätigungsaggregates das Sicherheitsventil angeordnet, das den Ausfluß von Hydraulikflüssigkeit aus dem Aggregat durch Absperren der Leitungen verhindert.

Bei den bekannten Sicherheitsventilen hängt der Schaltzustand von einem vorgegebenen Strömungsverhältnis ab, das mit Hilfe von kalibrierten Bohrungen, die innerhalb von Steuerflächen angeordnet sind, registriert wird. Bei Abweichungen von dem vorgegebenen Verhältnis treten an den Steuerflächenunausgeglichene Differenzdrücke auf, die das Schließen des Sicherheitsventiles bewirken.

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Eine derartige Registrierung mit Hilfe von kalibrierten Bohrungen ist aus mehreren Gründen nachteilig. Damit überhaupt bei relativ geringen Hydraulikströmen bereits ein sicheres Ansprechen der Ventile vorhanden ist, müssen die kalibrierten Bohrungen recht klein sein, wodurch es bei großen Hydraulikströmen, also beim Übertragen einer großen Leistung, zu erheblichen Verlusten kommt. Wenn andererseits die Verluste durch Vergrößern der Bohrungen vermindert werden sollen, reicht das Ansprechen bei geringen Hydraulikströmen nicht aus, so daß trotz eines Leitungsbruches der erwünschte Effekt des Absperrens ausbleiben kann. Auch müssen oftmals die Abweichungen von einem vorgegebenen Strömungsverhältnis bis zum Ansprechen des Sicherheitsventiles so groß sein, daß die Schutzfunktion nicht gewährleistet ist.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Sicherheitsventil zu schafffen, die bei unterschiedlichen Hydraulikströmen ein sicheres Ansprechen des Sicherheitsventils gewährleistet.

Die Erfindung wird darin gesehen, daß das Sicherheitsventil einen Schließkolben zum Absperren der Durchgangsleitung aufweist, daß zwei hydraulischen Sensoren zur Erfassung des' Hydraulikstromes von dem Steuerventil zu dem Aggregat in einem Abstand voneinander an der Verbindungsleitung angeschlossen sind, daß jeder Sensor einen mit Hilfe eines Steuerkolbens in seinem freien Durchgangsquerschnitt in Abhängigkeit des Hydraulikstromes veränderbaren Durchgangskanal aufweist, und daß die Durchgangskanäle mit Hilfe von Leitungen in der Weise an dem Sicherheits- \ ventil angeschlossen sind, daß bei voneinander verschiedenenen i Strömungen durch die Sensoren der Schließkolben des Sicherheits- ι

ι ventils die Verbindungsleitungen zu dem Aggregat absperrt.

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Bei der Erfindung wird also die Erfassung des jeweiligen Hydraulikstromes mit Hilfe von im Querschnitt variablen Öffnungen vorgenommen, die sich selbsttätig an die Größe des Stromes anpassen, also diesen nur unwesentlich behindern können. Dennoch ist ein sensibles Ansprechen auch bei geringen Hydraulikströmen gewährleistet, da für geringe Hydraulikströme auch nur eine Öffnung mit einem geringen freien Durchgangsquerschnitt vorhanden ist, so daß ein genügend großer Druckabfall zur Registrierung einer Stromänderung vorhanden ist. Im Falle einer derartigen Druckänderung wird über entsprechende Verbindungsleitungen der Schließkolben des Sicherheitsventiles aus seiner Grundstellung, in der das Ventil freien Durchgang hat, in die Schließstellung verschoben, wodurch das nachgeschaltete hydraulischen Aggregat abgesperrt ist. Wegen der sich selbsttätig anpassenden Öffnung innerhalb der Sensoren ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besonders vorteilhaft*verwendbar, wenn große Hydraulikströme mit geringem Druck auftreten. Gegenüber Anordnungen mit vorgegebenen Öffnungen entstehen insbesondere keine Leistungsverluste.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Die Figur zeigt

die schematische Darstellung einer hydraulischen Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus einer Pumpe 10, aus einem Vier-Wege-Steuerventil 11, zwei hydraulischen Sensoren 12 und 13, einem Sicherheitsventil und aus einem hydraulischen Aggregat 16, das in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit vorhanden ist. Der Kolben-Zylinder-Einheit 16 ist eine Kolbenstange

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17 zugeordnet, mit der durch entsprechende Betätigung des Steuerventils 11 eine Last 18 angehoben bzw. verschoben wird.

Der Zweck dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß im Falle eines Leitungsbruches innerhalb der einen, von der Pumpe zur Kolbenbodenseite der Kolben-Zylinder-Einheit 16 führenden und beim Ausfahren der Kolbenstange 17 beaufschlagten Verbindungsleitung 19 die Einheit 16 mit Hilfe des Sicherheitsventiles abgesperrt wird, damit sich die Last 18 nicht unkontrolliert bewegt und dadurch eine Gefahr heraufbeschwört. Dazu sind innerhalb der Verbindungsleitung 19, die aus den Abschnitten 22, 23, 24, 26 sowie 27 und 28 besteht, die beiden Sensoren 12 und und das Sicherheitsventil 14 in Serie geschaltet. Außerdem ist noch eine zweite Verbindungsleitung 21 (in gestrichelten Linien dargestellt) zwischen der Pumpe und der Kolbenstangenseite der Kolben-Zylinder-Einheit 16 vorhanden, die beim Einfahren der Kolbenstange 17 beaufschlagt wird. Da aber davon ausgegangen werden kann, daß im allgemeinen lediglich bei ausgefahrener Kolbenstange 17 ein unkontrolliertes Zusammenschieben der Kolben-Zylinder-Einheit 16 vermieden werden muß, genügt es, nur die Leitung 19 mit einem Sicherheitsventil und den zugehörigen Sensoren auszustatten.

Durch jeden Sensor 12 und 13 sowie durch das Sicherheitsventil 14 geht der gesamte Zustrom beim Ausfahren der Kolbenstange 17 hindurch, so daß jeder Sensor jeweils die gesamte zuströmende Hydraulikmenge registriert. Bei unterschiedlichen, jeweils von den Sensoren 12 und 13 registrierten Hydraulikströmen durch die Sensoren hindurch kommt es innerhalb des Sicherheitsventils 14 zur Störung eines Gleichgewichtes, wodurch die Kolben-Zylinder-Einheit 16 abgesperrt wird.

Im einzelnen ist dazu innerhalb eines Ventilgehäuses 29 ein Schließkolben 31 vorgesehen, der in seiner mit Hilfe einer Feder 33 eingehaltenen Grundstellung einen Durchgang 32 freigibt. Dieser verbindet einen Eingang 27 und einen Ausgang 28 miteinander, die Teil der Leitung 19 sind. Der Schließkolben 31 trägt zwei Kolben 34 und 36 mit jeweils zwei beaufschlagten Seiten, wobei jeder Kolben innerhalb einer Kammer 37 bzw. 38 dichtend hin- und hergleiten kann. Zu den beiden Kammern 37 und 38 führen auf jeder beaufschlagten Kolbenseite jeweils Anschlüsse 39 und 41 bzw. 42 und 43, wobei die beiden erstgenannten Anschlüsse über Leitungen 44 und 46 mit den Eingängen 24 und 22 der Sensoren 13 und 12 verbunden sind, während der Anschluß 42 über die Leitung 47 mit dem Ausgang 23 des Sensors 12 und der Anschluß 43 mit dem Ausgang 28 des Sicherheitsventils 14 über die Leitung 48 verbunden ist. Diese letztgenannte Verbindung ist gleichbedeutend mit einer Verbindung des Anschlusses 43 direkt an dem Ausgang 26 des Sensors 13, da das Sicherheitsventil 14 in seiner Grundstellung durchgängig ist.

Innerhalb der Sensoren 12 und 13 sind Kanäle 52 und 53 bzw. 54 und 56 vorgesehen,die Durchgänge 49 bzw. 51 bilden, wobei der freie Durchgangsquerschnitt jeweils mit Hilfe eines Steuerkolbens 58 beeinflußt wird, der eine gekrümmte Steuerfläche 62 aufweist. Er wird jeweils mit Hilfe einer Feder 59 in seiner Grundstellung gehalten, in der der minimale freie Durchgangsquerschnitt vorhanden ist. Gegen diese Feder 59 wirkt eine weitere Feder 61, die aber schwächer ist und nur' die Veränderung der Steuerkolbenstellung in Richtung auf einen maximalen freien Durchgangsquerschnitt unterstützt, nicht jedoch von sich aus be- ■ wirkt.

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Die Abmessungen der beiden Sensoren 12 und 13 sind gleich/ was ebenso für die beaufschlagten Seiten der Kolben und 36 des Sicherheitsventils 14 gilt. Innerhalb jedes Sensors 12 und 13 findet also bei der Betätigung der Kolben-Zylinder-Einheit 16 mit Hilfe des Steuerventiles 11 derselbe Druckabfall statt. Das ist gleichbedeutend damit, daß in der Leitung 46, die von dem Eingang 22 des Sensors 12 abzweigt, ein Zulaufdruck herrscht, während in der Leitung 47, die von dem Ausgang 23 desselben Sensors abgezweigt ist, bezogen auf diesen Sensor ein Ablaufdruck besteht. Entsprechendes gilt für die Leitungen 44 und 48, bezogen auf den Sensor 13. Da der Druckabfall bei jedem Sensor gleich ist, herrscht auch an dem Schließkolben 31 des Sicherheitsventils 14 über die vier Anschlüsse 39, 41, 42 sowie 43 ein Gleichgewicht, das den Schließkolben in seiner dargestellten Grundstellung beläßt. Sobald jedoch innerhalb der Leitung 19 zwischen den beiden Sensoren 12 und 13 ein Leitungsbruch auftritt, sind die Druckabfälle bei jedem Sensor unterschiedlich, was unmittelbar mit Hilfe der Leitungen 44, 46, 47 und 48 als unterschiedliche Drücke auf den Schließkolben 31 mit seinen Kolben 34 und 36 übertragen wird. Entsprechend des gestörten Gleichgewichtes an diesem Schließkolben wird er aus einer dargestellten rechten Position in eine linke Position gegen die Wirkung der Feder 33 verschoben, so daßder Durchgang 32 durch das Sicherheitsventil 14 verschlossen ist.

Im einzelnen bleibt in der Leitung 46 ein gewisser Druck aufrechterhalten, der der rechten beaufschlagten Seite des linken Kolbens 34 zugeführt wird. Wegen des Leitungsbruches in der Leitung 19 zwischen den beiden Sensoren steht in der Leitung 44, die der linken Seite des linken Kolbens 34 zugeführt ist, ein geringerer Druck zur Verfügung, so daß der Schließkolben in der beschriebenen Weise nach links verschoben wird. In der

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geschlossenen Stellung sperrt das Sicherheitsventil den Ausgang 28 vollkommen ab, so daß die Kolben-Zylinder-Einheit 16 trotz aufliegender Last 18 nicht zusammengeschoben werden kann.

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Leerseite

Claims

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EIKENBERG & BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

J. I. Case Company 105/34

Patentansprüche

(j/. Hydraulische Schaltungsanordnung mit einem Steuerventil und einem damit zu betätigenden hydraulischen Aggregat, und mit einem Sicherheitsventil innerhalb der Verbindungsleitung zwischen dem Ventil und dem Aggregat, das bei einem Leitungsbruch das Aggregat absperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (14) einen Schließkolben (31) zum Absperren der Durchgangsleitung (32) aufweist, daß zwei hydraulische Sensoren (12, 13) zur Erfassung des Hydraulikstromes von dem Steuerventil (12) zu dem Aggregat (16) in einem Abstand voneinander an der Verbindungsleitung (19) angeschlossen sind, daß jeder Sensor einen mit Hilfe eines Steuerkolbens (58) in seinem freien Durchgangsquerschnitt in Abhängigkeit des Hydraulikstromes veränderbaren Durchgangskanal (49, 53; 54, 56) aufweist, und daß die Durchgangskanäle mit Hilfe von Leitungen (44, 46, 47) in der Weise an dem Sicherheitsventil angeschlossen sind, daß bei voneinander verschiedenen Strömungen durch die Sensoren der Schließkolben des Sicherheitsventils die Verbindungsleitung zu dem Aggregat absperrt.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (31) des Sicherheitsventils (14) in einem Ventilgehäuse (29) zum Absperren der Verbindungsleitung (19) verschiebbar ist und daß er mit zwei Kolben (34, 36) mit jeweils zwei beaufschlagten Seiten versehen ist, wobei das Ventilgehäuse Anschlüsse (39, 41, 42, 43) zu jeder Kolbenseite aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12, 13), bezogen auf die Verbindungsleitung (19), jeweils in unmittelbarer Nachbarschaft zu dem Sicherheitsventil (14) bzw. zu dem Steuerventil (12) angeordnet sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (12, 13) in Serie geschaltet sind und der gesamte Hydraulikstrom durch sie hindurchgeht.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (58) in jedem Sensor (12, 13) mit Hilfe einer Feder (59) in seine Grundstellung gedrückt wird, in der der freie Durchgangsquerschnitt minimal ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (31) des Sicherheitsventils (14) mit Hilfe einer Feder (33) in seine Grundstellung gedrückt wird, in der die Durchgangsleitung (32) freigegeben ist.

- Beschreibung -

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