DE1951429C3

DE1951429C3 - Hydraulisches Steuersystem, insbesondere für mehrere Hydraulikmotore

Info

Publication number: DE1951429C3
Application number: DE1951429A
Authority: DE
Inventors: Roland Lester Waukesha Wis. Genz (V.St.A.)
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Corp
Priority date: 1968-10-23
Filing date: 1969-10-11
Publication date: 1973-01-04
Also published as: GB1223207A; US3520231A; SE341334B; DE1951429A1; DE1951429B2; FR2021346A1

Description

Hydraulikmotor betätigt, der auf einen'Druck in dem Steuerkanal an einer Stelle zwischen der festen öffnung und der Gruppe der Steueröffnungen anspricht. Wenn z. B. ein Schieber aus seiner Neutralstcllung herausgeschoben wird, um den Durchflußqucrschnitl 5 einer Steueröffnung zu verringern, bewegt sich der Ncbcnstroinschiebcr, um den Druckabfall zwischen der Pumpe und dem Tank, so wie eilordcrlich, zu verändern, um die Veränderung im Steuerdruck, bedingt durch das Schließen der Steueröffnung, auszugleichen. IUn derartiges Steuersystem ist mit anderen Worten der Wirkung nach ein Regler, der den Druckabfall an der Bezugsöffnung konstant hält. Bei idealen Bedingungen könnte der Regler auch dazu dienen, den Durchfluß zu bemessen. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß der Regler nicht in der Lage ist, die Durchflußinenge zu bemessen, da der erforderliche Druck zur Einleitung der Bewegung des Hydraulikmotors und seine Belastung höher sind als der Druck, der erforderlich ist, um die Belastung des Hydraulik- »o zylindcrs bei einer Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit zu halten. Dies ist einmal dadurch bedingt, weil die statische Reibung oder Haftreibung des Hydraulikmotor und die Belastung höher sind als die Reibung, die während der Bewegung auftritt, as Hin weiterer Grund ist, daß die zur Beschleunigung eines Körpers erforderliche Kraft immer größer ist als die Kraft, die erforderlich ist, um die Bewegung eines Körpers aufrechtzuerhalten. Bei der Bedienung de. bekannten Steuersystems bewegt der Bedienende den Vcrtcilcrschiebcr, bis der Ncbenstromschieber weit genug geschlossen hat, um den Förderdruck auf die Höhe anzuheben, die erforderlich ist, damit der Zylinder beginnt, die Last zu bewegen. Sobald sich die Last zu bewegen beginnt, wird der Druck in dem Hydraulikmotor plötzlich absinken. Dabei wird sich ein steiler Anstieg der Durchflußmenge von der Pumpe zu dem Hydraulikmotor ergeben. Der Förderdruck wird sich nun verringern, und der Regler wird den Nebenslromschieber in dem Bestreben, einen konstanten Druckabfall an der Bezugsöffnung aufrechtzuerhalten, zur Schließstellung hin bewegen. Da jedoch im Normalfall der Unterschied zwischen dem Druck zur Überwindung der Haftreibung und dem erforderlichen Druck für eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit größer ist als der Leilungsverlust oder der Druckabfall von der Pumpe zu dem Hydraulikmotor bei einem maximalen Durchsatz, wiru sogar ein vollständiges Schließen des Nebenstromschiebers unwirksam sein, um den Förderdruck in der Höhe wiederherzustellen, den er bei dem unmittelbaren Bewegungsbeginn erreichte. Daher wird der Nebenstromschieber, wenn die Last einmal beginnt, sich zu bewegen, sofort schließen, und der Bedienende ist nicht in der Lage, die Durchflußmenge zu dem Hydraulikmotor zu steuern.

Aus der USA.-Patentschrift 2 682 748 ist ein hydraulisches Steuersystem bekannt, bei dem ein Rückführungsscrvoventii als Wheatstonsche Brücke ausgeführt ist, wobei ein zusätzlicher, von der Wheatstonschcn Brücke gesteuerter Nebenstromschieber in eine Förderleitung zu einer Seite eines Hydraulikmotors eingeschaltet ist, um bei schnellen Umschallvorgängcn eine Durchflußbeschränkung aufzuheben. Die hier erwähnte hydraulische Whcatstonsche Brücke wird jedoch nicht dazu verwendet, um die Stellung eines Gerätes zu regeln, das die Menge der Hydraulikflüssigkeit ändert, die die Förderpumpe zu dem Verteilungsschieber liefert. Dabei sind alle vier Brückenwiderständc der Wheatstonschen Brücke durch Leitungen bzw. Durchgänge gebildet und konstant.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das in der bereits vorgeschlagenen Steuereinrichtung beschriebene System derart zu verbessern, daß eine unabhängige Auswahl der Maximalmengen ermöglicht wird, die den verschiedenen Verteilerschiebern als Strömungsmittel zugeführt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß

1. eine Bezugsöffnung in die Verbindung zwischen der Quelle und dem Vertcilcrschieber eingefügt ist,

2. daß eine variable Zusatzöffnung in den gleichen Zweig der Wheatstonschen Brücke wie die Steueröffnung eingefügt ist,

3. daß öffnungsstcuercinrichtungcn zur Veränderung des Strömungsquerschnittes der Zusatzöffnung in Abhängigkeit von Änderungen des Druckabfalls an der Bezugsöffnung vorgesehen sind und

4. daß die Zusatzöffnung und ihre Steuereinrichtungen so angeordnet sind, daß die Zusatzöirnung für den Fall, daß der Druckabfall an der Bczugsülfnung über einen vorbestimmten Wert zu steigen versucht, die Drücke an den Ausgangsanschiüssen der Brücke in detn Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, daß die Steuervorrichtung die Fördermenge verringert.

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise erreicht, daß in Anlagen, in denen verschiedene Vcrleilcrschiebcr verschiedene Maximalfördcrmcngen benötigen, die alle unter der Förderkapazität der Quelle liegen, jeder Schieber über eine eine Bezugsöffnung enthaltende Versorgungsleitung mit der Quelle verbunden ist und daß die Abströmseiten der Bezugsöffnungen derart miteinander verbunden sind, daß die Vertcilerschieber Hydraulikmittcl durch eine unterschiedliche Anzahl dieser öffnungen empfangen. Wenn das Steuersystem beispielsweise zwei dieser Schieber enthält, wird der den niedrigeren Druck erfordernde Schieber ausschließlich durch seine Versorgungsleitung gespeist, während der andere Schieber über parallele Wege gereist wird, die aus beiden Versorgungsleitungen bestehen. Auf jeden Fall ist eine Bezugsöffnung für die Versorgungswege aller Verteilerschieber gemeinsam, deren Versorgungsfördermengen begrenzt werden sollen. Die Zusatzöffnung wird dabei entsprechend den Änderungen des Druckabfalls an der gemeinsamen Bezugsöffnung gesteuert. Die vom Grenzwert dieses Druckabfalls wiedergegebene Fördermenge hängt davon ab, welcher Vertcilerschieber in Betrieb ist, da dies festlegt, wie viele der parallelgeschalteten Bezugsöffnungen eingesetzt werden sollen. Es kann daher eine einzige Zusatzöffnung mit einer zugehörigen Steuerung zur Erzielung mehrerer verschiedener Maximalfördermengen verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

F i g. 1 ein schematischcs Schaltbild eines hydraulischen Steuersystems,

F i g. 2 und 3 allgemeiner gehaltene sclicmatische Darstellungen der mit parallel verbundenen Steuer-

7 8

verwendeten Fördcrmcngcnbegrcnzungs- leitungen 19«, V)b oder 19c und

en, 31«, 31/) und 3 Ie enthält. Die

!■'ig. 4 und 5 ähnliche Darstellungen wie Fig. 2 hallen veränderliche Stcueröffnungcn 35, 36 bzw. 37,

und 3, in denen mit in Serie liegenden Stcucröffnun- deren Slrönuingsquerschnitte sich mit der Bewegung

Fü dcnncnS verwendet, die ö aus einem Tank 12 kontinuierlich, wenn der Vcr.c.lcrschicbcr von der unier SSdre, Zylindern 13 bis 15 zuführt, die xo Ncuiralslcllung aus nach rechts bewegt wird Auch mc der Steuerwirkung einer entsprechenden An- die Slcucröffnungcn 36 und 37 sind geschlossen • hl von jeweiligen VcrTcilerschiebern 16 bis 18 mit wenn ihre zugehörigen Vcrlcilcrschicbcr 17 und 18 ecschli«senTr Mittelstellung stehen. Die Zylinder 13 ihre Neutralstcllung einnehmen, dagegen werden die b s 5 Ξη η b spielsweise die Hebe-, Kinn- bzw. Steueröffnung«!in jedem IaII kontinuierlich geoff-FestsicllzyHndcr dries Hubwagens sein. Die Vcr- ,₅ net. wenn sich die Schieber in einer ihrer Richtungen tcHcrse lieber sind von Hand steuerbare Drcistcllungs- aus der Neutralstcllung bewegen, el cdi lic c u el. die Zwcigzulcitungen 19«. 19b und Der Brückcnzwc.g 32 enthalt cmc veränderliche

19r der 7ulci u!« 9 und durch die Zweigableitun- Rückströmungsöffnung 38, deren Stromungsqucr-1, 21 a lib S 21 c der Ableitung 21 parallel ge- schnitt sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Snlteisin I Jeder Vcrteilcrschiebcr besitzt eine neu- ao Ncbcnströmschicbers 22 ändert. Die Rucks.romungsrJfHa tescinp gegen die er von einer Zentrier- Öffnung 38 d.ent dazu, das Bruckcnglc.chgcw.cht •Ία vo _Re ίη .st und in der er den zugehörigen wiederherzustellen, nachdem es durch Offnen einer Zvlinder lwlaulisch blockiert und seine Zu- und der Steueröffnung™ gestört worden ist. D.c Ruck-Abieitunpen voneinander trennt. Der Zylinder 13 ist s.rümungsöffnung ,st so ausgebildet daß sie s,ch offnfTh wirkender Zylinder der daher bei der 25 net, wenn sich der Nebenstromschieber öffnet. Die Z^^^^^bcrs ^{16 aUS dCr} ««"«·■««» Z^'Bß,³³ "^η4^{34 dcr} Whcatstonc-Brücke thrwitcS neutralen Stellung nach rechts oder links sind m.t festen Bczugsoffnungcn 39 bzw 41 aiisgcn ehe nanSeV die Arbeitskammer 13« mit der Zu- stattet hs wird hier angenommen daß die Motoren ™. . 10 ! iwu mii der Ableitung 21 α verbindet. 28 und 29 gleiche wirksame Flachen besitzen. Die Die'vericiicrseiiicbcr 17 und 18 steuern dagegen dop- 30 Bezugsöffnungen 39 und 41 s.ntl demnach so »emesncUwiikcnde Zylinder. Daher öffnet jeder dieser sen. daß die Servosteuerung versucht, das Verhältnis Sc ieber Li einer Verschiebung von der neutralen der Bezugsöffnung 39 zum Stromungsquersdimtt der sSlunp aus nach rechts einen Zuleitungsweg zwi- Rückströniöffnung 38 >m wesentlichen gleich dem 1 ninrn 7..lcitunEen 196 oder 19r und dem am Verhältnis des Stromungsquerschnitts der .SteuerolT-Ko¹P e ΪΓ. C^ d η Z^dcrraum 14« oder 15« so- 35 nung 35 36 oder 37 zum Strömungsquerschnit, der w c einen AWcilungsweg zwischen dem am Stangen- Öffnung 41 zu halten, h.nc volhgc Gleichheit dieser

ι ι ρηΓη 7vlinderraum Ub oder 15ft und der Verhältnisse kann natürlich nicht verwirklicht werende hependen Zyhnd^Errauni 14 0 oa ^ ^ ^ ^ ^ ^^ ^ _{übtc Vor}.

^ί^^ werden die spannung mit der Stellung des Nebenströmschiebers

pg

Ä ²²ner^dC _g ^remeinsame Abschnitt 31,/ des Steuerzweigs

πΓνιί5ϊϊ5 /ur Steuerung der Fördermcnpc 31 der Whcatstonc-Brücke enthält eine veränderliche

besteh« im dargestellten Versorgungssystem aus einem Zusatzöffnung 42 die aus Stcucrstufcn für einen Lnt-

hcstLhl im ciargcMLi ^ ^ _cl„_cn _von der Zu- lastungsschieber dient, dessen zweite Stufe das Nebcn-

£»unⁿ _B ^Si^r9 TSm Tank 12 führenden Ablaßweg konli- 45 Strömventil 22 ist Der Strömungsqucrschnilt der Zu-

r 1 ·ΊΓηήι und schließt Der Nebenströmschic- satzöffnung42 wird von einem Druckmotor 43 gc-

™;^Ci!^Chdcr von ei Feder 23 in die geschlossene steuert, der auf den Druck in der Zuleitung 19 an-

^Mn vnroesmnnt ist wird von einer Servosteue- sprüht und unter der Gegenwirkung einer Vorspan-

Stellung vo ge pannt is w.ra Verteiler- nungsfeder 44 steht. Die Zusatzöilnung 42 soll die

^rT^?6 bs'18 amprichf Sf sfeuerung ist so 50 Whealstone-Brücke derart aus dem Gleichgewicht

schieber 16 ^s 18 anspnen β _{er fa} ^ ^ _{Nebenslrömschieber 22} veranlaßt

ausgelegt, daß s * «^J^¹¹⁸¹^ _der Verteiler- wird, sich zu öffnen, wenn der Druck in der Zuleitung

SKITS S & h h 19 üb d ühtn Maximalert ansteigt In

^J^^ _der Verteiler wird, sich zu öffnen, wenn der Druck in der Zuleitng

SKITS S Neu&ellung aus nach rechts 19 über den gewünschten Maximalwert ansteigt. In

scnieoer *° ^v"'. _{hicber 17 und} ig von der Neu- einer Anordnung, in der die Steueroffnungen 35 bis

. Γ. 11 «ο ή!« in ieder Richtung verschoben wer- 55 37 in parallele Zweigleitungen eingefügt sind, ist die

^SryS^SS SSdU aus einer hydrau- Zusatzöffnung 42 demnach in Serie zu diesen Zweig-

WheTtsWne-Brücke mit zwei Ein₃angs- leitungen geschaltet, und sie wird von ihrer Vorspan-

24 und 25 die mit der Förderpumpe 11 nungsfeder geöffnet gehalten.

Tank 12'verbunden sind, mit zwei Aus- Das bisher beschriebene System entspricht der

Ä jil it i 6 Lehre der Patentanmeldung P 17 50 5009 und es

^o^LhiüssS und 27, die jeweils mit einem 6„ Lehre der Patentanmeldung P 17 50 500.9, und es vonzwei den Nebenstromschieber 22 verschieben- würde ohne die im folgenden genannten Änderungen Γη iwkmittelmotoren 28 und 29 verbunden sind, jedem der Zylinder 13 bis 15 in einem Maß Stromungs- ? η ^S 1SneSveigen31 bis 34. die diese mittel zuführen, das nur von der Kapazität der ^SLTJSSS^M^. Der Brücken- Förderpumpe Il begrenzt wird Durch die nun zu ?wcuT31 enthält einen gemeinsamen, von der Zu- 6₅ beschreibenden Änderungen soll sichergestellt wer-Se 19 gebildeten Abschnitt, einen zweiten ge- den. daß der Zylinder 13 die gesamte Ausgangslein«mpn Abschnitt 31 d sowie drei verbindende, stung der Forderpumpe Il empfangt, daß die maxi-PaTaIlTlC Stcuerzweige. von denen jeder eine der Zu- male Fördermenge /um Zylinder 14 auf einen relativ

¹O

niedrigen Wert begrenzt wird und daß die zum Zylinder 15 strömende Fördermenge auf einen zwischen den entsprechenden Werten für die anderen Zylinder liegenden Wert begrenzt wird. Die Fördermenge zum Zylinder 14 wird durch eine Steueranordnung begrenzt, die die in der Zuleitung 19 b liegende, zum Verteilcrschieber 17 führende Bezugsöffnung 45 und eine zweite, im gemeinsamen Abschnitt 31«/ des Brückenzweigs 31 liegende, entsprechend dem Druckabfall an der Bezugsöffnung gesteuerte veränderliche Zusatzöffnung 46 enthält. Die Zusatzöffnung 46 soll die Wheatstone-Brücke derart aus dem Gleichgewicht bringen, daß das öffnen des Nebenströmschiebers 22 bewirkt wird, wenn die Fördermenge zum Verteilerschieber 17 die gewählte Grenze überschreitet. Die Zusat/öffnung liegt daher in Serie zu den parallclgeschaltetcn Stcueröffnungen 35 bis 37, und sie wird von einer Feder 47 offengehalten. Zwei gegeneinander wirkenden Motoren 48 und 49, die auf die Drücke an der Zuströmseite bzw. an der Abströmseite der Bezugsöffnung 45 ansprechen, verschieben die Zusatzöffnung 46 in der Schlicßungsrichtung, wenn die Fördermenge zum Vcrteilerschicbcr 17 die gesetzte Grenze zu überschreiten versucht. Diese Grenze kann natürlich durch Verändern des Querschnitts der BczugsöfTnung 45 eingestellt werden.

Die Anordnung zur Begrenzung der Strömungsmenge zum Zylinder 15 enthält die eben erwähnte Bezugsöffnung 45 und die Zusatzöffnung 46 sowie eine zweite, in der Zuleitung 19c angebrachte Bezugsöffnung 51 und eine die Abströmseiten der zwei Bezugsöffnungen verbindende Leitung 52. Diese Leitung 52 enthält ein Sperrventil, das die Strömung von der Zuleitung 19c zur Zuleitung 19/j zumindest dann verhindert, wenn der Verteilerschiebcr 17 eine seiner Zylinderbetätigungsstellungen einnimmt. Das Sperrventil ist vorzugsweise als Rückschlagventil 53 ausgeführt. Da der Zuleitungsweg zum Verteilerschieber 18 die zwei parallelgeschalteten Zuleitungen 19/7 und 19c enthält, wird die Fördermengt· zu diesem Schieber in Wirklichkeit von einer Bezugsöffnung gemessen, deren Strömungsqucrschnitt größer als derjenige einer der öffnungen 45 und 51 ist. Das bedeutet, daß der zur Betätigung der Zusatzöffnung 46 erforderliche Druckabfall einer größeren Fördermenge entspricht, wenn der Zylinder 15 betätigt wird, als es der Fall ist, wenn der Zylinder 14 betätigt wird. Folglich kann eine einzige Zusatzöffnung 46 mit ihrem zugehörigen Betätigungsmechanismus 47 bis 49 zur Erreichung von zwei verschiedenen Maximalfördermengen verwendet werden. Obwohl es offensichtlich ist, soll hier darauf hingewiesen werden, daß der Motor 49 zur Betätigung der Zusatzöffnung an einem Punkt zwischen der Abströmseite der gemeinsamen Bezugsöffnung, hier der Bezugsöffnung 45, und dem Rückschlagventil 53 und nicht an der Abströmseite des Rückschlagventils in die Schaltung eingefügt sein muß.

Wenn das dargestellte System in Betrieb ist, nehmen die Verteilerschieber 16 bis 18 ihre Neutralstellungen ein, die Steueröffnungen 35 bis 37 sind geschlossen, und die Rückströmungsöffnung 38 ist geöffnet. Folglich ist der Druck am Ausgangsanschluß 27 höher als der Druck am Anschluß 26, und der Motor 29 hält den Nebenströmschieber 22 in der dargestellten Lage, in der die Förderpumpe 11 in im wesentlichen freier Verbindung mit dem Tank 12 steht. Es sei bemerkt, daß der Nebenströmschieber 22 infolge seine- von der Vorspannung der Feder 2. verursachten geschlossenen Stellung den Enllastungs weg drosselt und den Druck am Anschluß 24 um bei spiclswcise 2,8 kg/cm^s (40psi) höher als den Drucl am Anschluß 25 hält. Das bedeuetet zwar, daß dit Förderpumpe 11 etwas belastet ist, doch ist dies un vermeidlieh, da ein minimaler Druck in dieser Groß» aufrechterhalten werden muß, um sicherzustellen daß der Motor 28 den Nebenströmschieber 22 in du

ίο Schlicßungsrichtung schieben kann, wenn eine dei Stcueröffnungen anschließend geöffnet wird.

Wenn die Bedienungsperson den Vertcilerschiebei 16 nach rechts verschiebt, damit der Zylinder 13 ausgefahren wird, öffnet sich die Steueröffnung 35 al!·

mählich und öl kann über den Brückenzweig 31 zum Ausgnngsanschluß 26 strömen. Dies hebt den Druck am Aiisgangsanschluß und veranlaßt den Motor 28, den Nebenströmschieber 22 in die Schließungsrichtung zu bewegen. Wenn sich der Nebenströmschiebcr bewegt, wird die Rückströmöffnung 38 allmählich geschlossen, wodurch eine fortschreitende Vergrößerung des Drucks am Ausgangsanschluß 27 bewirkt wird. Wenn der Druck am Ausgangsanschluß 27 einen Wert erreicht, an dem der Motor 29 die gemeinsamen Kräfte der Feder 23 und des Motors 28 ausgleicht, ist die Brücke erneut im Gleichgewicht, und der Verteilerschiebcr 22 bleibt stehen. Die neue Stellung des Ncbenstiömschiebers 22 entspricht der gegenwärtigen Stellung des Vertcilerschicbers 16. Während der Schließbewegung des Schiebers 42 steigt Act Druck am EingaRgsanschlull 24 und in der Zuleitung 19 an. Wenn dieser Druck den Anlaufdruck des Zylinders 13, d. h. den zum Überwinden der statischen Reibung und der Trägheit

nötigen Druck übersteigt, beginnt der Zylinder sich in der Ausfahrrichtung zu bewegen. Diese Bewegung ist zwar von einem plötzlichen Druckabfall am Anschluß 24 begleitet, doch hat dies auf die Stellung des Nebenströmschiebers 22 keinen Einfluß, da sich die Drücke an den Ausgangsanschlüssen 26 und 27 um gleiche Beträge ändern.

Zur Vergrößerung der Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders 13 schiebt die Bedienungsperson den Verteilerschieber 16 weiter nach rechts. Diese Bcwegung vergrößert den Strömungsquerschnitt der Steueröffnung 35, und sie erhöht den Druck am Ausgangsanschluß 26. Als Folge davon bewegt der Motor 28 den Nebenströmschieber 22 in eine neue Stellung, in der er den Ent'astungsweg zwischen der Förderpumpe 11 und dem Tank 12 stärker einschränkt und daher bewirkt, daß ein größerer Anteil der Ausgangsströmung der Förderpumpe 11 dem Zylinder 13 zugeführt wird. Wenn die Bedienungsperson den Verteilerschieber 16 zur rechten Grenz- stellung bewegt, ist die Steueröffnung 35 vollkommen offen, und der Druck am Ausgangsanschluß 26 ist ein Maximalwert. In diesem Zustand schließt der Moior 28 den Nebenströmschieber 22 vollständig, so daß die gesamte Ausgangströmung der Förderpumpe

11 dem Zylinder 13 zugeführt wird.

Wenn die Bedienungsperson nun den Verteilerschieber 16 losläßt, so daß die Zentrierfeder ihn in seine Neutralstellung zurückbewegen kann, wird die Steueröffnung 35 allmählich geschlossen, und der Druck am Ausgangsanschluß 26 fällt ab Folglich bewegt der Motor 29 den Nebenströmschieber 22 gegen seine offene Stellung. Wenn der Veneilerschieber 16 seine Neutralstellung erreicht, ist der Neben-

2330 j

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Strömschieber 22 in seine vollkommen offene Stellung Schließung der Zusatzöffnung 46 erforderliche Druckgeschoben worden, und der Druck am Anschluß 24 abfall wird demnach bei einer größeren Fördermenge hat wieder den von der Feder 23 eingestellten Mini- erzeugt, als es beim Verteüerschieber 17 der Fall malwert. war. Während die Strömungssleuerung die Bcgren-

Einc Verschiebung des Vcrteücrschiebers 16 aus 5 zung der Fördermenge in der gleichen Weise, wie

einer Ncutralstellung nach links öffnet einen Ablaß- oben beschrieben, bewirkt, ist auf diese Weise der

weg von der Arbeitskammer 13« des Zylinders 13 Wert der Fördermenge größer, obwohl er imrer

zum Tank 12; die Steueröffnung 35 wird dadurch noch niedriger als die gesamte Ausgangsfördermenge

jedoch nicht geöffnet. Daher bleibt der Nebenström- der Förderpumpe 11 ist.

schieber22 während der Hinziehbewegung des Zylin- io Da die Verteilerschieber 16 bis 18 in Fig. I pai-

ders 13 geöffnet, und die Förderpumpe 11 wird nicht allel geschaltet sind, können jeweils zwei oder alle

über den in der Neutralstellung vorherrschenden drei gleichzeitig betätigt werden. Wenn sich der Ver-

Minimalwert hinaus belastet. teilerschieber 16 bei einer Betätigung eines der ande-

Hine Bewegung des Vcrtcilerschiebers 17 in jeder ren Schieber links von seiner Neutralstellun^ be-Richtung aus der Neutralstellung bewirkt ein fort- 15 findet, arbeitet jeder der Zylinder so, als ob der sclreitendes öffnen der Steueröffnung 36, und sie andere nicht in Betrieb wäre, weil die Steueröffnung hat demnach die gleiche Wirkung auf den Neben- 35 geschlossen bleibt, wobei der Steuerschieber 16 Strömschieber wie eine nach rechts gerichtete Be- kein öl von der Förderpumpe abzieht. ,Liegt der wegung des Verteilerschiebers 16. In anderen Worten Verteüerschieber 16 dagegen bei Betätigung eines heißt das, daß sich der Nebenströmschieber 22 20 weiteren Schiebers rechts von seiner Ncutralstellung schließt und die Fördermenge zum Zylinder 14 zu- oder bei Betätigung der Verteüerschieber 17 unJ 18 nimmt, wenn sieh der Verteilerschieber 17 aus seiner in seiner Neutralstellung, dann bewegt sich der den Ncutralstellung bewegt. In diesem Fall bewirkt das niedrigsten Betätigungsdruck erfordernde Zylinder hier beschriebene System jedoch eine Begrenzung zuerst, und der andere Zylinder bewegt sich, nachder Fördermenge auf einen unter der Förderkapazität 25 dem der erste Zylinder seine Bewegungsgrenze erder Förderpumpe 11 liegenden Wert. Bei unter der reicht hat. Da in diesem Fall zwei der parallelgeschal-Einstellung der Fördermengensteuerung liegenden tcten Stciieröffnungen offen sind, nimmt der Ncbeni'ördcrmengen reicht der Druckabfall an der Bezugs- Strömschieber 22 eine näher an der völlig geschlosseölTnung 35 nicht aus, die Motoren 48 und 49 zu be- nen Stellung liegende Stellung ein, als sie für einen fähigen, die Vorspannung der Feder 47 zu überwin- 3a der beiden Verteüerschieber erforderlich wäre. Das den. Folglich bleibt die Zusatzöffnung 46 vollständig heißt in anderen Worten, daß die ölfördcrmenge von geöffnet, und der Nebenströmschieber 22 wird aus- der Gesamtwirkung der zwei betätigten Schieber und schließlich in Abhängigkeit von Änderungen des nicht von der Einzelwirkung eines der beiden be-Strömungsquerschnitts der Steueröffnung 36 einge- stimmt wird. Auf jeden Fall wird die maximale stellt (unter der Voraussetzung, daß der Syslcmdruck 35 Fördermenge zum Zylinder 13 nur von der Förderunter dem Hinstellwert der Zusatzöffnung 42 liegt). kapazität der Förderpumpe 11 begrenzt, und die Wenn der Verteüerschieber 17 über die die ge- maximalen Fördcrmengen zu den Zylindern 14 und wünschte Maximalfördermenge erzeugende Stellung 15 werden von der Bezugsöffnung 45 bzw. von der hinausgeschoben wird, überwinden die Motoren 48 Kombination der beiden Bezugsöffnungen 45 und 51 und 49 die Feder 47 und beginnen den Strömungs- 40 bestimmt.

querschnitt der Zusatzöffnung 46 zu verringern, so- Während jedes Zylinderbetätigungsvorgangs, der

bald die Fördermenge durch die Bezugsöffnung 45 nicht ein bloßes Zurückziehen des Zylinders 13 ist,

den eingestellten Wert überschreitet. Das Schließen bewirkt die Zusatzöffnung 42 die Begrenzung des

der öffnung 46 drosselt die ölströmung zum An- Systemdrucks auf einen vorbestimmten Maximalwert.

Schluß 26, und es verursacht demgemäß an diesem 45 Wenn der Druck dem von der Vorspannung der

Punkt eine Druckabnahme in bezug auf den Druck Feder 44 bestimmten vorgeschriebenen Druck über

am Anschluß 27. Als Folge davon verschiebt der steigt, beginnt der Motor 43, den Strömungsquer-

Motor 29 den Nebenströmschieber 22 in die öff- schnitt der öffnung 42 und dadurch den Druck am

nungsnchtung und verringert die Fördermenge in Ausgangsansthluß 26 zu verringern. Dadurch kann

Richtung auf den eingestellten Wert. Der Strömungs- 50 der Motor 29 natürlich den Nebenströmschieber 22

querschnitt der öffnung 46 nimmt weiter ab, solange in der Öffnungsrichtung verschieben. Der Neben-

der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung 36 weiter Strömschieber bewegt sich so lange weiter in dieser

zunimmt, was zur Folge hat, daß die Fördermenge Richtung, wie sich der Strömungsquerschnitt der öff-

zum Zylinder 14 im wesentlichen konstant auf den nung 42 verringert. Die damit verbundene Verringe-

gewünschten Grenzwert sogar dann gehalten wird, 55 rung derölfördermenge zu den Verteilerschiebern ver-

wenn der Verteilerschieber 17 über den gesamten hindert ein Ansteigen des Versorgungsdrucks über das

Weg zur einen und zur anderen Grenzstellune bewegt zulässige Maximum. Wenn die Last auf dem aktiven

wird. Zylinder groß genug ist, wird die öffnung 42 voll-

Wenn der Verteilerschieber 18 aus seiner Neutral- ständig geschlossen, und der Nebenströmschieber 22 stellung bewegt wird, öffnet sich die Steueröffnung 60 bewegt sich in die völlig offene Stellung. Wenn die 37 fortschreitend, so daß sich der Nebenströmschie- Belastung des Zylinders abnimmt, erhöht die Feder ber 22 in der Schließungsrichtur.g bewegt. Dem Ver- 44 den Strömungsquerschnitt der Zusatzöffnung 42 teilerschieber wird über die Zuleitung 19 c und über allmählich, und sie bewirkt dadurch eine Druck -den von der Zuleitung 19 ft und der Leitung 52 ge- zunähme am Anschluß 26. Nun beginnt der Motor bildeten parallelen Weg öl zugeführt In diesem FdI 65 28, den Nebenströmschieber 22 in der Schließungsgreifen die Motoren 48 und 49 Jie Zuström- bzw. richtung zu bewegen. Wenn der Uberlastungszustand A^ftrÖmdrücke der parallelgeschalteten Bezugs- nachgelassen hat, nimmt der Nebenströmschieber 22 öffnungen 45 und 51 ab, und der zur Auslösung der wieder die Stellung ein, die von der vorliegenden

Einstellung der Steneröflnungen und 'der Zusatzöffhung 46 gefordert wird.

Wie bereits in der Patentanmeldung P 1750500.9 ausgeführt ist, kann die Servosteuerung für die Abgabesteueranardnung zwölf verschiedene Formen annehmen. Das hier beschriebene System kann in jede dieser Servosteuerungen eingefügt werden, vorausgesetzt, daß es so angeordnet ist, daß es die Brücke in einem Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, der eine Verringerung der Fördermenge hervorruft, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung oder den Bezugsofinungen eine Vergrößerung über den eingestellten Wert zu erreichen versucht. Im Fall der sechs Steuerungen, bei denen die Steueröffnungen parallel geschaltet und demnach geschlossen sind, wenn die Verteilerschieber ihre Neutralstellungen einnehmen, liegt die Zusatzöffnung stets in Serie zu den Steueröffnungen im gleichen Brückenzweig', und die Vorspannungsfeder 47 drückt die Öffnung gegen die

offene Stellung. Dies ist in den schematischen Darstellungen von Fig.2 und 3 allgemein gezeigt, in denen die zwei möglichen Lagen der Steueröffnungen bezüglich des Ausgangsanschlusses 26 dargestellt sind. Es sei bemerkt, daß die Zusatzöffnung 46 entweder auf der Zuström- oder auf der Abströmseite der Steueröffnungen angebracht sein kann. Bei den sechs anderen Steuerungen liegen die Steueröffnungen in Serie zueinander, und sie sind daher offen, wenn

ίο die Verteilerschieber in ihren Neutralstellungen liegen. Dabei liegt die Zusatzöffnung 46 stets in einem Parallelzweig zum Steuerzweig, und sie wird durch Vorspannung geschlossen gehalten. Die zwei Möglichkeiten dieser Anordnung sind in den allgemeinen schematischen Darstellungen von Fi g. 4 und 5 gezeigt. Es sei bemerkt, daß der Ort und die Anordnung der Rückströmungsöffnung 38 in allen Fällen keinen Einfluß auf die Lage der Zusatzöffnung 46 oder auf die Richtung ihrer Vorspannungsfeder 47 hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuersystem, insbesondere für mehrere Hydraulikmotoren, mit

a) einer ein Hydraulikmittel unter Druck liefernden Quelle und einem Vorratsbehälter,

b) einem mit der Quelle verbundenen zur Steuerung eines Hydraulikmotors geeigneten Verteilerschieber mit geschlossener Mittelstellung, der ein Steuerglied mit einer den Motor von der Quelle trennenden Neutralstellung hat, das aus dieser Stellung derart zu bewegen ist, daß es einen Strömungsweg zwischen der Quelle und dem Motor fortschreitend öffnet,

c) einer Steuervorrichtung zur Änderung der Fördermenge, mit der die Quelle dem Verteilerschieber Strömungsmittel zuführt.

d) einer abgeglichenen hydraulischen Wheatstone-Brücke mit zwei Eingangsanschlüssen, die mit der Quelle bzw. dem Vorratsbehälter verbunden sind, mit zwei Ausgangsanschiüssen und mit vier Leitungszweigen, die die Anschlüsse miteinander verbinden und eine Drosselöffnung enthalten,

e) einer Steu.röffnung genannten Öffnung dieser Drosselöffnungen, die einen Strömungsquerschnitt ergibt, d^r sich in Abhängigkeit von der Bewegung des Γ ellglieds ändert und zur Verstellung der Brücke dient, wobei eine weitere, Rückströmungsöffnung genannte Öffnung dieser Öffnungen vorgesehen ist, die einen sich in Abhängigkeit von der Bewegung der Steuervorrichtung ändernden Strömungsquerschnitt ergibt und zum Wiederabgleich der Brücke dient,

f) auf die Drücke an den Ausgangsanschlüssen ansprechenden Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuervorrichtung und

g) einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines minimalen Belastungsdrucks auf die Quelle, wenn diese Strömungsmittel mit minimaler Fördermenge an die Verteilerschieber abgibt, wobei der minimale Druck ausreicht, die Betätigungseinrichtungen zu befähigen, die Steuereinrichtungen zu betätigen,

dadurch gekennzeichnet, daß

l/ eine Bezugsöffnung (45) in die Verbindung (19) zwischen der Quelle und den Verteilerschieber eingefügt ist,

2. daß eine variable Zusatzöffnung (46) in den gleichen Zweig (31) der Wheatstone-Brücke wie die Steueröffnung (36) eingefügt ist,

3. daß Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) zur Veränderung des Strömungsquerschnitts e₀ der Zusatzöffnung in Abhängigkeit von Änderungen des Druckabfalls an der Bezugsöffnung vorgesehen sind und

4. daß die Zusatzöffnung und ihre Steuereinrichtungen so angeordnet sind, daß die Zusatzöffnung für den Fall, daß der Druckabfall an der Bezugsöffnung über einen vorbestimmten Wert zu steigen versucht, die

SS Drücke an den Ausgangsanschlüssen (26, 27) der Brücke in dem Sinn aus dem Gleichgewicht bringt, daß die Steuervorrichtung (22) die Fördermenge verringert.

2. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung (36) in der Neutralstellung des Steuerglieds minimal ist und

b) daß die Zusatzöffnung (46) in Serie zur Steueröffnung liegt, wobei ihr Strömungsquerschnitt von den Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) verringert wird, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung (45) über den vorbestimmten Wert zu steigen versucht.

3. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) daß der Strömungsquerschnitt der Steueröffnung (36) maximal ist, wenn das Stellglied in seiner Neutralstellung ist, und

b) daß die Zjsatzöffnung (46) parallel zur Steueröffnung liegt, wobei der Strömungsquerschnitt durch die Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis 49) erhöht wird, wenn der Druckabfall an der Bezugsöffnung (45) über den vorbestimmten Wert zu steigen versucht.

4. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1 mit

a) einem zweiten Verteilerschieber, der parallel zum ersten Verteilerschieber mit der Quelle verbunden ist,

b) einer zweiten, in den gleichen Brückenzweig wie die erste Steueröffnung eingeschalteten Steueröffnung, die vom Stellglied des zweiten Verteilerschiebers gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet,

1. daß in die Verbindungsleitung (19c) zwischen dem zweiten Verteilerschieber (18) und der Quelle eine zweite Bezugsöffnung (51) eingeschaltet ist,

2. daß ein Strömungsdurchlaß (52) die Abströmseiten der zwei Bezugsöffnungen verbindet und

3. daß eine Sperrvorrichtung (53) die Strömungen durch den Strömungsdurchlaß (52) zum ersten Verteilerschieber (17) wenigstens dann verändert, wenn das Stellglied dieses Verteilerschiebers nicht in seiner Neutralstellung ist.

5. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrvorrichtung (53) ein Rückschlagventil ist.

6. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

a) daß die Steueröffnungen (36, 37) parallel in den Brückenzweig (31) eingeschaltet sind, wobei ihre Strömungsquerschnitte jeweils minimal sind, wenn sich das zugehörige Stellglied in seiner Neutralstellung befindet,

b) daß die Zusatzöffnung (46) in Serie zu den parallelgeschalteten Steueröffnungen liegt und

if

c) daß die Öffnungssteuereinrichtungen (47 bis Es wurde bereits ein Steuersystem Für hydraulisch 49) den Strömungsquerschnitt der Zusatz- betätigte Lasten vorgeschlagen, bei dem Verteiler-Öffnung verringert, wenn der Druckabfall an schieber mit geschlossener Mittelstellung, eine geden Bezugsöffnungen (45, 51) über den vor- trennte Steueranordnung zur Änderung der Strobestimmten Wert anzusteigen versucht. 5 mungsmittelfördermenge von der Förderpumpe zu τ u .,·. ο UA den Schiebern und eine stellungsabhängige Servo- »V^^es Steuersystem ^{nach An}- steuerung, die die Einstellung der Strömungsmengenspruch 4, dadurch gekennzeichnet, steueranordnung automatisch in Abhängigkeit von

a) daß die Steueröffnungen (36, 37) in Serie _{der Betä}ti_gung einer der Schieber verändert, angein den Brückenzweig (31) eingeschaltet sind, _{io wendet wer}den. Abhängig davon, ob die Förderwobei die Strömungsquerschnitte jeder p_{Umpe e}i_ne Pumpe mit fester oder variabler Förder-Steueröffnung maximal sind, wenn die zu- _men„e ist besteht die Fördermengensteueranordnung gehörigen Stellglieder in ihrer Neutralstel- entweder aus einem Nebenstromschieber oder aus lung sind, _einem p_umpenförderungsstellglied. In allen Fällen

b) daß die Zusatzöffnung (46) parallel zu den _ig enthält die Servosteuerung jedoch eine selbstausgleizwei Steueröffnungen liegt und chende hydraulische Wheatstonsche Brücke. .

c) daß die öffnungssteüereinrichtungen (47 bis Ein Brückenzweig enthält eine Gruppe von ver-49) den Strömungsquerschnitt dpr Zusatz- änderlichen Steueröffnungen, -^e von den. Verteiler-Öffnung vergrößern, wenn der Druckabfall Schiebern gesteuert werden, u"d außerdem können an den Bezugsöffnungen (45, Λ) über den 20 diese öffnungen in Serie oder parallel geschaltet sein, vorbestimmten Wert anzusteigen versucht. wenn mehr als ein Schieber verwendet wird. Wenn

ein Verteilerschieber betätigt wird, ändeit sich der

Str^mungsquerschnitt der zugehörigen Steueröffnung

,,,. _c f. . . .„ . . . ,· . e fortschreitend, damit dadurch die Brücke aus dem

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuer- Gleichgewicht gebracht und eine Differenz zwischen

system, insbesondere fur mehrere Hydrauhkmotoren, _{den D}f_{ucken an ihren} Ausgangsanschlüssen erzeugt

^mit wird. Dieser Druckunterschied wird zur Betätigung

a) einer ein Hydraulikmittel unter Druck liefern- _der Fördermengensteueranordnung verwendet. Die den Quelle und einem Vorratsbehälter, Rückkehr der Brücke in den Abgleichzustand wird

b) einem mit der Quelle verbundenen, zur Steue- 30 durch eine in einem weiteren Zweig liegende verrung eines Hydraulikmotors geeigneten Vertei- änderliche Rückströmungsöffnung erzielt, deren Strölerschieber mit geschlossener Mittelstellung, der mungsquerschnitt sieb fortschreitend durch die Förein Steuerglied mit einer den Motor von der dermengensteueranordnung ändert, wenn sich diese Quelle trennenden Neutralstellung hat, das aus zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Förderdieser Stellung derart zu bewegen ist, daß es 35 menge bewegt. Bei diesem vorgeschlagenen Steuereinen Strömungsweg zwischen der Quelle und system veranlaßt die Servosteuerung die Fördermendem Motor fortschreitend öffnet, gensteueranordnung, die Fördermenge zu den Ver-

c) einer Steuervorrichtung zur Änderung der For- teilerschiebern fortschreitend zu vergrößern, wenn dermenge, mit der die Quelle dem Verteiler- ein Schieber aus seiner Neutralstellung in eine_ Arschieber Strömungsmittel zuführt, 40 herstellung bewegt wird. Unabhängig davon, ob die

d) einer abgeglichenen hydraulischen Wheatstone- Fördemengensteueranordnung aus jinemNeben-Brücke mit zwei Eingangsanschlüssen, die mit stromsch.eber oder aus einem f ^um^°^™ⁿ^ der Quelle bzw. dem Vorratsbehälter verbunden stellglied besteht ist die max.male

sind, mit zwei AusgangsP.nschlüssen und mit vier ^a»^en Verteilerschiebern ^lPJ^^m™^£££_t

Leitungszweigen, die die Anschlüsse miteinan- 45 in Anlagen nachteilig, bei denen d>e Verte.lerschjebe,

der verbinden und eine Drosselöffnung ent- unterschiedliche maximale Fordermengen zur Be-

. . ^B grenzung der Bewegungsgeschwiridigkeit der vor

_N ' .._ .._ _,. ihnen gesteuerten Hydraulikzylinder benötigen. Em

e) einer Steueröffnung genannten Öffnung dieser _Beispie] _{einer so}|_chen Anlage ist ein Hubwagen, bei Drosselöffnungen, die einen Strömungsquer- _ςο ^^ Kippzylinder, der mit einer geringeren Öl schnitt ergibt, der sich in Abhängigkeit von der * _fÖTdcTmcn^ af_{s der} Hubzylinder gespeist werder Bewegung des Stellgliedes ändert und zur Ver- _{muß und} *_usiitzIiche Zylinder, beispielsweise Klemmstellung der Brücke dient, wobei eine weitere, _{betatigungsorgane}, vorgesehen sind, die eine zwi· Rückströmungsöffnung genannte öffnung dieser _schen ^B _de^ _fif_{r die zwe}i anderen Zylinder erforderöffnungen vorgesehen ist, die einen sich in Ab- _{u h} strömungsmenge liegende Maximalfördernienge hangigkeit von der Bewegung der Steuervorrich- _{benöli (deu}\_scne Patentanmeldung P 17 50 500.9) tung ändernden Stromungsquerschnitt ergibt Aus der USA.-Patentschrif» 2489 435 ist bereits und zum Wiederabgleich der Brücke dient, _{auch dn} Verteilerschieber mit geschehener Mittel-

f) auf die Drücke an den Ausgangsanschlüssen stellung bekannt, dem ein getrennter Nebenstromansprechenden Betätigungseinrichtungen zur Be- 60 schieber zugeordnet ist, um den Entlastungsweg zwitätigung der Steuervorrichtung und sehen der Pumpe und dem Tank zu steuern. Dabei

g) einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines enthält der Verteilerschieber einen Steuerkanal, dei minimalen Belsstungsdruckes auf die Quelle, die Pumpe und den Tank untereinander verbindet wenn diese Strömungsmittel mit minimaler For- Weiterhin enthält der Verteilerschieber eine feste Bedermenge an die Verteilerschieber abgibt, wobei 65 zugsöffnung und eine Reihe von veränderlichen der minimale D.uck ausreicht, die Betätigungs- normalerweise offenen Steueröffnungen, von denen einrichtungen zu befähigen, die Steuereinrich- jede durch einen der Schieber gesteuert wird. Dei tungen zu betätigen. Nebenstromschieber wird von einem gesteuerter