DE3901207A1 - Ventilanordnung fuer mehrere hydraulische antriebe, insbesondere fuer die antriebe eines krans - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für mehrere hydraulische Antriebe, insbesondere für die Antriebe eines Krans, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Tritt bei einem derartigen System Unterversorgung ein, weil die dem System von der Pumpe zugeführte Fördermenge nicht erhöht werden kann und trotzdem von einem der Ver­ braucher ein erhöhter Arbeitsmittelbedarf im Sinne einer Erhöhung der Geschwindigkeit signalisiert wird, so wird der lastführende Verbraucher stehen bleiben.

Sind die Wegeventile zur Steuerung der Antriebe hydrau­ lisch über Vorsteuerventile betätigt, so ist es bekannt (DE-PS 26 51 325), in die von einer Pumpe zum Erzeugen des Steuerdrucks zu den Vorsteuerventilen führende Vor­ steuerdruckleitung ein Druckbegrenzungsventil einzubauen, von dem abhängig von einem Vergleich zwischen dem Pumpen­ druck und dem höchsten Lastdruck der den Vorsteuerventilen zuzuführende Vorsteuerdruck begrenzt wird. Sinkt die Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Last­ druck im Falle der hydraulischen Unterversorgung, so wird der Vorsteuerdruck verringert. Dies hat zur Folge, daß alle Wegeventilkolben zurückgesetzt und damit der Durch­ fluß zu den einzelnen Verbrauchern verhältnisgleich verringert wird.

Bei einer Aufteilung mehrerer Antriebe in vorrangige und nachrangige Antriebe ist es ferner bekannt (DE-PS 35 08 339), an die vom Vorsteuerventil zum nachrangigen Antrieb führende Steuerdruckleitung ein Druckregelventil anzuschließen, das von der Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem höchsten im System auftretenden Lastdruck beaufschlagt wird. Bei Betätigung eines vorrangigen Antriebes kann gegebenenfalls von dem Druckregelventil der Steuerdruck für das Wegeventil des nachrangigen Antriebes verringert und damit der nachrangige Antrieb verlangsamt werden, um den vorrangigen Antrieb bevorzugt zu bedienen. Über eine weitere Ventilkombination läßt sich auch für die vor­ rangigen Antriebe in entsprechender Weise eine Rangfolge bestimmen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, die Ventilanordnung für mehrere hydraulische Antriebe derart weiter zu entwickeln, daß die Sicherheit der Versorgung der Antriebe mit Arbeitsmittel erhöht wird, daß bei Unterversorgung mit Arbeitsmittel die Be­ wegungsfähigkeit des Antriebs erhalten bleibt und das Zusammenspiel der Antriebe verbessert wird, und daß die Ventilanordnung insgesamt in einer für die gesetzte Zielsetzung besonders geeigneten Weise zusammengebaut wird.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter­ bildungen und Ergänzungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird folgendes erreicht: Gerät das System in hydraulische Unterversorgung, so ist das Regelventil in der Weise an die zu den einzelnen Wegeventilen führen­ den Steuerdruckleitungen angeschlossen, daß jeweils der Durchfluß durch das am meisten ausgesteuerte Wegeventil gedrosselt und damit die Geschwindigkeit dieses Antriebes verringert wird, so daß in dieser Rangfolge die Wege­ ventile zurückgesetzt werden, bis das System wieder eine ausreichende Arbeitsmittelversorgung besitzt. Erfindungs­ gemäß werden also die Steuerdrücke für die Wegeventile einzelner Antriebe individuell abgesenkt. In diesem Zusammenhang ist auch die individuelle Begrenzung des Lastdrucks für jeden Antrieb zu sehen, wobei dem Wege­ ventil ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet ist, so daß der Lastdruck über einen bestimmten Wert hinaus nicht anwachsen kann.

Antriebsabhängig erfolgt auch die Aufteilung des von einer Verstellpumpe und einer Konstantpumpe gelieferten Druck­ mittels zu den Antrieben. So sind die Wegeventile mit den zugeordneten Lastdruckbegrenzungsventilen und dem Regelventil zur individuellen Absenkung des Steuerdrucks für die Wegeventile zusammen mit dem Druckreduzier­ ventil zum Erzeugen des Vorsteuerdrucks in einem Steuer­ ventilblock zusammengefaßt, der an die Verstellpumpe angeschlossen ist, während für Antriebe, die nicht an der Reduzierung des Steuerdrucks beteiligt sind, ein eigener Steuerblock vorgesehen ist, der an die Konstantpumpe angeschlossen ist, wobei zusätzliche Maßnahmen getroffen sind, um eine lastunabhängige Steuerung dieser Antriebe zu ermöglichen. Somit wird durch die Aufteilung mehrerer Antriebe auf eine Verstellpumpe und eine Konstantpumpe die Sicherheit der Versorgung mit Arbeitsmittel erhöht und das Zusammenspiel der Antriebe verbessert. Zusätz­ lich zur Aufteilung der Steuerkomponenten in einen an die Konstantpumpe angeschlossenen Steuerblock und einen an die Verstellpumpe angeschlossenen Steuerblock mit inte­ grierter Steuerölversorgung ist noch eine weitere Ventil­ anordnung an die Vorsteuerventile angeschlossen, mit der im Zusammenspiel mit bestimmten Antrieben Sonderfunktionen erzielt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Ventilanordnung für einen Kran mit Drehwerk, Wippzylinder, Teleskopierzylinder und Hubwerk ist nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen hydraulischen Schaltplan der gesamten Anlage,

Fig. 2 einen vergrößerten Schaltplan des Steuerblocks für die Erzeugung des Vorsteuerdruckes und Reduzierung des Steuerdruckes mit den zugeordne­ ten Wegeventilen und

Fig. 3 den Schaltplan eines Steuerblocks für Zusatz­ funktionen und zum Anschluß des Regelventiles für die Steuerdruckabsenkung.

In der Gesamtdarstellung nach Fig. 1 ist ein Wippzylinder 1, ein Teleskopierzylinder 2 und ein Hubwerk 3 eines Kranes, bei dem die Neigung des Teleskopierzylinders von dem Wippzylinder eingestellt wird, und eine Verstellpumpe 4 an einen Steuerblock 5 angeschlossen. Der Steuerblock 5 weist ein Eingangselement 6 sowie je ein Element 7 zum Anschluß an die Antriebe 1 bis 3 und ein Endelement 10 auf.

Das Eingangselement 6 enthält ein Wegeventil 61 zur Be­ tätigung eines nicht dargestellten Gegengewichtes für den Kran, ferner ein Druckreduzierventil 62 für die Steueröl­ versorgung, ein Druckregelventil 63 für die Absenkung des Steuerdruckes, Rückschlagventile 64 für den Anschluß des Druckregelventils 62 und andere hydraulische Kompo­ nenten, die in dem vorstehenden Zusammenhang nicht wesent­ lich sind. Ferner ist das Eingangselement 6 über den Anschluß P 1 mit der Verstellpumpe 4, über den Anschluß LS für den höchsten Lastdruck mit der Regeleinrichtung der Pumpe, über einen Anschluß T 1 mit einem Tank und über einen Anschluß SP mit einem Speicher für die Steueröl­ versorgung verbunden. Die Verstellpumpe 4 ist mit einer bekannten hydraulischen Verstelleinrichtung 41 versehen, die in ebenfalls bekannter Weise von einem Leistungsregelventil 42, einem Druckregelventil 43 und einem Förderstromregelventil 44 ansteuerbar ist.

Jedes Wegeventilelement 7 ist im wesentlichen aus den gleichen Komponenten aufgebaut und weist eine Wege­ ventil 71, eine zwischen dem Wegeventil 71 und der Pumpen­ druckleitung 72 angeschlossene Druckwaage 73, ein Druck­ begrenzungsventil 74 für die Lastdruckbegrenzung des zugeordneten Antriebes, ein Wechselventil 75 zur Weiter­ leitung des am Wegeventil 71 abgegriffenen Lastdruckes an eine Lastmeldeleitung 76 und Anschlüsse a bzw. b an eine Steuerdruckleitung auf, über die Steuerdruck an das Wegeventil 71 zu dessen Betätigung herangeführt wird.

Das Drehwerk 14 des Krans ist an einen Steuerblock 8 ange­ schlossen, in dem ein 6/3-Wegeventil 81 und ein druck­ abhängiges Logikventil 82 vorgesehen sind. Der Steuer­ block 8 ist über den Anschluß P mit einer Konstantpumpe 84 verbunden.

Der in der Leitung 65 stromab des Druckreduzierventils 62 im Eingangselement 6 anstehende Vorsteuerdruck ist über einen Anschluß PV 1 an die Vorsteuerventile 11 und 12 geführt. Die Vorsteuerventile 11 und 12 sind von be­ kannter Bauweise und sind als Druckreduzierventile ausge­ führt. Bei deren Verstellung werden in den Leitungen Hubwerk heben und Hubwerk senken, Teleskop ein und Teleskop aus, Ausleger einziehen und Ausleger auslegen sowie Drehwerk links und Drehwerks rechts entsprechende Steuerdrücke aus dem Vorsteuerdruck in der Leitung 65 erzeugt, die zu den Steuerdruckanschlüssen a und b der Wegeventile 71 in den Steuerblockelementen 7 geführt sind.

Die erwähnten Steuerdruckleitungen sind über eine Ventil­ platte 9 geführt, die unter anderem zwei Umschaltventile 91 und 92 aufweist und die mit den Anschlüssen für die Steuerdruckleitungen zu den Wegeventilen 71 versehen ist. Hiervon zweigen auch die Steuerdruckleitungen ab, die zum Eingangselement 6 des Ventilblocks 5 führen und über die Rückschlagventile 64 zum Druckregelventil 63 zur individuellen Absenkung des Steuerdrucks für die Wege­ ventile 71.

Weitere Einzelheiten des Steuerblocks 5 sind aus Fig. 2 ersichtlich. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugs­ zeichen gekennzeichnet, so daß sich eine Wiederholung erübrigt. Anstelle der eingangsseitig vorgesehenen Druck­ waagen 73 können die Druckwaagen auch jeweils zwischen der zulaufseitigen Meßdrossel, also dem Geschwindigkeits­ steuerteil des Wegeventils 71 und dem Richtungssteuerteil des Wegeventils angeordnet sein, wobei der Regelkolben der Druckwaage vom Druck stromab der Meßdrossel und stromab der Druckwaage beaufschlagt ist. Eine derartige Anordnung der Druckwaage ist aus der DE-OS 36 34 728 bekannt.

Die Wirkungsweise der individuellen Steuerdruckabsenkung ist wie folgt: Das Druckregelventil 62 ist einerseits vom Pumpendruck über eine Signalleitung 66 und gegen­ sinnig von einer Feder 67 und dem höchsten Lastdruck in der Signalleitung 68 beaufschlagt. Am Eingang des Druck­ regelventils 63 liegen die von den Vorsteuerventilen 11 und 12 eingesteuerten Steuerdrücke über die Rückschlag­ ventile 64 an und der Ausgang 68 ist über den Anschluß L des Elementes 6 mit dem Tank verbunden. Bei Normalver­ sorgung des Steuerblocks 5 mit Arbeitsmittel wird das Druckregelventil 63 vom Pumpendruck in die Sperrstellung geschaltet. Sinkt die Druckdifferenz zwischen dem Pumpen­ druck und dem höchsten Lastdruck, so gerät das Druck­ regelventil 63 in den Regelbereich und senkt den Steuer­ druck ab. Dies ist jeweils der höchste Steuerdruck, also der Steuerdruck für das Wegeventil mit dem größten Hub. Durch die Absenkung dieses Steuerdrucks wird somit das am meisten ausgesteuerte Wegeventil 71 zurückgesetzt und damit der Zufluß zum Verbraucher gedrosselt. Die Arbeits­ geschwindigkeit des Antriebes erniedrigt sich. Sollte dies für die Arbeitsmittelversorgung noch nicht ausreichen, so bleibt das Druckregelventil 63 im Regelbereich und das nächstfolgende am meisten ausgesteuerte Wegeventil wird zurückgesetzt und der Durchflußquerschnitt zum zuge­ ordneten Antrieb verringert. Es werden also nacheinander in der Rangfolge der Aussteuerung der Wegeventile über die Steuerdrücke diese zurückgesetzt, bis die hydraulische Unterversorgung aufgehoben ist und das Druckregelventil 62 in die Sperrstellung umschaltet.

Aus Fig. 2 ist ferner besser ersichtlich, daß die Druck­ begrenzungsventile 74 an die Lastdruckmeldeleitung 77 des zugeordneten Wegeventils 71 angeschlossen sind.

Wie erwähnt, ist der Steuerblock 8 für das Drehwerk 4 an die Konstantpumpe 84 angeschlossen. Bei dem Wegeventil 81 handelt es sich um ein 6/3-Wegeventil für drucklosen Umlauf des Arbeitsmittels in der Mittelstellung des Wege­ ventils 61. An diesen Parallelkanal 85 ist das druckab­ hängige Ventil 82 angeschlossen, dessen Kolben über je ein Rückschlagventil 86 in der Arbeitsstellung des Wegeventils 81 vom jeweiligen Lastdruck beaufschlagt ist. In der Mittelstellung des Wegeventils 81, in der kein Lastdruck auftritt, ist das Ventil 82 geöffnet und das von der Konstantpumpe 84 geförderte Arbeitsmittel fließt über den Parallelkanal 83 drucklos zum Tank T. Wird das Wegeventil in eine der Arbeitsstellungen verschoben, so wird das Ventil 82 vom jeweils auftretenden Lastdruck in Schließ­ richtung beaufschlagt und drosselt den Rückfluß von Arbeitsmittel aus dem Parallelkanal 83 zum Tank. Dabei wird der Abfluß so gedrosselt, daß am Wegeventil 81 die zum Antrieb 4 strömende Arbeitsmittelmenge konstant bleibt. Damit läßt sich über das Wegeventil 81 in Verbindung mit dem Ventil 82 der Antrieb 4 lastunabhängig betätigen, wobei das Arbeitsmittel von einer Konstantpumpe geliefert wird. Durch diese Anordnung wird eine besonders gute Feinsteuer­ barkeit des Antriebes erreicht, insbesondere auch bei kleiner Pumpenmenge infolge niedriger Antriebsdrehzahl.

Einzelheiten der in Fig. 1 dargestellten Ventilplatte 9 sind in Fig. 3 ersichtlich: Die Ventilplatte 9 ist ein­ gangsseitig über die Anschlüsse TE 1 usw. an die Steuer­ druckleitungen der Vorsteuerventile 11 und 12 angeschlos­ sen, nämlich für Teleskop ein, Teleskop aus, Ausleger auslegen, Ausleger einziehen, Hubwerk senken und Hubwerk heben in dieser Reihenfolge. Im Hubwerk 3 ist eine nicht dargestellte hydraulisch betätigte Lamellenbremse vorge­ sehen, die bei Betätigung des Hubwerks gelöst werden muß. Dabei soll das Lösen der Bremse beim Heben und Senken des Hubwerks unterschiedlich erfolgen. Hierzu ist die zur Bremse führende Anschlußleitung HBR auf der rechten Seite der Ventilplatte 9 über ein Wechselventil 93 an jeweils ein Umschaltventil 91 und 92 geführt. Das Um­ schaltventil 91 ist über den Anschluß BH an die Steuer­ druckleitung HH 1 zum Heben des Hubwerks und das Schalt­ ventil 92 über die Anschlüsse BS und HS 1 an die Steuer­ druckleitung für das Senken des Hubwerks angeschlossen. Auf beide Ventile 91 und 92 wirkt gegensinnig eine Feder 94, die auf unterschiedliche Stärke einstellbar ist. Bei Einsteuerung eines bestimmten Steuerdrucks zum Heben bzw. Senken des Hubwerks wird somit das Umschaltventil 91 bzw. 92 umgeschaltet und bei dem entsprechenden Steuerdruck die Leitung HBR für die hydraulische Betätigung der Lamellenbremse mit Druck beaufschlagt, um die Bremse zu lösen. Je nach Einstellung der Feder 94 erfolgt somit das Lösen der Bremse abhängig vom eingesteuerten Steuer­ druck, so daß die Bremse in kürzerer oder längerer Zeit zum Lösen gebracht wird.

Ferner kann es sehr vorteilhaft sein, wenn einer der Antriebe im Eilgang betrieben wird. Hierzu kann die zugehörige Druckwaage mit einer veränderbaren Druck­ differenz beaufschlagt werden, wie dies aus DE-OS 37 13 824 bekannt ist.

Claims (12)

1. Ventilanordnung für mehrere hydraulische Antriebe, insbesondere für die Antriebe eines Krans, bestehend aus einer Verstellpumpe, einer Konstantpumpe, einem jedem Antrieb zugeordneten, von einem Steuerdruck hydraulisch betätigten Wegeventil, einem jedem Wegeventil zugeordne­ ten Vorsteuerventil zur Einstellung eines Steuerdruckes, einem an die Pumpendruckleitung angeschlossenen Druck­ minderventil zum Erzeugen eines Vorsteuerdruckes für die Vorsteuerventile, je einer bestimmten Wegenventilen zuge­ ordneten Druckwaage zum lastunabhängigen Steuern des zugeordneten Antriebes, und aus einem Regelventil, dessen Regelkolben vom Pumpendruck und gegensinnig vom höchsten an einem der Antriebe auftretenden Lastdruck und von einer Regelfeder beaufschlagt ist, wobei mit sinkender Druckdifferenz am Regelventil der Steuerdruck für die Wegeventile verringert wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Regelventil (63) an die zu den Wegeventilen (71) führenden Steuerdruckleitungen angeschlossen ist und die Vorsteuerventile (11, 12) als Druckreduzierventile ausgebildet sind.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in jeder Anschlußleitung des Regelventils (63) an die zugehörige Steuerdruck­ leitung ein Rückschlagventil (64) vorgesehen ist.

3. Ventilanordnung mit in einem Steuerblock zusammen­ gebauten Wegeventilen und einem Eingangselement mit Anschlüssen an die Pumpendruckleitung, einen Tank und einer Lastdruckmeldeleitung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Eingangselement (6) das Regelventil (63), die Rückschlagventile (64) und die Anschlüsse an die Steuerdruckleitungen sowie das Druck­ reduzierventil (62) für den Vorsteuerdruck mit einem Anschluß (PV 1) an die Vorsteuerventile (11, 12) vorgesehen sind.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Vorsteuerdruck­ leitung ein Speicher (SP) angeschlossen ist.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten Antrieben (1, 2, 3) ein Druckbegrenzungsventil (74) zugeordnet ist, das an die Lastdruckmeldeleitung (77) des zugeordneten Wegeventils (71) im Wegeventilelement (7) angeschlossen ist.

6. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Eingangselement (6) ein Wegeventil (61) für eine Sonderfunktion angeordnet ist.

7. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuer­ block (5) an die Verstellpumpe (4) angeschlossen ist.

8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuer­ block (5) ein Endelement (10) zugeordnet ist, das eine Nachsaugverbindung (101) zwischen dem Tank und dem dem Endelement benachbarten Ventilelement (7) aufweist.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Steuerblock (8) mit einem Wegeventil (81) und einer Last­ druckkompensation an die Konstantpumpe (84) angeschlossen ist, daß das Wegeventil (81) ein 6/3-Wegeventil ist, in dessen Mittelstellung für den drucklosen Umlauf des Arbeitsmittels ein Parallelkanal (83) vorgesehen ist, an den stromab vom Wegeventil ein druckabhängiges 2-Wege­ ventil (82) angeschlossen ist, dessen Steuerkolben vom sich jeweils am Antrieb (14) in einer der beiden Arbeits­ stellungen des Wegeventils (81) auftretenden Lastdruck beaufschlagt ist, wobei von dem Ventil (82) der an der je­ weiligen Meßdrossel des Wegeventils vorgegebene Volumenstrom unabhängig vom Lastdruck konstant gehalten wird.

10. Ventilanordnung mit einer hydraulisch betätigbaren Bremse für den Antrieb zum Heben und Senken einer Last, dadurch gekennzeichnet, daß an die vom Vorsteuerentil (11, 12) zum Wegeventil (71) des Antriebes (3) führenden Steuerdruckleitungen ein Schalt­ ventil (91, 92) angeschlossen ist, das gegen Federkraft bei Erreichen eines vorbestimmten Steuerdrucks umschalt­ bar ist und die Bremse mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagt.

11. Ventilanordnung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Schaltventil (91) an die Steuerdruckleitung zum Heben und ein Schaltventil (92) an die Steuerdruckleitung zum Senken der Last angeschlossen ist und die Federkraft unterschiedlich groß einstellbar ist.

12. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ver­ größerung des Volumenstroms zu mindestens einem der Ver­ braucher die an der zugehörigen Druckwaage wirkende Druckdifferenz veränderbar ist.