DE3319810C1 - Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben - Google Patents

Description

• Unteransprüchen.
• In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weitergehend erläutert. Es zeigt F i g. 1 die bekannte Steuereinrichtung als Bestandteil eines Hydroantriebes, Fig.2 den erfindungsgemäß ausgestalteten Sperrventil-Bereich der Steuereinrichtung nach F i g. 1 in Kranschaltung, F i g. 3 den Sperrventil-Bereich nach F i g. 2 in Baggerschaltung.
• Der Hydroantrieb besteht im wesentlichen aus dem Arbeitszylinder 11, Druckölbehälter 21 und Pumpe 21', dem Betätigungsventil 31, dem Sperrventil 41 und dem kombinierten Steuer- und Regelorgan 61.
• Je nachdem, welcher der Zylinderräume 111 und 112 des Arbeitszylinders -11 mit Drucköl beaufschlagt wird, wird die auf dem Kolben 113 sitzende Kolbenstange 114 aus- oder eingefahren. Welcher der Zylinderräume 111 und 112 mit Drucköl beaufschlagt wird, bestimmt sich durch das Betätigungsventil 31, durch das das aus dem Behälter 21 gepumpte (21') Drucköl beim Ausfahren der Kolbenstange 114 durch das Leitungssystem 71, 71' in den Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11 gelangt.
• Mit dem Ausfahren der Kolbenstange 114 durch Heben des Kolbens 113 geht ein Abfließen von Drucköl aus dem Zylinderraum 112 des Arbeitszylinders 11 durch die Leitung 81 in den Druckölbehälter 21 einher. Das Einfahren der Kolbenstange 114 erfolgt bei gegenläufiger Beaufschlagung des Arbeitskolbens 113 mit Drucköl durch Umschaltung des Betätigungsventils 31, jedoch erst nach Öffnung des Sperrventils 41 gegen den dahinter anstehenden Lastdruck L.
• In das Leitungssystem 71, 71' zwischen Betätigungsventil 31 und Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11 ist als Sperrventil 41 ein Rückschlagventil, bestehend
• aus einem unter der Einwirkung einer Feder 413 und des Lastdruckes L gegen den Ventilsitz 411 gepreßten Ventilkörper 412, eingefügt, das ein unbeabsichtigtes Absinken des Arbeitskolbens 113 bei einem Druckabfall im System, etwa durch Leitungsbruch oder Ausfall der Förderpumpe 21', ausschließt. Für das Absenken des Arbeitskolbens 113 bedarf es zusätzlich zur Beaufschlagung des Zylinderraums 112 des Arbeitszylinders 11 mit Drucköl der Öffnung des Sperrventils 41 gegen den Lastdruck L, damit das Drucköl aus dem Zylinderraum 111 durch das Leitungssystem 71, 71' in den Druckölbehälter 21 abfließen kann.
• Zu diesem Zweck ist der Ventilkörper 412 des Sperrventils 41 mit einer zentralen Bohrung 414 versehen, die durch einen weiteren, unter der Einwirkung einer Feder 417 und des Lastdruckes L stehend gegen den Sitz 415 gepreßten Ventilkörper 416 verschlossen mit Hilfe eines dem Ventilkörper 416 zugeordneten, sich in der Bohrung 414 des Ventilkörpers 412 führenden und in Schließstellung des Ventilkörpers 416 über den Ventilkörper 411 vorspringenden Stößels 418 mit Nuten 419 zunehmenden Querschnittes zu öffnen ist.
• Bewirkt wird die Öffnung durch einen gegen den Stößel 418 auflaufenden, mit Regelnuten 612 im Abstand von der Stirnfläche unter vorübergehender Unterbrechung des Durchflusses den Schließbereich 711, 712 überfahrenden Regelkolben 611, der eine den Steuerkolben bildende Ringschulter 613 aufweist, auf den einerseits eine Rückstellfeder 614 einwirkt und andererseits (615) der über die von der Leitung 81 abzweigende Steuerleitung 81' erzeugbare Steuerdruck S wirksam wird, mit einer durch eine zentrale Bohrung 616 zugänglichen Druckausgleichsfläche 617 auf der vom Sperrventil 41 abgekehrten Seite. Der die Feder 614 aufnehmende Raum 618 ist durch eine Leitung 619 so geringen Querschnitts, daß eine zusätzliche hydraulische Dämpfung erhalten bleibt, mit der Druckölleitung 71 kurzgeschlossen.
• Zum Ausfahren des Arbeitszylinders 11 wird bei entsprechender Stellung des Betätigungsventils 31 Drucköl in die Druckölleitung 71 gepumpt. Das in die Druckölleitung 71 gepumpte (21') Drucköl hebt den Ventilkörper 412 des Sperrventils 41 vom Ventilsitz 411 ab und das Drucköl gelangt drosselfrei in den Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11. Die zum Einfahren des Arbeitszylinders 11 erforderlich werdende Öffnung des Sperrventils 41 wird durch das mit Steuerdruck S beaufschlagte, zunächst mit dem Bestandteil des Sperrventils 41 bildenden Vorsteuerventil 415-419 in Wechselwirkung tregenden Steuer- und Regelorgan 61 in einer Weise bewirkt, daß sich am Arbeitszylinder 11 anstehender Lastdruck L nicht auf den Einfahrvorgang auswirkt und das aus dem Zylinderraum 111 in den Druckölbehälter 21 abströmende Drucköl in Abhängigkeit vom Steuerdruck Sgeregelt und dann auch gedrosselt abfließt.
• Nach der Erfindung ist die vorbeschriebene Steuereinrichtung in der Weise ausgestaltet, daß der Ventilkörper 412 des Sperrventils 41 verschieblich in einer verschieblichen Büchse 412' gelagert wird, die eingangsseitig einerseits als Sitz 411' für den Ventilkörper 412 ausgebildet ist und andererseits als Schließkörper für einen dem Sperrventil 412,411' vorgelagerten Ventilsitz 411. Am Umfang ist die einen ständig offenen Durchgang 415 zum Arbeitszylinder 11 aufweisende Büchse 412' mit einer sich in einem Ringraum 421 führenden Ringschulter 420 versehen, die über Steuerleitungen 511, 512 auf der einen oder auf der anderen Seite mit Drucköl beaufschlagbar ist. Zwischen Pumpe 21', Druckölbehälter 21 und Steuerleitungen 511,512 ist ein 4/2-Wegeventil 51 eingefügt, das im Sinne drosselfreies Aufsteuern des Durchganges 411/412' in der ausfahrseitigen Druckmittelleitung 71, 71' bei gleichzeitigem Abwerfen des Steuer- und Regelorgans 61 durch ein in die Steuerleitung 81' für das Steuer- und Regelorgan 61 eingefügtes 3/2-Wegeventil 51 ' wirkt.
• Ist Baggerbetrieb mit der beschriebenen Steuereinrichtung ausgerüsteten Aggregat vorgesehen, wird der Durchgang 411/412' in der ausfahrseitigen Druckölleitung 71,71' beim Einfahrvorgang über die Steuerleitung 511 bei gleichzeitigem Abwerfen des Steuer- und Regelorgans 61 aufgesteuert (F i g. 3). Sowohl Ausfahren als auch Einfahren des Arbeitszylinders erfolgt somit drosselfrei. Zum Kranbetrieb wird der Durchgang 411/412' wieder geschlossen sowie das Steuer- und Regelorgan 61 wieder zugeschaltet, die Steuereinrichtung arbeitet dann wieder im Sinne einer Eliminierung der Lastkomponente und eines geregelten Druckölabflusses beim Einfahren durch Aufsteuern des Sperrventils 411'/412 mittels des Steuer- und Regelorgans 61 nach vorausgehendem Druckausgleich (F i g. 2).
• Das Schließen des Durchganges 411/412' im Bereich des Sperrventils 41 wird bewirkt durch die auf den Ventilkörper 412 des Sperrventils 41 einwirkende Feder 413 unterstützt durch nach entsprechender Umschaltung des 4/2-Wegeventils 51 über die Steuerleitung 512 in den Ringraum 421 eingeleiteten Steuerdruck.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben mit in die lastseitige Druckleitung zwischen Arbeitszylinder und Betätigungsorgan eingefügtem, durch ein Regelorgan mechanisch zu öffnenden federbelasteten Sperrventil mit einem Bereich stetig zunehmenden Durchlaufquerschnitts an der vom Regelorgan überfahrbaren Regelstelle nach vorausgehender Schließung der Regelstelle und einem Bestandteil des Regelorgans bildenden, auf der vom Sperrventil abgekehrten Seite vom Steuerdruck beaufschlagbaren Steuerkolben, wobei das Sperrventil ein mit einem Vorsteuerventil kombiniertes Rückschlagventil ist und das durch eine Feder oder dergleichen rückstellbare Regelorgan auf der vom Sperrventil abgekehrten Seite sowohl eine vom Steuerdruck beaufschlagbare Steuerfläche als auch eine bei Öffnung des Vorsteuerventils vom am Sperrventil anstehenden Lastdruck bei geschlossener Regelstelle über einen Durchgang für das lastseitig anstehende Druckmittel beaufschlagbare Druckausgleichsfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (411') für das vom Regelorgan (61) aufsteuerbare Sperrventil (41) vom eingangsseitigen Ende einer einen ständig offenen Durchgang (415) zur Lastseite hin aufweisenden Büchse (412') gebildet ist, in der der Ventilkörper (412) des Sperrventils (41) gegen den Druck der ihn in Schließstellung überführenden Feder (413) verschieblich gelagert ist, wobei das eingangsseitige Ende der mit einer sich in einem Ringraum (421) führenden Ringschulter (420) versehenen, unter Beaufschlagung des Ringraums (421) mit Druckmittel abhebbaren Büchse (412') als Schließglied für einen dem Ventilsitz (411) des Sperrventils (41) vorgelagerten Ventilsitz (411') ausgebildet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Ringraum (421) vor der Ringschulter (420) der Büchse (412') beaufschlagenden Steuerleitung (511) und in der das Regelorgan (61) beaufschlagenden Steuerleitung (81') gegensinnig ansprechende 3/2-Wegeventile eingefügt sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine dem Ringraum nach der Ringschulter (420) der Büchse (412') beaufschlagende Steuerleitung (512).
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein 4/2-Wegeventil (51), von dem die die Ringräume (421) zu beiden Seiten der Ringschulter (420) der Büchse (412') beaufschlagenden Steuerleitungen (511, 512) ausgehen, und ein gegensinnig zu dem 4/2-Wegeventil (51) ansprechendes, in die das Regelorgan (61) beaufschlagende Steuerleitung (81') eingefügtes 3/2-Wegeventil (51').

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 umrissenen Gattung. Eine solche Steuereinrichtung ist beschrieben in der DE-Patentschrift 24 24 973.

   Die vorbekannte Steuereinrichtung macht die Steuerung unabhängig von der insbesondere beim Kranbetrieb auftretenden Lastkomponente. Es gibt jedoch Ein- satzfälle für mit solchen Steuereinrichtungen ausgerüstete Aggregate, bei denen sich der aus dieser Steuereinrichtung resultierende geregelte Hub als nachteilig erweist, etwa beim Baggerbetrieb, bei dem eine solche Regelung in unerwünschter Weise zu Energieverlusten und erhöhten Temperaturen im System führt.

   Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorbekannte, insbesondere für die Steuerung von Hydroantrieben unter Last vorgesehene Steuereinrichtung so auszugestalten, daß sie ohne den aufgezeigten Nachteil auch für Baggerbetrieb bzw. damit vergleichbare Einsatzfälle verwendbar ist.

   Die Aufgabe wird bei einer Steuereinrichtung der eingangs umrissenen Art durch eine Ausgestaltung dieser Steuereinrichtung entsprechend den konstruktiven Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gelöst.

   Hierbei wird die Aufsteuerung des Bestandteil der Steuereinrichtung bildenden Sperrventils durch das Regelorgan bei dem Einsatz des mit der Steuereinrichtung ausgerüsteten Aggregats im Baggerbetrieb abgeworfen und die Ausfahrdruckmittelleitung zum Einfahren des Systems unmittelbar durch Steuerdruck entsperrt, womit ein unbeeinträchtigter Baggerbetrieb möglich wird.

   Gleichwohl bleibt das Aggregat voll einsatzfähig für den Kranbetrieb. Umgekehrt ist ein mit einer solchen Steuereinrichtung ausgerüstetes, vorrangig für den Baggerbetrieb vorgesehenes Aggregat im Bedarfsfall kurzerhand auf Hebezeugbetrieb umschaltbar. Das Sperrventil behält in jeden Fall seine Funktion als Sicherheitsglied gegen Druckabfall (Rohrbruchfunktion) bei.

   Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den