DE102013215750A1 - Valve block for moving a crane jib - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventilblock (20) mit einem ersten Verbraucheranschluss (21), einem zweiten Verbraucheranschluss (22), einem Pumpenanschluss (23) und einem Tankanschluss (24), wobei der erste Verbraucheranschluss (21) über ein erstes Ventil (30) mit dem Tankanschluss (24) verbunden ist, wobei der Pumpenanschluss (23) über ein gesondertes zweites Ventil (40) mit dem zweiten Verbraucheranschluss (22) verbunden ist, wobei dem ersten Ventil (30) verbraucherseitig eine stetig verstellbaren Drossel (60) in Reihe geschaltet ist, so dass sich zwischen der verstellbaren Drossel (60) und dem ersten Ventil (30) ein erster Druck (37) einstellt, wobei der erste Druck (37) eine erste Steuerfläche (33) am ersten Ventil (30) beaufschlagt, welche eine Vergrößerung des freien Ventilquerschnitts bewirkt, wobei an dem ersten Ventil (30) eine zweite Steuerfläche (34) vorgesehen ist, welche eine Verkleinerung des freien Ventilquerschnitts bewirkt. Erfindungsgemäß ist die zweite Steuerfläche (34) wenigstens mittelbar an ein Druckbegrenzungsventil (36) angeschlossen.The invention relates to a valve block (20) having a first consumer port (21), a second consumer port (22), a pump port (23) and a tank port (24), wherein the first consumer port (21) via a first valve (30) the tank connection (24) is connected, wherein the pump connection (23) via a separate second valve (40) to the second consumer port (22) is connected to the first valve (30) on the consumer side a continuously adjustable throttle (60) connected in series is, so that between the variable throttle (60) and the first valve (30), a first pressure (37) adjusts, wherein the first pressure (37) acts on a first control surface (33) on the first valve (30), which Enlargement of the free valve cross-section causes, wherein on the first valve (30), a second control surface (34) is provided, which causes a reduction of the free valve cross-section. According to the invention, the second control surface (34) is connected at least indirectly to a pressure limiting valve (36).
Description
Die Erfindung betrifft einen Ventilblock gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a valve block according to the preamble of claim 1.
Aus der
Beim Betrieb des Kranes zeigt sich ein erheblicher Verschleiß im Bereich der stetig verstellbaren Drossel, da dort über einen engen Spalt von beispielsweise 0,1 mm Breite eine Leistung von beispielsweise 300 kW abgedrosselt werden muss, welche beim Absenken des Auslegers freigesetzt wird. Dieser Verschleiß in Form von Materialabtrag am Gehäuse des Ventilblocks ist so stark, dass der Ventilblock wesentlich früher ausfällt als der verbleibende Kran. During operation of the crane, there is considerable wear in the area of the continuously adjustable throttle, since there a performance of, for example, 300 kW must be throttled over a narrow gap of, for example, 0.1 mm width, which is released when the boom is lowered. This wear in the form of material removal on the housing of the valve block is so strong that the valve block fails much earlier than the remaining crane.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den genannten Verschleiß zu minimieren. The object of the invention is to minimize said wear.
Gemäß dem selbständigen Sachanspruch wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der erste Druck eine erste Steuerfläche am ersten Ventil beaufschlagt, welche eine Vergrößerung des freien Ventilquerschnitts bewirkt, wobei an dem ersten Ventil eine zweite Steuerfläche vorgesehen ist, welche eine Verkleinerung des freien Ventilquerschnitts bewirkt, wobei die zweite Steuerfläche wenigstens mittelbar an ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist. Das erste Ventil ist vorzugsweise als dichtschließendes Sitzventil ausgebildet. Die Druckbeaufschlagung der ersten Steuerfläche bewirkt, dass der entsprechende Ventilkörper von einem zugeordneten Ventilsitz abgehoben wird, so dass sich die freie Ventilquerschnittsfläche vergrößert. Auf der gegenüberliegenden Seite des genannten Ventilkörpers ist eine zweite Steuerfläche vorgesehen, welche eine Verkleinerung der freien Ventilquerschnittsfläche bewirkt und welche wenigstens mittelbar an ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen ist. Hierdurch öffnet das erste Ventil erst, wenn der erste Druck einen bestimmten Wert übersteigt, der abhängig vom Auslösedruck des Druckbegrenzungsventils ist. Die oben genannte Leistung wird somit erfindungsgemäß sowohl von der verstellbaren Drossel als auch vom ersten Ventil abgedrosselt. Hierbei würde man erwarten, dass Verschleiß sowohl an der verstellbaren Drossel als auch ersten Ventil auftritt, wobei der Verschleiß in Summe genau so groß wie bei der bekannten Lösung ist. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, dass der Verschleiß an der verstellbaren Drossel praktisch vollständig verschwindet, wobei am ersten Ventil allenfalls ein sehr geringer Verschleiß auftritt, welcher die Gebrauchsdauer des Ventilblocks nicht nennenswert beeinträchtigt. According to the independent claim, this object is achieved in that the first pressure acts on a first control surface on the first valve, which causes an enlargement of the free valve cross section, wherein on the first valve, a second control surface is provided, which causes a reduction of the free valve cross section, wherein the second control surface is connected at least indirectly to a pressure relief valve. The first valve is preferably designed as a tight closing seat valve. The pressurization of the first control surface causes the corresponding valve body is lifted from an associated valve seat, so that increases the free valve cross-sectional area. On the opposite side of said valve body, a second control surface is provided, which causes a reduction of the free valve cross-sectional area and which is at least indirectly connected to a pressure relief valve. As a result, the first valve opens only when the first pressure exceeds a certain value, which is dependent on the trigger pressure of the pressure relief valve. The abovementioned power is thus throttled according to the invention both by the adjustable throttle and by the first valve. Here, one would expect that wear occurs both on the adjustable throttle and the first valve, the wear in sum is just as large as in the known solution. Surprisingly, however, it has been shown that the wear on the adjustable throttle virtually completely disappears, wherein at most a very small amount of wear occurs at the first valve, which does not appreciably affect the service life of the valve block.
Gemäß dem selbständigen Verfahrensanspruch wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das erste Ventil dann, wenn Hydraulikfluid vom ersten Verbraucheranschluss zum Tankanschluss fließt, so eingestellt wird, dass der erste Druck zwischen 30% und 70% des Druckes am ersten Verbraucheranschluss beträgt. Hierbei ist anzumerken, dass der erfindungsgemäße Ventilblock eine besonders einfache Möglichkeit darstellt, dieses Verfahren praktisch umzusetzen. Selbstverständlich sind auch aufwändigere Lösungen möglich. Insbesondere kann daran gedacht sein, zwischen dem ersten Ventil und der verstellbaren Drossel eine zweite Drossel vorzusehen, die entsprechend dem beanspruchten Verfahren eingestellt wird. Auf das erfindungsgemäße Druckbegrenzungsventil kann dann verzichtet werden. Die zweite Drossel ist vorzugsweise gleich der verstellbaren Drossel ausgebildet. According to the independent method claim, the object is achieved in that the first valve, when hydraulic fluid flows from the first consumer port to the tank port, is set so that the first pressure is between 30% and 70% of the pressure at the first consumer port. It should be noted that the valve block according to the invention represents a particularly simple way of practically implementing this method. Of course, more complex solutions are possible. In particular, it may be thought to provide between the first valve and the variable throttle, a second throttle, which is adjusted according to the claimed method. The pressure relief valve according to the invention can then be dispensed with. The second throttle is preferably formed equal to the variable throttle.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben. In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.
Die zweite Steuerfläche kann an ein erstes Vorsteuerventil angeschlossen sein, welches die zweite Steuerfläche wahlweise mit dem Druckbegrenzungsventil oder mit dem ersten Druck verbindet, wobei die erste Steuerfläche kleiner als die zweite Steuerfläche ist. Wenn die zweite Steuerfläche mit dem ersten Druck verbunden ist, liegt sowohl an der ersten als auch an der zweiten Steuerfläche der erste Druck an. Da die zweite Steuerfläche größer als die erste Steuerfläche ist, ist das erste Ventil in dieser Schaltstellung des ersten Vorsteuerventils immer ganz geschlossen. In der anderen Schaltstellung des ersten Vorsteuerventils tritt die erfindungsgemäße Verschleißminderung ein. The second control surface may be connected to a first pilot valve which selectively connects the second control surface to the pressure relief valve or to the first pressure, wherein the first control surface is smaller than the second control surface. When the second control surface is connected to the first pressure, the first pressure is applied to both the first and the second control surface. Since the second control surface is larger than the first control surface, the first valve is always completely closed in this switching position of the first pilot valve. In the other switching position of the first pilot valve, the wear reduction according to the invention occurs.
Das Vorsteuerventil kann die zweite Steuerfläche wahlweise unmittelbar mit dem Tankanschluss verbinden. Hierdurch kann das Druckbegrenzungsventil außer Funktion gesetzt werden. Dies ist in einem Betriebszustand sinnvoll, in dem am ersten Verbraucheranschluss ein geringer Druck angestrebt wird, um den Energieverbrauch der Pumpe zu minimieren, welche Hydraulikfluid zum zweiten Verbraucheranschluss fördert. In einem derartigen Betriebszustand tritt das obige Verschleißproblem nicht auf. The pilot valve may selectively connect the second control surface directly to the tank port. This can do that Pressure relief valve will be disabled. This makes sense in an operating state in which a low pressure is aimed at the first consumer connection in order to minimize the energy consumption of the pump, which promotes hydraulic fluid to the second consumer connection. In such an operating condition, the above wear problem does not occur.
Das erste Ventil kann einen beweglichen ersten Ventilkörper aufweisen, an dem die erste und die zweite Steuerfläche vorgesehen sind, wobei ein erster Ventilsitz vorgesehen ist, welcher von dem ersten Ventilkörper verschlossen werden kann. Damit ist ausgeschlossen, dass sich der Ausleger des Kranes aufgrund von Leckagen am ersten Ventil von alleine langsam absenkt. Der erste Ventilsitz wird von dem ersten Ventilkörper vollkommen dicht verschlossen. Vorzugsweise ist auch das zweite Ventil als Sitzventil ausgebildet. The first valve may include a movable first valve body on which the first and second control surfaces are provided, wherein a first valve seat is provided, which can be closed by the first valve body. This excludes that the boom of the crane due to leaks on the first valve by itself slowly lowers. The first valve seat is completely sealed by the first valve body. Preferably, the second valve is designed as a seat valve.
Es kann ein gesondertes drittes Ventil vorgesehen sein, welches zwischen die verstellbare Drossel und den ersten Verbraucheranschluss geschaltet ist, wobei das dritte Ventil ausschließlich einen Fluidstrom vom ersten Verbraucheranschluss zur verstellbaren Drossel hin zulässt. Mit dem dritten Ventil wird beim Einfahren des Zylinders die Verbindung zwischen dem ersten Verbraucheranschluss und dem Tankanschluss freigegeben. Das dritte Ventil ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass dort nur ein geringer Druckabfall und dementsprechend ein geringer Verschleiß auftritt. Der durch die Gewichtskraft des Auslegers verursachte Druck am ersten Verbraucheranschluss wird wie oben beschrieben von der verstellbaren Drossel und dem ersten Ventil abgebaut. It can be provided a separate third valve, which is connected between the adjustable throttle and the first consumer port, wherein the third valve allows only a fluid flow from the first consumer port to the variable throttle out. With the third valve, the connection between the first consumer connection and the tank connection is released when the cylinder is retracted. The third valve is preferably designed so that there only a small pressure drop and, accordingly, a low wear occurs. The pressure at the first load port caused by the weight of the boom is dissipated by the variable throttle and the first valve as described above.
Es kann ein gesondertes viertes Ventil vorgesehen sein, welches zwischen den zweiten Verbraucheranschluss und die verstellbare Drossel geschaltet ist, wobei das vierte Ventil ausschließlich einen Fluidstrom vom zweiten Verbraucheranschluss zur verstellbaren Drossel hin zulässt. Mit dem dritten Ventil wird beim Ausfahren des Zylinders die Verbindung zwischen dem zweiten Verbraucheranschluss und dem Tankanschluss freigegeben. Das vierte Ventil ist dabei vorzugsweise so ausgelegt, dass dort nur ein geringer Druckabfall und dementsprechend ein geringer Verschleiß auftritt. Der beim Anheben des Auslegers gewünschte Gegendruck zur festen Einspannung des Zylinders wird wie oben beschrieben von der verstellbaren Drossel und dem ersten Ventil erzeugt. It can be provided a separate fourth valve, which is connected between the second consumer port and the variable throttle, wherein the fourth valve allows only a fluid flow from the second consumer port to the variable throttle out. When the cylinder is extended, the third valve opens the connection between the second consumer connection and the tank connection. The fourth valve is preferably designed so that there only a small pressure drop and, accordingly, a low wear occurs. The desired backpressure of the cylinder during the lifting of the boom is generated by the variable throttle and the first valve as described above.
Vorzugsweise sind das dritte und das vierte Ventil und die verstellbare Drossel an einen gemeinsamen Kanal angeschlossen, in dem ein vom ersten Druck verschiedener Druck herrscht. Preferably, the third and the fourth valve and the variable throttle are connected to a common channel in which there is a different pressure from the first pressure.
Es kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, welches den ersten Verbraucheranschluss mit dem Ort des ersten Drucks verbindet, wobei das Rückschlagventil ausschließlich einen Fluidstrom vom Ort des ersten Drucks zum ersten Verbraucheranschluss hin zulässt. Damit steht der vom Pumpenanschluss her kommende Druck sowohl auf der Kolbenstangenseite als auch auf der Kolbenbodenseite des Zylinders an. Da der Kolben des Zylinders an der Kolbenbodenseite eine größere Fläche aufweist als an der Kolbenstangenseite, fährt der Zylinder aus. Das an der Kolbenstangenseite verdrängte Hydraulikfluid fließt über das Rückschlagventil zur Kolbenbodenseite des Zylinders. Dabei fließt es zusätzlich über das vierte Ventil und die verstellbare Drossel. Die am Pumpenanschluss angeschlossene Pumpe muss also nur noch das Hydraulikfluid fördern, welches von der Kolbenstange des Zylinders verdrängt wird. Vorzugsweise wird aber zur Geschwindigkeitssteuerung ein Teil des Pumpenförderstroms über das oben vorgeschlagene vierte Ventil zum Tank hin abgeleitet. It may be provided a check valve which connects the first load port with the location of the first pressure, wherein the check valve only allows a flow of fluid from the location of the first pressure to the first consumer port. Thus, the pressure coming from the pump connection approaches both the piston rod side and the piston bottom side of the cylinder. Since the piston of the cylinder on the piston bottom side has a larger area than on the piston rod side, the cylinder extends. The hydraulic fluid displaced at the piston rod side flows via the check valve to the piston bottom side of the cylinder. It also flows via the fourth valve and the adjustable throttle. The pump connected to the pump connection therefore only has to supply the hydraulic fluid which is displaced by the piston rod of the cylinder. Preferably, however, part of the pump delivery flow is discharged to the tank via the above-proposed fourth valve for speed control.
Das zweite und/oder das dritte und/oder das vierte Ventil können ein Wechselventil umfassen, dessen Ausgang an eine dritte Steuerfläche angeschlossen ist, welche eine Verkleinerung des betreffenden freien Ventilquerschnitts bewirkt, wobei ein erster Eingang des Wechselventils an eine vierte Steuerfläche angeschlossen ist, welche eine Vergrößerung des betreffenden freien Ventilquerschnitts bewirkt, wobei ein zweiter Eingang des Wechselventils an ein zugeordnetes zweites Vorsteuerventil angeschlossen ist, wobei die vierte Steuerfläche kleiner als die dritte Steuerfläche ausgebildet ist. Damit lassen die genannten Ventile einen Fluidstrom ausschließlich in eine Richtung zu, ähnlich wie ein Rückschlagventil. Mit dem zweiten Vorsteuerventil können sie unabhängig von den anliegenden Druckverhältnissen in eine ganz geschlossene Stellung geschaltet werden. The second and / or the third and / or the fourth valve may comprise a shuttle valve, whose output is connected to a third control surface, which causes a reduction of the relevant free valve cross-section, wherein a first input of the shuttle valve is connected to a fourth control surface, which causes an enlargement of the relevant free valve cross section, wherein a second input of the shuttle valve is connected to an associated second pilot valve, wherein the fourth control surface is smaller than the third control surface is formed. Thus, the said valves allow a flow of fluid exclusively in one direction, much like a check valve. With the second pilot valve they can be switched independently of the applied pressure conditions in a completely closed position.
Das erste Ventil kann ausschließlich einen Fluidstrom vom Ort des ersten Drucks zum Tankanschluss hin zulassen, wobei das zweite Ventil ausschließlich einen Fluidstrom vom Pumpenanschluss zum zweiten Verbraucheranschluss hin zulässt. Hierdurch wird unterbunden, dass der Zylinder über den Tankanschluss Hydraulikfluid in den Tank drückt, wenn der Ausleger still stehen soll. Gleichzeitig wird verhindert, dass der Zylinder über den Pumpenanschluss Hydraulikfluid zur Pumpe zurück drückt. Dies wird bevorzugt in Verbindung mit dem oben vorgeschlagenen vierten Ventil und/oder dem Rückschlagventil eingesetzt. The first valve may allow only fluid flow from the location of the first pressure to the tank port, the second valve permitting only fluid flow from the pump port to the second consumer port. This prevents the cylinder from forcing hydraulic fluid into the tank via the tank connection when the boom is to stand still. At the same time, the cylinder is prevented from pushing hydraulic fluid back to the pump via the pump connection. This is preferably used in conjunction with the above-proposed fourth valve and / or the check valve.
Der Auslösedruck des Druckbegrenzungsventils kann verstellbar sein. Vorzugsweise ist daran gedacht, dass der Auslösedruck mittels eines Elektromagneten verstellbar ist, so dass er automatisiert von einer Steuervorrichtung verstellt werden kann. Auf diese Weise kann der erste Druck flexibel an die jeweils aktuellen Betriebsbedingungen angepasst werden. The release pressure of the pressure relief valve can be adjustable. Preferably, it is contemplated that the trigger pressure is adjustable by means of an electromagnet so that it is automated can be adjusted by a control device. In this way, the first pressure can be flexibly adapted to the current operating conditions.
Bei einem hydraulischen Antriebssystem mit einem erfindungsgemäßen Ventilblock kann an den ersten und den zweiten Verbraucheranschluss einen Zylinder angeschlossen sein, wobei ein bewegliches Teil vorgesehen ist, welches mit dem Zylinder bewegungsgekoppelt ist, so dass dessen Gewichtskraft am ersten Verbraucheranschluss einen zweiten Druck hervorruft, wobei der Druck, bei dem das erste Ventil öffnet, zwischen 30% und 70% des zweiten Drucks beträgt. Bei diesen Druckverhältnissen ergibt sich ein besonders geringer Verschleiß. In a hydraulic drive system with a valve block according to the invention may be connected to the first and the second consumer port, a cylinder, wherein a movable part is provided, which is coupled to the cylinder movement, so that its weight force on the first consumer connection causes a second pressure, wherein the pressure , where the first valve opens, is between 30% and 70% of the second pressure. At these pressure conditions results in a particularly low wear.
Eine Kolbenbodenseite des Zylinders kann an den ersten Verbraucheranschluss angeschlossen sein, wobei eine Kolbenstangenseite des Zylinders an den zweiten Verbraucheranschluss angeschlossen ist. Hierdurch wird in Verbindung mit dem oben vorgeschlagenen Rückschlagventil erreicht, dass der Zylinder durch den Druck am Pumpenanschluss ausfährt. A piston bottom side of the cylinder may be connected to the first consumer port with a piston rod side of the cylinder connected to the second consumer port. As a result, it is achieved in conjunction with the check valve proposed above that the cylinder extends through the pressure at the pump connection.
Es ist besonders bevorzugt, dass das bewegliche Teil ein Ausleger eines Krans ist. It is particularly preferred that the movable part is a jib of a crane.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es stellt dar: The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:
Der Ventilblock
Weiter ist ein Tank
Zwischen dem Pumpenanschluss
Das dritte und das vierte Ventil
Zwischen den ersten Verbraucheranschluss
Die verstellbare Drossel
Das erste Ventil
Die zweite Steuerfläche
Der erste Eingang
Umgekehrt ist auch die vierte Steuerfläche
Im Ergebnis kann mit dem dritten und dem vierten Ventil
Hinzuweisen ist noch auf das Rückschlagventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- hydraulisches Antriebssystem hydraulic drive system
- 11 11
- Zylinder cylinder
- 11a 11a
- Kolbenstangenseite Piston rod side
- 11b 11b
- Kolbenbodenseite Piston bottom side
- 12 12
- Pumpe pump
- 13 13
- Tank tank
- 14 14
- bewegliches Teil moving part
- 15 15
- Kran crane
- 16 16
- Ausleger boom
- 17 17
- Koppelstange coupling rod
- 20 20
- Ventilblock manifold
- 21 21
- erster Verbraucheranschluss first consumer connection
- 22 22
- zweiter Verbraucheranschluss second consumer connection
- 23 23
- Pumpenanschluss pump connection
- 24 24
- Tankanschluss tank connection
- 30 30
- erstes Ventil first valve
- 31 31
- erster Ventilkörper first valve body
- 32 32
- erster Ventilsitz first valve seat
- 33 33
- erste Steuerfläche first control surface
- 34 34
- zweite Steuerfläche second control surface
- 35 35
- erstes Vorsteuerventil first pilot valve
- 36 36
- Druckbegrenzungsventil Pressure relief valve
- 37 37
- erster Druck first pressure
- 40 40
- zweites Ventil second valve
- 41 41
- drittes Ventil third valve
- 42 42
- viertes Ventil fourth valve
- 43 43
- Wechselventil shuttle valve
- 44 44
- Ausgang output
- 45 45
- erster Eingang first entrance
- 46 46
- zweiter Eingang second entrance
- 47 47
- dritte Steuerfläche third control surface
- 48 48
- vierte Steuerfläche fourth control surface
- 49 49
- zweites Vorsteuerventil second pilot valve
- 50 50
- zweiter Ventilkörper second valve body
- 60 60
- verstellbare Drossel adjustable throttle
- 61 61
- Rückschlagventil check valve
- 62 62
- Überlastsicherung Overload protection
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2012/0305513 A1 [0002, 0023, 0023] US 2012/0305513 A1 [0002, 0023, 0023]
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014202784A1 (en) | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Valve block for moving a crane jib |
Citations (2)
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- 2013-08-09 DE DE102013215750.9A patent/DE102013215750A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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