DE3844405A1 - Ventilanordnung fuer ein hydraulisches system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für ein hydrau­ lisches System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Stromregelventile beziehungsweise Druckwaagen dienen zum Konstanthalten des Volumenstroms zum Verbraucher trotz unterschiedlicher Belastungen. Bekannt ist ein Zweiwege- Stromregelventil, das in dem Druckmittelzulauf zu einem den Verbraucher nach Geschwindigkeit und Richtung steuernden Wegeventil angeordnet ist und dessen Kolben in Schließrich­ tung vom Druck stromauf des Wegeventils und in Öffnungs­ richtung vom Druck stromab des Wegeventils, also dem Last­ druck, zuzüglich der Kraft einer Feder beauschlagt ist. Von der Druckwaage wird die Druckdifferenz am Wegeventil auch bei unterschiedlichem Lastdruck konstant gehalten, so daß auch der zugehörige Durchfluß konstant bleibt und die am Wegeventil eingestellte Arbeitsgeschwindigkeit unabhängig vom Lastwiderstand konstant gehalten wird. In einem hydrau­ lischen System, bei dem von einer Regelpumpe mehrere Ver­ braucher über je ein Wegeventil und eine zugeordnete Druck­ waage versorgt werden, wird in bekannter Weise über eine Ventilkette von Wechselventilen der jeweils höchste auftre­ tende Lastdruck ausgewählt und an die Verstelleinrichtung der Pumpe geführt, um sicherzustellen, daß die Pumpe auf den höchsten angeforderten Druckwert einstellbar ist. Ein druck­ schriftlicher Nachweis für diesen Stand der Technik erübrigt sich.

Dies gilt auch für den Fall, daß die Druckwaage stromab des Wegeventils angeordnet ist und der Kolben der Druckwaage in Öffnungsrichtung vom Pumpendruck und in Schließrichtung vom Druck stromab des Wegeventils und der Feder beaufschlagt ist.

Bei doppelt wirkenden Zylindern o.ä. muß in diesem Fall in jedem Verbraucherzulauf je eine Druckwaage vorgesehen sein.

Es ist ferner bekannt (DE-OS 36 34 728), das Wegeventil in eine für die Geschwindigkeitssteuerung des Verbrauchers vor­ gesehene Meßdrossel und einen zur Richtungssteuerung des Verbrauchers dienenden Ventilteil zu unterteilen und dann die Druckwaage zwischen der Meßdrossel und der Richtungs­ steuerung vorzusehen. Dadurch ist die Druckwaage für beide Zulaufleitungen zu dem Verbraucher gemeinsam und kann somit jeweils eine Druckwaage eingespart werden. Dabei können alle Druckwaagen federseitig an eine den höchsten Lastdruck füh­ rende Signalleitung angeschlossen sein, die auch mit dem Pumpenregelventil verbunden ist, oder es kann das Pumpen­ regelventil über eine Wechselventilkette mit dem jeweils höchsten stromauf der Druckwaage abgegriffenen Druck beauf­ schlagt sein.

Bei diesem System wird die Energie zum Erzeugen des Druck­ signals in der Signalleitung für die Druckwaagen und das Pumpenregelventil aus einer zum Verbraucher führenden Leitung abgenommen. Es kann insbesondere bei Anfahrvorgängen zu einem kurzen unerwünschten Absacken der Last führen, wenn der Pumpendruck noch unter dem Druckbedarf des Verbrau­ chers liegt.

Dieser Nachteil ist bei einem anderen bekannten System ver­ mieden (DE-OS 36 05 312). Dabei ist jeder Druckwaage ein Logikventil zugeordnet, das den jeweiligen am Verbraucher auftretenden Lastdruck grundsätzlich von dem in der Signal­ leitung herrschenden Druck trennt. Überschreitet aber der Lastdruck den Druck in der Signalleitung, das heißt, wird der betreffende Verbraucher lastführend, dann schaltet das Logikventil um und führt den Lastdruck auf die zugeordnete Druckwaage des Verbrauchers und verbindet die Signalleitung über das Logikventil mit der Leitung stromab der Meßdrossel beziehungsweise stromauf der Druckwaage. Die hierzu erforder­ liche Energie wird somit von der Pumpe aufgebracht und nicht vom Verbraucher, so daß ein Absacken des Verbrauchers unter Last nicht möglich ist. Auch hier wird für jede Arbeitsseite des Verbrauchers je eine Druckwaage benötigt, außerdem ist das Logikventil im Kolben der Druckwaage vorgesehen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventilanordnung der eingangs geschilderten Art zu verein­ fachen und die Ventilanordnung mit einer neuartigen Druck­ waage zu versehen, die sich vielseitig verwenden läßt und neuartige Einbaumöglichkeiten bietet.

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

Mit der Erfindung werden mehrere Vorteile erzielt. Jede Druckwaage wird vom Druck stromab der Meßdrossel des Wege­ ventils zusammen mit der Kraft einer Feder in Öffnungsrich­ tung und gegensinnig zum Druck des jeweils lastführenden Verbrauchers beaufschlagt. Hierzu ist die Signalleitung über ein Sperrventil an die Druckwaagenzuleitung stromab der Meßdrossel angeschlossen. Der höchste Lastdruck hat also keine Verbindung mehr mit der Signalleitung. Außerdem ist zwischen der Meßdrossel 3 und der Druckwaage 5 ein Sperr­ ventil 4 vorgesehen, so daß der Lastdruck bei Durchfluß 0 nicht auf die Signalleitung wirken kann, falls der Last­ widerstand den Druck in der Signalleitung übersteigt und damit dieser Verbraucher lastführend wird. In diesem Be­ triebszustand bricht die Druckdifferenz an der Meßdrossel 3 zusammen und die Pumpe 1 fördert solange Öl durch 3, 16, 15, 21 zum Pumpenregler 20 bis der Pumpendruck den Lastdruck um den an der Regelfeder des Ventils eingestellten Druckwert (in der Regel 15 bar) überschritten hat. Der durch den lastfüh­ renden Verbraucherverursachte Druckanstieg in der Leitung 15 regelt somit die Pumpe hoch, bis der an der Meßdrossel einge­ stellte Durchfluß erreicht ist. Das Sperrventil 4 kann auch unmittelbar nach der Druckwaage 5 angeordnet sein. Eine derartige Druckwaage läßt sich durch die Wegeventilsteuerung reversieren, das heißt, für beide Bewegungsrichtungen eines doppelt wirkenden Verbrauchers ist nur eine Druckwaage mit zwei Steuerkanten erforderlich. Dabei wird die Druckström­ richtung je nach Bewegungsrichtung des Verbrauchers rever­ siert und die Druckwaage ist somit in beiden Strömungsrich­ tungen funktionsfähig.

Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung die hydraulische Energie für die Signalleitung zur Betätigung der Druckwaagen und des Pumpenregelventils von der Pumpe und nicht vom Verbraucher aufgebracht, so daß beim Öffnen des Wegeventils ein Durchsacken der Last vermieden ist.

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

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ventil­ anordnung für einen einfach wirkenden Ver­ braucher,

Fig. 2 eine Variante und

Fig. 3 eine Ventilanordnung für einen doppelt wir­ kenden Verbraucher.

In Fig. 1 speist eine Regelpumpe 1 in eine Druckleitung 2, an die über jeweils eine Meßdrossel 3 und ein Lasthalteven­ til 4 sowie eine Druckwaage 5 ein Verbraucher 6 angeschlossen ist. In der Darstellung ist der Verbraucher 6 jeweils einfach wirkend. Falls jedoch das zu der Meßdrossel 3 gehörende Wegeventil außer dem geschwindigkeitssteuernden Teil über die Meßdrossel 3 einen richtungssteuernden Teil für den Verbraucher aufweist, der zwischen der Druckwaage 5 und dem Verbraucher 6 angeschlossen ist, so kann auch ein doppelt wirkender Verbraucher vorgesehen sein.

Die Druckwaage 5 ist vom Druck stromab der Meßdrossel 3 sowie von einer Feder 8 in Durchlaßrichtung beaufschlagt. Der stromab der Meßdrossel 3 abgegriffene Druck wird über eine Leitung 9 auf den Regelkolben der Druckwaage geführt. In Schließrichtung ist die Druckwaage vom Druck in der Leitung 10 beaufschlagt, die mit einer Signalleitung 15 verbunden ist, die über ein Rückschlagvetnil 16 ebenfalls an den Abgriff stromab der Meßdrossel 3 geführt ist, wobei sich das Rück­ schlagventil 16 in Richtung zur Signalleitung 15 hin öffnen kann.

Die Signalleitung 15 ist ferner auf ein Pumpenregelventil 20 geführt, das ein bekanntes Förderstromregelventil ist, welches die hydraulische Verstellung der Regelpumpe 1 bewirkt. Steigt der Druck in der Signalleitung 14 so wird Förderstrombedarf signalisiert und die Pumpe 1 schwenkt aus, um den Förderstrom zu erhöhen. Sinkt der Druck, so soll die Förderstrommenge verringert werden und die Pumpe schwenkt zurück.

Die Wirkungsweise ist wie folgt:

In der Signalleitung 15 herrscht jeweils der höchste Druck, der über das zum Verbraucher mit dem höchsten Lastdruck zugeordnete Rückschlagventil 16 in die Leitung 15 einge­ speist wird, wodurch das Pumpenregelventil 20 einen Druck erhält, mit dem die Pumpe auf die angeforderte Fördermenge eingestellt wird. Dieser Druck wirkt auch auf alle Druck­ waagen 5, wodurch die Druckwaagen in Schließrichtung ver­ stellt werden, wenn der Druck in der Leitung 15 die Kraft der Feder 8 und den Druck in der Leitung 9 für die Druck­ waagen übersteigt. Damit drosseln die Druckwaagen den Zulauf von Arbeitsmittel zu allen Verbrauchern, die infolge ihres geringen Lastwiderstandes eine zu hohe Geschwindigkeit auf­ weisen. Im umgekehrten Fall werden die Druckwaagen in Öff­ nungsrichtung verstellt, um die Zufuhr von Arbeitsmittel über die Druckwaage und damit die Geschwindigkeit des Ver­ brauchers zu erhöhen.

Bei dem jeweils lastführenden Verbraucher bricht die Druck­ differenz an der Meßdrossel 3 zusammen, ein Rückstrom vom Verbraucher zur Pumpe wird durch das Sperrventil 4 verhin­ dert. Die Druckwaage 5 ist offen. Der Pumpendruck in der Leitung 15 regelt die Pumpe hoch. Wird beispielsweise ein Verbraucher in Betrieb genommen, dessen Lastwiderstand wesentlich höher liegt als der gerade in der Signalleitung herrschende Druck, so wird über das Sperrventil 4 der Öl­ rückstrom verhindert, die Druckdifferenz an der Meßdrossel 3 bricht zusammen. Beim Öffnen der Meßdrossel 3 steigt dann der Druck stromauf des Lasthalteventils 4 und die Signal­ leitung 15 erhält über das sich öffnende Rückschlagventil 16 den erhöhten Druck, der zu einem Ausschwenken der Pumpe führt. Über den sich stromab der Meßdrossel 3 erhöhenden Druck geht die Druckwaage in Regelstellung.

Kann bei Unterversorgung des hydraulischen Systems die an­ geforderte Fördermenge von der Pumpe nicht mehr aufgebracht werden, so sinkt die vorbestimmte Druckdifferenz an der Meßdrossel 3 und die Druckwaage 5 wird vollständig geöffnet. Dabei steigt der Druck stromab der Meßdrossel 3 über den in der Singalleitung 15 herrschenden Druck und über das sich öffnende Rückschlagventil 16 wird der Druck in der Signal­ leitung 15 auf den erhöhten Wert angehoben. Damit können geeignete Maßnahmen ausgelöst werden, um die Pumpe vor Zerstörung zu schützen, beispielsweise durch Einbau eines nicht dargestellten Druckabschneideventils oder vorzugs­ weise durch eine ventilgesteuerte Druckabsenkung in der Signalleitung 15, um die Pumpe zurückzuschwenken, ohne die Versorgung der Verbraucher zu unterbrechen, wie dies Gegenstand der Patentanmeldung P . . . (M-7 368) ist.

In Fig. 2 ist das Sperrventil 4 stromab der Druckwaage 5 in den Druckmittelweg zum Verbraucher 6 eingebaut.

In Fig. 3 ist über ein Wegeventil 23 und eine Druckwaage 5 ein doppelt wirkender Verbraucher 6 an eine Druckleitung P und eine Tankleitung T angeschlossen. Die Druckwaage 5 wird über die Richtungssteuerung des Wegeventils 23 für beide Bewegungsrichtungen des Verbrauchers 6 in unterschiedlicher Richtung durchströmt, das heißt, die Druckwaage ist in beiden Strömungsrichtungen funktionsfähig. Der die Druckwaage 5 in Öffnungsrichtung beaufschlagende Druck wird jeweils vom Druck nach der Meßdrossel 3 a bzw. 3 b über die Leitung 9, der in Schließrichtung beaufschlagende Druck von der LS-Leitung 15 über die Leitung 10 auf den Regelkolben der Druckwaage geführt. Wie aus der Anordnung des Wegeventils 23 ersichtlich ist, wird je nach Bewegungsrichtung des Verbrauchers 6 die Druckwaage in unterschiedlicher Richtung durchströmt.

In Fig. 3 ist die Meßdrossel mit 30, 36 bezeichnet und ist außerdem für die Anschlüsse der Signalleitung 15 im Wege­ ventil noch das Rückschlagventil 16 eingebaut, über das der Druck stromab der Meßdrossel 3 a bzw. 3 b in die Signalleitung 15 geführt wird. Das Wegevetnil 23 wird über Vorsteuerven­ tile 24, 25 hydraulisch verstellt.

Claims (4)

1. Ventilanordnung für ein hydraulisches System zum last­ unabhängigen Steuern mehrerer gleichzeitig zu betätigen­ der hydraulischer Verbraucher, denen jeweils ein die Meß­ drossel bildendes Wegeventil zur Steuerung der Druckmittel­ wege zugeordnet ist sowie eine im Druckmittelweg zum Verbraucher angeordnete Druckwaage, deren Regelkolben durch eine Feder und an dem Druckmittelweg zu den Ver­ brauchern abgegriffenen Drücken beaufschlagt ist, mit einer Regelpumpe, deren Pumpenregelventil vom Pumpendruck und von einem lastabhängigen Druck in einer Steuerdruck­ leitung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben der Druck­ waage (5) von der Feder (8) und dem Druck zwischen dem Wegeventil (3) und der Druckwaage in Öffnungsrichtung und vom Druck in der Steuerdruckleitung (15) in Schließ­ richtung beaufschlagt ist und daß die Steuerdruckleitung (15) über ein Rückschlagventil (16) an den Druckmittel­ weg zwischen dem Wegeventil (3) und der Druckwaage (5) angeschlossen ist, wobei das Rückschlagventil (16) zur Steuerdruckleitung hin öffnet.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sperrventil (4) unmittelbar vor bzw. hinter die Druckwaage (5) in den Druckmittelweg geschaltet ist.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, in Verbindung mit einem richtungs- und durchfluß-steuernden Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil Arbeitsmittel­ wege für den Anschluß der Druckwaage in beiden Durchström­ richtungen von Arbeitsmittel durch den Verbraucher aufweist.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrventile (4) und die Rückschlagventile (16) in das Wegeventil eingebaut sind.