DE102017201064A1 - Hydraulische Steueranordnung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung, die zur Steuerung eines reversierbaren Hydromotors dient und die einen ersten Verbraucheranschluss, einen zweiten Verbraucheranschluss, einen Druckanschluss und einen Tankanschluss, und ein Wegeventil aufweist, das aus einer ersten Schaltstellung, in der es den ersten Verbraucheranschluss mit dem Druckanschluss und den zweiten Verbraucheranschluss mit dem Tankanschluss verbindet, in eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, in der es den zweiten Verbraucheranschluss mit dem Druckanschluss und den ersten Verbraucheranschluss mit dem Tankanschluss verbindet.Bei einem Blockieren des Hydromotors soll dieser kurzzeitig in die entgegengesetzte Richtung angetrieben werden, ehe er wieder in die ursprüngliche Richtung dreht.Dafür ist vorgesehen, dass das Wegeventil eine Steuerkammer aufweist die durch Zufluss von Druckmittel vom Druckanschluss her mit einem Druck beaufschlagbar ist und dass das Wegeventil, wenn der Druck im Druckanschluss einen bestimmten Wert erreicht, durch die Beaufschlagung der Steuerkammer mit Druck hydraulisch von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung umschaltbar ist, aus der es zeitlich verzögert wieder in die erste Schaltstellung gelangt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steueranordnung, die zur Steuerung eines reversierbaren Hydromotors dient und die einen ersten Verbraucheranschluss, einen zweiten Verbraucheranschluss, einen Druckanschluss und einen Tankanschluss, und ein Wegeventil aufweist, das aus einer ersten Schaltstellung, in der es den ersten Verbraucheranschluss mit dem Druckanschluss und den zweiten Verbraucheranschluss mit dem Tankanschluss verbindet, in eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, in der es den zweiten Verbraucheranschluss mit dem Druckanschluss und den ersten Verbraucheranschluss mit dem Tankanschluss verbindet.
  • Eine elektrohydraulische Steueranordnung für einen Hydromotor, mit der erreicht wird, dass der Hydromotor bei einem Blockieren kurzzeitig in die entgegengesetzte Richtung angetrieben werden, ehe er wieder in die ursprüngliche Richtung dreht, ist aus der US 4,452,400 bekannt. Die dort gezeigte Steueranordnung weist ein Wegeventil auf, das eine federzentrierte Mittelstellung hat, aus der es durch Bestromen eines ersten Elektromagneten in eine erste Schaltstellung, in der der Hydromotor in eine erste Richtung dreht und durch Bestromen eines zweiten Elektromagneten in eine zweite Schaltstellung gebracht werden kann, in der der Hydromotor in die entgegengesetzte, zweite Richtung dreht. Normalerweise dreht der Hydromotor in die erste Richtung. Wird nun durch einen elektrischen Sensor festgestellt, dass der Hydromotor blockiert ist, so wird der erste Elektromagnet ausgeschaltet und für eine bestimmte Zeit der zweite Elektromagnet bestromt, so dass der Hydromotor in die zweite Richtung dreht. Hat sich durch das Drehen des Hydromotors in die zweite Richtung die Blockade gelöst, so kann er, wenn nach der bestimmten Zeit das Wegeventil wieder in die erste Schaltstellung gebracht wird, wieder in die erste Richtung drehen.
  • Aus der US 4,034,918 ist eine andere elektrohydraulische Steueranordnung bekannt, durch die ein Hydromotor beim Blockieren oder kurz vor einem Blockieren reversiert wird. Das Blockieren eines Hydromotors hat einen plötzlichen Druckanstieg zur Folge. Bei der bekannten Steueranordnung erfasst ein Druckschalter den Druckanstieg und gibt, wenn der Druck einen bestimmten Wert übersteigt, ein elektrisches Signal an eine elektrische Steuerung. Diese steuert einen Elektromagneten an, wodurch ein Wegeventil von einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung umgeschaltet und der Hydromotor reversiert wird. Nach einer definierten Zeit wird der Elektromagnet ausgeschaltet, so dass das Wegeventil durch eine Rückstellfeder wieder in die erste Schaltstellung gelangt. Der Hydromotor ändert die Drehrichtung wieder in Normalbetrieb.
  • Eine elektrische Lösung mit einem Druckschalter oder einem Drucksensor, mit einer elektronischen Steuerung und mit einem elektromagnetisch betätigbaren Wegeventil ist relativ teuer.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine rein hydraulische Steueranordnung zu schaffen, die einen Hydromotor normalerweise in eine erste Richtung antreibt und die den Hydromotor für eine gewisse Zeit reversiert, wenn der Hydromotor blockiert oder zu blockieren droht.
  • Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Steueranordnung der eingangs skizzierten Art dadurch gelöst, dass das Wegeventil eine Steuerkammer aufweist die durch Zufluss von Druckmittel vom Druckanschluss her mit einem Druck beaufschlagbar ist und dass das Wegeventil, wenn der Druck im Druckanschluss einen bestimmten Wert erreicht, durch die Beaufschlagung der Steuerkammer mit Druck hydraulisch von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung umschaltbar ist, aus der es zeitlich verzögert wieder in die erste Schaltstellung gelangt.
  • Der Kern der Erfindung besteht also darin, für die Steuerung des Hydromotors rein hydraulisch zu gestalten. Die einzelnen Komponenten und die fluidischen Verbindungen zwischen ihnen können zu einem Hydraulikblock zusammengefasst werden, der direkt auf den Hydromotor aufgebaut werden kann. Auf diese Weise kann die rein hydraulisch-mechanische Lösung kompakt, effizient in der Installation und Wartung und kostengünstig ausgeführt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung finden sich in den Unteransprüchen.
  • Das Wegeventil umfasst vorteilhafterweise eine Rückstellfeder, die einen Steuerkolben des Wegeventils im Sinne eines Haltens der ersten Schaltstellung und einer Rückstellung in die erste Schaltstellung beaufschlagt.
  • Bevorzugt wird die Steuerkammer über ein Druckzuschaltventil mit dem Druckanschluss fluidisch verbunden, wenn der Druck im Druckanschluss einen am Druckzuschaltventil eingestellten Wert erreicht. Die Druckschwelle kann am Druckzuschaltventil eingestellten werden.
  • Zwischen dem Druckzuschaltventil und der Steuerkammer des Wegeventils kann ein Rückschlagventil angeordnet sein, das zum Druckzuschaltventil hin sperrt.
  • Die Entlastung der Steuerkammer im Wegeventil erfolgt vorzugsweise übermeine Drossel, die in einem von der Steuerkammer zum Tankanschluss führenden Fluidpfad angeordnet ist. Die Drossel ist bevorzugt einstellbar.
  • Durch ein in Reihe zu der Drossel in dem von der Steuerkammer zum Tankanschluss führenden Fluidpfad angeordnetes Rückschlagventil, das zur Steuerkammer hin sperrt, kann erreicht werden, dass sich ein im Tankanschluss eventuell kurzzeitig auftretender höherer Druck in der Stellkammer bemerkbar macht.
  • Bevorzugt ist an die Steuerkammer des Wegeventils ein Hydrospeicher angeschlossen. Dadurch kann die Zeitdauer, in der der Hydromotor reversiert, gegenüber einer Ausführung ohne Hydrospeicher, in der nur Kompressionsöl und das durch die Verkleinerung der Steuerkammer verdrängte Druckmittel über die Drossel abfließt, verlängert werden. Wird bei vorhandenem Hydrospeicher das sich in dem Fluidpfad zwischen der Steuerkammer und dem Tankanschluss angeordnete Rückschlagventil leicht vorgespannt, so wird verhindert, dass sich der Hydrospeicher gänzlich entleert.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydraulischen Steueranordnung ist in der Zeichnung dargestellt. Anhand der einzigen Figur dieser Zeichnung, die das Schaltbild eines Hydraulikblocks mit einem Wegeventil, dessen hydraulische Ansteuerung und einen von dem Wegeventil in seiner Drehrichtung gesteuerten Hydromotor zeigt, wird die Erfindung nun näher erläutert.
  • Der Hydraulikblock 9 nach der Zeichnung weist einen ersten Verbrauchanschluss 10 und einen zweiten Verbraucheranschluss 11, einen Druckanschluss 12, der an eine nicht dargestellte Druckmittelquelle anzuschließen ist, und einen Tankanschluss 13 auf, der an einen nicht dargestellten Tank anzuschließen ist. An die beiden Verbraucheranschlüsse 10 und 11 ist ein Hydromotor 14 angeschlossen, der reversibel ist, der also in beide Drehrichtungen angetrieben werden kann.
  • Zu dem Hydraulikblock 9 gehört ein Wegeventil 20, das zwei Schaltstellungen einnehmen kann. Die erste dieser beiden Schaltstellungen ist eine Ruhestellung, die das Wegeventil 20 unter der Wirkung einer Rückstellfeder 21 einnimmt. In der Ruhestellung verbindet das Wegeventil 20 den ersten Verbraucheranschluss 10 mit dem Druckanschluss 12 und den zweiten Verbraucheranschluss 11 mit dem Tankanschluss 13. Aus der Ruhestellung ist das Wegeventil durch Druckbeaufschlagung einer Steuerkammer 22 hydraulisch in die zweite Schaltstellung betätigbar, in der es den zweiten Verbraucheranschluss 11 mit dem Druckanschluss 12 und den ersten Verbraucheranschluss 10 mit dem Tankanschluss 13 verbindet. Das Wegeventil 20 ist also ein 4/2-Wegeventil, ein Wegeventil mit 4 Anschlüssen und mit 2 Stellungen.
  • Um das Wegeventil 20 von seiner Ruhestellung in die zweite Schaltstellung umzuschalten, ist in der Steuerkammer 22 ein Druck von zum Beispiel 10 bar notwendig. Die Höhe des zur Umschaltung des Wegeventils 20 notwendigen Drucks lässt sich mit Hilfe der für die Rückstellfeder 21 einstellen, die mehr oder weniger vorgespannt werden kann.
  • Der Steuerkammer 22 kann über einen ersten Fluidpfad vom Druckanschluss 12 her Druckmittel zufließen. Über einen zweiten Fluidpfad kann aus der Steuerkammer 22 Druckmittel zum Tankanschluss 13 verdrängt werden. In dem ersten Fluidpfad sind in Reihe zueinander ein Druckzuschaltventil 25 und ein Rückschlagventil 26 angeordnet, das sich zwischen dem Druckzuschaltventil 25 und der Steuerkammer 22 befindet und von der Steuerkammer hin zum Druckzuschaltventil sperrt. Das Druckzuschaltventil ist zum Beispiel so eingestellt, dass es bei einem Druck von 200 bar im Druckanschluss aufmacht.
  • Im zweiten Fluidpfad sind eine einstellbare Drossel 30 und ein Rückschlagventil 31 angeordnet, wobei sich das Rückschlagventil zwischen der Drossel und dem Tankanschluss 13 befindet und vom Tankanschluss zur Drossel hin sperrt.
  • An die Steuerkammer 22 des Wegeventils ist ein Hydrospeicher 35 angeschlossen.
  • In einem normalen Betrieb befindet sich das Wegeventil 20 unter der Wirkung der Rückstellfeder 21 in der in der Zeichnung gezeigten Ruhestellung, so dass der Hydromotor 14 in eine erste Richtung dreht. Der Hydromotor möge dabei zum Beispiel eine Walze oder eine Fördereinrichtung einer Erntemaschine antreiben. Wenn der Hydromotor 14 nun wegen des Vorhandenseins eines Fremdkörpers, zum Beispiel eines Steines, blockiert, so steigt der Druck am Druckanschluss schnell an. Der plötzliche Druckanstieg schaltet das Druckzuschaltventil zum Beispiel bei 200 bar, so dass die Druckspitze das Rückschlagventil 26 öffnet, den Hydrospeicher 35 füllt und das Wegeventil 20 in seine zweite Schaltstellung umschaltet. Dadurch werden nun der erste Verbraucheranschluss 10 mit dem Tankanschluss 13 und der zweite Verbraucheranschluss 11 mit dem Druckanschluss 12 verbunden, so dass der Hydromotor in zur normalen Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung dreht. Der Druck im Druckanschluss 12 fällt wieder und das Druckzuschaltventil 25 schließt. Auch das Rückschlagventil 26 schließt.
  • Der Druck in der Steuerkammer 22 wird oberhalb der Schwelle, an der das Wegeventil 20 schaltet, gehalten, solange sich der Hydrospeicher 35 über die Drossel 30 und über das Rückschlagventil 31 zum Tankanschluss 13 entleert. Die Zeit des Entleerens des Hydrospeichers entspricht der Zeit, die das Wegeventil 20 geschaltet bleibt und die zweite Schaltstellung einnimmt. Die Zeit kann über die Einstellung der Drossel 30 festgelegt werden. Sobald sich der Druck in der Steuerkammer 22 soweit abgebaut hat, dass er am Wegeventil eine Kraft erzeugt, die kleiner ist als die von der Rückstellfeder 21 ausgeübte Kraft, schaltet das Wegeventil 20 wieder in seine Ruhestellung. Der Hydromotor 14 dreht dann wieder in die normale Drehrichtung.
  • Das Rückschlagventil 31 verhindert bei entsprechender Vorspannung, dass sich der Hydrospeicher 35 ganz entleert. Außerdem verhindert das Rückschlagventil 31, dass bei höheren Drücken im Tankanschluss 13 der Hydrospeicher 35 gefüllt wird und das Wegeventil 20 eventuell in unerwünschter Weise schaltet.
  • Die Schaltung mit den Fluidpfaden zwischen den Anschlüssen 10, 11, 12, 13 sowie die Fluidpfade zwischen der Steuerkammer 22 und dem Druckanschluss 12 und dem Tankanschluss 13 sind in dem Hydraulikblock9 ausgebildet. Die Ventile sind als Einschraubventile in entsprechende Einbaubohrungen des Hydraulikblocks 9 eingesetzt. Der Hydrospeicher 35 ist außen an den Hydraulikblock 9 angebaut. Der Hydraulikblock und der Hydromotor 14 können so ausgebildet sein, dass der Hydraulikblock mitsamt dem Hydrospeicher an den Hydromotor angebaut sein kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 9
    Hydraulikblock
    10
    erster Verbrauchanschluss
    11
    zweiter Verbraucheranschluss
    12
    Druckanschluss
    13
    Tankanschluss
    14
    Hydromotor
    20
    Wegeventil
    21
    Rückstellfeder
    22
    Steuerkammer
    25
    Druckzuschaltventil
    26
    Rückschlagventil
    30
    Drossel 30
    31
    Rückschlagventil
    35
    Hydrospeicher
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4452400 [0002]
    • US 4034918 [0003]

Claims (7)

  1. Hydraulische Steueranordnung zur Steuerung eines reversierbaren hydraulischen Verbrauchers, insbesondere eines rotierenden Hydromotors(14), mit einem ersten Verbraucheranschluss (10), mit einem zweiten Verbraucheranschluss (11), mit einem Druckanschluss (12) und mit einem Tankanschluss (13), und mit einem Wegeventil (20), das aus einer ersten Schaltstellung, in der es den ersten Verbraucheranschluss (10) mit dem Druckanschluss (12) und den zweiten Verbraucheranschluss (11) mit dem Tankanschluss (13) verbindet, in eine zweite Schaltstellung umschaltbar ist, in der es den zweiten Verbraucheranschluss (11) mit dem Druckanschluss (12) und den ersten Verbraucheranschluss (10) mit dem Tankanschluss (13) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (20) eine Steuerkammer (22) aufweist die durch Zufluss von Druckmittel vom Druckanschluss (12) her mit einem Druck beaufschlagbar ist und dass das Wegeventil (20), wenn der Druck im Druckanschluss (12) einen bestimmten Wert erreicht, durch die Beaufschlagung der Steuerkammer (22) mit Druck hydraulisch von der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung umschaltbar ist, aus der es durch Druckentlastung der Steuerkammer (22) zeitlich verzögert wieder in die erste Schaltstellung gelangt.
  2. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1, wobei das Wegeventil (20) eine Rückstellfeder (21) umfasst, die das Wegeventil (20) im Sinne eines Haltens der ersten Schaltstellung und einer Rückstellung in die erste Schaltstellung beaufschlagt.
  3. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein Druckzuschaltventil (25) vorhanden ist, über das die Steuerkammer (22) mit dem Druckanschluss (12) fluidisch verbindbar ist, wenn der Druck im Druckanschluss (12) einen am Druckzuschaltventil (25) eingestellten Wert erreicht.
  4. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 3, wobei zwischen dem Druckzuschaltventil (25) und der Steuerkammer (22) ein Rückschlagventil (26) angeordnet ist, das zum Druckzuschaltventil (25) hin sperrt.
  5. Hydraulische Steueranordnung nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei eine vorzugsweise einstellbare Drossel (30) vorhanden ist, über die die Steuerkammer (22) des Wegeventils (20) mit dem Tankanschluss (13) verbunden ist.
  6. Hydraulische Steueranordnung nach Patentanspruch 5, wobei in Reihe zu der Drossel (30) ein Rückschlagventil (31) angeordnet ist, das zum Tankanschluss (13) hin öffnet.
  7. Hydraulische Steueranordnung nach einem vorhergehenden Patentanspruch, wobei an die Steuerkammer (22) des Wegeventils (20) ein Hydrospeicher (35) angeschlossen ist.
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