DE19511522C1 - Rastschaltvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung zum Ansteuern mindestens einer
hydraulischen Betätigungseinrichtung mit zwei gegenläufig wirkenden Rück
schlagventilen in einer Zu- und Ablaufleitung, die an die jeweilige Betäti
gungseinrichtung sowie an ein Schaltventil angeschlossen sind. Vergleichbare
Schaltvorrichtungen, wie sie durch die DE 35 24 759 A1 bekannt sind,
dienen bispielsweise dazu, sofern es sich bei der Betäti
gungseinrichtung um einen Hydrozylinder handelt, die Kolbenstange des
Hydrozylinders für einen Betätigungsvorgang ein- und ausfahren zu lassen.
Dabei werden für einen Bewegungszyklus abwechselnd die beiden gegenläufig
wirkenden Rückschlagventile jeweils einmal für den Durchfluß des Fluids
aufgesteuert.
Ferner sind entsperrbare Rückschlagventile bekannt, die hydraulisch über eine
Steuerleitung entsperrbar sind und die beispielsweise zur Verhinderung von
Kriechbewegungen an durch Schieberventile angesteuerten, unter Last stehen
den Zylindern eingesetzt werden oder zur Absperrung unter Druck stehender
Anlagenteile, wie Pressenzylinder, sowie zur Vermeidung von unkontrollierten
Bewegungen von unter Last stehenden Verbrauchern, beispielsweise bei Rohr
bruch oder Pumpenausfall. Dahingehende Anwendungsgebiete finden sich
unter anderem bei Spritzgießmaschinen, Hubarbeitsbühnen, Abstützzylindern,
in der Mobil- und Spannhydraulik sowie bei Handlinggeräten.
Bei dahingehenden Anwendungsgebieten kann es gewünscht sein, eine hydrau
lische Betätigungseinrichtung für eine Verfahrbewegung in verschiedenen
Richtungen nicht nur anzusteuern, sondern bei unter sich ändernder Last ste
hender Betätigungseinrichtung diese innerhalb eines vorgegebenen Bewegungs
raumes in einer Art Schwimmstellung zu halten. Dies kann beispielsweise bei
landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen eine Rolle spielen, bei denen ein Boden
bearbeitungsgerät, wie ein Pflug, unter Last im Eingriff mit dem zu bearbeiten
den Boden bleiben und von diesem nicht abheben soll, selbst wenn das Bo
denbearbeitungsgerät bedingt durch die Art des Bodens oder den Bodenverlauf
selbst eine rückwirkende Kraft erfährt, die bei sonstigen Konstruktionen unmit
telbar zum zumindest kurzzeitigen Abheben des Bodenbearbeitungsgerätes
führt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltvorrichtung zum Ansteuern mindestens einer hydrauli
schen Betätigungseinrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die oben
erwähnte Schwimmstellung für dahingehende Betätigungseinrichtungen kosten
günstig und funktionssicher mit wenig Komponenten zu erreichen. Eine dahin
gehende Aufgabe löst eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspru
ches 1.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 parallel zu
den beiden Rückschlagventilen geschaltet zwei entsperrbare Rückschlagventile
vorhanden sind, wobei die Steuerleitung des ersten entsperrbaren Rückschlag
ventiles an den Sperranschluß des anderen entsperrbaren Rückschlagventiles
angeschlossen ist, ist es möglich, neben dem Heben und Senken sowie Halten
der Last mit der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinrichtung auch eine
Schwimmstellung zu verwirklichen, bei der, selbst wenn das Schaltventil
wieder in seine Ausgangslage oder Raststellung rückgeschaltet hat, die jeweilige
Betätigungseinrichtung in dieser Schwimmstellung verbleibt. Erfährt dann das
beispielsweise eingangs erwähnte Bodenbearbeitungsgerät eine Störkraft, die es
an sich zum Abheben vom Boden zwingt, wird durch die Schwimmstellung der
jeweiligen Betätigungseinrichtung erreicht, daß eine dahingehende Kraft im
Sinne einer Kompensation aufgenommen wird und das Bodenbearbeitungsgerät
in seiner bearbeitenden Stellung im wesentlichen verbleibt.
Um diese Schwimmstellung zu erreichen, ist es im Sinne der erfindungsgemä
ßen Schaltvorrichtung bedeutsam, daß durch den Anschluß der Steuerleitung
des ersten entsperrbaren Rückschlagventiles an den Sperranschluß des anderen
entsperrbaren Rückschlagventiles ein definiertes Ölvolumen eingespannt ist,
welches zum permanenten Aufsteuern des ersten entspannbaren Rück
schlagventiles führt, das derart wiederum durch Verbindung der fluidführenden
Räume der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinrichtung untereinander die
ausgleichende Schwimmstellung mit gewährleistet. Weitere vorteilhafte Merk
malsausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung anhand der Zeich
nung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schaltplan der Schaltvorrichtung und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein hydraulisch entsperrbares Rück
schlagventil, wie es in dem Schaltplan nach der Fig. 1 verwen
det ist.
Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung dient zum Ansteuern mindestens einer
hydraulischen Betätigungseinrichtung, die aus einem doppeltwirkenden
Hydrozylinder 10 gebildet ist, in dem ein Kolben 12 längsverfahrbar gehalten ist.
Auf beiden Seiten des Hydrozylinders 10 hinausragend und mit dem Kolben 12
verbunden ist eine Kolbenstange 14 vorhanden, die der Krafteinleitung dient,
wobei der Kolben 12 den Hydrozylinder 10 in die beiden Arbeitsräume 16 und 18
unterteilt und auf seinen beiden zu den Arbeitsräumen 16 und 18 hingewand
ten Seiten gleich große Kolbenflächen aufweist. Die Schaltvorrichtung weist
zwei gegenläufig wirkende Rückschlagventile 20, 22 in einer Zulaufleitung 24
und einer Ablaufleitung 26 auf, die an die jeweilige Betätigungseinrichtung
sowie an ein Schaltventil 28 angeschlossen sind. Das Schaltventil 28 ist als
Schieberventil, insbesondere als 4/3-Wege-Ventil, ausgebildet. In seiner mitt
leren Schalt- oder Raststellung trennt es die Zulaufleitung 24 und die Ablauflei
tung 26 von einer Hydropumpe P und dem Tank T.
Parallel zu den beiden Rückschlagventilen 20, 22 üblicher Bauart sind zwei
entsperrbare Rückschlagventile 30, 32 vorhanden, wobei die Steuerleitung 34
des ersten entsperrbaren Rückschlagventiles 30 an den Sperranschluß 36 des
zweiten entsperrbaren Rückschlagventiles 32 angeschlossen ist.
Die beiden Rückschlagventile 30 und 32 sind hydraulisch entsperrbar und
zwischen dem ersten Rückschlagventil 20 und dem Schaltventil 28 mündet die
Steuerleitung 38 des zweiten entsperrbaren Rückschlagventiles 32 in die Zu
laufleitung 24. Der Sperranschluß 40 des ersten entsperrbaren Rückschlagventi
les 30 mündet wiederum in Fluidrichtung hinter dem ersten Rückschlagventil
20 in die Zulaufleitung 24 zum Hydrozylinder 10. Der Durchflußanschluß 42
des ersten entsperrbaren Rückschlagventiles 30 ist in der Ablaufleitung 26 an
den Durchflußanschluß 44 des zweiten Rückschlagventiles 22 angeschlossen
und die Ablaufleitung 26 ist an den Durchflußanschluß 46 des zweiten ent
sperrbaren Rückschlagventiles 32 angeschlossen.
Wird das Schalt- oder Schieberventil 28 in seine in der Fig. 1 gesehen linke
Schaltstellung gebracht, strömt Fluid, insbesondere Hydrauliköl, von der Hydro
pumpe P über die Zulaufleitung 24 und das dann aufsteuernde erste Rück
schlagventil 20 in den Arbeitsraum 18 des Hydrozylinders 10. Die Kolbenstange
14 fährt dann in der Fig. 1 gesehen nach oben aus und das Rücklauföl strömt
aus dem Arbeitsraum 16 des Hydrozylinders über die Ablaufleitung 26 und das
sich öffnende zweite Rückschlagventil 22 in den Tank T. Durch den in der
Zulaufleitung 24 anstehenden Fluiddruck wird über die Steuerleitung 38 das
zweite hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 32 geöffnet. Da die Rückführ- oder
Ablaufleitung 26 jedoch drucklos ist, baut sich in dem Sperranschluß 26
des zweiten entsperrbaren Rückschlagventiles 32 auch kein Druck auf und
mithin bleibt das erste entsperrbare Rückschlagventil 30 geschlossen. Wirkt nun
eine Kraft F gemäß der Darstellung in der Fig. 1 auf die Kolbenstange 14 ein,
bleiben das erste Rückschlagventil 20 sowie das erste entsperrbare Rückschlag
ventil 30 geschlossen und der Kolben 12 wird gegen die Last F in seiner jewei
ligen Position gehalten, auch wenn das Schaltventil 28 wieder seine in der
Fig. 1 gezeigte mittlere Schaltstellung oder Raststellung einnimmt.
Wird das Schaltventil 28 in seine in der Fig. 1 gesehen rechte oder zweite, andere
Schaltstellung gebracht, wird die Ablaufleitung 26 mit der Hydropumpe P fluid
führend verbunden. Übersteigt der von der Hydropumpe P erzeugbare Druck
in der Ablaufleitung 26 einen vorgebbaren Schwellenwert, beispielsweise
< 10 bar, wird über den Durchflußanschluß 46 das zweite entsperrbare Rück
schlagventil 32 aufgesteuert und über den dann im Sperranschluß 36 und in
der Steuerleitung 34 anstehenden Fluiddruck wird ebenfalls das erste entsperr
bare Rückschlagventil 30 geöffnet. Dieser Öffnungsvorgang geschieht auch
dann, wenn in der Steuerleitung 38 kein Druck ansteht. Durch den gleichfalls
anstehenden Druck der Hydropumpe P am zweiten Rückschlagventil 22 über
die Ablaufleitung 26 bleibt dieses Rückschlagventil geschlossen und die beiden
Arbeitsräume 16 und 18 der Betätigungseinrichtung sind über das geöffnete
erste entsperrbare Rückschlagventil 30 miteinander fluidführend und druckaus
gleichend verbunden. Bei dieser Schaltstellung ist im Sperranschluß 36 und in
der Steuerleitung 34 ein Ölvolumen eingespannt, wodurch die Schaltstellung
"Senken" quasi gespeichert ist und sich die Schwimmstellung für den Kolben
12 des Hydrozylinders 10 ergibt. Diese Schwimmstellung bleibt auch dann beibe
halten, wenn die Bedienperson das Schaltventil 28 nicht länger betätigt und
dieses in seine in der Fig. 1 gezeigte mittlere Ruhe- oder Raststellung, beispiels
weise federbelastet, zurückverfährt.
Das Aufheben der beschriebenen Schwimmstellung und erneutes Heben ge
schieht dadurch, daß das Schalt- oder Schieberventil 28 wiederum in seine in
der Fig. 1 gezeigte linke Schaltstellung gebracht wird. In einem dahingehenden
Fall steigt dann wieder der Druck in der Zulaufleitung 24 an, so daß neben
einem Aufsteuern des ersten Rückschlagventiles 20 die Steuerleitung 38 derart
mit Druck beaufschlagt wird, daß das entsperrbare zweite Rückschlagventil 32
öffnet. In dieser geöffneten Stellung und bei dann druckloser Ablaufleitung 26
fließt das bisher unter Druck stehende Fluid in der Steuerleitung 34 über den
Sperranschluß 36 und das zweite entsperrbare Rückschlagventil 32 in die
Ablaufleitung 26 ab mit der Folge, daß das erste hydraulisch entsperrbare Rück
schlagventil 30 schließt. Es wird also das bisher zwischen den beiden hydrau
lisch entsperrbaren Rückschlagventilen 30, 32 zur Speicherung der Schwimm
stellung eingespannte Öl zum Tank T hin abgelassen. Damit sind aber wieder
um die beiden Arbeitsräume 16 und 18 des Hydrozylinders 10 voneinander
getrennt und der eingangs beschriebene Hebe- und Haltevorgang kann wieder
vonstatten gehen.
In der Fig. 2 ist ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil dargestellt, wie
es in der Schaltvorrichtung nach der Fig. 1 vorzugsweise verwendet wird.
Dahingehend entsperrbare Rückschlagventile 30, 32 sind direkt gesteuerte
Kugelsitzventile mit einer Schließkugel 48 für ölhydraulische Anlagen. Sie
erlauben in Durchflußrichtung von dem jeweiligen Durchflußanschluß 42, 46
zum Sperranschluß 36 bzw. 40 freies Durchströmen. In Gegenrichtung wird
die Schließkugel 48 durch die Schließfeder 50 und durch den Druck am jewei
ligen Sperranschluß 36, 40 auf den Ventilsitz gedrückt und sperrt die an
gesprochene Durchflußrichtung leckölfrei ab. Durch Einleiten eines genügend
hohen Steuerdruckes an der jeweiligen Steuerleitung 34, 38 wird dann der Steu
erkolben 52 verschoben und die Schließkugel 48 von ihrem Ventilsitz ge
drückt. Das Ventil ist dann hydraulisch entsperrt und kann vom jeweiligen
Sperranschluß 36, 40 zum zugeordneten Durchflußanschluß 42 bzw. 46 durch
strömt werden.
Die unter dem Steuerkolben 52 eingesetzte Rückstellfeder ermöglicht bei
Druckentlastung an der jeweiligen Steuerleitung 34, 38 ein verzögerungsfreies
Rückschalten. Um sicher das Ölvolumen in der Steuerleitung 34 und dem Sperr
anschluß 36 zwischen den beiden hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventi
len 30 und 32 einschließen zu können, ist es notwendig, daß das jeweilige
entsperrbare Rückschlagventil 30, 32, wie dies die Fig. 2 zeigt, am jeweiligen
Steuerkolben 52 zwischen der jeweiligen Steuerleitung 34, 38 und dem
zugeordneten Durchlaßanschluß 42, 46 sowie dem zugeordneten Sperranschluß
36, 40 jeweils eine Abdichtung 54, beispielsweise in Form eines üblichen O-
Ringes, aufweist.
Die beschriebene Schaltvorrichtung läßt sich besonders vorteilhaft bei landwirt
schaftlichen Arbeitsmaschinen einsetzen, bei denen eine Arbeitsgerätschaft, wie
ein Pflug oder ein Heuwender, in stetigem Eingriff bzw. in Berührung mit dem
zu bearbeitenden Boden zu bleiben hat. Mit der Schaltvorrichtung lassen sich
auch mehrere, beispielsweise parallel hintereinander geschaltete und miteinan
der in Verbindung stehende Betätigungseinrichtungen für eine schwimmende
Lagerung der Arbeitsgerätschaft ansteuern. Weitere Anwendungsgebiete der
Schaltvorrichtung im Straßenbau oder bei Straßenkehrmaschinen sowie bei
Transportfahrzeugen sind möglich.
Claims (7)
1. Schaltvorrichtung zum Ansteuern mindestens einer hydraulischen Betäti
gungseinrichtung mit zwei gegenläufig wirkenden Rückschlagventilen
(20, 22) in einer Zu- (24) und Ablaufleitung (26), die an die jeweilige Be
tätigungseinrichtung sowie an ein Schaltventil (28) angeschlossen
sind, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den beiden Rückschlagven
tilen (20, 22) geschaltet zwei entsperrbare Rückschlagventile (30, 32) vor
handen sind und daß die Steuerleitung (34) des ersten entsperrbaren
Rückschlagventiles (30) an den Sperranschluß (36) des anderen entsperr
baren Rückschlagventiles (32) angeschlossen ist.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die je
weilige hydraulische Betätigungseinrichtung ein doppeltwirkender
Hydrozylinder (10) ist, daß zwischen dem ersten Rückschlagventil (20) und
dem Schaltventil (28) die Steuerleitung (38) des zweiten entsperrbaren
Rückschlagventiles (32) in die Zulaufleitung (24) mündet, und daß der
Sperranschluß (40) des ersten entsperrbaren Rückschlagventiles (30) in
Fluidrichtung hinter dem ersten Rückschlagventil (20) in die Zulaufleitung
(24) zum Hydrozylinder (10) mündet.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Durchflußanschluß (42) des ersten entsperrbaren Rückschlagventiles (30)
in der Ablaufleitung (26) an den Durchflußanschluß (44) des zweiten
Rückschlagventiles (22) angeschlossen ist, und daß die Ablaufleitung (26)
an den Durchflußanschluß (46) des zweiten entsperrbaren Rückschlagven
tiles (32) angeschlossen ist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Schaltventil (28) ein 4/3-Wege-Ventil, insbesondere ein
Schieberventil, ist, in dessen mittlerer Schaltstellung die Zu- (24) und Ab
laufleitung (26) von einer Hydropumpe (P) und einem Tank (T) getrennt
sind.
5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der
einen Schaltstellung des Schaltventiles (28) zum Heben und Halten der Kolbenstange (14) des
Hydrozylinders (10) das zweite entsperrbare Rückschlagventil (32) aufgesteuert
und das erste entsperrbare Rückschlagventil (30) geschlossen bleibt, und
daß in der anderen Schaltstellung und danach in der mittleren Schaltstel
lung bei einem vorgebbaren Arbeitsdruck beide entsperrbare Rückschlag
ventile (30, 32) derart geöffnet sind, daß die beiden Arbeitsräume (16, 18)
des Hydrozylinders (10) fluidführend miteinander verbunden sind.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ar
beitsdruck größer als 10 bar ist und daß die mittlere Schaltstellung des
Schaltventiles (28) bei Nichtbetätigung desselben sich von selbst einstellt.
7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das jeweilige entsperrbare Rückschlagventil (30, 32) hydrau
lisch entsperrbar ist und an seinem Steuerkolben (52) mindestens eine Ab
dichtstelle (54) aufweist, die leckölfrei zumindest die Steuerleitung
(34, 38) vom Durchflußanschluß (42, 46) trennt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of patent without earlier publication of application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8330 | Complete renunciation |