DE1173751B

DE1173751B - Steuereinrichtung fuer vorzugsweise mehrere von einer Pumpe versorgte hydraulische Antriebe

Info

Publication number: DE1173751B
Application number: DEK44495A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Baumgarten; Dipl-Ing Heinz Krueger
Original assignee: KAEMPER MASCHB GmbH
Current assignee: KAEMPER MASCHB GmbH
Priority date: 1961-08-14
Filing date: 1961-08-14
Publication date: 1964-07-09
Also published as: US3225781A; GB979820A

Description

Steuereinrichtung für vorzugsweise mehrere von einer Pumpe versorgte hydraulische Antriebe Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für vorzugsweise mehrere von einer einzigen Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher mit je einem Steuerschieber od. dgl., die in der neutralen Mittelstellung zum drucklosen Umlauf des Druckmittels die Verbraucherseiten von der Pumpenleitung absperren. Ein druckabhängig arbeitendes Ventil dient dabei zum Umleiten des von der Pumpe geförderten hydraulischen Druckmittels und ein Sicherheitsventil zum Schutz der Gesamtanlage.
Die meisten hydraulischen Steuereinrichtungen sind so ausgebildet, daß in der Stellung, in der die angeschlossenen Verbraucher abgeschaltet sind, die Pumpe das Öl drucklos fördert. -Damit vermeidet man während des Pumpenbetriebs für die Dauer der Abschaltung eine unerwünscht hohe Erwärmung des Öles.
Der drucklose Umlauf wird unterbrochen, wenn die Steuereinrichtung in ihre Arbeitsstellung ausgelenkt wird und der öder die Verbraucher damit an die Pumpenleitung angeschlossen werden.
Dabei können erfahrungsgemäß starke Druckstöße auftreten, da der Verbraucher, wie z. B. Hydraulik-Zylinder oder Ölmotor, und die mit diesen Verbrauchern bewegten Teile eine unter Umständen sehr große Mässe aufweisen,' die im Moment des Einschaltens von der Geschwindigkeit Null auf die geforderte Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt werden müssen.
Dies führt zu einem momentanen Druckanstieg in der Pumpenleitung,- der das Sicherheitsventil öffnet. Alle Sicherheits- bzw. Überdruckventile öffnen jedoch erst nach einer gewissen endlichen Ansprechzeit, in der der Öldruck bis zu -200 % des eingestellten Betriebsdruckes ansteigen kann. Die bei der Schaltung möglicherweise auftretenden Druckstöße wirken sich auf die Gesamtanlage schädlich aus.
Man hat versucht, diese Druckstöße abzumi.ndern, indem man die Steuerkanten im Steuerschieber so ausbildete, daß erst die Verbindungsleitung -von der Pumpe zum Verbraucher geöffnet wird und dann erst der drucklose Umlauf geschlossen wird. Man bezeichnet diese Ausbildung auch als negative überdeckung. Dadurch werden zwar die Druckstöße bei langsamem Schalten der Steuerschieber verhindert, jedoch bei schneller Betätigung derselben treten nach wie vor hohe Druckstöße auf, weil die Ansprechzeit des Überdruckventils größer ist als die Schaltzeit der Steuerschieber. Außerdem hat die negative überdeckung den Nachteil, daß belastete Verbraucher rückläufig werden können, da im Zustand der negativen Überdeckung der Verbraucher sein Öl in die Pumpenleitung zurückdrückt und von dort in den noch nicht geschlossenen drucklosen Umlauf. Eine andere bekannte Ausführung zur Erzielung des drucklosen Umlaufs besteht darin, ein vorgesteuertes überdruckventil zu verwenden. Die Steuerleitung zwischen Vorsteuer- und überdruckventil 'wird mit einer Abzweigleitung versehen, die als von den übrigen ölführenden Leitungen *r Steuerschieber getrennte Steuerleitung durch die "Bewegung der Schieberkolben derart beeinflußt wird, daß in deren Nullstellung diese Abzweigleitung freien Abfluß in die Ablaßleitung besitzt, bei Verlagern der Schieberkolben aus der Mittellage jedoch -verschlossen wird.
Die Wirkung, die erzielt wird, ist ein Öffnen des Überdruckventils in Mittellage der Steuerschieber und ein Schließen des überdruckventils, wenn die Steuerschieber aus der Mittellage verlagert werden.
Diese Anordnung besitzt verschiedene Nachteile. Das Überdruckventil kann nicht mehr zur Absicherung von Verbrauchern verwendet werden, die im Stillstand, d. h. also bei in Mittellage befindlichen Steuerschiebern, von äußeren Kräften beeinflußt werden. Das ist z. B. bei Erdbearbeitungsgeräten der Fall, da hier das Überdruckventil in der Mittellage der Steuerschieber geöffnet ist, um den drucklosen Umlauf herzustellen. Es treten weiterhin Druckstöße auf, wenn der drucklose Umlauf durch Verlagern der Schichtkolben geschlossen werden soll. Der Grund hierfür ist, daß im Moment des Abschließens der Steuerleitungen durch die Schieberkolben das überdruckventil schnell schließt, aber sofort wieder öffnen muß, da es, wie eingangs geschildert, während des Anfahrvorganges kurzzeitig öffnen muß. Die Masse des Überdruckventils muß also gegenläufig beschleunigt werden. Außerdem tritt eine Zeitverzögerung zwischen Öffnen des Vorsteuerventils und Öffnen des überdruckventils ein, so daß kurzzeitig das Überdruckventil geschlossen ist. Beide Eigenschaften wirken sich als Druckstöße aus. Im allgemeinen ist zwar die Bewegung des Überdruckventils stark gedämpft, was aber andererseits den Nachteil hat, daß eine erhebliche Zeitverzögerung zwischen dem Schalten der Steuerschieber und dem Schließen des drucklosen Umlaufes eintritt. Für schnell schaltende Magnetventile ist somit diese Anordnung nicht günstig.
Aufgabe der Erfindung ist es, in Systemen, wo ein Umleitungsventil zwischen Pumpenleitung und Ablaßleitung für den drucklosen Umlauf sowie ein Sicherheitsventil vorgesehen sind, auftretende Druckstöße in den Leitungen gefahrlos abzuleiten und gleichzeitig die zuvor geschilderten Nachteile der bekannten Steuereinrichtung auszuschalten.
Erfindungsgemäß sind das Umleitungsventil und das Sicherheitsventil in an sich bekannter Weise parallel in die Pumpenleitung geschaltet und gegeneinander sowie gegen die Steuerschieber od. dgl. derart abgestimmt, daß nach einer Verschiebung eines oder mehrerer Steuerschieber od. dgl. zur Versorgung der angeschlossenen Verbraucher mit Druckmittel das Umleitungsventil zur Zeit des Auftretens von Druckstößen im jeweiligen Verbrauchersystem und des Ansprechens des Sicherheitsventils noch nicht ganz geschlossen ist.
Das Umleitungsventil ist an seinen Schließkanten mit Drosselflächen versehen, durch die der Druck in der Pumpenleitung während des Schließvorganges in einer vorbestimmten Kurve ansteigt.
Ferner ist eine Drosselbohrung im Umleitungsventil so bemessen, daß sie die Geschwindigkeit des Umleitungsventils während der Schließbewegung beeinflußt.
Es ist bekannt, zur automatischen Regelung der Fördermenge einer Pumpe zwei federbelastete Ventile parallel zu schalten. Dabei steuert eines der Ventile drosselnd die Verbindung zum Ein- und Auslaß; das andere Ventil ist als übliches Überdruckventil ausgebildet, das sich nur öffnet, wenn der Sicherheitsdruck überschritten wird. Durch die gewählte Anordnung und Ausbildung dieser Ventile ist die Fördermenge einer Speisepumpe bei Leerlauf praktisch konstant zu halten, bei Belastung ist die gesamte Fördermenge zu liefern.
Ferner ist ein Druckregelventil bekannt, dessen schlitzförmige Ausnehmungen am Differentialkolben druckreduzierend wirken.
Bei einer bekannten Entlastungsvorrichtung wird mittels eines Steuerkanals die Pumpe mit der Entlastungsleitung verbunden, um Schäden in der Anlage zu verhüten; und zwar sind zwei funktionsmäßig von- ; einander abhängige Kolbenschieber vorhanden, deren Steuerkanten den fließenden Druckmittelstrom momentan von einem Maximalwert direkt auf Null drosseln.
Druckstöße sind durch die Kolbenschieber dieser Entlastungsvorrichtung nicht zu vermeiden.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Steuereinrichtung, F i g. 2 das Umleitungsventil zum Steuern des drucklosen Ölumlaufes in vergrößertem Maßstabe. Die Steuereinrichtung 20 besteht aus dem Gehäuse 14 und den beiden Gehäuseteilen 8, 9, die mit den Schieberkolben I, 2 versehen sind.
Im Gehäuse 14 ist ein Umleitungsventil 5 und ein Sicherheitsventil 11 vorhanden. Das Verschlußstück 15 des Sicherheitsventils 11 wird durch die Kraft der Schließfeder 16 gegen den Ventilsitz 17 gedrückt.
Parallel zu dem Sicherheitsventil 11 liegt das Um-Leitungsventil 5, das zwischen der Pumpenleitung 12 und der Ablaßleitung 13 angeordnet ist.
Das Umleitungsventil5 weist ein kolbenförmiges Verschluß- und Drosselteil 4 auf, dessen Schließkanten 18 durch die Kraft der Feder 7 am Ventilsitz 19 anliegen. Es ist mit einer axialen Bohrung 3 und außen mit Drosselflächen 10 versehen.
Die Leitung zum Anschluß L, der zum nicht dargestellten führt, ist mit 6 bezeichnet. Der Anschluß zur Pumpe ist mit P, der ebenfalls zum Ölbehälter führende ist mit T bezeichnet.
Die Wirkungsweise ist wie folgt: Wird vom Anschluß P Drucköl zugeführt und befinden sich die Schieberkolben 1 und 2 in der Mittellage, so fließt durch die Drosselbohrung 3 im Drosselteil 4 Öl in den Raum, in dem die Feder 7 angeordnet ist, und fließt von dort über die Leitung 6 zum Anschluß L und von dort aus in den Ölbehälter.
Beim Durchströmen der Drosselbohrung 3 entsteht ein Druckabfall, der das Teil 4 gegen die Kraft der Feder 7 öffnet und dadurch die Verbindung vorn Anschluß P zum Anschluß T in den Ölbehälter herstellt. Durch geeignete Wahl der Feder 7 und des Querschnittes der Drosselbohrung 3 kann der drucklose Umlauf auf sehr niedrige Druckwerte gebracht werden.
Wird einer der Schieberkolben 1 oder 2 aus der gezeichneten Mittellage verlagert, so wird die Leitung 6 versperrt. Dadurch kann kein Durchfluß des Öles von P über die Drosselbohrung 3 stattfinden.
Es herrscht nun gleicher Druck auf beiden Seiten des Teils 4, der durch die Feder 7 in seine Schließlage verlagert wird. Dadurch wird der drucklose Umlauf geschlossen, und das Drucköl steht den Verbrauchern, die an die Steuerschieber 1 und 2 angeschlossen sind, zur Verfügung.
Druckstöße werden dadurch vermieden, daß einerseits die Schließbewegung des Teils 4 nicht plötzlich erfolgt, da Öl durch die axiale Drosselbohrung 3 in den Federraum fließen muß, andererseits sorgt die Drosselfläche 10 (s. A b b. 2) am Teil 4 dafür, daß der Durchflußquerschnitt allmählich verkleinert wird, bis er in der Endlage des Teils 4 vollständig geschlossen ist.
Dadurch wird erreicht, daß auch der Druck im System nicht plötzlich ansteigt, sondern entsprechend der Ausbildung sowohl der axialen Drosselbohrung 3 als auch der Drosselflächen 10 einen bestimmten und festgelegten Verlauf, z. B. nach Art einer Exponentialkurve, besitzt.
Das Verschlußstück 15 des Sicherheitsventils 11 öffnet dann, wenn der Druck im System durch entsprechende Verlagerung des Teils 4 die eingestellte Höhe erreicht hat, so daß in einem sehr kurzen Moment das Sicherheitsventil bereits geöffnet ist und das Verschlußteil 4 des Umleitungsventils 5 noch nicht geschlossen hat.
Durch die Überschneidung der beiden Bewegungsvorgänge des Überdruckventils 11 und des Umleitungsventils 5 zusammen mit den Drosselflächen 10 und der axialen Drosselbohrung 3 werden Druckstöße beim Anfahren verhindert.

Claims

Patentansprüche: 1. Steuereinrichtung für vorzugsweise mehrere von einer einzigen Pumpe gespeiste hydraulische Verbraucher mit je einem Steuerschieber od. dgl. für jeden Verbraucher, die in einer neutralen Mittelstellung die Verbraucherseiten von der Pumpenleitung absperren, einem druckabhängigen Ventil zur Umleitung des von der Pumpe geförderten hydraulischen Druckmittels und einem Sicherheitsventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Umleitungsventil (5) und das Sicherheitsventil (11) in an sich bekannter Weise parallel in die Pumpenleitung (12) geschaltet und gegeneinander sowie gegen die Steuerschieber od. dgl. derart abgestimmt sind, daß nach Verschieben eines oder mehrerer Steuerschieber od, dgl., um die angeschlossenen Verbraucher mit Druckmittel zu versorgen, das Umleitungsventil zur Zeit auftretender Druck-Stöße im jeweiligen Verbrauchersystem und während der Ansprechzeit des Sicherheitsventils noch nicht ganz geschlossen ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umleitungsventil (5) an seinen Schließkanten Drosselflächen (10) aufweist, durch die der Druck in der Pumpenleitung (12) während des Schließvorganges des Umleitungsventils in einer vorbestimmten Kurve ansteigt.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine die Geschwindigkeit des Umleitungsventils (5) während der Schließbewegung beeinflussende axiale Drosselbohrung (3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1018 311, 1090 480; französische Patentschrift Nr. 983 807; britische Patentschrift Nr. 586 727; USA.-Patentschrift Nr. 2 977 971.