DE1173751B - Control device for preferably several hydraulic drives supplied by one pump - Google Patents

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.Control device for preferably several supplied by one pump hydraulic drives The invention relates to a control device for preferably several hydraulic consumers fed by a single pump each with a control spool or the like, which in the neutral central position for depressurized Shut off the circulation of the pressure medium from the pump line. A The pressure-dependent valve is used to redirect the amount conveyed by the pump hydraulic pressure medium and a safety valve to protect the entire system.

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.Most hydraulic control devices are designed in such a way that that in the position in which the connected consumers are switched off, the Pump delivers the oil without pressure. -This avoids for the duration of the shutdown an undesirably high heating of the oil.

Der drucklose Umlauf wird unterbrochen, wenn die Steuereinrichtung in ihre Arbeitsstellung ausgelenkt wird und der öder die Verbraucher damit an die Pumpenleitung angeschlossen werden.The pressureless circulation is interrupted when the control device is deflected into their working position and the dull consumer thus to the Pump line to be connected.

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.Experience has shown that strong pressure surges can occur because the consumer, such as B. hydraulic cylinder or oil motor, and the moving with these consumers Parts may have very large dimensions at the moment they are switched on accelerated from zero speed to the required working speed Need to become.

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.This leads to a momentary increase in pressure in the pump line, which opens the safety valve. Open all safety and pressure relief valves but only after a certain finite response time in which the oil pressure up to -200% of the set operating pressure can rise. That might be the case with the circuit Any pressure surges that occur have a detrimental effect on the entire system.

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.Attempts have been made to reduce these pressure surges by adjusting the control edges formed in the control slide so that only the connecting line -from the pump is opened to the consumer and only then is the pressureless circuit closed. This training is also known as negative coverage. This will be true which prevents pressure surges when the control spool switches slowly, but at faster actuation of the same still occur high pressure surges because the Response time of the pressure relief valve is greater than the switching time of the control spool. In addition, the negative coverage has the disadvantage that burdened consumers decline because in the state of negative coverage the consumer can be oil in the pump line pushes back and from there into the not yet closed unpressurized Circulation. Another known design for achieving the pressureless circulation exists in using a pilot operated relief valve. The control line between Pilot and overpressure valve 'is provided with a branch line, which is called Control line separate from the other oil-carrying lines * r control slide is influenced by the "movement of the spool that in their zero position this branch line has free flow into the drain line when the However, the spool is closed from the central position.

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.The effect that is achieved is to open the pressure relief valve in the middle position of the control spool and a closing of the pressure relief valve when the Control spool can be shifted from the central position.

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.This arrangement has several disadvantages. The pressure relief valve can no longer be used to protect consumers who are at a standstill, d. H. So when the control spool is in the central position, influenced by external forces will. This is e.g. B. the case with earthworking equipment, because here the pressure relief valve the control slide is open in the central position in order to establish unpressurized circulation. There continue to occur pressure surges when the pressureless circulation by moving the Layered piston is to be closed. The reason for this is that at the moment of Shutting off the control lines through the spool of the pressure relief valve quickly closes, but has to open again immediately, since it, as described above, during must open briefly during the start-up process. The mass of the pressure relief valve must therefore are accelerated in opposite directions. There is also a time delay between opening the pilot valve and opening the pressure relief valve, so that briefly the pressure relief valve is closed. Both properties work together as pressure surges. In general, the movement of the pressure relief valve is strong attenuated, but on the other hand has the disadvantage that a considerable time delay between switching the control spool and closing the pressureless circuit entry. This arrangement is therefore not favorable for fast-switching solenoid valves.

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.The object of the invention is in systems where a bypass valve between pump line and drain line for unpressurized circulation and a safety valve are provided to safely divert pressure surges in the lines and at the same time to eliminate the disadvantages of the known control device described above.

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.According to the invention, the bypass valve and the safety valve connected in a manner known per se in parallel in the pump line and against each other as well as against the control slide or the like. Matched in such a way that after a shift one or more control spools or the like to supply the connected consumers with pressure medium, the bypass valve at the time of the occurrence of pressure surges in the respective consumer system and the response of the safety valve is completely closed.

Das Umleitungsventil ist an seinen Schließkanten mit Drosselflächen versehen, durch die der Druck in der Pumpenleitung während des Schließvorganges in einer vorbestimmten Kurve ansteigt.The bypass valve has throttling surfaces on its closing edges provided, through which the pressure in the pump line during the closing process increases in a predetermined curve.

Ferner ist eine Drosselbohrung im Umleitungsventil so bemessen, daß sie die Geschwindigkeit des Umleitungsventils während der Schließbewegung beeinflußt.Furthermore, a throttle bore in the bypass valve is dimensioned so that it affects the speed of the bypass valve during the closing movement.

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.It is known for the automatic control of the delivery rate of a pump to connect two spring-loaded valves in parallel. One of the valves controls throttling the connection to the inlet and outlet; the other valve is as usual Relief valve designed that opens only when the safety pressure is exceeded will. The flow rate is determined by the selected arrangement and design of these valves of a feed pump can be kept practically constant when idling; to deliver the entire delivery rate.

Ferner ist ein Druckregelventil bekannt, dessen schlitzförmige Ausnehmungen am Differentialkolben druckreduzierend wirken.Furthermore, a pressure control valve is known whose slot-shaped recesses have a pressure-reducing effect on the differential piston.

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.In a known relief device is by means of a control channel the pump connected to the relief line to prevent damage to the system; namely two are functionally of-; there are interdependent piston valves, whose control edges the flowing pressure medium flow momentarily from a maximum value throttle directly to zero.

Druckstöße sind durch die Kolbenschieber dieser Entlastungsvorrichtung nicht zu vermeiden.Pressure surges are through the piston slide of this relief device can not be avoided.

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.In the drawing, a preferred embodiment of the control device according to the invention is shown. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through the control device, FIG. 2 the bypass valve for controlling the pressureless oil circulation on an enlarged scale. The control device 20 consists of the housing 14 and the two housing parts 8, 9, which are provided with the slide pistons I, 2.

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.A bypass valve 5 and a safety valve 11 are provided in the housing 14. The closure piece 15 of the safety valve 11 is pressed against the valve seat 17 by the force of the closing spring 16.

Parallel zu dem Sicherheitsventil 11 liegt das Um-Leitungsventil 5, das zwischen der Pumpenleitung 12 und der Ablaßleitung 13 angeordnet ist.The bypass valve 5 is parallel to the safety valve 11, which is arranged between the pump line 12 and the drain line 13.

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.The bypass valve 5 has a piston-shaped closure and throttle part 4, the closing edges 18 of which bear against the valve seat 19 by the force of the spring 7. It is provided with an axial bore 3 and with throttle surfaces 10 on the outside.

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.The line to terminal L, which leads to the not shown, is denoted by 6. The connection to the pump is with P, that also to the oil tank leading is denoted by T.

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.The mode of operation is as follows: Pressure oil is supplied from port P. and if the spool 1 and 2 are in the middle position, the flow will flow through the throttle bore 3 in the throttle part 4 oil into the space in which the spring 7 is arranged is, and flows from there via line 6 to terminal L and from there into the Oilcontainer.

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.When flowing through the throttle bore 3, a pressure drop occurs, the the part 4 opens against the force of the spring 7 and thereby the connection at the front connection P connects to port T in the oil tank. By suitable choice of the spring 7 and of the cross section of the throttle bore 3, the unpressurized circulation can be very low Pressure values are brought.

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.If one of the spool 1 or 2 moves out of the center position shown relocated, the line 6 is blocked. This prevents the oil from flowing through from P via the throttle bore 3.

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.There is now the same pressure on both sides of the part 4, which is shifted by the spring 7 into its closed position. This closes the unpressurized circulation and the pressurized oil is available to the consumers who are connected to control spools 1 and 2.

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.Pressure surges are avoided in that on the one hand the closing movement of part 4 does not occur suddenly because oil flows through the axial throttle bore 3 in the spring chamber must flow, on the other hand, the throttle area 10 (see A b b. 2) on part 4 that the flow cross-section is gradually reduced until it is completely closed in the end position of part 4.

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.This ensures that the pressure in the system is not sudden either increases, but according to the training of both the axial throttle bore 3 and the throttle areas 10 have a specific and defined course, z. B. in the manner of an exponential curve.

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.The closure piece 15 of the safety valve 11 opens when the pressure in the system can be adjusted by moving part 4 accordingly Height has reached, so that in a very short moment the safety valve already is open and the closure part 4 of the bypass valve 5 is not yet closed Has.

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.The overlap of the two movement processes of the pressure relief valve 11 and the bypass valve 5 together with the throttle surfaces 10 and the axial throttle bore 3 prevents pressure surges when starting up.

Claims (3)

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. Claims: 1. Control device for preferably several of Hydraulic consumers fed by a single pump, each with a control spool od. The like. For each consumer, the consumer pages in a neutral middle position shut off from the pump line, a pressure-dependent valve for bypassing the hydraulic pressure medium conveyed by the pump and a safety valve, characterized in that the bypass valve (5) and the safety valve (11) connected in a manner known per se in parallel in the pump line (12) and against one another as well as against the control slide od. Like. Are matched in such a way that after moving one or more control spools od, the like. To the connected consumers to supply pressure medium, the bypass valve at the time occurring pressure surges in the respective consumer system and during the response time of the safety valve is not yet completely closed. 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. 2. Control device according to claim 1, characterized in that that the bypass valve (5) has throttle surfaces (10) on its closing edges, through which the pressure in the pump line (12) during the closing process of the bypass valve increases in a predetermined curve. 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. 2 977 971.3. Control device according to claim 1 or 2, characterized by an axial throttle bore (3) influencing the speed of the bypass valve (5) during the closing movement. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1018 311, 1090 480; French Patent No. 983,807; British Patent No. 586 727; U.S. Patent No. 2,977,971.