DE102009052077A1 - Hydraulic control arrangement with variable via a LS-valve control pressure drop - Google Patents
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Abstract
Offenbart wird eine hydraulische Steueranordnung mit einer Eingangsdruckwaage bestehend aus einem Proportionalwegeventil, dessen eine Steuerseite mit einem gedrosselten Verbraucherlastdruck sowie einer Vorspannfeder und dessen andere Steuerseite mit einem gedrosselten Pumpendruck beaufschlagt ist und einem hydraulisch gesteuerten Schaltventil zum wahlweisen gedrosselten Verbinden der beiden Steuerseiten des Proportionalwegeventils. Des Weiteren ist ein zusätzliches vorzugsweise elektromagnetisch betätigtes Schaltventil vorgesehen, das wahlweise eine Bypassleitung zum hydraulisch betätigten Schaltventil öffnet, um eine gedrosselte Bypass-Verbindung zwischen den beiden Steuerseiten des Proportionalwegeventils zwangszuschalten.Disclosed is a hydraulic control arrangement with an inlet pressure balance consisting of a proportional directional control valve, one control side of which is subjected to a throttled consumer load pressure and a biasing spring and the other control side of which is throttled pump pressure, and a hydraulically controlled switching valve for selectively throttled connection of the two control sides of the proportional directional control valve. Furthermore, an additional, preferably electromagnetically actuated switching valve is provided, which optionally opens a bypass line to the hydraulically actuated switching valve in order to positively switch a throttled bypass connection between the two control sides of the proportional directional control valve.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung mit veränderbarem Regeldruckgefälle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a hydraulic control arrangement with variable control pressure gradient according to the preamble of
In einer hydraulischen Steueranordnung dieser Gattung ist ein Steuer- bzw. Ventilblock einer Konstant- oder regelbaren Pumpe nachgeschaltet, der eine Druckwaage sowie ein vorzugsweise einstellbares Druckbegrenzungsventil enthält. Ein Beispiel für einen derartigen Steuerblock einer bekannten Steueranordnung ist in der anliegenden
Demzufolge hat der Steuerblock einer gattungsgemäßen Steueranordnung ein 2/2-Proportionalwegeventil, dessen Eingangsanschluss an die Pumpe und dessen Ausgangsanschluss an einen Hydrauliktank angeschlossen ist. Eine Steuerseite des Proportionalwegeventils ist mit dem Pumpendruck beaufschlagt und die andere Steuerseite ist über zwei seriell geschaltete Drosseln mit dem Lastdruck eines Verbrauchers sowie einer Vorspannfeder beaufschlagt. Dieser Aufbau bildet eine Druckwaage, deren Vorspannfeder ein Druckgefälle bzw. Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Lastdruck bestimmt, welches durch die Druckwaage konstant gehalten wird. D. h., befindet sich beispielsweise die Steuerleitung in entlastetem Zustand (Lastdruck = 0), bewirkt der auf die gegenüberliegende Steuerseite einwirkende Pumpendruck ein Öffnen des Proportionalventils, das demzufolge den Pumpendruck auf den eingestellten Druckdifferenzwert entspannt. Dieser Zustand wird auch als Neutralumlauf bezeichnet.Accordingly, the control block of a generic control arrangement has a 2/2-way proportional valve whose input port is connected to the pump and whose output port is connected to a hydraulic tank. One control side of the proportional directional valve is acted upon by the pump pressure and the other control side is acted upon by two series-connected throttles with the load pressure of a consumer and a biasing spring. This structure forms a pressure compensator whose biasing spring determines a pressure gradient or pressure difference between the pump pressure and the load pressure, which is kept constant by the pressure compensator. In other words, if, for example, the control line is in the unloaded state (load pressure = 0), the pump pressure acting on the opposite control side causes the proportional valve to open, which consequently relaxes the pump pressure to the set pressure differential value. This condition is also called neutral circulation.
Steigt der Lastdruck am Verbraucher an, erhöht sich auch der Druck in der Steuerleitung, wobei das Proportionalventil für einen Druckaufbau in der Pumpenleitung solange geschlossen wird, bis der eingestellte Differenzdruckwert erreicht ist.If the load pressure at the load increases, the pressure in the control line also increases, whereby the proportional valve for pressure build-up in the pump line is closed until the set differential pressure value is reached.
Es liegt auf der Hand, dass bei einer solchen Steueranordnung je nach Höhe des voreingestellten Druckgefälles im Fall eines Neutralumlaufs die Verlustenergie inakzeptabel hoch ist. Aus diesem Grund wurde im Stand der Technik eine Steueranordnung vorgeschlagen, die eine Druckgefälle-Umschaltung von einem hohen Wert im Fall eines Verbraucherbetriebs auf einen niedrigen Wert im Fall eines Neutralumlaufs vorsieht. Eine derartige Steueranordnung ist beispielhaft in der
Demzufolge ist die der Vorspannfeder gegenüberliegende Steuerseite der Druckwaage über eine Drossel an die Pumpendruckleitung angeschlossen, wobei parallel hierzu ein in der Druckwaage integriertes 2/2-Schaltventil angeordnet ist, das die Pumpendruckleitung mit der Steuerleitung verbinden kann. Im Fall eines Neutralumlaufs bei entlasteter Steuerleitung sperrt das 2/2-Schaltventil die Verbindungsleitung zwischen der Pumpenleitung und der Steuerleitung, sodass die der Vorspannfeder gegenüberliegenden Steuerseite der Druckwaage vom Pumpendruck beaufschlagt wird. Demzufolge stellt sich ein Neutralumlaufdruck entsprechend der Steuerkraft der Vorspannfeder ein.Accordingly, the biasing spring opposite control side of the pressure compensator is connected via a throttle to the pump pressure line, in parallel with a built-in
Wird der Verbraucher aktiviert, steigt der Steuerdruck in der Steuerleitung an, wodurch das 2/2-Schaltventil geöffnet und ein entsprechender Steuerdruck zusätzlich zur Vorspannfeder auf die Druckwaage einwirkt. Hierdurch steigt der Pumpendruck auf einen entsprechend höheren Druckwert, der von der Druckwaage gehalten wird.If the consumer is activated, the control pressure in the control line increases, whereby the 2/2-way valve opens and a corresponding control pressure acts in addition to the biasing spring on the pressure compensator. As a result, the pump pressure rises to a correspondingly higher pressure value, which is held by the pressure compensator.
Obgleich in der zuletzt beschriebenen Steueranordnung gemäß der
Angesichts dieser Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steueranordnung bereit zu stellen, die für mehrere verschiedene Verbraucher unterschiedliche Druckgefälle einstellen kann.In view of this problem, it is an object of the present invention to provide a control arrangement which can set different pressure gradients for several different consumers.
Diese Aufgabe wird durch eine Steueranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a control arrangement having the features of
Der Kern der Erfindung besteht demzufolge darin, die hydraulische Steueranordnung mit einer Eingangsdruckwaage bestehend aus einem Proportionalwegeventil auszustatten, dessen eine Steuerseite mit einem gedrosselten Verbraucherlastdruck sowie einer Vorspannfeder und dessen andere Steuerseite mit einem gedrosselten Pumpendruck beaufschlagt ist, wobei ein hydraulisch gesteuertes Schaltventil vorgesehen ist zum ausgewählten gedrosselten Verbinden der beiden Steuerseiten des Proportionalwegeventils. Insoweit entspricht dieser prinzipielle Aufbau der in der
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist dem elektromagnetischen Schaltventil eine vorzugsweise verstellbare Drossel in der Bypassleitung unmittelbar vorgeschaltet. Diese Drossel kann folglich eine andere Einstellung aufweisen als die dem hydraulisch betätigten Schaltventil unmittelbar vorgeschaltete Drossel, sodass sich bei Aktivierung des elektromagnetischen Schaltventils ein Neutralumlauf-Druckgefälle unterschiedlich zum Druckgefälle im Verbraucherbetrieb bei nicht aktiviertem elektromagnetischem Schaltventil ergibt.According to a preferred embodiment of the invention, a preferably adjustable throttle in the bypass line is connected directly upstream of the electromagnetic switching valve. This throttle may thus have a different setting than the hydraulically actuated switching valve immediately upstream throttle, so that upon activation of the electromagnetic switching valve, a neutral circulation pressure differential is different from the pressure drop in the consumer operation with non-activated electromagnetic switching valve.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn entsprechend einer Anzahl von externen Steuerblöcken eine Anzahl von hydraulisch betätigten 2-Stellungs-/3-Wege-Schaltventilen seriell in eine Verbindungsleitung zwischen dem elektromagnetischen Schaltventil und der Druckwaage zwischengeschaltet sind, deren Ausgangsanschluss jeweils mit dem einen Eingangsanschluss des jeweils nachfolgenden Schaltventils verbunden ist, deren anderer Eingangsanschluss über jeweils eine Zweigleitung an die pumpendruckbeaufschlagte Steuerseite der Druckwaage angeschlossen ist und deren jeweils eine Steuerseite an die Verbraucherdruckleitung des jeweils zugeordneten Steuerblocks angeschlossen ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, in jeder Zweigleitung eine weiter vorzugsweise verstellbare Drossel dem jeweiligen hydraulisch betätigten Schaltventil vorzuschalten. Auf diese Weise wird je nach Betätigung eines der externen Verbraucher das zugehörige hydraulisch betätigte Schaltventil aktiviert, wobei sich ein entsprechend der Einstellung der jeweils vorgeschalteten Drossel unterschiedliches Druckgefälle im Verbraucherbetrieb ergibt.It is also advantageous if, according to a number of external control blocks, a number of hydraulically operated 2-position / 3-way switching valves are serially interposed in a connecting line between the electromagnetic switching valve and the pressure balance, whose output terminal in each case with the one input terminal of each connected downstream of the switching valve whose other input terminal is connected via a respective branch line to the pump-pressure-loaded control side of the pressure compensator and whose one control side is connected to the consumer pressure line of the respective associated control block. In this case, it is preferably provided to connect a further preferably adjustable throttle in each branch line to the respective hydraulically actuated switching valve. In this way, depending on the operation of one of the external consumers, the associated hydraulically actuated switching valve is activated, resulting in a different according to the setting of the respective upstream throttle differential pressure gradient in consumer operation.
Dies bedeutet, dass sich nicht nur das Neutralumlauf-Druckgefälle bedarfsgerecht anpassen lässt, sondern auch das Druckgefälle im Verbraucherbetrieb über die entsprechend angeordneten hydraulischen Schaltventile immer an den Verbraucher mit der augenblicklich höchsten Druckgefälle-Anforderung eingestellt wird. Dies trägt ebenfalls zu einer erheblichen Reduzierung an Verlustenergie bei.This means that not only the neutral circulation pressure drop can be adjusted as needed, but also the pressure drop in consumer operation via the correspondingly arranged hydraulic switching valves is always set to the consumer with the highest pressure drop requirement currently. This also contributes to a significant reduction in energy loss.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings.
Gemäß der
Des Weiteren sind in dem internen Steuerblock eine Anzahl von manuell betätigten Schaltventilen
Die beiden Steuerseiten x, y des die Druckwaage bildenden Proportionalwegeventils
Der bis dato beschriebene hydraulische Aufbau der bevorzugten Steueranordnung der Erfindung entspricht im Wesentlichen dem Schaltungsaufbau der Steueranordnung der
Wie aus der
Schließlich sind in der
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das dem ersten externen Steuerblock
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der seriell angeordneten externen hydraulisch betätigten Schaltventile ZV2, ZV3 nicht beliebig ist, sondern dem erforderlichen Druckgefälle der externen Steuerblöcke
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steueranordnung des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird nachfolgend erläutert:The operation of the control arrangement according to the invention of the preferred embodiment is explained below:
1. Neutralumlauf1. Neutral circulation
- – Alle Verbraucher sind in Neutralstellung.- All consumers are in neutral position.
- Das Magnetventil ZVA ist nicht aktiviert (vorzugsweise nicht bestromt). The solenoid valve ZVA is not activated (preferably not energized).
In diesem Steuerzustand ist die Verbraucherdruck-Hauptleitung
2. Verbraucher im internen Steuerblock betätigt2. Consumer operated in the internal control block
- – Magnetventil ZVA nicht aktiviert (nicht bestromt)- ZVA solenoid valve not activated (not energized)
- – Externe Verbraucher nicht betätigt- External consumers not actuated
Beim Aktivieren eines oder mehrerer (interner) Verbraucher durch manuelles Betätigen der entsprechenden internen Schaltventile
Beim Erreichen eines vorbestimmten Einstelldrucks der am hydraulisch gesteuerten Schaltventil ZV1 vorzunehmenden ΔP-Umschaltung öffnet das Schaltventil ZV1 die Kurzschlussleitung
3. Neutralumlaufdruckerhöhung zum Betätigen externer Verbraucher3. Neutral circulation pressure increase for actuating external consumers
- – alle Verbraucher in Neutralstellung- all consumers in neutral position
- – Magneltventil ZVA aktiviert (bestromt)- Magnet valve ZVA activated (energized)
Gemäß der
Der nunmehr erhöhte Neutralumlaufdruck wird benötigt, um externe Verbraucher, beispielsweise Magnetventile mit höherem Ansteuerdruck, ansteuern zu können. Dieser Druck muss demzufolge so hoch gewählt werden, dass die externen Verbraucher sicher schalten, aber so niedrig wie möglich, damit die Druckmittelerwärmung in einem zulässigen Rahmen bleibt.The now increased neutral circulation pressure is required to control external consumers, such as solenoid valves with higher control pressure. Consequently, this pressure must be set so high that the external consumers switch safely, but as low as possible so that the pressure medium heating remains within a permissible range.
4. Aktivierung des externen ersten Steuerblocks4. Activation of the external first control block
- – Magnetventil ZVA aktiviert (bestromt)- Solenoid valve ZVA activated (energized)
- – Interne Verbraucher betätigt/nicht betätigt- Internal consumers actuated / not actuated
Durch die Aktivierung des Magnetventils ZVA liegt, wie vorstehend bereits unter Punkt 3 beschrieben wurde, ein erhöhter Neutralumlaufdruck an, der das Schalten der externen Verbraucher ermöglicht.By activating the solenoid valve ZVA is, as already described above under point 3, an increased neutral circulation pressure, which allows the switching of external consumers.
Zum Betrieb dieser externen Verbraucher ist ggf. ein erhöhtes Regeldruckgefälle als das unter Punkt 2. beschriebene Regedruckgefälle erforderlich. Dies wird realisiert durch das Schalten des hydraulisch betätigten Schaltventils ZV2, ermöglicht durch den Verbraucherdruck des externen ersten Steuerblocks
5. Aktivierung des externen zweiten Steuerblocks5. Activation of the external second control block
- – Magnetventil ZVA aktiviert (vorzugsweise durch Bestromung)- solenoid valve ZVA activated (preferably by energization)
- – Interne Verbraucher betätigt/nicht betätigt- Internal consumers actuated / not actuated
Zur Betätigung des externen zweiten Steuerblocks
Beim Deaktivieren der externen Steuerblöcke
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Proportionalwegeventil/DruckwaageProportional directional valve / pressure regulator
- 22
- Pumpepump
- 44
- Tanktank
- xx
- erste Steuerseite der Druckwaagefirst control side of the pressure balance
- YY
- zweite Steuerseite der Druckwaagesecond control side of the pressure balance
- D1D1
- erste Drosselfirst throttle
- D2D2
- zweite Drosselsecond throttle
- 66
- Verbraucherdruck-HauptleitungConsumer pressure main pipe
- 88th
- DruckentlastungsleitungPressure relief line
- 1010
- ÜberdruckventilPressure relief valve
- 1212
- interne Schaltventileinternal switching valves
- 1414
- interne Verbraucherdruck-Zweigleitungeninternal consumer pressure branch lines
- 1616
- KurzschlussleitungShort-circuit line
- ZV1ZV1
- hydraulisch gesteuertes Schaltventilhydraulically controlled switching valve
- D3D3
- Drossel/BlendeOrifice / throttle
- 1818
- Bypassleitungbypass line
- ZVAZVA
- Magnetventilmagnetic valve
- ZAZA
- Drosselthrottle
- 2020
- erster ext. Steuerblockfirst ext. control block
- 2222
- zweiter ext. Steuerblocksecond ext. control block
- 2424
- Pumpenleitungpump line
- 26, 2826, 28
- ext. Verbraucher-Zweigleitungenext. Consumer branch lines
- 3030
- ext. Wechselventilext. shuttle valve
- ZV2, ZV3ZV2, ZV3
- ext. Schaltventileext. switching valves
- D4D4
- Drosselthrottle
- D5D5
- Drosselthrottle
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: WINTER, BRANDL, FUERNISS, HUEBNER, ROESS, KAIS, DE |