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Die
Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung
eines Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 100 45 404
C2 ist eine Steueranordnung bekannt, bei der ein hydraulischer
Verbraucher, beispielsweise ein doppeltwirkender Zylinder zum Bewegen
einer Last über
ein stetig verstellbares Wegeventil mit Druckmittel versorgbar ist.
Im Druckmittelzulauf zum Zylinder und im Ablauf vom Zylinder sind
jeweils entsperrbare Sperrventile vorgesehen, wobei das zulaufseitige
Sperrventil durch den Druck stromabwärts des Wegeventils in eine Öffnungsstellung
gebracht wird. Das ablaufseitige Sperrventil kann durch Betätigen eines
Aufstoßkolbens
in eine Öffnungsstellung
verschoben werden, die das Ablaufen des Druckmittels vom Verbraucher
hin zum Wegeventil ermöglicht.
Bei dieser Lösung
erfolgt über den
ablaufseitigen Sperrblock eine Ablaufregelung durch Rückkopplung
des Ablaufdrucks vor der den Ablauf bestimmenden Schiebersteuerkante
des stetig verstellbaren Wegeventils auf den Aufstoßkolben des
Sperrblocks.
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In
der
DE 199 31 142
C2 ist eine Steueranordnung offenbart, bei der eine Zulaufregelung über eine
dem Regelventil vorgeschaltete Individualdruckwaage erfolgt. Diese
ist in Öffnungsrichtung
von der Kraft einer Feder und vom Druck im Zulauf zum Verbraucher
beaufschlagt.
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Die
DE 36 39 174 C2 zeigt
eine Steueranordnung für
einen einfachwirkenden hydraulischen Verbraucher, wobei einem stetig
verstellbaren Wegeventil eine LS-Druckwaage vorgeschaltet ist, die
in Schließrichtung
von der Kraft einer Feder und vom individuellen Lastdruck und in Öffnungsrichtung
vom Druck zwischen der Druckwaage und dem Wegeventil beaufschlagt
ist. Die bekannte Steueranordnung hat des weiteren ein lastkompensiertes
entsperrbares Sperrventil, über
das eine Ablaufregelung durchgeführt
werden kann.
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In
der
DE 102 16 958 ist
eine hydraulische Steueranordnung gezeigt, bei der stromaufwärts einer
Zulaufmessblende eine LS-Druckwaage vorgesehen ist, die in Öffnungsrichtung
von der Kraft einer Feder und dem höchsten Druck stromabwärts der Zulaufmessblende
und stromaufwärts
einer Ablaufmessblende beaufschlagt ist. In Schließrichtung
wirkt auf die LS-Druckwaage der Druck stromaufwärts der Zulaufmessblende.
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Alle
vorbeschiebenen Ausführungsbeispiele haben
den Nachteil gemeinsam, dass die den Zulaufquerschnitt und den Ablaufquerschnitt
der Messblenden bestimmenden Steuerkanten (Zulaufsteuerkante, Ablaufsteuerkante) äußerst genau
aufeinander abgestimmt sein müssen.
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Nachteilig
bei diesen Lösungen
ist des Weiteren, dass jeweils nur entweder der zum Verbraucher
zulaufende Druckmittelvolumenstrom oder der vom Verbraucher ablaufende
Volumenstrom lastunabhängig
gesteuert werden kann. Darüber
hinaus tritt insbesondere bei der Ansteuerung von doppeltwirkenden
Zylindern bei sogenannten ziehenden Lasten – also bei Lasten, bei denen
der Druck im Ablauf höher
als im Zulauf ist – die
Gefahr einer Unterversorgung der zulaufseitigen Zylinderkammer auf.
Eine derartige Unterversorgung kann zu Kavitationen führen, durch
die der Verbraucher oder die diesem zugeordneten hydraulischen Schaltelemente
beschädigt werden.
Ein derartiger Betriebszustend kann beispielsweise bei einer Bergabfahrt
oder dann auftreten, wenn eine Last zunächst angehoben wird, dann einen
Totpunkt überwindet
und anschließend
ziehend auf den hydraulischen Verbraucher wirkt.
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Zur
Vermeidung derartiger Unterversorgungen des Verbrauchers können beispielsweise
Nachsaugventile verwendet werden. Aufgrund des vergleichsweise geringen
Differenzdrucks zwischen der Saugseite und dem Tankdruck beim Nachsaugen müssen diese
Ventile jedoch einen sehr großen Querschnitt
aufweisen.
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Eine
alternative Möglichkeit
besteht darin, im Druckmittelablauf Vorspannventile vorzusehen.
Derartige Vorspannventile gehen jedoch mit einem hohen Energieverlust
einher, da der Zulaufdruck, insbesondere bei kleinen Lasten, stark
angehoben werden muss.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht darin, Bremsventile zu verwenden. Diese benötigen jedoch ebenfalls
einen vergleichsweise hohen Druck auf der Zulaufseite um den Volumenstrom
auf der Ablaufseite zu steuern und somit eine Unterversorgung des Zulaufs
zu vermeiden.
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D.
h., diese bekannten Möglichkeiten
zur Vermeidung einer Unterversorgung (Nachsaugventil, Vorspannventil,
Senk-Brems-Ventil) erfordern einen erheblichen schaltungstechnischen
Aufwand und sind darüber
hinaus noch mit Energieverlusten verbunden.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steueranordnung zur
Ansteuerung eines Verbrauchers zu schaffen, durch die eine Unterversorgung
mit geringem Aufwand vermieden werden kann und bei der der Druckmittelvolumenstrom
zum Verbraucher und der vom Verbraucher ablaufende Druckmittelvolumenstrom lastunabhängig gesteuert
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine hydraulische Steueranordnung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße hydraulische
Steueranordnung ist mit einer verstellbaren Zulauf- und einer verstellbaren
Ablaufmessblende ausgeführt,
wobei eine im Druckmittelvorlauf angeordnete Druckwaage in Öffnungsrichtung
von einer konstanten Kraft und in Schließrichtung vom niedrigeren der
Drücke
stromabwärts
der Zulaufmessblende und stromaufwärts der Ablaufmessblende beaufschlagt
ist. Im Druckmittelablauf ist ein entsperrbarer Sperrblock vorgesehen,
der in Zulaufrichtung als Rückschlagventil
wirkt und im Druckmittelablauf den Ablaufdruckmittelvolumenstrom
regelt.
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Durch
das Zusammenwirken der Druckwaage und des lastkompensierten Sperrblocks
können sowohl
die dem Verbraucher zulaufenden als auch die vom Verbraucher ablaufenden
Druckmittelvolumenströme
unabhängig
vom Lastdruck konstant gehalten werden. Darüber kann über die Druckwaage und den
Sperrblock der Verbraucher in allen Betriebszuständen vorgespannt werden, so
dass die eingangs genannte Unterversorgung im Druckmittelzulauf
sicher vermieden wird.
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Die
Vorspannung des Verbrauchers kann auf einfache Weise durch Einstellung
der auf die Druckwaage in Öffnungsrichtung
wirkenden konstanten Kraft an das System angepasst werden.
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Die
erfindungsgemäße Lösung lässt sich
mit sehr geringem Aufwand realisieren, wobei die vorstehend beschriebenen
zusätzlichen
Ventilanordnungen, wie Nachsaug ventile, Vorspannventile, Senk-Brems-Ventile
etc. nicht benötigt
werden. Aufgrund der Vorspannung des Verbrauchers können Luftausscheidungen
auf der Saugseite zuverlässig vermieden
werden.
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Es
zeigte sich des Weiteren, dass bei der erfindungsgemäßen hydraulischen
Steueranordnung eine geringere Anhebung des Zulaufdruckes erforderlich
ist, so dass gegenüber
herkömmlichen
Lösungen
eine Energieeinsparung ermöglicht
ist.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführung
der Erfindung wird eine Fördermenge
einer Pumpe der hydraulischen Steueranordnung in Abhängigkeit
vom größeren der
Drücke
stromabwärts der
Zulaufmessblende und stromaufwärts
der Ablaufmessblende gesteuert. Diese Fördermenge wird dabei so geregelt,
dass in der Pumpenleitung ein um eine bestimmte Druckdifferenz Δp über dem
Lastdruck liegender Pumpendruck anliegt (LS-System).
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Die
Zulauf- und Ablaufmessblenden sind vorzugsweise durch ein stetig
verstellbares Wegeventil ausgebildet, dessen Arbeitsanschlüsse an eine Zulauf-
und eine Ablaufleitung angeschlossen sind und dessen Druckanschluss
mit einer Vorlaufleitung und dessen Tankanschluss mit einer Rücklaufleitung verbunden
ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es,
den von einer Zulaufsteuerkante auf gesteuerten Zulaufquerschnitt
größer als
den von einer Ablaufsteuerkante auf gesteuerten Ablaufquerschnitt
auszuführen
oder den Ablaufquerschnitt später
aufzusteuern, so dass aufgrund der geringeren Anforderungen an die
Zulaufsteuerkante die Abstimmung der beiden Steuerkanten vereinfacht
ist. Die Geschwindigkeit des Verbrauchers ist dann stets durch den
Ablaufquerschnitt bestimmt.
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Die
auf die Druckwaage wirkende konstante Kraft wird bei einer Variante
der Erfindung durch einen auf eine Steuerfläche eines Druckwaagenkolbens
wirkenden Steuerdruck aufgebracht. Alternativ kann die konstante
Kraft auch über
eine Feder oder dergleichen auf den Druckwaagenkolben aufgebracht
werden.
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Die
Anpassung der Vorspannung des Verbrauchers kann dann auf einfache
Weise durch Einstellung des Konstantdrucks verändert werden. Dieser kann auch
durch geeignete Schaltung auf Null abgesenkt werden, so dass das
Druckmittel vom Verbraucher abströmen kann, ohne das Druckmittel
zum Zulauf hin gefördert
wird.
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Bei
Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers, beispielsweise
eines Differentialzylinders werden vorzugsweise sowohl im Zulauf
als auch im Ablauf entsperrbare Sperrblöcke vorgesehen, die jeweils
einen durch einen Steuerdruck betätigbaren Aufstoßkolben
haben. Der Aufbau der Steueranordnung ist besonders einfach, wenn
dieser Steuerdruck dem konstanten Steuerdruck entspricht, der die Druckwaage
in Öffnungsrichtung
beaufschlagt.
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Der
kleinere Druck stromabwärts
der Zulaufmessblende und stromaufwärts der Ablaufmessblende kann über ein
inverses Wechselventil abgegriffen werden.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden wird ein bevorzugstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand einer einzigen Figur erläutert.
Diese zeigt einen Schaltplan einer hydraulischen Steueranordnung
zur Ansteuerung eines doppeltwirkenden Verbrauchers.
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Derartige
Steueranordnungen werden insbesondere zur Ansteuerung der Verbraucher
eines mobilen Arbeitsgerätes,
beispielsweise bei einem Stapler oder einem Traktor verwendet. Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Verbraucher als Differentialzylinder 2 ausgeführt, der über eine
Ventilanordnung 4 mit einer Druckmittelversorgung 6 verbindbar
ist.
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Die
Druckmittelversorgung 6 hat beim dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Konstantpumpe 8, über
die Druckmittel aus einem Tank T angesaugt und in eine Pumpenleitung 10 gefördert wird.
Von der Pumpenleitung 10 zweigt eine Bypassleitung 12 ab, in
der eine Eingangsdruckwaage 14 angeordnet ist, die in Öffnungsrichtung
vom Druck in der Pumpenleitung 10 und in Schließrichtung
vom höchsten
Lastdruck aller Verbraucher sowie der Kraft einer Feder 16 beaufschlagt
ist. Dieser höchste
Lastdruck wird in bekannter Weise über eine Wechselventilkaskade von
allen Verbrauchern des Systems abgegriffen und liegt über eine
Lastmeldeleitung 18 an der Eingangsdruckwaage 14 an.
Die Pumpe 8 kann als Konstantpumpe mit drehzahlgeregeltem
Antrieb oder als Verstellpumpe ausgeführt sein.
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Das
vom Zylinder 2 zurückströmende Druckmittel
strömt
je nach Bewegungsrichtung des Zylinders 2 über eine
Rücklaufleitung 20 oder
eine Rücklaufleitung 22 zurück zum Tank
T.
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Die
Ventilanordnung, die beispielsweise als Ventilscheibe eines Mobilsteuerblocks
ausgeführt
ist, hat einen Druckanschluss P, einen LS-Anschluss LS, zwei Rücklaufanschlüsse R sowie
zwei Arbeitsanschlüsse
A, B, wobei Letztere über
Arbeitsleitungen 24, 26 mit einem bodenseitigen
Zylinderraum 28 bzw. einem kolbenstangenseitigem Ringraum 30 verbunden
sind.
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Wie
aus der Figur des Weiteren hervorgeht, sind die beiden Rücklaufleitungen 20, 22 mit
den beiden Rücklaufanschlüssen R,
die Pumpenleitung 10 mit dem Pumpenanschluss P und die
Lastmeldeleitung 18 mit dem LS-Anschluss LS verbunden.
Die Ventilanordnung besteht im wesentlichen aus einer Druckwaage,
im Folgenden Individualdruckwaage 32 genannt, einem durch
strichpunktierte Linien angedeuteten stetig verstellbaren Wegeventil 34 sowie zwei
entsperrbaren Sperrblöcken 36, 38.
Das stetig verstellbare Wegeventil 34 hat üblicherweise
einen die Druckmittelströmungsrichtung
vorgebenden Richtungsteil und einen Geschwindigkeitsteil, der jeweils
durch eine Zulauf- und eine Ablaufmessblende gebildet ist. In dem
dargestellten Schaltplan sind schematisch vier Messblenden dargestellt,
wobei jedoch je nach Einstellung des Richtungsteils lediglich zwei
Messblenden wirksam sind. D. h., bei einer Druckmittelströmung zum
Arbeitsanschluss A wirkt die mit dem Bezugszeichen 40 versehene
Messblende als Zumessblende, während
die Ablaufmessblende mit dem Bezugszeichen 42 versehen
ist, die bei einer Druckmittelströmung vom Arbeitsanschluss B zum
Tank T wirksam ist. Bei Umdrehung der Strömungsrichtung werden dann die
weiterhin dargestellten Messblenden als Zulaufmessblende 44 und
als Ablaufmessblende 46 wirksam. Die beiden Ablaufmessblenden 42, 46 sind
jeweils in einem Rücklaufkanal 48 bzw. 50 angeordnet,
die jeweils mit einen der Rücklaufanschlüsse R verbunden
sind.
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Das
Wegeventil hat zwei Arbeitsanschlüsse A' und B', die über eine Zulaufleitung 52 und
eine Ablaufleitung 54 mit den Arbeitsanschlüssen A,
B verbunden sind. Der Aufbau der Sperrblöcke 36, 38 ist an
sich bekannt, so dass detaillierte Erläuterungen entbehrlich sind.
Diese Sperrblöcke 36, 38 lassen sich
mittels eines Aufstoßkolbens 56 bzw. 58 aus
einer federvorgespannten Grundpositi on, in der sie jeweils als Rückschlagventil
wirken in eine Durchflussstellung bringen, die eine Rückströmung des
Druckmittels vom Zylinder 2 ermöglicht. Die Betätigung des Aufstoßkolbens 56, 58 erfolgt über einen
konstanten Steuerdruck px, der von einer
geeigneten Steuerdruckversorgung abgegriffen wird. In Gegenrichtung wirkt
auf eine Ringfläche
des Aufstoßkolbens 58 der Druck
(in Abströmrichtung
gesehen) stromabwärts des
jeweiligen Sperrblocks 36, 38, der über einen
Kanal 60 bzw. 62 vom Zulaufkanal 52 bzw.
vom Ablaufkanal 54 abgegriffen wird. Durch diese Rückkopplung des
Lastdrucks im Ablauf arbeitet der Sperrblock 36, 38 lastkompensiert
und regelt den Druck in der jeweils zugeordneten Leitung, die dann
als Ablaufkanal wirkt lastunabhängig
auf einen konstanten wert ein. Der jeweils im Zulauf gelegene Sperrblock
arbeitet dann als Rückschlagventil.
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In
einem an den Druckanschluss P der Ventilanordnung 4 angeschlossenen
Vorlaufkanal 64 ist die Individualdruckwaage 32 angeordnet,
die in Öffnungsrichtung
von dem konstanten Steuerdruck px und in
Schließrichtung
von der Kraft einer Druckwaagenfeder 66 und von einem Druck
in einem Meldekanal 68 beaufschlagt ist. Dieser Druck ist
der kleinere der Drücke
im Zulaufkanal 52 und im Ablaufkanal 54, d. h.,
der kleinere der Drücke
stromabwärts
der Zulaufmessblende 40 und stromaufwärts der Ablaufmessblende 42 (bei
einer Druckmittelströmung
in Richtung zum Arbeitsanschluss A und vom Arbeitsanschluss B zum
Tank T). Dieser Druck wird vom Zulaufkanal 52 und vom Ablaufkanal 54 über jeweils
einen Abgreifkanal 70, 72 abgegriffen, die jeweils
zu einem Eingang eines inversen Wechselventils 74 führen. Dessen
Ausgang ist an den Meldekanal 68 angeschlossen.
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Von
den Abgreifkanälen 70, 72 zweigt
jeweils ein LS-Zweigkanal 76, 78 ab,
die jeweils mit einem Eingang eines Wechselventils 80 verbunden
sind, dessen Ausgang mit dem Eingang eines weiteren LS-Wechselventils 82 der
vorstehend genannten LS-Wechselventilkasskade verbunden ist, über die der
höchste
Lastdruck aller von der Pumpe 8 versorgten Verbraucher
abgegriffen wird. Dieser höchste
Lastdruck liegt dann in der Lastmeldeleitung 18 an und
wirkt auf den Schieber der Eingangsdruckwaage 14 in Schließrichtung.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nunmehr die Funktion der erfindungsgemäßen Steueranordnung
anhand des Ausfahrens des Zylinders 2 erläutert, d.
h., das Druckmittel wird von der Pumpe 8 über den
Arbeitsanschluss A in den Zylinderraum 28 gefördert und
aus dem Ringraum 30 über den
Arbeitsanschluss B zum Tank T hin zurückverdrängt. Dabei wirkt die Messblende 40 als
Zulaufmessblende und die Messblende 42 als Ablaufmessblende,
die Messblenden 44, 46 sind geschlossen.
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Prinzipielle
Funktion
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Zum
Ausfahren des Zylinders 2 wird das Wegeventil 34 so
verstellt, dass eine Zulaufsteuerkante des Wegeventils 34 den
Querschnitt der Zulaufmessblende 40 aufsteuert und entsprechend
eine Ablaufsteuerkante den Querschnitt der Ablaufmessblende 42 öffnet. Das
Wegeventil 34 ist dabei so ausgelegt, dass der Öffnungsquerschnitt
der Zulaufmessblende 40 größer ist als derjenige der Ablaufmessblende. Das
Druckmittel strömt
dann über
die Druckwaage 32, deren Funktion im Folgenden noch näher erläutert wird,
die aufgesteuerte Zulaufmessblende 40, den Zulaufkanal 52 und
den als Rückschlagventil
wirkenden Sperrblock 36, über den Arbeitsanschluss A und
die Arbeitsleitung 24 in den Zylinderraum 28. Entsprechend
wird das Druckmittel aus dem Ringraum 30 verdrängt und
strömt über die
Arbeitsleitung 26, den Arbeitsanschluss B und den vom konstanten
Steuerdruck px auf gesteuerten Sperrblock 38,
den Ablaufkanal 54, die auf gesteuerte Ablaufmessblende 42,
den Rücklaufkanal 50, über den Rücklaufanschluss
R und die Rücklaufleitung 22 zurück zum Tank.
Die Drücke
im Zulaufkanal 52 und im Ablaufkanal 54 werden über das
inverse Wechselventil 74 sowie das Wechselventil 80 verglichen.
Der größere der
beiden Drücke
wird über
das Wechselventil 80 als LS-Signal zum LS-Wechselventil 82 und von
dort (falls kein anderer höherer
Lastdruck vorhanden ist) zu einer in Schließrichtung wirksamen Steuerfläche der
Eingangsdruckwaage 14 geführt. Der kleinere der beiden
Drücke
wird über
das inverse Wechselventil 74 und den Meldekanal 68 an
die Individualdruckwaage 32 gemeldet und dort mit dem konstantem
Steuerdruck px verglichen. Mittels dieser Anordnung
wird der Druckmittelvolumenstrom durch den Zulaufkanal 52 über die
Zulaufmessblende 40 so eingestellt, dass vor der die Ablaufmessblende 42 aufsteuernden
Ablaufsteuerkante im Ablaufkanal 54 ein konstanter Druck
eingehalten wird. Wird der über das
inverse Wechselventil abgegriffene kleinere Druck größer als
der konstate Druck px (abzüglich der Kraft
der Druckwaagenfeder 66), so drosselt der Druckwaagenschieber
der Individualdruckwaage 32 den Druckmittelstrom stärker an.
Falls der über
das inverse Wechselventil 74 abgegriffene kleinere Druck zu
gering ist, wird die Durchflussöffnung
der Individualdruckwaage 32 erweitert und entsprechend
mehr Druckmittel zur Zulaufmessblende 40 geführt.
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Getriebene
Last
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Bei
getriebener Last ist der Druck im Zulaufkanal 52 größer als
der Druck im Ablaufkanal 54. Abgesehen vom Druckverlust über den
als Rückschlagventil
wirkenden Sperrblock 36 im Zulauf wird dieser größere Druck
als LS-Signal weitergegeben
und die Eingangsdruckwaage 14 so eingestellt, dass der Druck
in der Pumpenleitung 10 um eine vorbestimmte Druckdifferenz Δp oberhalb
dieses höchsten
Lastdrucks liegt. Der niedrigere Druck auf der Ablaufseite wird
an die Individualdruckwaage 32 gemeldet und beträgt bei nicht
betätigtem
Wegeventil 34 etwa 0 bar. Die Individualdruckwaage 32 ist
dann durch den konstanten Steuerdruck px ganz
geöffnet.
Bei betätigtem
Wegeventil 34 wird über
die Pumpe 8 solange Druckmittel in den Zylinderraum 28 des
Zylinders 2 gefördert,
bis der Druck auf der Ablaufseite, d.h. in dem Ablaufkanal 54 den
Wert des Konstantdruckes px (abzüglich der
Kraft der Druckwaagenfeder 66) erreicht. Der Druckwaagenschieber
der Individualdruckwaage 32 verringert den Öffnungsquerschnitt der
Individualdruckwaage, so dass der Druck vor der Ablaufmessblende 42 konstant
gehalten wird.
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Beim Öffnen der
Ablaufmessblende 42 sinkt zunächst der Druck im Ablaufkanal 54 ab,
so dass die Individualdruckwaage 32 etwas öffnet und
der Druckmittelvolumenstrom über
die Zulaufmessblende 40 zunimmt, bis der Druck im Ablaufkanal 54 den
Regeldruck der Individualdruckwaage wieder erreicht. Der Druckmittelvolumenstrom
auf der Zulaufseite wird demgemäß so geregelt,
dass der Druck vor der Ablaufmessblende 42 konstant auf
dem Regeldruck der Individualdruckwaage 32 bleibt. Der Öffnungsquerschnitt
der Ablaufmessblende 42 bestimmt damit in Verbindung mit
dem Regeldruck der Individualdruckwaage 32 den Druckmittelvolumenstrom.
Der Zylinder 2 ist dabei eingespannt, wobei diese Einspannkraft
durch geeignete Wahl des Steuerdrucks px anpassbar
ist.
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Ziehende Last
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Bei
ziehender Last ist der Druck im Ablaufkanal 54 größer als
der Druck im Zulaufkanal 52. Dieser Druck im Ablaufkanal 54 wird über den
lastkompensierten Sperrblock 38 konstant gehalten, wobei
dieser Wert vergleichsweise gering ist. Dieser Regeldruck des Sperrblocks 38 wird
als LS-Signal über
die Wechselventile 80, 82 an die Druckmittelversorgung 6 abgegeben – der Druck
in der Pumpenleitung 10 wird auf einen vergleichsweise
geringen Stand-by-Druck
eingestellt.
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Auf
der Zulaufseite, d.h. in dem Zulaufkanal 52 herrscht zunächst bei
einer ziehenden Last nur ein sehr geringer oder kein Druck. Dieser
geringere Druck wird über
das inverse Wechselventil 74 an die Individualdruckwaage 32 gemeldet.
Diese ist bei nicht betätigtem
Wegeventil 34 vollständig
geöffnet. Wird
nun das Wegeventil 34 betätigt und die Zulaufmessblende 40 aufgesteuert,
so reicht der Pumpendruck aus, den Druck im Zulaufkanal 52 soweit
anzuheben, dass die Individualdruckwaage 32 in eine Regelposition
bewegt wird. Erreicht der Druck im Zulauf den Regeldruck der Individualdruckwaage 32,
so wird diese zugesteuert. Auf diese Weise kann der zulaufseitige
Druck auf einem konstantem Wert gehalten werden, der dem Regeldruck
der Individualdruckwaage 32 entspricht.
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Beim Öffnen der
Ablaufsteuerkante, d.h. beim Auf steuern der Ablaufmessblende 42 wird
der Druck in dem Ablaufkanal 54 durch den lastkompensierten
Sperrblock 38 vom Lastdruck im Ringraum 30 oder
in der Arbeitsleitung 26 auf ein konstantes Niveau im Ablaufkanal 54 gedrosselt
und konstant gehalten. Damit wird die Bewegungsgeschwindigkeit des
Zylinders auch bei ziehender Last durch den Öffnungsquerschnitt der Ablaufmessblende 42 in
Verbindung mit dem Regeldruck des lastkompensierten Sperrblocks 38 bestimmt.
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Wenn
der Zylinder 2 schneller bewegt wird, sinkt bei ziehender
Last zunächst
der Druck im Zulaufkanal 52 ab, entsprechend wird auch
der in Schließrichtung
auf die Individualdruckwaage 32 wirkende Druck verringert,
so dass diese ihren Öffnungsquerschnitt
vergrößert, bis
der Druck im Zulauf (Zulaufkanal 52) wieder den Regeldruck
der Individualdruckwaage 32 erreicht wird. Der Zylinder 2 bleibt somit
auch bei ziehender Last mit diesen Regeldruck eingespannt.
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Durch
Abschalten des die beiden Sperrblöcke 36, 38 und
die Individualdruckwaage 32 in Öffnungsrichtung beaufschlagenden
konstanten Steuerdrucks px kann eine Sicherheitsfunktion
realisiert werden, da die beiden Sperrblöcke 36, 38 als
Rückschlagvenile
wirken und die Individualdruckwaage 32 zugesteuert ist.
Diese Sicherheitsfunktion kann beispielsweise durch ein gesondertes
Schaltventil realisiert sein, über
das der konstante Steuerdruck px abgeschaltet
werden kann. Diese Sicherheitsfunktion kann auch durch geeignete
Ausbildung der Steuerkante des Wegeventils 34 ermöglicht werden.
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Falls
der konstante Steuerdruck lediglich für die Individualdruckwaage 32 abgeschaltet
wird, so ist ein Verfahren des Zylinders 2 möglich, ohne
dass Druckmittel in die Zulaufkammer gefördert wird.
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Der
konstante Steuerdruck px kann variiert werden,
um das Druckgefälle über den
Steuerkanten des Wegeventils 34 und somit den Druckmittelvolumenstrom
bei gegebener Messblendenöffnung
an unterschiedliche Betriebsbedingungen anzupassen.
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Anstelle
des konstanten Steuerdrucks px und der Druckwaagenfeder 66 kann
auch auf der linken Seite (Ansicht nach der einzigen Figur) eine
Feder angebracht werden, über
die eine im Wesentlichen konstante Kraft auf den Druckwaagenkolben
der Individualdruckwaage 32 aufgebracht wird. Es sind auch andere
Mittel einsetzbar um diese Kraft konstant zu halten.
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Offenbart
ist eine hydraulische Steueranordnung zur Ansteuerung eines hydraulischen
Verbrauchers mit einer verstellbaren Zulauf- und einer verstellbaren
Ablaufmessblende sowie einer in einem Druckmittelvorlauf angeordneten
Druckwaage. Die Steueranordnung hat desweiteren einen entsperrbaren
Sperrblock, der in Zulaufrichtung als Rückschlagventil wirkt und in
Ablaufrichtung mittels eines Steuerdrucks entsperrbar ist. Erfindungsgemäß ist die Druckwaage
in Öffnungsrichtung
von einer konstanten Kraft und in Schließrichtung vom niedrigeren der Drücke stromabwärts der
Zulaufmessblende und stromaufwärts
der Ablaufmessblende beaufschlagt.
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- 2
- Zylinder
- 4
- Ventilanordnung
- 6
- Druckmittelversorgung
- 8
- Konstantpumpe
- 10
- Pumpenleitung
- 12
- Bypassleitung
- 14
- Eingangsdruckwaage
- 16
- Feder
- 18
- Lastmeldeleitung
- 20
- Rücklaufleitung
- 22
- Rücklaufleitung
- 24
- Arbeitsleitung
- 26
- Arbeitsleitung
- 28
- Zylinderraum
- 30
- Ringraum
- 32
- Individualdruckwaage
- 34
- Wegeventil
- 36
- Sperrblock
- 38
- Sperrblock
- 40
- Zulaufmessblende
- 42
- Ablaufmessblende
- 44
- Zulaufmessblende
- 46
- Ablaufmessblende
- 48
- Rücklaufkanal
- 50
- Rücklaufkanal
- 52
- Zulaufkanal
- 54
- Ablaufkanal
- 56
- Aufstoßkolben
- 58
- Aufstoßkolben
- 60
- Kanal
- 62
- Kanal
- 64
- Vorlaufkanal
- 66
- Druckwaagenfeder
- 68
- Meldekanal
- 70
- Abgreifkanal
- 72
- Abgreifkanal
- 74
- inverses
Wechselventil
- 76
- Zweigkanal
- 78
- Zweigkanal
- 80
- Wechselventil
- 82
- LS-Wechselventil