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DE29611525U1 - Hydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

Hydraulische Steuervorrichtung

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Publication number
DE29611525U1
DE29611525U1 DE29611525U DE29611525U DE29611525U1 DE 29611525 U1 DE29611525 U1 DE 29611525U1 DE 29611525 U DE29611525 U DE 29611525U DE 29611525 U DE29611525 U DE 29611525U DE 29611525 U1 DE29611525 U1 DE 29611525U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure
line
valve
throttle
pump
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE29611525U
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English (en)
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Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Original Assignee
Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of DE29611525U1 publication Critical patent/DE29611525U1/de
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Priority to EP97110053A priority patent/EP0816689B1/de
Priority to DK97110053T priority patent/DK0816689T3/da
Priority to AT97110053T priority patent/ATE197984T1/de
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Description

Hydraulische Steuervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer aus DE-C-42 43 973 bekannten hydraulischen Steuervorrichtung ist beim Zulaufregler zumindest eines der Proportional-Wegesteuerventile eine Mengenreduziervorrichtung vorgesehen, die lastdruckabhängig eingreift, um die vom Zulaufregler dem Proportional-Wegesteuerventil zugeführte Menge und damit die Bewegungsgeschwindigkeit des Verbrauchers zu reduzieren. Sobald die Mengenreduziervorrichtung wirkt, wird die Geschwindigkeit des zugehörigen Verbrauchers begrenzt und werden die Stoßfaktoren in einem mit der Steuervorrichtung ausgestatteten Hebezeug vermindert, wodurch die Überlastgrenze dieses Hebezeugs ausgedehnt wird. Dies bedeutet, daß beim Eingreifen der Mengenreduziervorrichtung eine größere Last als die bei maximaler Geschwindigkeit zulässige Last langsam oder eine kleine Last langsam weiter hinaus bewegt werden kann als bei maximaler Geschwindigkeit. Innerhalb der bezüglich der maximalen Geschwindigkeit festgelegten Überlastgrenze werden ohne Ansprechen der Mengenreduziervorrichtung auch große Lasten schnell bewegt. Dadurch läßt sich das Hebezeug besser ausnutzen. Jedoch ist der bauliche Aufwand groß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf baulich einfache Weise eine Lastmomentvergrößerung bei einem Hebezeug und für das Hebezeug einen erweiterten Einsatzbereich ermöglicht.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Wird die Drossel in der Pumpenleitung nicht umgangen, dann ist die Geschwindigkeit bei allen Verbrauchern gleichförmig
verringert, deren Proportional-Wegesteuerventile sich stromab der Drossel befinden. Stromauf der Drossel angeschlossene Verbraucher sind mit der maximalen Geschwindigkeit und dem maximalen Druck steuerbar. Wird die Geschwindigkeit beispielsweise auf ein Viertel der maximalen Geschwindigkeit reduziert, dann kann eine um ca. 10% höhere Last bewegt werden bzw. kann eine kleinere Last weiter nach außen bewegt werden als mit der maximalen Geschwindigkeit. Dadurch ergeben sich eine Lastmomentvergrößerung für das Hebezeug und ein erweiterter Einsatzbereich. Wichtig ist dabei, daß bei verringerter Geschwindigkeit und Einflußnahme der Drossel der maximale Druck zur Verfügung steht, d.h., daß mit einem Mobilkran dann größere Lasten (als bei maximaler Geschwindigkeit) gehoben und mit der verringerten Geschwindigkeit auch weiter nach außen bewegt werden können. Hingegen ist bei Umgehung der Drossel die maximale Bewegungsgeschwindigkeit der Verbraucher möglich (maximale Menge), wobei allerdings die Druckbegrenzungsvorrichtung den nutzbaren Druck beschränkt, so daß dann nur eine kleinere Last gehoben werden kann. Mit anderen Worten wird bei gedrosselter Geschwindigkeit eine hohe Kraft und bei hoher Geschwindigkeit eine verringerte Kraft zur Verfügung stellt, bzw. steht die maximale Kraft nur bei gedrosseltem Volumenstrom zur Verfügung, und zwar weitgehend unabhängig davon, wie weit das jeweilige lastunabhängig arbeitende Proportional-Wegesteuerventil verstellt wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist es möglich, die bei Eingriffnahme der Drossel gegebene Mengenbegrenzung exakt an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
Baulich einfach und funktionssicher ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 3. Das Schaltventil bringt in seiner Sperrstellung die mengenbegrenzende Drossel zur Wirkung. Das Rückschlagventil stellt sicher, daß bei Eingriffnahme der Drossel der maximal zur Verfügung gestellte Druck nutzbar ist und nicht über das Druckbegrenzungsventil verringert wird. Wird
das Schaltventil in seine Durchgangstellung geschaltet, dann ist die Drossel umgangen und das Druckmittel nimmt den Weg über die Leitungsschleife, wobei die maximale und vom Dreiwege-Regler eingesteuerte Menge die maximale Geschwindigkeit der Verbraucher ermöglicht. Jedem Verbraucher wird dabei über seinen Zulaufregler lastunabhängig die gerade notwendige Menge zugeteilt, die sich nach der Verstellung des Proportional-Wegesteuerventils richtet. Der Zulaufregler hält dabei die Druckdifferenz über das Proportional-Wegesteuerventil lastunabhängig konstant. Das Druckbegrenzungsventil begrenzt allerdings den dann nutzbaren Druck.
Herstellungs- und montagetechnisch ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 zweckmäßig. Die Zwischenplatte wird stromab des oder der Gehäuse in der Batterieanordnung eingebaut, dessen oder deren Verbraucher weder in der Bewegungsgeschwindigkeit noch im Druck begrenzt zu werden brauchen.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 werden Druckschwingungen im System, auf die der Dreiwegeregler ansprechen könnte, rasch und wirksam abgedämpft. Die beiden gegensinnig sperrenden Rückschlagventile kooperieren mit der Dämpfdrossel auf optimale Weise. Die Dämpfdrossel läßt sich dank der beiden Rückschlagventile relativ stramm einstellen, weil auch bei kaltem Druckmittel die Rückschlagventile das Regelspiel des Dreiwegereglers ermöglichen. Das höher im Schließsinn vorgespannte Rückschlagventil öffnet zweckmäßgerweise in der Richtung, in der der Dreiwegeregler bei seinem Regelspiel den Druck in der Pumpenleitung verringert, wobei die Vorspannung dieses Rückschlagventils einen wichtigen Beitrag zur Dämpfung von Druckschwankungen leistet.
Zweckmäßigerweise ist gemäß Anspruch 6 bei dem Dämpfungssystem eine zusätzliche Blende in der Lastdruck-Steuerleitung vorgesehen.
Das Schaltventil, mit dem wahlweise die Drossel in der Pumpenleitung umgehbar ist, wird zweckmäßigerweise magnetisch betätigt, und zwar steuerseitig während des Betriebs der Steuervorrichtung. Es ist aber auch möglich, das Schaltventil lastdruckabhängig zu verstellen.
Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild eine hydraulische Steuervorrichtung S, die zweckmäßigerweise für ein Hebezeug wie einen Mobilkran ausgelegt ist, mit dem beispielsweise auch in besonderen Anwendungssituationen ein Hubkorb manipuliert wird.
Die Steuervorrichtung S weist einzelne, blockformige Gehäuse 1, 3 und eine Zwischenplatte 2 auf, die in einer Batterieanordnung 4 (Steuerblock) zusammengefaßt sind. In den Gehäusen 1 sind Proportional-Wegesteuerventile Pl, P2, P3 üblicher Bauweise zusammen mit jeweils einem Zulaufregler Z und weiteren Komponenten untergebracht. Die Gehäuse 1, 3 und die Zwischenplatten sind mit ihren Anschlußseiten miteinander verschraubt, so daß alle mittels der Proportional-Wegesteuerventile Pl, P2, P3 (und gegebenenfalls weiterer, nicht gezeigter) zu versorgenden Verbraucher V, z.B. Hyraulikmotoren oder Hydraulikzylinder an eine gemeinsame Pumpenleitung P angeschlossen sind. Ferner verläuft in der Batterieanordnung 4 eine gemeinsame Rücklaufleitung R zu einem Tank 6. Die Druckversorgung erfolgt beispielsweise über eine Pumpe 5, z.B. eine Konstantpumpe, die aus dem Tank 6 ansaugt. Jedes Proportional -Wegesteuerventil Pl, P2, P3 ist über eine den Zulaufregler Z enthaltende Anschlußleitung 7 an die Pumpenleitung P angeschlossen. Von der Rücklaufleitung R führen Rücklauf-Anschlußleitungen 8 zu den Proportional-Wegesteuerventilen Pl, P2, P3. Jeder Verbraucher V ist über zwei (oder nur eine) Arbeitsleitungen A, B an das zugehörige Proportional-Wegesteuerventil Pl, P2, P3 angeschlossen und dient zum Bewegen einer Last L.
Der Zulaufregler Z ist ein Zweiwegeregler, der als Druckwaage über eine Steuerleitung 9 in Schließrichtung mit dem am Proportional-Wegesteuerventil Pl anstehenden Druck und in Öffnungsrichtung über eine Steuerleitung 10 mit dem aus einer der Arbeitsleitungen A, B abgeleiteten Lastdruck und von einer Regelfeder 11 beaufschlagt wird. Die Steuerleitung 10 ist über einen Steuerleitungszweig 12 und ein Wechselventil 13 an eine gemeinsame Lastdruck-Steuerleitung 14 angeschlossen, die durch die Gehäuse 1 und die Zwischenplatte 2 bis in das Gehäuse 3 verläuft. Aufgrund der Wechselventile 13 führt die Lastdruck-Steuerleitung 14 den jeweils höchsten Lastdruck, eines Verbrauchers.
Im Gehäuse 3 ist ein Dreiwegeregler D üblicher Bauart angeordnet, der einen als Druckwaage arbeitenden Regelkolben 15 besitzt, der blendenartig den Durchgang eines Verbindungskanals 16 zwischen der Pumpenleitung P und der Rücklaufleitung R überwacht und in Abhängigkeit von seiner momentanen Stellung mehr oder weniger oder gar kein Druckmittel aus der Pumpenleitung P in die Rücklaufleitung R abläßt. Der Regelkolben 15 wird in Öffnungsrichtung des Dreiwegereglers {zur Verringerung des Drucks in der Pumpenleitung P) über eine Steuerleitung 17 mit dem Druck in der Pumpenleitung beaufschlagt (Öffnungsseite des Dreiwegereglers). An der Schließseite und in Schließrichtung des Dreiwegereglers wird hingegen der Regelkolben 15 von einer Regelfeder 18 und mit dem Druck in einer Steuerleitung 19 beaufschlagt, die über ein Dämpfungssystem C an die Lastdruck-Steuerleitung 14 angeschlossen ist.
Im Dämpfungssystem C ist eine Dämpfdrossel 20 enthalten, die mittels zweier gegensinniger Rückschlagventile 21 und 23 in jeweils einer Strömungsrichtung umgehbar ist. Zwischen der Dämpfdrossel 20 und dem nächstliegenden Wechselventil 13 in der Lastdruck-Steuerleitung 14 ist eine Blende 24 vorgesehen. Das in Öffnungsrichtung des Dreiwegereglers D {Verringern des
Drucks in der Pumpenleitung P) öffnende eine Rückschlagventil 21 ist mit einer Feder 22 im Schließsinn vorgespannt und zwar höher als das andere Rückschlagventil 23, das gegebenenfalls überhaupt nicht vorgespannt ist.
In der Zwischenplatte 2 ist in der Pumpenleitung P eine mengenbegrenzende Drossel 25 angeordnet, deren Durchgangsquerschnitt zweckmäßigerweise verstellbar ist. Die Drossel 25 wird in der Pumpenleitung P durch eine* Leitungsschleife 26 umgangen, in der ein Schaltventil 27, z.B. ein 2/2-WegeMagnetschaltventil, enthalten ist, das mittels eines Schaltmagneten 28 zwischen der in Fig.l gezeigten und durch eine Feder gehaltenen Sperrstellung und einer Durchgangsstellung a verstellbar ist, in der die Drossel 25 umgangen wird. Das Schaltventil 27 ist bei der gezeigten Ausführungsform mit einem Rückschlagventil ausgestattet, das in Strömungsrichtung zu den Proportional-Wegesteuerventilen P2, P3 sperrt. Das Proportional-Wegesteuerventil Pl im Gehäuse 1 befindet sich z.B. stromauf der Zwischenplatte 2 und wird durch, die Drossel 25 bzw. das Schaltventil 27 nicht beeinflußt.
In der Zwischenplatte 2 ist ferner eine Druckbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, die eine Beipaßleitung 29 zwischen der Leitungsschleife 26 und der Rücklaufleitung R sowie ein darin angeordnetes, zweckmäßigerweise einstellbares, Druckbegrenzungsventil 30 enthält. Ferner ist in der Leitungsschleife zwischen der Pumpenleitung P und dem Schaltventil 27 auf dessen dem Dreiwegeregler D abgewandter Seite ein Rückschlagventil 31 angeordnet, das in Strömungsrichtung zum Druckbegrenzungsventil 3 0 sperrt.
In der gezeigten Stellung des Schaltventils 27 gemäß Fig. 1 erhält das Proportional-Wegesteuerventil Pl den nach Maßgabe des Lastdrucks in der Steuerleitung 19 vom Dreiwegeregler D zugeteilten Volumenstrom, gegebenenfalls mit dem maximalen Druck. Die Bewegungsgeschwindigkeit des mit dem Proportional-
WegeSteuerventils Pl gesteuerten Verbrauchers richtet sich nach der Auslenkung des Proportional-Wegesteuerventils Pl. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird lastunabhängig durch den Zulaufregler Z aufrechterhalten.
Die Proportional-Wegesteuerventile P2 und P3 erhalten hingegen einen mengenreduzierten Volumenstrom über die Drossel 25, wobei sich die manuell reduzierte Menge nach der Einstellung der Drossel 25 richtet. Für die Proportional-Wegesteuerventile P2, P3 ist jedoch ebenfalls der maximale Druck nutzbar, da das Druckbegrenzungsventil 30 durch das Rückschlagventil 31 am Ansprechen gehindert ist. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Verbraucher, die mittels der Proportional-Wegesteuerventils P2, P3 gesteuert wird, ist nicht allein von der Auslenkung des jeweiligen Proportional-Wegesteuerventils P2 oder P3 abhängig, sondern wird nach oben durch die Drossel 25 begrenzt. Mit den Verbrauchern können somit auch große Lasten {der maximale Druck ist nutzbar) über die bei maximaler Geschwindigkeit zu berücksichtigende Lastmomentgrenze hinaus langsam bewegt werden, ohne die Sicherheit des Systems bzw. des Hebezeugs zu gefährden.
Wird das Schaltventil 27 umgestellt in seine Schaltstellung a, dann ist die Drossel 25 umgangen und steht auch für die Proportional-Wegesteuerventile P2 und P3 der maximale Volumensstrom zur Verfügung. Allerdings begrenzt das Druckbegrenzungsventil 3 0 den nutzbaren Druck, so daß beispielsweise eine größere Last, als sie für die maximale Bewegungsgeschwindigkeit am Verbraucher V zulässig ist, gar nicht gehoben werden kann.
Für besondere Anforderungen ist es denkbar, mehrere Zwischenplatten 2 jeweils mit einer Drossel 25 und einem Schaltventil 27 vorzusehen. Diese Zwischenplatten 2 können zwischen den Gehäusen 1 verteilt sein, um noch individueller auf einzelne der Verbraucher in einer größeren Batterieanordnung als der
gezeigten einwirken zu können. In diesen mehreren Zwischenplatten 2 könnten unterschiedlich eingestellte Drosseln 25 bzw. unterschiedlich eingestellte Druckbegrenzungsventile 30 vorgesehen sein. Ferner ist es denkbar, das Druckbegrenzungsventil 3 0 und das Rückschlagventil 31 und auch die Drossel 25 direkt in das Schaltventil 27 zu integrieren und dieses komplexere Schaltventil direkt in die Pumpenleitung P zu setzen.

Claims (6)

gate*ri$nsprüche
1. Hydraulische Steuervorrichtung (S), insbesondere für ein Hebezeug wie einen Mobilkran, für eine Gruppe von Verbrauchern (V), die parallel über je ein Proportional-Wegesteuerventil (Pl, P2, P3) an eine Pumpenleitung (P) und eine Rücklaufleitung (R) angeschlossen sind, mit einem stromauf jedes Proportional-Wegesteuerventils in einer Anschlußleitung (7) zur Pumpenleitung (P) angeordneten Zulaufregler (Z), der vom Lastdruck des zugehörigen Verbrauchers und dem Zulaufdruck des Proportional-Wegesteuerventils steuerbar ist, und mit einem allen Verbrauchern (V) gemeinsamen Dreiwegeregler (D) zwischen der Pumpenleitung (P) und der Rücklaufleitung (R), der vom Pumpendruck und dem höchsten Lastdruck steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpenleitung (P) zwischen dem Dreiwegeregler (D) und wenigstens einem Proportionalwegesteuerventil (Pl, P2, P3) der Gruppe der Verbraucher (V) eine über eine Druckbegrenzungsvorrichtung (2 9, 30, 31) wahlweise umgehbare, mengenbegrenzende Drossel (25) angeordnet ist.
2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (25) verstellbar ausgebildet ist.
3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpenleitung (P) eine die Drossel
(25) umgehende Leitungsschleife (26) mit einem Schaltventil (27), vorzugsweise einem 2/2-Wege-Magnet-Schaltventil, angeordnet ist, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung eine an der dem Dreiwegeregler (D) abgewandten Seite des Schaltventils (27) die Leitungsschleife (26) mit der Rücklaufleitung (R) verbindende, ein Druckbegrenzungsventil (30), vorzugsweise ein einstellbares Druckbegrenzungsventil, enthaltende Ablaßleitung (29) aufweist, und daß in der Leitungsschleife (26) zwischen der Ablaßleitung (29) und der Pumpenleitung (P) ein
in Richtung zum Druckbegrenzungsventil (30) sperrendes Rückschlagventil (31) angeordnet ist.
4. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Proportional -Wegesteuerventil (Pl, P2, P3) mit seinem Zulaufregler (Z) in einem blockförmigen Gehäuse (1) enthalten ist, daß die Gehäuse (1) mit ihren Anschlußseiten batterieartig aneinander gesetzt sind, daß die Drossel (25) mit dem Schaltventil (27), dem Druckbegrenzungsventil (30) und dem Rückschlagventil (31) in einer Zwischenplatte (2) enthalten sind, und daß die Zwischenplatte (2) wahlweise an der Anschlußseite jedes Gehäuses (1) anbringbar ist.
5. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiwegeregler (D) einen als Druckwaage ausgebildeten Blendenkolben (15) aufweist, der an der Öffnungsseite und in Öffnungsrichtung des Dreiwegereglers (D) (Verringern des Drucks in der Pumpenleitung (P)) vom Pumpendruck und an der Schließseite und in Schließrichtung (Erhöhen des Drucks in der Pumpenleitung) vom höchsten Lastdruck eines der Verbraucher (V) sowie einer Regelfeder (18) beaufschlagbar ist, und daß an der Schließseite in einer Lastdruck-Steuerleitung (14) ein Dämpfungssystem (C) für Druckschwingungen angeordnet ist, das aus einer Dämpfdrossel (20) und zwei gegensinnig die Dämpfdrossel (20) umgehenden Rückschlagventilen (21, 23) besteht, von denen das eine Rückschlagventil (21), vorzugsweise das in Öffnungsrichtung des Dreiwegereglers (D) öffnende Rückschlagventil, höher im Schließsinn vorgespannt ist als das andere Rückschlagventil (23).
6. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lastdruck-Steuerleitung (14) an der dem Dreiwegeregler (D) abgewandten Seite des Dämpfungssystems (C) eine Blende (24) vorgesehen ist.
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