DE3644745C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste hydraulische Ver­ braucher mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ führten Merkmalen.

Bei vorgesteuerten Wegeventilen ist es bekannt (DE-OS 26 51 325) abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem jeweils höchsten Lastdruck den Vorsteuerdruck zu verrin­ gern, wenn die Pumpenfördermenge nicht mehr ausreicht, um die Verbraucher mit dem an den Wegeventilen eingestellten Durchflußmengen zu versorgen und dadurch der Pumpendruck ab­ sinkt. Über den verringerten Vorsteuerdruck und die Vor­ steuerventile wird der Hub aller angesteuerten Wegeventile verhältnisgleich verringert, so daß die Verstellgeschwindig­ keit der Verbraucher entsprechend verringert wird, ohne daß ein Verbraucher stehen bleibt. Bei der bekannten Anordnung ist ein Regelventil vorgesehen, das vom Pumpendruck und dem jeweils höchsten Lastdruck gegensinnig beaufschlagt ist und in der zu den Vorsteuerventilen der Wegeventile führenden Steuerdruckleitung angeordnet ist. Bei einem Leistungsloch der Hauptförderpumpe und einer entsprechenden Druckabsenkung verstellt sich das Ventil und reduziert den Steuerdruck. Eine derartige Anordnung ist im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als bekannt vorausgesetzt worden.

Es wurde auch vorgeschlagen (DE-OS 35 32 816), die Durchfluß­ mengen zu den Verbrauchern bei einem Leistungsloch der Pumpe dadurch verhältnisgleich zu verringern, daß die den einzelnen Wegeventilen vorgeschalteten Druckwaagen von einem gemeinsamen Steuerdruck in Schließrichtung beaufschlagt werden, der in einem Regelventil abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten Lastdruck erzeugt wird. Um den Steuerdruck auf die Druckwaagen zu führen, sind diese mit einer zusätzlichen Stelleinrichtung oder einer zusätzlichen Steuerdruckkammer versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne zusätzliche Mittel die ohnehin vorhandenen Druckwaagen zum Erzeugen eines Steuerdrucks zu verwenden, der wiederum dazu dient, den Durch­ fluß durch die Wegeventile zu den einzelnen Verbrauchern ver­ hältnisgleich zu reduzieren, wenn die Fördermenge der Pumpe nicht ausreichen sollte.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Steueranordnung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird somit diejenige Druckwaage, die in ihrer Regelstellung bereits die Endstellung für den minimalen Druck­ abfall von der Pumpe zum Wegeventil erreicht hat, bei absin­ kendem Pumpendruck über diese Regelstellung hinaus in eine Steuerstellung verschoben, in der eine Steuerdruckleitung über eine Drosselstelle mit einem Abfluß verbunden wird. Damit wird ein Steuerdruck erzeugt, der zur vorzugsweise verhältnisglei­ chen Verringerung des Zuflusses zu den Verbrauchern verwendet wird.

Hierbei sind drei Ausführungsformen möglich. Sind die Wege­ ventile hydraulisch vorgesteuert, so wird der den Steuer­ gebern zum Einstellen des Vorsteuerdruckes zugeführte Steuer­ druck verringert und damit der Hub der Wegeventile verhält­ nisgleich verringert. In diesem Fall müssen die Steuergeräte zur Einstellung des Vorsteuerdruckes so ausgebildet sein, daß die eingangsseitige Absenkung des Steuerdruckes eine entsprechende Absenkung des an dem Steuergerät eingestellten Vorsteuerdruckes zur Folge hat. Bei den üblichen als Vor­ steuerventile verwendeten Druckreduzierventilen ist dies nicht der Fall, weil bei diesen ein sich ändernder Einlaß­ druck kompensiert wird. In der geschilderten Ausführungsform wird also der in der Steuerdruckleitung vorhandene Steuer­ druck mit der Steuerstellung einer Druckwaage verringert und wirkt über die Vorsteuergeber auf die Wegeventile ein, um deren Hub gemeinsam zu verringern.

Andererseits ist es auch möglich, in der Steuerstellung einer der Druckwaagen den Steuerdruck aufzubauen und diesen dazu zu verwenden, um alle Druck­ waagenfedern gemeinsam zu entspannen, so daß der Durchfluß zu den Wege­ ventilen entsprechend verringert wird. Hierbei ist die Betätigungsart der Wegeventile beliebig (hydraulisch, mechanisch, elektrisch o. ä.).

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan der Steueranordnung, bei der der erzeugte Steuerdruck über den jeweiligen Vorsteuergeber auf die vorgesteuerten Wegeventile einwirkt und

Fig. 2 einen hydraulischen Schaltplan einer Steueranordnung, bei der der erzeugte Steuerdruck jeweils auf die Druckwaagen einwirkt.

Es sind drei vorgesteuerte Wegeventile 10 in einem Steuer­ block zusammengefaßt und jedem Wegeventil ist eine Druck­ waage 11 im Zufluß zugeordnet, deren Kolben über eine Leitung 12 mit dem einlaßseitigen Druck des Wegeventils und über eine Leitung 14 mit dem auslaßseitigen Druck des Wegeventils, also dem Arbeitsdruck in einer zu den Anschlüssen A und B führenden Leitungen beaufschlagt ist.

Allen Druckwaagen 11 wird das von einer Pumpe 15 in die Lei­ tung 16 geförderte Druckmittel zugeführt. Die Wegeventile 10 sind vorgesteuert. Zur Hubverstellung werden die Anschlüsse a1, a2, a3 bzw. b1, b2, b3 von einem Vorsteuerdruck beauf­ schlagt, der an je einem jedem Wegeventil 10 zugeordneten Vorsteuergeber 18 eingestellt wird. Jeder Vorsteuergeber 18 ist als Druckteiler mit jeweils zwei gegensinnig verstell­ baren Drosselventilen 19, 20 bzw. 21, 22 aufgebaut. Die Drosselventile 19 und 20 liegen in Serie zwischen einer Steuerdruckleitung 24 und einem Tank T. Der Anschluß a 1 des Wegeventils 10 ist an die Verbindung zwischen den Drossel­ ventilen 19 und 20 angeschlossen. Entsprechendes gilt für den Anschluß b 1 des Wegeventils. Alle Vorsteuergeber 18 sind in entsprechender Weise aufgebaut und an die Steuer­ druckleitung 24 angeschlossen.

Die Betätigung jedes Vorsteuergebers erfolgt durch einen Handgriff 25. Bei dessen Verstellen zum Einstellen eines Vorsteuerdruckes am Anschluß a 1 wird die obere Drosselstelle 19 geöffnet und die Drosselstelle 20 in Schließrichtung ver­ stellt, wodurch der Druck am Anschluß a 1 ansteigt. Im unbe­ tätigten Zustand ist die Drosselstelle 19 geschlossen und die Drosselstelle 20 zum Tank hin offen. Es wird somit zum Verstellen des zugeordneten Wegeventils 10 der gewünschte Vorsteuerdruck durch Druckteilung erzeugt. Entsprechendes gilt für die Wahl des Vorsteuerdruckes am Anschluß b 1.

Der Druck in der Steuerdruckleitung 24 wird von einer Pumpe 28 erzeugt, die über eine Drossel 29 an die Steuerdrucklei­ tung 24 angeschlossen ist und mit einem Ventil 30 abge­ sichert ist. Die Steuerdruckleitung 24 ist ferner an einem Anschluß St jeder Druckwaage 11 geführt.

Über Wechselventile 32 wird der jeweils an einem Wegeven­ til 10 auftretende höchste Lastdruck ausgewählt und über einen Anschluß LS des Ventilblocks an einem Förderstrom­ regler LS der Pumpe 15 geführt.

Jede Druckwaage 11 weist drei Hauptstellungen auf. In der Stellung I ist die Druckwaage geschlossen, die Stellung II entspricht der Regelstellung, in der der Durchfluß aus der Förderleitung 16 zum Wegeventil mehr oder weniger gedrosselt wird, bis in dieser Regelstellung der minimale Druckabfall zum Wegeventil eingestellt wird und III entspricht der soge­ nannten Steuerstellung, in der ebenfalls das Druckmittel aus der Leitung 16 ungedrosselt zum Wegeventil strömen kann. In der Schließstellung I und der Regelstellung II ist die Steuer­ druckleitung St abgesperrt, während in der Steuerstellung III die Steuerdruckleitung 24 mit einer zum Tank T führenden Leitung 35 verbunden ist.

Es ist ersichtlich, daß die Stellungen I und II der üblichen Bauart eines Stromregelventils entspricht, bei dem der Regelkolben in Öffnungsrichtung vom Druck einer Regelfeder 36 und vom Druck auf der Ausgangsseite des Wegeventils 10, also vom Druck in der Leitung 14 und in Schließrichtung vom Druck auf der Eingangsseite des Wegeventils über die Leitung 12 beaufschlagt ist.

Es wird also die Druckwaage von der Regelfeder 36 zunächst in die Regelstellung II gebracht. Durch den wechselnden Ar­ beitswiderstand ändert sich der Lastdruck in der Leitung 14. Sinkt der Lastdruck ab, so wird der Regelkolben der Druck­ waage in Schließrichtung verschoben, bis die Gleichgewichts­ bedingung erreicht ist, bei der die Druckdifferenz am Regel­ kolben der Kraft der Regelfeder 36 entspricht. Es wird also trotz unterschiedlicher Arbeitswiderstände bei konstantem Pumpendruck die Verstellgeschwindigkeit des Verbrauchers durch Änderung des Durchflußwiderstandes in der Druckwaage konstant gehalten.

Aus der Regelstellung II kann der Regelkolben bei nicht ausreichender Fördermenge der Pumpe 15, wenn also der Druck in der Leitung 12 bei einem Leistungsloch der Pumpe 15 ab­ sinkt, in die dargestellte Steuerstellung III verschoben werden, in der zwar der minimale Durchflußwiderstand aus der Leitung 16 zum Wegeventil aufrechterhalten bleibt, die Steuer­ druckleitung 24 jedoch mit der Abflußleitung 35 zum Tank über einen vom Regelkolben der Druckwaage eingestellten Drossel­ querschnitt verbunden wird. Dabei wird durch die Druck­ differenz am Regelkolben der Druckwaage der Drosselquer­ schnitt in der Steuerstellung III so eingestellt, daß der Steuerdruck in der Leitung 24 absinkt und allen Vorsteuer­ geräten 18 ein entsprechend verringerter Steuerdruck zuge­ führt wird. Dies führt zu einer entsprechenden Verringerung der an den einzelnen Vorsteuergeräten 18 eingestellten Vor­ steuerdrücke und damit zu einer vorzugsweise verhältnis­ gleichen Hubminderung aller Wegeventile 10 über die Vor­ steuerdrücke.

Die Ansteuerung von Druck- oder Stromventilen mit dem Druck in der Leitung St ist ebenso möglich wie der Einsatz standard­ mäßiger Steuergeber 18 mit Druckreduzierfunktion. Im letzt­ genannten Fall ergibt sich dann nicht eine verhältnisgleiche Volumenstromreduzierung, sondern eine bevorzugte Hubverminde­ rung für die am höchsten ausgesteuerten Wegeventile 10.

Es wird somit diejenige Druckwaage, die dem Verbraucher zuge­ ordnet ist, der den jeweils höchsten Lastdruck aufweist, aus ihrer Endposition in der Regelstellung II, in der sie den minimalen Durchflußwiderstand aufweist, bei nicht aus­ reichender Pumpenfördermenge über diese Endposition hinaus in eine eigene Steuerstellung III verschoben, in der über den Drosselquerschnitt der Druckwaage der den Vorsteuerge­ räten 18 zugeführte Steuerdruck entsprechend abgesenkt wird.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Ventilblock mit drei Wegeventilen 10 und zugeordneten Druckwaagen 11 vorgesehen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Auch die Stellungen I und II entsprechen denen einer üblichen Druckwaage.

Auch in dieser Ausführungsform kann der Regelkolben der Druckwaage aus der Regelstellung II, in der die Endposition für den maximalen Durchfluß aus der Leitung 16 zum zuge­ ordneten Wegeventil 10 erreicht ist, in eine Steuerstellung III verschoben werden, in der der maximale Durchfluß aus der Leitung 16 zum Wegeventil erhalten bleibt und die Steuerdruck­ leitung 24 mit der Abflußleitung 35 zum Tank verbunden wird.

Der Unterschied zur Ausführungsform nach Fig. 1 ist wie folgt: In der Abflußleitung 35 ist eine Drossel 38 angeordnet, die in der Druckwaagen-Steuerstellung III über die Steuer­ leitung St mit einer Konstant-Druckquelle 28, 30 verbunden ist. In der gezeigten Endstellung der Druckwaage ist eine ungedrosselte Verbindung hergestellt, so daß der volle Druck des Hilfs-Steuerkreises in der Leitung 35 ansteht. In nicht dargestellten Zwischenstellungen der Druckwaagen erfolgt eine Drosselung beim Durchströmen von der Leitung 24 zur Leitung 35. Der Druck in der Leitung 35 wird dann bestimmt vom Druck der Hilfsquelle 28, 30, dem Drosselquerschnitt der Blende 38 sowie dem Drosselquerschnitt der zusätzlichen Steuerkante an der Druckwaage. Arbeiten mehrere Druckwaagen im End­ stellungsbereich, resultiert der wirksame Drosselwert aus den Einzelwerten der dann parallel geschalteten Drosselwider­ stände. Dieser Steuerdruck in der Leitung 35 wird über Zweig­ leitungen 39 an zusätzliche Stelleinrichtungen 40 der Druck­ waagen geführt, um die voreingestellte Kraft der Feder 36 abzusenken und damit eine verhältnisgleiche Reduzierung der Druckdifferenz über dem Wegeventil 10 und somit des durchge­ setzten Volumenstromes zu erreichen. Die Stelleinrichtungen 40 für alle Druckwaagen 11 sind von gleicher Bauweise und be­ stehen jeweils aus einem Kolben 41, der auf die Regelfeder 36 der zugehörigen Druckwaage wirkt. In Schließrichtung der Druckwaage wirkt auf den Kolben 41 der Steuerdruck in der Leitung 39 und in Öffnungsrichtung eine Feder 42 und der Lastdruck in der Leitung 14.

Anstelle der Stelleinrichtung 40 kann die Druckwaage gemäß der DE-OS 35 32 816 mit einer zusätzlichen Steuerdruckkammer versehen sein, die mit dem Steuerdruck beaufschlagt wird und eine entsprechende Verschiebung des Regelkolbens der Druckwaage hervorruft.

Claims (13)

1. Steueranordnung für mindestens zwei von mindestens einer Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher, bei der jedem Verbraucher ein richtungs- und geschwindigkeitssteuerndes Wegeventil zugeordnet und zwischen dem jeweiligen Wegeventil und der Pumpe eine Druckwaage vorgesehen ist, die zur Einstellung eines lastunabhängigen Durchflusses von einer zwischen dem Eingang und dem Ausgang des zugehörigen Wegeventils herrschenden Druckdifferenz beaufschlagt ist und bei der eine Einrichtung zur Verringerung des Durchflusses bei nicht ausreichender Pumpenfördermenge vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Druckwaagen (11) bei fallender Druckdifferenz aus ihrer Regelstellung hinaus in eine zusätzliche Steuerstellung verschiebbar ist, in der über diese Druckwaage eine Steuerdruckleitung (24) über eine Drosselstelle mit einem Abfluß verbunden wird und ein Steuerdruck erzeugt wird, mit dem der Zufluß zu den Verbrauchern verhältnisgleich verringert wird.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1 mit Vorsteuerventilen zur Ansteuerung der hydraulisch betätigten Wegeventile, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage (11) der allen Vorsteuerventilen (18) zugehöriger Wegeventile (10) zugeführte Druck absenkbar ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage die zu den Vorsteuerventilen (18) zugehörigen Wegeventile (10) führende Steuerdruckleitung über eine Drosselstelle dieser Druckwaage mit dem Abfluß verbunden ist.

4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage der Drosselquerschnitt veränderlich ist.

5. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage der minimale Durchflußwiderstand durch diese Druckwaage zum zugeordneten Wegeventil erhalten bleibt.

6. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerventile (18) als Druckteiler mit jeweils zwei paarweise gemeinsam und gegensinnig verstellbaren Drosselventilen (19 bis 22) ausgebildet sind, wobei die Steuerdruckleitung (24) jeweils über zwei in Reihe liegende Drosselventile mit einem Tank verbunden ist und die zu dem zugeordneten Wegeventil führende Vorsteuerdruckleitung jeweils an die Verbindung zwischen je zwei Drosselventilen angeschlossen ist.

7. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage (11) der in der Steuerdruckleitung (35) erzeugte Steuerdruck gemeinsam an die betreffenden Druckwaagen geführt ist und diese in Schließrichtung beaufschlagt.

8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der zusätzlichen Steuerstellung der betreffenden Druckwaage die Steuerdruckleitung (35) über eine Drosselstelle (38) mit dem Tank verbunden ist.

9. Steueranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (38) für die betreffenden Druckwaagen gemeinsam ist.

10. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Druckwaagen (11) mit einer auf den Regelkolben wirkenden Stelleinrichtung (40) versehen sind, deren Kolben (41) von dem Steuerdruck beaufschlagt sind.

11. Steueranordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (41) der Stelleinrichtung (40) auf die Regeldruckfeder (36) der betreffenden Druckwaage (11) bei Druckbeaufschlagung entgegen deren Kraftrichtung wirkt.

12. Steueranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeldruckfeder (36) von dem Kolben (41), der von einer Druckfeder (42) beaufschlagt ist, vorgespannt und der Kolben (41) bei Druckbeaufschlagung entgegen der Kraftrichtung der Druckfeder (42) zur Verringerung der Vorspannung der Regeldruckfeder (36) verschoben wird.

13. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerdruck eine zusätzliche Steuerdruckkammer für den Regelkolben der betreffenden Druckwaagen (11) beaufschlagt.