DE102009047035A1 - Hydraulic control system for controlling one or more consumer loads, has directional valve, where each consumer load is assigned to directional valve during insert of two-way valves - Google Patents

Hydraulic control system for controlling one or more consumer loads, has directional valve, where each consumer load is assigned to directional valve during insert of two-way valves Download PDF

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Robert Finzel
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Abstract

The hydraulic control system has a directional valve, where each consumer load is assigned to the directional valve during the insert of two-way valves. The supply flow in piston- or piston rod chamber determines the consumer load.

Description

Für die Steuerung mehrerer parallel geschalteter Verbraucher in der Arbeits- und Komfortausrüstung von Arbeitsmaschinen gibt es eine Vielzahl funktionaler Systemlösungen, die alle einen hohen Entwicklungsstand erreicht haben. Ein gemeinsames Problem der bisher eingesetzten Systeme ist die vergleichsweise geringe Energieeffizienz. Einige Systeme neigen zur Schwingungsanfälligkeit und erfordern einen hohen Entwicklungsaufwand um ein stabiles System zu gewährleisten. Die hier betrachteten Arbeitsmaschinen beinhalten insbesondere hydraulisch oder pneumatisch betriebene Maschinen. Kennzeichnend für diese ist, dass ein Medium, bevorzugt Hydrauliköl, Druckluft oder andere flüssige oder gasförmige Stoffe zu deren Betrieb eingesetzt werden.There are many functional system solutions for the control of several consumers connected in parallel in the working and comfort equipment of working machines, all of which have reached a high level of development. A common problem of the systems used so far is the comparatively low energy efficiency. Some systems are susceptible to vibration and require a high development effort to ensure a stable system. The machines considered here include in particular hydraulically or pneumatically operated machines. Characteristic of this is that a medium, preferably hydraulic oil, compressed air or other liquid or gaseous substances are used for their operation.

Ein besonderes Problem für Steuerungen, insbesondere Mobilsteuerungen, stellen die bevorzugt bei mobilen Arbeitsmaschinen häufig auftretenden ziehenden Lasten dar, bei denen die Last in Bewegungsrichtung des Verbrauchers wirkt. Bereits bei geringen ziehenden Lasten kann es zu Kavitationserscheinungen in einem Verdrängerraum des Aktuators (Zylinder, Hydromotor) kommen. Eine Androsselung des Volumenstroms auf der Ablaufseite soll dies vermeiden. Die Geschwindigkeitssteuerung des Verbrauchers wird dann über die Ablaufsteuerkante (Tankkante) realisiert. Da die Zulaufsteuerkante (Messblende) und die Tankkante auf ein und demselben Ventilschieber angeordnet sind, kann die Kantenkontur nur für einen bestimmten Lastfall ausgelegt werden. Steuert man eine drückende Last über einen Steuerschieber mit für ziehende Lasten ausgelegten Steuerkanten, treten hohe Drosselverluste auf. Die heutzutage eingesetzten Steuerventile haben demzufolge das Problem, dass sie nicht gleichzeitig für niedrige Drosselverluste, Vermeidung von Kavitation und gute Steuerbarkeit ausgelegt werden können. Des Weiteren wird die Anpassung der Steuerkantengeometrien aufgrund der nur schwierig vorhersagbaren Lastfälle oftmals experimentell durch kostenintensive Versuche vorgenommen.A particular problem for controls, in particular mobile controls, are the pulling loads which frequently occur in mobile machines, in which the load acts in the direction of movement of the load. Even with low pulling loads, cavitation phenomena can occur in a displacement space of the actuator (cylinder, hydraulic motor). A throttling of the flow on the discharge side should avoid this. The speed control of the consumer is then realized via the process control edge (tank edge). Since the inlet control edge (measuring orifice) and the tank edge are arranged on the same valve slide, the edge contour can only be designed for a specific load case. If one controls a pressing load via a control slide with control edges designed for pulling loads, high throttling losses occur. Consequently, the control valves used today have the problem that they can not be designed simultaneously for low throttle losses, prevention of cavitation and good controllability. Furthermore, the adaptation of the control edge geometries due to the difficult to predict load cases is often made experimentally by costly experiments.

Um das Problem der schwer auszulegenden und ineffizienten Zulauf- und Ablaufsteuerkanten zu beseitigen, wurden Steuerungssysteme mit aufgelösten Steuerkanten entwickelt. Hierbei lassen sich Zulauf- und Ablaufsteuerkante unabhängig voneinander betätigen. Damit ist eine gezielte Bewegung ziehender Lasten möglich, ohne Kavitationserscheinungen hervorzurufen. Gleichzeitig werden nur geringst mögliche Drosselverluste beim Steuern drückender Lasten zugelassen.To overcome the problem of difficult to design and inefficient inlet and outlet control edges, control systems with resolved control edges have been developed. This inlet and outlet control edge can be operated independently. Thus, a targeted movement of pulling loads is possible without causing cavitation phenomena. At the same time, only the lowest possible throttling losses are permitted when controlling pushing loads.

Der wesentliche Vorteil eines Steuerungssystems mit aufgelösten Steuerkanten gegenüber einem System mit einem Ventilschieber für alle Steuerkanten liegt in der gesteigerten Effizienz, der Reduzierung des Druckniveaus, der Möglichkeit der Dezentralisierung sowie in der Möglichkeit der einfachen Energieregeneration und Energierekuperation aus Senkbewegungen.The main advantage of a control system with resolved control edges over a system with a valve spool for all control edges is the increased efficiency, the reduction of the pressure level, the possibility of decentralization as well as the possibility of simple energy regeneration and energy reclamation from sinking movements.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, Ventile mit aufgelösten Steuerkanten auszuführen. Zum einen sind dies Systeme mit 4 Stück 2/2 Wegeventilen, (1b), zum anderen Systeme mit 2 Stück 3/3 Wegeventilen, (1a). Hierfür sind zahlreiche Patentanmeldungen bekannt.Basically, there are two ways to run valves with resolved control edges. On the one hand, these are systems with 4 2/2 directional control valves, ( 1b ), on the other hand systems with 2 pieces 3/3 way valves, ( 1a ). For this purpose, numerous patent applications are known.

Hier und im Folgenden gibt eine Bezeichnung „X/Y-Wegeventil” an, dass das betreffende Ventil über X Anschlüsse verfügt, und in Y Ventilpositionen (Schaltstellungen) geschaltet werden kann. Wenn nur eine Zahl angegeben ist, bezieht sich diese Angabe auf die Zahl der Ventilpositionen (Schaltstellungen).Here and in the following, a designation "X / Y-way valve" indicates that the valve in question has X connections and can be switched to Y valve positions (switching positions). If only one number is given, this information refers to the number of valve positions (switching positions).

Beispielsweise werden in der EP 1 710 446 A2 eine hydraulische Steueranordnung und ein Steuerblock vorgestellt, bei der im Zulauf zum Verbraucher und im Ablauf vom Verbraucher Ventilschieber angeordnet sind. Den beiden Ventilschiebern ist pumpenseitig eine Individualdruckwaage vorgeschaltet. Die Druckwaage hat die Aufgabe, eine Lastunabhängigkeit des Systems bei mehreren parallel geschalteten Verbrauchern zu erreichen. Dies geschieht durch eine individuelle Regelung des Volumenstroms über den Steuerventilen. Dafür werden der Lastdruck und der über eine Feder eingestellte Druckabfall über dem Steuerventil (Steuerdruckdifferenz) mit dem Druck vor dem Steuerventil verglichen. Über die Federvorspannung wählt man den gewünschten Druckabfall über dem Steuerventil. Nachteilig bei Systemen mit vorgeschalteter Druckwaage ist das Verhalten bei Unterversorgung. Die Pumpe kann dann nicht den in Summe geforderten Volumenstrom für alle Verbraucher bereitstellen. Der lasthöchste Verbraucher wird zuerst weniger versorgt und bleibt im ungünstigsten Fall sogar stehen.For example, in the EP 1 710 446 A2 a hydraulic control arrangement and a control block presented, are arranged in the inlet to the consumer and in the course of the consumer valve spool. The two valve spools are preceded on the pump side by an individual pressure compensator. The pressure compensator has the task to achieve a load independence of the system with several parallel connected consumers. This is done by an individual control of the volume flow through the control valves. For this purpose, the load pressure and the pressure drop across the control valve (control pressure difference) set by a spring are compared with the pressure in front of the control valve. Via the spring preload one chooses the desired pressure drop over the control valve. A disadvantage of systems with upstream pressure compensator is the behavior of undersupply. The pump can then not provide the total required volume flow for all consumers. The highest-end consumer is first supplied less and in the worst case even stops.

Die DE 102 96 738 T5 Erfindung stellt eine Lösung mit aufgelöster Steuerkante vor, bei der ein Proportionalventil über eine elektrohydraulische Steuereinheit angesprochen wird und durch die Freigabe des Medienflusses in eine oder eine entgegengesetzte Richtung die Bewegungsrichtung des Hydraulikkolbens steuert. Erst in Strömungsrichtung – von der Pumpe aus gesehen – hinter diesem Ventil sind die bidirektionalen Proportionalsteuerventile angebracht, über die der Volumenstrom in die Stangen- oder Kolbenkammer des Zylinders gesteuert werden kann. Nachteilig an dieser Anordnung ist jedoch, dass keine Lastkompensation bei parallel geschalteten Verbrauchern erfolgt. Darüber hinaus ist ein hoher Komponentenaufwand, beispielsweise eine Vielzahl von Drosselventilen und hydraulischen Vorsteuerungen sowie ein Fahrtrichtungsventil zulaufseitig notwendig.The DE 102 96 738 T5 This invention provides a control edge solution in which a proportional valve is addressed via an electro-hydraulic control unit and controls the direction of movement of the hydraulic piston by releasing the fluid flow in one or an opposite direction. Only in the flow direction - as seen from the pump - behind this valve, the bidirectional proportional control valves are mounted, through which the flow in the rod or piston chamber of the cylinder can be controlled. A disadvantage of this arrangement, however, is that no load compensation is done with consumers connected in parallel. In addition, a high component cost, such as a variety of throttle valves and hydraulic Pilot controls and a directional control valve on the inlet side necessary.

Viele der bekannten Lösungen mit aufgelösten Steuerkanten haben bisher keinen umfassenden Eingang in die am Markt befindlichen Maschinen gefunden. Ein Grund ist der zusätzliche gerätetechnische Aufwand. Anstelle eines Ventils und einer Druckwaage, sind zwei Ventile und auch zwei oder mehrere Druckwaagen erforderlich. Darüber hinaus sind, wenn man die technischen Vorteile solcher Systeme (Energieeffizienz, Energierekuperationspotential, Verbesserung der Steuerbarkeit) konsequent nutzen will, zusätzliche Sensoren und aufwendige Regelungen (Mehrgrößenregelung) und dementsprechend mehr Know-how der Inbetriebnahmetechniker erforderlich.Many of the known solutions with resolved control edges have so far found no comprehensive input into the machines on the market. One reason is the additional equipment expense. Instead of a valve and a pressure balance, two valves and two or more pressure compensators are required. In addition, if you want to consistently use the technical advantages of such systems (energy efficiency, energy recuperation potential, improve controllability), additional sensors and complex controls (multi-variable control) and accordingly more know-how of the commissioning technician required.

Durch den gestiegenen Komponentenaufwand (Ventile, Magnete, Sensoren) sind die Kosten für Lösungen nach dem Stand der Technik höher, als bei heutigen Steuerungen. Die rauen Arbeitsbedingungen mobiler Arbeitsmaschinen erfordern außerdem Sonderlösungen in den elektronischen Steuerungen.Due to the increased component costs (valves, magnets, sensors), the costs for solutions according to the prior art are higher than in today's controls. The harsh working conditions of mobile work machines also require special solutions in the electronic controls.

Die wesentlichen Anforderungen an Steuerungssysteme mit aufgelöster Steuerkante können wie folgt benannt werden:

  • – Vermeiden der nicht prinzipbedingten Druckverluste an der Tankkante des Systems und damit Reduzierung des Energiebedarfs,
  • – Senken des Druckniveaus an der Pumpe in einigen Arbeitszuständen,
  • – Verbesserung der Steuerbarkeit von ziehenden Lasten und Reduzierung der Kavitationsneigung in den Aktuatoren,
  • – Reduzierung des Abstimmungs-/Inbetriebnahmeaufwandes des Systems (Kantenauslegung zueinander wird vereinfacht) und
  • – Möglichkeit zur Energierekuperation/Energieregeneration.
The main requirements for control systems with resolved control edge can be named as follows:
  • Avoidance of non-principle pressure losses at the tank edge of the system and thus reduction of the energy requirement,
  • Lowering the pressure level at the pump in some working conditions,
  • Improving the controllability of pulling loads and reducing the cavitation tendency in the actuators,
  • - Reduction of the coordination / commissioning effort of the system (edge design to each other is simplified) and
  • - Possibility for energy recuperation / energy regeneration.

Es ergibt sich die Aufgabe, diese Anforderungen durch Systeme mit aufgelösten Steuerkanten zu erfüllen, die mit weniger Komponentenaufwand (Magnetik, Sensorik, Ventile, Druckwaagen), als bisherige bekannte Systeme mit aufgelösten Steuerkanten auskommen. Dies erleichtert die praktische Umsetzung auch bei mobilen Arbeitsmaschinen.It results in the task of meeting these requirements by systems with resolved control edges, which manage with less component complexity (magnetics, sensors, valves, pressure compensators), than previous known systems with resolved control edges. This facilitates the practical implementation even with mobile machines.

Die Aufgabe wird durch die Lösung nach Anspruch 1 erfüllt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen dargestellt.The object is achieved by the solution according to claim 1. Advantageous embodiments are shown in the dependent claims.

Im Folgenden wird der durch die Pumpe in das Gesamtsystem eingespeiste Volumenstrom als Fördervolumenstrom der Pumpe bezeichnet. Diese Bezeichnung wird bis zum ersten Ventil beibehalten, dass einem einzelnen Verbraucher zugeordnet ist. Beginnend mit diesem Punkt wird dann von dem Zulaufstrom für den jeweiligen Verbraucher gesprochen. Es ist unmittelbar einsichtig, dass der Förderstrom der Pumpe bei Schaltungen ohne Rekuperation gleich der Summe der Zulaufströme aller Verbraucher ist. Bei Schaltungsvarianten mit Rekuperation ergibt sich der Förderstrom der Pumpe direkt an ihrem Anschluss als Summe der Zulaufströme aller Verbraucher vermindert, um die Rekuperationströme, die aus den Ablaufströmen abgezweigt und wieder in den Förderstrom der Pumpe eingeleitet werden.In the following, the volume flow fed into the overall system by the pump is referred to as the delivery volume flow of the pump. This designation is retained until the first valve associated with a single consumer. Starting with this point is then spoken of the feed stream for each consumer. It is immediately obvious that the flow rate of the pump in circuits without recuperation is equal to the sum of the supply currents of all consumers. In circuit variants with recuperation, the flow rate of the pump results directly at its connection as the sum of the feed streams of all consumers reduced to the recuperation streams, which are branched off from the drainage streams and fed back into the flow of the pump.

Die Erfindung ermöglicht Systemlösungen sowohl für das Prinzip der 3-Wegeventile als auch für das Prinzip der 2-Wegeventile, die mit nur einer nachgeschalteten Druckwaage pro Verbraucher auskommen und im Gegensatz zu Lösungen nach dem Stand der Technik einen geringeren Aufwand an eingesetzter Magnetik und/oder Sensorik aufweisen. Die Vorzüge der guten Steuerbarkeit eines elektrohydraulischen Steuerungssystems (elektrohydraulische Steuereinheit) werden beibehalten. Durch gezieltes Anheben aller Verbraucherdrücke auf ein einheitliches Druckniveau und der damit möglichen Nutzung des rückfließenden Volumenstromes besteht die Möglichkeit der Energierekuperation. Dem Fachmann ist bekannt, dass die vorgeschlagenen Schaltungen mit 2-Wegeventilen bzw. 3-Wegeventilen neben den hier vorgestellten Lösungsvarianten auch funktionieren, wenn weitere Anschlüsse hinzugefügt werden, die lediglich Hilfsströme steuern.The invention enables system solutions both for the principle of 3-way valves and for the principle of 2-way valves, which manage with only one downstream pressure balance per consumer and unlike solutions according to the prior art, a lower cost of inserted magnetics and / or Have sensor. The advantages of good controllability of an electro-hydraulic control system (electro-hydraulic control unit) are maintained. By deliberately raising all consumer pressures to a uniform pressure level and the possible use of the returning volume flow, there is the possibility of energy recuperation. It is known to the person skilled in the art that the proposed circuits with 2-way valves or 3-way valves, in addition to the solution variants presented here, also function if further connections are added which only control auxiliary currents.

Es wird eine schaltungstechnische Umsetzung eines Steuerungssystems mit aufgelöster Steuerkante vorgeschlagen, welches mit geringem Komponentenaufwand, bei den Eigenschaften hohe Energieeffizienz und Lastunabhängigkeit, die Steuerung mehrerer parallel geschalteter Verbraucher ermöglicht.It is proposed a circuit implementation of a control system with resolved control edge, which allows for low component complexity, the properties of high energy efficiency and load independence, the control of several parallel connected consumers.

Es liegt im Rahmen fachmännischen Handelns, die Durchströmungsrichtungen und Ventilstellungen unter Beibehaltung der im Folgenden vorgestellten Prinzipien zu verändern.It is within the scope of expert action to change the flow directions and valve positions while maintaining the principles presented below.

Alle hier vorgestellten neuen Systemlösungen sind vereinfacht abgebildet, d. h. ohne Vorsteuerung der Steuerventile, ohne aufwändige Lastmeldeventile, ohne Lasthalteventile und ohne Sekundärdruckbegrenzungsventile. Diese Hilfseinrichtungen sind dem Fachmann bekannt und ihre Anordnung ist Bestandteil des Standes der Technik und der üblichen Auslegungsarbeiten für hydraulische und pneumatische Steuersysteme.All new system solutions presented here are shown in simplified form, ie. H. without pilot control of the control valves, without complex load-sensing valves, without load-holding valves and without secondary pressure relief valves. These auxiliary devices are known in the art and their arrangement is part of the prior art and the usual design work for hydraulic and pneumatic control systems.

Die Begriffe Kolbenkammer und Stangenkammer sind in der Fachliteratur auch als Kolbenraum bzw. Stangenraum bekannt.The terms piston chamber and rod chamber are known in the literature as piston chamber or rod space.

Das erfindungsgemäße System mit 2/2 Wegeventiltechnik benötigt nur 2 Stück Proportionalventile und nicht, wie bisher, 4 Stuck. Allerdings wird zusätzlich ein kostengünstiges Schaltventil eingesetzt. Die Anzahl der Proportionalmagnete wird von 4 Stück auf 2 Stück, plus einen Schaltmagneten, reduziert. Es wird nur eine Druckwaage benötigt und nicht, wie bei anderen Systemen, mindestens 2 Stuck. Es wird nur ein Drucksensor pro Verbraucher benötigt. Im einfachsten Fall kann sogar vollständig auf den Einsatz von Sensorik verzichtet werden, was ebenfalls keine bekannte Lösung ermöglicht. The system according to the invention with 2/2 way valve technology requires only 2 proportional valves and not, as before, 4 pieces. However, a cost-effective switching valve is additionally used. The number of proportional solenoids is reduced from 4 pieces to 2 pieces, plus one switching solenoid. Only one pressure balance is needed and not, as with other systems, at least 2 pieces. Only one pressure sensor per consumer is needed. In the simplest case, it is even possible to completely dispense with the use of sensor technology, which likewise makes no known solution possible.

Das Grundprinzip der Steuerung ist ein klassisches lastunabhängiges Stromteilerprinzip. Im Falle einer vorgeschalteten Druckwaage kann das System aber auch zu einem klassischen Stromregelprinzip verändert werden. Die Ventile werden vorteilhaft in Plattenbauweise ausgeführt und lassen sich in bereits bestehende Ventilblöcke zur Steuerung ausgewählter Verbraucher integrieren.The basic principle of the control is a classic load-independent flow divider principle. In the case of an upstream pressure compensator, however, the system can also be changed to a classic flow control principle. The valves are advantageously designed in panel construction and can be integrated into existing valve blocks for controlling selected consumers.

Die Druckwaage kann den Ventilen vor- oder nachgeschaltet werden. Gemeinsam mit den beiden Lastfällen (ziehend und drückend) ergeben sich vier Schaltungsvarianten (2).

  • 1. Spalte: Druckwaage vor den Ventilen: Die Pumpe fördert gegen die Druckwaage IDW, die vor dem 2/2 Wegeventil VWzu (Zulaufventil) für den Zulauf angeordnet ist. Die Druckwaage vergleicht den Druck nach dem Zulaufventil mit dem Druck vor dem Zulaufventil und regelt den Volumenstrom über der Zulaufblende, indem eine konstante Druckdifferenz über dem Zulaufventil des Systems aufrechterhalten wird. Nach dem Zulaufventil ist das Richtungsventil VD angeordnet, das den Medienstrom abhängig von der gewünschten Bewegungsrichtung des Kolbens in die Kolben- oder die Stangenkammer des Zylinders presst.
  • 2. Spalte: Druckwaage hinter den Ventilen: Die Pumpe fördert gegen das 2/2 Wegeventil VWzu (Zulaufventil), das der Druckwaage IDW vorgeschaltet ist. Die Druckwaage vergleicht den Druck nach dem Zulaufventil mit dem höchsten Lastdruck im System und regelt den Volumenstrom über der Zulaufblende, indem eine konstante Druckdifferenz über dem Zulaufventil des Systems aufrechterhalten wird. Nach der Druckwaage ist das Richtungsventil VD angeordnet, das für diesen Lastfall den Medienstrom in die Kolbenkammer des Zylinders drückt. Das Medium wird durch den sich bewegenden Kolben aus der Stangenkammer verdrängt und über das Richtungsventil VD zum 2/2 Wegeventil VWab (Ablaufventil) geleitet und von diesem weiter in den Tank gedrückt.
  • 1. Zeile: drückender Lastzustand: Das Medium wird durch das Richtungsventil in die Kolbenkammer des Zylinders geleitet. Durch den sich bewegenden Kolben wird das Medium aus der Stangenkammer verdrängt und über das Richtungsventil VD zum 2/2 Wegeventil VWab (Ablaufventil) geleitet und von diesem weiter in den Tank gedrückt. Das Ablaufventil ist vollständig geöffnet, um Drosselverluste weitgehend zu vermeiden.
  • 2. Zeile: ziehender Lastzustand: Das Medium wird durch das Richtungsventil in die Stangenkammer des Zylinders geleitet. Durch den sich bewegenden Kolben wird das Medium aus der Kolbenkammer verdrängt und über das Richtungsventil VD zum 2/2 Wegeventil VWab (Ablaufventil) geleitet und von diesem weiter in den Tank gedrückt. Der Druck in der Kolbenkammer des Zylinders wird gemessen und beim Unterschreiten eines zulässigen Wertes wird das Ablaufventil teilweise geschlossen, um die Ablaufgeschwindigkeit des Mediums aus der Stangenkammer soweit zu reduzieren, dass der zulässige Mindestdruck in der Kolbenkammer erhalten bleibt.
The pressure compensator can be connected upstream or downstream of the valves. Together with the two load cases (pulling and pushing), four circuit variants result ( 2 ).
  • 1st column: Pressure compensator in front of the valves: The pump delivers against the pressure compensator IDW, which is located in front of the 2/2 directional valve VW to (inlet valve) for the inlet. The pressure compensator compares the pressure downstream of the inlet valve with the pressure upstream of the inlet valve and regulates the volume flow through the inlet orifice by maintaining a constant pressure difference across the inlet valve of the system. After the inlet valve, the directional valve VD is arranged, which presses the medium flow depending on the desired direction of movement of the piston in the piston or the rod chamber of the cylinder.
  • 2nd column: Pressure compensator behind the valves: The pump delivers against the 2/2 directional valve VW to (inlet valve), which is connected upstream of the pressure compensator IDW. The pressure compensator compares the pressure after the inlet valve with the highest load pressure in the system and regulates the volume flow over the inlet orifice by maintaining a constant pressure difference across the system inlet valve. After the pressure compensator, the directional valve VD is arranged, which presses the media flow into the piston chamber of the cylinder for this load case. The medium is displaced by the moving piston rod from the chamber and passed via the directional valve VD to 2/2 way valve VW from (drain valve) and further pushed from this into the tank.
  • 1st line: pressing load state: The medium is directed through the directional valve into the piston chamber of the cylinder. By the moving piston, the medium is forced out of the rod chamber and passed through the directional valve VD to 2/2 way valve VW from (drain valve) and further pushed from this into the tank. The drain valve is fully open to largely avoid throttle losses.
  • 2nd line: pulling load state: The medium is directed through the directional valve into the rod chamber of the cylinder. By the moving piston, the medium is forced out of the piston chamber and passed through the directional valve VD to 2/2 way valve VW from (drain valve) and further pushed from this into the tank. The pressure in the piston chamber of the cylinder is measured and when falling below a permissible value, the drain valve is partially closed in order to reduce the flow rate of the medium from the rod chamber so far that the permissible minimum pressure in the piston chamber is maintained.

Drückende und ziehende Lastzustände können in beide Bewegungsrichtungen auftreten. Die 2 zeigt dies nur beispielhaft für die ein und die andere Bewegungsrichtung. Es ist genauso denkbar, dass sich die Kraftrichtung umkehrt.Pressing and pulling load conditions can occur in both directions of movement. The 2 shows this only as an example for the one and the other direction of movement. It is also conceivable that the direction of force reverses.

Der Bediener gibt über den Joystick die Sollgeschwindigkeit der Verbraucher vor. In einem Steuerungsalgorithmus wird die Stellung des Zulaufventils VWzu, die Stellung des Richtungsventils VD sowie die notwendige Volumenstrommenge errechnet. Die Pumpe wird so verschwenkt, dass sie genau die Menge in das System hineinfördert, die in Summe von allen Verbrauchern benötigt wird. Über das Richtungsventil VD wird die Bewegungsrichtung des Verbrauchers vorgegeben. Die Information über die Stellung wird dem Bedienersignal entnommen.The operator uses the joystick to set the target speed of the consumers. In a control algorithm, the position of the inlet valve VW to , the position of the directional valve VD and the required volume flow amount is calculated. The pump is swiveled to pump exactly the amount needed by all consumers in the system. About the directional valve VD, the direction of movement of the consumer is specified. The information about the position is taken from the operator signal.

Die Ablaufsteuerkante wird so angesteuert, dass der Druck auf der Zulaufseite nicht unter einen bestimmten Wert fällt. Diese vorgegebene Druckuntergrenze hängt von den eingesetzten Hydraulik- bzw. Pneumatikmedien, der Bewegungsgeschwindigkeit, der Kammerform und weiteren Randbedingungen ab. Spätestens wenn der Druck im Zulaufvolumenstrom unter einen kavitationskritischen Wert fällt, muss der Ablauf gedrosselt werden. Da dies jedoch bereits die Gefahr von Beschädigungen birgt, sollte die Drosselung des Ablaufvolumenstromes vorher erfolgen. Es kommt dabei ein Drucksensor zur Ermittlung des Druckes pA zum Einsatz. Im Falle einer drückenden Last F in Gegenrichtung der Bewegung x wird die Ablaufsteuerkante vollständig geöffnet, um unnötige Drosselverluste zu vermeiden. Bei einer ziehenden Last F (wirkt in Bewegungsrichtung x) kann der Druck pA stark abfallen. Um dies zu verhindern wird ab einem bestimmten Druck pA (beispielsweise 5 bar) die Ablaufsteuerkante so geregelt, dass der rückfließende Volumenstrom angedrosselt wird, um Kavitationszustände auszuschließen. Diese bedarfsgerechte Androsselung wird nach der Last eingestellt und bietet damit erhebliche energetische Vorteile im Vergleich zu heutigen Steuerungssystemen mit gemeinsamen Steuerkanten.The flow control edge is controlled so that the pressure on the inlet side does not fall below a certain value. This predetermined lower pressure limit depends on the hydraulic or pneumatic media used, the speed of movement, the chamber shape and other boundary conditions. At the latest when the pressure in the inflow volume flow falls below a cavitation-critical value, the sequence must be throttled. However, since this already carries the risk of damage, the throttling of the drain volume flow should be done before. In this case, a pressure sensor is used to determine the pressure p A. In the case of a pressing load F in the opposite direction of movement x, the sequence control edge is opened completely in order to avoid unnecessary throttling losses. With a pulling load F (acts in the direction of movement x), the pressure p A can drop sharply. To prevent this is from a certain pressure p A (for example, 5 bar), the flow control edge regulated so that the refluxing flow is throttled to exclude cavitation states. This demand-based throttling is adjusted according to the load and thus offers considerable energy advantages compared to today's control systems with common control edges.

Das Steuerungssystem arbeitet dann lastunabhängig, wenn sich über allen Zulaufsteuerkanten zu den parallel betätigten Verbrauchern der gleiche Druckabfall einstellt. Dies wird durch eine individuelle Volumenstromregelung über der Zulaufsteuerkante unter Einsatz von Individualdruckwaagen (IDW) erreicht. Deren Funktionalität hat sich bei heutigen Load-Sensing Systemen bewährt. Die Individualdruckwaagen können vorgeschaltet sein, wie im System IDW_vor, womit das System den Charakter einer klassischen Stromregelschaltung erhält, aber auch nachgeschaltet, wie beim System IDW_nach, womit sich das System wie eine klassische Stromteilerschaltung verhält.The control system then operates independently of the load when the same pressure drop occurs across all supply control edges to the parallel actuated consumers. This is achieved by individual volume flow control over the inlet control edge using individual pressure compensators (IDW). Their functionality has proven itself in today's load-sensing systems. The individual pressure compensators can be connected upstream, as in the system IDW_vor, which gives the system the character of a classic power control circuit, but also downstream, as in the system IDW_nach, which behaves the system like a classic power divider circuit.

Auf den Einsatz des Drucksensors kann verzichtet werden, wenn eine direkte Rückführung des Lastdruckes der Zulaufseite auf das Ventil der Ablaufseite realisiert wird (3). Die Ablaufseite hat dann den Charakter eines klassischen Senkbremsventils. In diesem Fall kommt die Schaltung vollständig ohne den Einsatz zusätzlicher Sensorik aus.The use of the pressure sensor can be dispensed with if a direct return of the load pressure of the inlet side to the valve of the outlet side is realized ( 3 ). The discharge side then has the character of a classic lowering brake valve. In this case, the circuit is completely without the use of additional sensors.

Die Schaltungen nach 2 und 3 können für mehrere Verbraucher erweitert werden, indem die Zulaufstromleitung und die Ablaufstromleitung als gemeinsame Leitungen ausgeführt werden. In jeder Ventilscheibe existiert ein Lastmeldeventil, das den höchsten Lastdruck an jede Ventilscheibe meldet (Ventilscheibe = Ventile je Verbraucher, diese sind häufig als gemeinsames Modul ausgeführt).The circuits after 2 and 3 can be extended for multiple consumers by running the inlet flow line and the drain line as common lines. In each valve disc there is a load-sensing valve, which reports the highest load pressure to each valve disc (valve disc = valves per consumer, these are often designed as a common module).

Die Erfindung stellt Lösungen für beide Gruppen aufgelöster Steuerkanten (2-Wegeventilbauweise und 3-Wegeventilbauweise) bereit. Beide Lösungen sind steuerungsseitig als bedarfsgerecht versorgtes elektrohydraulisches Steuerungssystem ausgelegt.The invention provides solutions for both groups of resolved control edges (2-way valve design and 3-way valve design) ready. Both solutions are designed on the control side as a demand-supplied electro-hydraulic control system.

Das System mit 3-Wegeventiltechnik arbeitet im Grunde ähnlich wie das in 2-Wegeventiltechnik ausgeführte System. Die Richtungssteuerung erfolgt allerdings nicht durch ein zusätzliches Ventil, sondern direkt in den Proportionalventilen. Aufgrund der eingesetzten doppelt durchströmten Ventilschieber gelingt es, die Anzahl der Druckwaagen auf 1 Stück zu reduzieren.The 3-way valve system works basically similar to the 2-way valve system. However, the directional control does not take place through an additional valve, but directly in the proportional valves. Due to the double flow valve slide used, it is possible to reduce the number of pressure compensators to 1 piece.

Die doppelt durchströmten Ventilschieber sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise von der Bosch-Rexroth AG hergestellt.The double-flow valve slide are known from the prior art and are manufactured for example by the Bosch-Rexroth AG.

4 zeigt eine bevorzugte Schaltungsvariante, die auf dem Grundprinzip von 2 Stück 3-Wegeventilen aufbaut. Damit nur eine (nachgeschaltete) Druckwaage für beide Bewegungsrichtungen eingesetzt werden muss, sind die Ventile als doppelt durchströmte 5/3 Wegeventile ausgeführt. Ein Fahrtrichtungsventil ist nicht notwendig. Die Grundsteuerung der Pumpe und der Zu- und Ablaufsteuerkante erfolgt wie bei der beschriebenen 2/2 Wegeventiltechnik. Der Drucksensor wird bei dieser Schaltungsvariante beibehalten. 4 shows a preferred circuit variant, which is based on the basic principle of 2 pieces 3-way valves. So that only one (downstream) pressure compensator has to be used for both directions of movement, the valves are designed as double-flow 5/3 directional control valves. A directional control valve is not necessary. The basic control of the pump and the inlet and outlet control edge is carried out as in the described 2/2 way valve technology. The pressure sensor is retained in this circuit variant.

Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung mit vorgeschalteter Druckwaage ( EP 1 710 446 A2 ) ist das Verhalten eines Systems mit nachgeschalteter Druckwaage allerdings deutlich unterschiedlich. Durch die sich einstellende klassische Stromteilung wird eine Lastunabhängigkeit erzielt, bei der alle Ventile auch bei Unterversorgungszuständen steuerbar bleiben.In contrast to the known from the prior art arrangement with upstream pressure compensator ( EP 1 710 446 A2 ), however, the behavior of a system with downstream pressure compensator is significantly different. Due to the self-adjusting classical current division, a load independence is achieved, in which all valves remain controllable even in the case of undersupply conditions.

Die 4 stellt die Schaltung in der Lage ohne Medienfluss dar. Um den Medienfluss in die Kolbenkammer zu leiten, werden die Ventile VWzu und VWab so gestellt, dass der, in der Darstellung linke Weg freigegeben wird. Nun bewegt sich das Medium durch das Ventil VWzu, durch die Druckwage IDW und anschließend nochmals durch VWzu (doppeltdurchströmtes Ventil) in die Kolbenkammer des Verbrauchers. Das Medium wird aus der Stangenkammer verdrängt und fließt über das Ablaufventil in den Tank ab. Die Druckwaage erfasst die Druckdifferenz des zuströmenden Mediums nach dem Zulaufventil und des lasthöchsten Verbrauchers des Zulaufventils und regelt den zulässigen Medienstrom entsprechend. Der Drucksensor erfasst die Druckverhältnisse im zulaufenden Medienstrom und übermittelt diese an die elektrohydraulische Steuereinrichtung. Beim Unterschreiten eines zulässigen Druckes veranlasst diese, dass der ablaufende Medienstrom durch das Ablaufventil VWab gedrosselt wird. Zur Umkehrung der Bewegungsrichtung vertauschen die Ventile ihre Funktion und werden dazu so gestellt, dass der, in der Darstellung, rechte Weg freigegeben wird. Da die Last in diesem Fall nicht ziehend wirkt, wird jedoch keine Androsselung des ablaufenden Medienstroms notwendig. Es versteht sich von selbst, dass die Lasten an jedem Verbraucher bezogen auf die Bewegungsrichtung des Kolbens drückend oder ziehend wirken können, die Ventilstellungen werden dann bevorzugt durch die elektrohydraulische Steuereinheit entsprechend angepasst, do dass das beschriebene Steuerprinzip realisiert wird.The 4 , the circuit is able without media flow. In order to guide the media flow into the piston chamber, the valves VW and VW to be made from such that the, is released in the left-hand path representation. Now the medium moves through the valve VW to , through the pressure gauge IDW and then again through VW to (double-flow valve) in the piston chamber of the consumer. The medium is displaced from the rod chamber and flows via the drain valve into the tank. The pressure compensator detects the pressure difference of the inflowing medium after the inlet valve and the highest-load load of the inlet valve and regulates the permissible media flow accordingly. The pressure sensor detects the pressure conditions in the incoming media flow and transmits them to the electrohydraulic control device. When falling below a permissible pressure causes this, that the outflowing medium flow is throttled by the drain valve VWab. To reverse the direction of movement, the valves interchange their function and are set so that the, in the representation, right way is released. Since the load is not pulling in this case, however, no throttling of the running media flow is necessary. It goes without saying that the loads on each consumer based on the direction of movement of the piston can act pushing or pulling, the valve positions are then preferably adjusted by the electro-hydraulic control unit accordingly, do that the control principle described is realized.

Ein bevorzugtes System mit 3-Wegeventilen und 2 Verbrauchern ist in 5 dargestellt. Es ist prinzipiell um beliebig viele Verbraucher erweiterbar. Die Druckwaage einer jeden Ventilsektion sorgt dafür, dass der Druck hinter allen Zulaufsteuerkanten im System gleich groß ist. Damit hängt die Volumenstromverteilung im System nur noch von den Öffnungsquerschnitten der Zulaufsteuerkanten ab. Das System verhält sich wie eine klassische Stromteilerschaltung. Auch hier kommen pro Ventilachse ein Drucksensor und eine gemeinsame elektrohydraulische Steuervorrichtung zum Einsatz.A preferred system with 3-way valves and 2 consumers is in 5 shown. It is in principle expandable to any number of consumers. The pressure compensator of each valve section ensures that the pressure behind all inlet control edges in the system is the same. Thus, the volume flow distribution in the system only depends on the opening cross sections of the inlet control edges. The system behaves like a classic power divider circuit. Here too, a pressure sensor and a common electro-hydraulic control device are used per valve axis.

Die aufgelöste Bauweise der Ventilschieber ermöglicht eine Energierekuperation bzw. -regeneration (ohne Zwischenspeicherung) beim Auftreten von ziehenden Lasten und/oder einem lastniederen parallel geschalteten Verbraucher.The dissolved construction of the valve spool allows an energy recuperation or regeneration (without intermediate storage) when pulling loads occur and / or a load-low parallel connected consumer.

Eine bevorzugte Schaltungsvariante zur Energierekuperation ist in 6 dargestellt. Für die Energiespeicherung existieren zahlreiche Lösungsmöglichkeiten, die mit dieser Ventiltechnik umgesetzt werden könnten.A preferred circuit variant for energy recuperation is in 6 shown. There are numerous solutions for energy storage that could be implemented with this valve technology.

Bei der Energierekuperation mit aufgelöster Steuerkante hebt man vorzugsweise gezielt das Druckniveau vor der Ablaufsteuerkante der lastniederen Verbraucher an. Dadurch arbeiten alle Verbraucher mit dem gleichen Systemdruck auf der Zulaufseite. Der Volumenstrom, der über die Ablaufsteuerkante angedrosselt wird, kann dann bevorzugt über ein Rekuperationsventil Vrek oder einen Hydromotor, der auf der Antriebswelle sitzt und ein variables Verdrängervolumen aufweist, nutzbar gemacht werden. Es sind hier zahlreiche weitere Möglichkeiten denkbar.In the energy recuperation with dissolved control edge is raised preferably targeted the pressure level before the flow control edge of the lastniederen consumers. As a result, all consumers work with the same system pressure on the inlet side. The volume flow, which is throttled over the flow control edge, can then be made available preferably via a recuperation valve V rek or a hydraulic motor which sits on the drive shaft and has a variable displacement volume. There are many other possibilities here.

In der in Bild 6 dargestellten bevorzugten Schaltungsvariante kommen zwei 3-Wegeventile je Verbraucher zum Einsatz. Die Schaltung entspricht dabei weitgehend der in 4 gezeigten. Es kommt nun jedoch ein Rekuperationsventil zum Einsatz, das, falls der Druck des ablaufenden Medienstroms höher als der Pumpendruck ist, einen Teil des ablaufenden Medienstroms in den Zulauf über das Rekuperationsventil Vrek einspeist. Das Rekuperationsventil ist bevorzugt in der Art einer Druckwaage ausgeführt, die den Druck in Zulaufleitung und Ablaufleitung vergleicht und bei einem höheren Druck in der Ablaufleitung das Ventil öffnet. Ein Doppelrückschlagventil im Zulauf des Rekuperationsventils sorgt dabei dafür, dass das Rekuperationsventil immer aus dem jeweils aktiven Ablauf gespeist wird. Weitere, durch die Pumpe zu versorgende Verbraucher würden dann mit ihren zugehörigen Ventilschaltungen parallel zu der dargestellten Schaltung an die Förderleitung der Pumpe bzw. die Ablaufleitung, die in den Tank führt, angeschlossen. Auch diese Schaltungsvariante wird von einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung gesteuert.In the preferred circuit variant shown in Figure 6, two 3-way valves per consumer are used. The circuit corresponds largely to the in 4 shown. However, a recuperation valve is now used which, if the pressure of the outflowing medium flow is higher than the pump pressure, feeds part of the outflowing medium flow into the inlet via the recuperation valve V rek . The recuperation valve is preferably designed in the manner of a pressure compensator, which compares the pressure in the inlet line and the outlet line and opens the valve at a higher pressure in the outlet line. A double check valve in the inlet of the recuperation valve ensures that the recuperation valve is always fed from the respective active drain. Further, to be supplied by the pump consumers would then connected with their associated valve circuits in parallel to the circuit shown to the delivery line of the pump or the drain line leading into the tank. This circuit variant is controlled by an electro-hydraulic control device.

Verzichtet man auf den Einsatz von Druckwaagen im System lässt sich eine weitere bevorzugte Möglichkeit für die Energierekuperation realisieren. Bei Lasten in Bewegungsrichtung wird der rückfließende Volumenstrom direkt auf die Pumpenseite geleitet. Dabei muss die Zulaufkante in die Regelung des Ventils eingebunden werden um ein „Durchfallen” des Verbrauchers zu vermeiden. Als Energiequelle kommt eine Motor/Pumpeneinheit zum Einsatz, über die Energie zurückgewonnen werden kann. 7 zeigt eine solche Schaltungsvariante. Die Ventilstellungen sind in Abhängigkeit von der Lastrichtung ebenfalls angegeben. Die Leitung B wirkt bei Last in Bewegungsrichtung und der Ventilstellung für den Zulauf in die Kolbenkammer als Rekuperationsleitung und die Leitung A als Pumpenleitung. Bei einer Umkehrung der Bewegungsrichtung des Kolbens, d. h. bei der Ventilstellung für den Zulauf in die Kolbenkammer (jedoch wieder mit Last in Bewegungsrichtung) vertauschen sich die Funktionen der Leitungen A und B. Die Drosselung des ablaufenden Volumenstroms erfolgt über die Ansteuerung der Ablaufkante des 3-Wegeventils, das in der aktuellen Situation die Funktion des Ablaufventils innehat. Weitere, durch die Pumpe zu versorgende Verbraucher würden dann mit ihren zugehörigen Ventilschaltungen parallel zu der dargestellten Schaltung an die Förderleitung der Pumpe bzw. die Ablaufleitung die in den Tank führt angeschlossen. Der Druck im Ventil wird von einem Sensor pro Ventilachse ausreichend erfasst, da sowohl die Ventilstellung als auch die Menge durch das Ventil und das Flächenverhältnis am Zylinder bekannt ist. Auch diese Schaltungsvariante wird von einer elektrohydraulischen Steuereinrichtung gesteuert.If one waives the use of pressure compensators in the system, another preferred option for energy recuperation can be realized. For loads in the direction of movement, the return flow is directed directly to the pump side. In this case, the inlet edge must be integrated into the control of the valve to avoid a "falling through" of the consumer. The energy source is a motor / pump unit used to recover energy. 7 shows such a circuit variant. The valve positions are also indicated depending on the load direction. The line B acts in load in the direction of movement and the valve position for the inlet in the piston chamber as Rekuperationsleitung and the line A as a pump line. In a reversal of the direction of movement of the piston, ie at the valve position for the inlet into the piston chamber (but again with load in the direction of movement) interchange the functions of the lines A and B. The throttling of the outflow volume flow takes place via the control of the trailing edge of the 3 Directional valve, which has the function of the drain valve in the current situation. Further, to be supplied by the pump consumers would then connected with their associated valve circuits parallel to the circuit shown to the delivery line of the pump or the drain line leading into the tank. The pressure in the valve is adequately detected by one sensor per valve axis, since both the valve position and the quantity through the valve and the area ratio at the cylinder are known. This circuit variant is controlled by an electro-hydraulic control device.

Die Wegeventile sind bevorzugt als elektromagnetisch gesteuerte Ventile ausgelegt. Es kann jedoch ebenso eine Motorsteuerung, eine Handbetätigung, eine hydraulische Betätigung oder ein sonstiger geeigneter Antrieb zur Bewegung der Ventile eingesetzt werden. In diesen Fällen werden allerdings Wegsensoren an den Zulaufkanten oder Wegsensoren an den Individualdruckwaagen nötig, um eine elektronische Information über die Ventilöffnung und damit den Volumenstrombedarf für die Pumpe zu erhalten.The directional control valves are preferably designed as electromagnetically controlled valves. However, it is also possible to use a motor control, a manual override, a hydraulic actuation or any other suitable drive for moving the valves. In these cases, however, displacement sensors at the inlet edges or displacement sensors on the individual pressure compensators are necessary in order to obtain electronic information about the valve opening and thus the flow rate requirement for the pump.

Figurencharacters

1 Ventilsteuerungen mit aufgelösten Steuerkanten (Stand der Technik) 1 Valve controls with resolved control edges (prior art)

2 Schaltplan für das neue Steuerungssystem mit aufgelösten Steuerkanten 2 Circuit diagram for the new control system with resolved control edges

3 Schaltplan für ein neues sensorfreies Steuerungssystem 3 Circuit diagram for a new sensor-free control system

4 Schaltplan für das neue Steuerungskonzept unter Einsatz von 5/3 Wegeventilen 4 Circuit diagram for the new control concept using 5/3 directional control valves

5 Beispielhaftes System mit zwei Verbrauchern 5 Exemplary system with two consumers

6 Neues Schaltungskonzept mit Möglichkeit der Rekuperation 6 New circuit concept with possibility of recuperation

7 Ventilkonzept ohne Druckwaagen zur einfachen Energierekuperation 7 Valve concept without pressure compensators for easy energy recuperation

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

A, BA, B
Pumpenleitung bzw. Rekuperationsleitung (abhängig von der Strömungsrichtung der Medien)Pump line or recuperation line (depending on the flow direction of the media)
FF
durch die Last ausgeübte Kraftforce exerted by the load
xx
Bewegungsrichtung des KolbensDirection of movement of the piston
Qzu Q too
Volumenstrom der ZulaufleitungVolume flow of the supply line
Qab Q from
Volumenstrom der AblaufleitungVolume flow of the drain line
Q1Q1
Fördervolumenstrom der PumpeFlow rate of the pump
QA1 Q A1
Volumenstrom der Zulaufleitung des Verbrauchers 1Volume flow of the supply line of the consumer 1
QB1 Q B1
Volumenstrom der Ablaufleitung des Verbrauchers 1Volume flow of the discharge line of the consumer 1
QA2 Q A2
Volumenstrom der Zulaufleitung des Verbrauchers 2Volume flow of the supply line of the consumer 2
QB2 Q B2
Volumenstrom der Ablaufleitung des Verbrauchers 2Volume flow of the discharge line of the consumer 2
p1 p 1
Förderdruck der PumpeDelivery pressure of the pump
pA1 p A1
Druck in der Zulaufleitung des Verbrauchers 1Pressure in the supply line of the consumer 1
pB1 p B1
Druck in der Ablaufleitung des Verbrauchers 1Pressure in the drain line of the consumer 1
pA2 p A2
Druck in der Zulaufleitung des Verbrauchers 2Pressure in the supply line of the consumer 2
pB2 p B2
Druck in der Ablaufleitung des Verbrauchers 2Pressure in the drain line of the consumer 2
MM
Motorengine
VDVD
Richtungsventildirectional valve
VWzu VW too
Ventil zur Steuerung des zulaufenden MedienstromsValve for controlling the incoming media flow
VWab VW off
Ventil zur Steuerung des ablaufenden MedienstromsValve for controlling the outflowing media flow
ECUECU
Elektrohydraulische SteuerungseinheitElectrohydraulic control unit
VWzu1 VW zu1
zulaufender Medienstrom für Verbraucher 2incoming media stream for consumers 2
VWzu2 VW zu2
zulaufender Medienstrom für Verbraucher 2incoming media stream for consumers 2
VWab1 VW ab1
ablaufender Medienstrom für Verbraucher 1Expiring medium flow for consumers 1
VWab2 VW ab2
ablaufender Medienstrom für Verbraucher 2running media stream for consumers 2
IDWIDW
IndividualdruckwaageIndividual pressure compensator
IDW1 IDW 1
Individualdruckwaage zugeordnet zu Verbraucher 1Individual pressure compensator assigned to consumer 1
IDW2 IDW 2
Individualdruckwaage zugeordnet zu Verbraucher 2Individual pressure balance assigned to consumer 2
Vrek V rek
RekuperationsventilRekuperationsventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 10296738 T5 [0008] DE 10296738 T5 [0008]

Claims (5)

Hydraulische Steueranordnung zur Steuerung eines oder mehrerer Verbraucher wobei jeder Verbraucher mindestens einen Druckmesser und eine stetig verstellbare Wegeventilanordnung aufweist und die Wegeventilanordnung Zulaufstrom und Ablaufstrom mittels getrennter Wegeventile getrennt voneinander steuern kann, wobei – beim Einsatz von 2-Wegeventilen jedem Verbraucher ein Richtungsventil zugeordnet ist, das den Zulaufstrom in Kolben- oder Stangenkammer des Verbrauchers festlegt und eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, die vor oder hinter dem 2-Wegeventil des Zulaufstromes, jedoch immer zwischen Pumpe und Richtungsventil angeordnet ist, wobei eine elektrohydraulische Steuereinheit Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der Verbraucher steuert, indem sie Benutzereingaben, Druckmesswerte aus dem Zulaufstrom und Vorgaben zu einer Druckuntergrenze im Zulaufstrom verarbeitet und Stellung der Richtungsventile und die Öffnungsweiten der 2-Wegeventile steuert oder – beim Einsatz von 3-Wegeventilen jedem Verbraucher eine Individualdruckwaage zugeordnet ist, die hinter dem Wegeventil des Zulaufstromes angeordnet ist, wobei eine elektrohydraulische Steuereinheit Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit der Verbraucher steuert, indem sie Benutzereingaben, Druckmesswerte aus dem Zulaufstrom und Vorgaben zu einer Druckuntergrenze im Zulaufstrom verarbeitet und die Öffnungsweiten der 3-Wegeventile steuert.Hydraulic control arrangement for controlling one or more consumers wherein each consumer has at least one pressure gauge and a continuously adjustable directional control valve arrangement and the directional control valve arrangement inlet flow and outflow by means of separate directional control valves can control each other separately - When using 2-way valves each consumer a directional valve is assigned, which sets the inlet flow in the piston or rod chamber of the consumer and an individual pressure compensator is assigned, which is located in front of or behind the 2-way valve of the inlet stream, but always between the pump and directional valve wherein an electro-hydraulic control unit controls the direction of movement and the speed of the consumer by processing user inputs, pressure readings from the feed stream, and prescriptions to a lower pressure limit in the feed stream and controlling the position of the directional valves and the opening widths of the 2-way valves or - When using 3-way valves each consumer an individual pressure compensator is assigned, which is arranged behind the directional control valve of the feed stream, with an electro-hydraulic control unit direction of movement and speed controls the consumer by processing user inputs, pressure readings from the feed stream and specifications to a lower pressure limit in the feed stream and controls the opening widths of the 3-way valves. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1, wobei die elektrohydraulische Steuereinheit den Ablaufstrom mittels der Öffnungsweite des Wegeventils im Ablaufstrom so drosselt, dass die vorgegebene Druckuntergrenze im Zulaufstrom nicht unterschritten wird.Hydraulic control arrangement according to claim 1, wherein the electro-hydraulic control unit throttles the outflow stream by means of the opening width of the directional control valve in the outflow stream in such a way that the predetermined lower pressure limit in the inflow stream is not undershot. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit 2-Wegeventilen, wobei keine Druckmesswerte aus dem Zulaufstrom von der elektrohydraulischen Steuereinheit verarbeitet werden und der Lastdruck des Zulaufstromes auf das Wegeventil des Ablaufstromes so geleitet wird, dass dieses mit sinkendem Druck des Zulaufstromes den Ablaufstrom drosselt.Hydraulic control arrangement according to claim 1 or 2 with 2-way valves, wherein no pressure readings from the feed stream are processed by the electro-hydraulic control unit and the load pressure of the feed stream to the directional control valve of the drain stream is directed so that it throttles the flow with decreasing pressure of the feed stream. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit 3-Wegeventilen und einem Rekuperationsventil, das als Individualdruckwaage ausgeführt ist, die das Rekuperationsventil öffnet, wenn der Druck des Ablaufstromes größer als der des Fördervolumenstroms der Pumpe ist, so dass wenigstens ein Teil des Ablaufstromes in den Fördervolumenstrom der Pumpe eingespeist wird.Hydraulic control arrangement according to claim 1 or 2 with 3-way valves and a recuperation valve, which is designed as individual pressure compensator, which opens the recuperation when the pressure of the outflow stream is greater than that of the delivery flow rate of the pump, so that at least a portion of the outflow stream in the flow rate the pump is fed. Hydraulische Steueranordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit 3-Wegeventilen und ohne Individualdruckwaage, wobei wenigstens ein Teil des Ablaufstromes in den Fördervolumenstrom der Pumpe eingespeist wird, wenn der Druck des Ablaufstromes größer als der des Fördervolumenstrom der Pumpe ist, indem die elektrohydraulische Steuereinheit die 3-Wegeventile so steuert, dass das 3-Wegeventil im Ablaufstrom diesen in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen in einen Rekuperations- und einen Tankstrom aufteilt und das 3-Wegeventil den Zulaufstrom soweit drosselt, dass die vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit eingehalten wird.Hydraulic control arrangement according to claim 1 or 2 with 3-way valves and without individual pressure compensator, wherein at least a portion of the outflow stream is fed into the delivery volume flow of the pump when the pressure of the outflow stream is greater than that of the delivery volume flow of the pump by the electro-hydraulic control unit 3 Directional control valves so that the 3-way valve in the drain stream this divided depending on the pressure conditions in a recuperation and a tank flow and the 3-way valve throttles the supply flow to the extent that the predetermined speed of movement is maintained.
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