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Hydraulisches Wegeventil zur lastunabhängigen
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Steuerung eines Hydromotors Stand der Technik Die Erfindung geht aus
von einem hydraulischen Wegeventil zur lastunabhängigen Steuerung eines Hydromotors
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solches Wegeventil aus der
DE-OS 27 53 439 bekannt, bei dem zur Steuerung von positiven und negativen Lasten
am Hydromotor ein erstes Druckkompensationsventil in der Zulaufseite sowie ein zweites
Druckkompensationsventil in der Ablaufseite angeordnet ist. Das Wegeventil hat zwei
Motoranschlüsse für einen doppeltwirkenden Hydromotor.
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Von Nachteil bei diesem Wegeventil ist, daß es sich schlecht zur Steuerung
eines einfachwirkenden Hydromotors eignet, wobei einer der Motoranschlüsse durch
eine Verschlußschraube blockiert wird. Ist bei einem derartigen Wegeventil ein einfachwirkender
Hydromotor angeschlossen, so wird beim Senken des Hydromotors über einen Lastdruckkanal
vom zweiten, verschlossenen Motoranschluß ein hoher Druckbedarf gemeldet und die
Pumpe fördert mit Maximaldruck. Dabei entstehen hohe Energieverluste.
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Vorteile der Erfiz ng Das erfindungsgemäße Wegeventil mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß an seinen Motoranschlüssen
in beliebiger Weise ein einfach- oder ein doppeltwirkender Hydromotor angeschlossen
werden kann, wobei die Pumpe auch dann gegen einen niedrigen Druck arbeiten kann,
wenn ein einfachwirkender Hydromotor auf Senken geschaltet wird. Ferner hat das
erfindungsgemäße Wegeventil den Vorteil, daß bei einer Steuerung eines doppeltwirkenden
Hydromotors mit ziehender Last die Pumpe nur mit geringen Drosselverlusten arbeitet.
Außerdem baut das erfindungsgemäße Wegeventil relativ einfach und kompakt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wegeventils
möglich.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausbildung gemäß Anspruch 3, wodurch
sich bei einer Steuerung die Energieverluste der Pumpe besonders niedrig halten
lassen.
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Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur
zeigt einen Längsschnitt durch ein Wegeventil in vereinfachter Darstellung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Die Figur zeigt ein Wegeventil
10, in dessen Gehäuse 11 in einer oberen Längsbohrung 12 ein Steuerschieber 13 geführt
ist, während in einer unteren, abgesetzten Längsbohrung 14 ein erster Schieber eines
ersten Druckkompensationsventils 16 sowie ein zweiter Schieber 1.7 eines zweiten
Druckkompensationsventils 18 geführt sind.
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Das erste Druckkompensationsventil 16 ist zwischen einen mit einer
Pumpe 19 verbundenen Zulauf 21 und einen zum Steuerschieber 13 führenden, verzweigten
Zulaufkanal 22 geschaltet. Zwischen den beiden Enden des verzweigten Zulaufkanals
22 liegt eine Zulaufkammer 23, die über ein letztere absicherndes Rückschlagventil
24 und einen U-förmig verlaufenden Querkanal 25 mit zwei Steuerkammern 26, 27 Verbindung
hat.
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Neben der Steuerkammer 26 liegt ein erster "Totoranschluß 28, neben
der anderen Steuerkammer 27 ein zweiter Motoranschluß 29. Angrenzend an beide Motoranschlüsse
28, 29 liegt ein erster Rücklaufkanal 31, der im Gehäuse 11 S-förmig verläuft und
damit die obere Längsbohrung 12 an drei Stellen schneidet. Ein zweiter Rücklaufkanal
32 verläuft von der oberen Längsbohrung 12 zur unteren Längsbohrung 14 im Bereich
des zweiten Druckkompensationsventils 18. Die Verbindung von letzterem (32) zu einem
Rücklauf 33, der mit einem Tank 34 in Verbindung steht, wird vom zweiten Schieber
17 gesteuert. Zur Steuerung von Richtung und Größe der Druckmittel ströme sind am
Steuerschieber 13 Kolbenabschnitte mit Steuerkerben ausgebildet, wodurch zulaufseitig
gelegene, erste Drosselstellen 35, 36 sowie ablaufseitig gelegene, zweite Drosselstellen
37, 38 gebildet sind. Die ersten Drosselstellen
35, 36 steuern
dabei die Verbindung zwischen dem Zulaufkanal 22 und der Zulauf kammer 23, während
die zweiten Drosselstellen 37, 38 die Verbindung vom ersten Rücklaufkanal 31 zum
zweiten Rücklaufkanal 32 beeinflussen.
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Der Schieber 15 des ersten Druckkompensationsventils 16 hat eine mit
Drosselkerben 39 versehene Steuerkante 41, mit der er die zugeordnete Verbindung
zwischen Zulauf 21 und Zulaufkanal 22 androsseln kann. Der Schieber 15 wird in Öffnungsrichtung
von der Kraft einer Feder 42 sowie dem Druck im Federraum 43 beaufschlagt.
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Der Federraum 43 steht über einen ersten Steuerkanal 44 sowie über
einen zweiten Steuerkanal 45 mit der Steuerkammer 26 und somit auch mit der anderen
Steuerkammer 27 in Verbindung. Die dem Federraum 43 gegenüberliegende Stirnseite
des Schiebers 15 grenzt an einen Druckraum 46, der über einen dritten Steuerkanal
47 mit dem Zulauf kanal 22 Verbindung hat.
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Der zweite Schieber 17 des zweiten Druckkompensationsventils 18 hat
in entsprechender Weise eine Steuerkante 48 mit Drosselkerbe 49, zum Androsseln
der Verbindung zwischen dem zweiten Rücklaufkanal 32 und dem Rücklauf 33. In öffnungsrichtung
ist der zweite Schieber 17 von der Kraft einer Feder 51 sowie dem Druck im zugehörigen
Federraum 52 beaufschlagt, der über einen vierten Steuerkanal 53 mit dem zweiten
Rücklaufkanal 32 Verbindung hat. Entgegen der Kraft der Feder 51 wird der zweite
Schieber 17 vom Druck in einem Druckraum 54 beaufschlagt, der über einen fünften
Steuerkanal 55 mit dem ersten Rücklaufkanal 31 in Verbindung steht.
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Der von der Steuerkammer 26 ausgehende, zweite Steuerkanal 45 endet
in einer ersten Steuerkammer 56 im Bereich der unteren Längsbohrung 14 im zweiten
Druckkompensationsventil 18. Eine neben der ersten (56) liegende, zweite Steuerkammer
57 steht über ein letztere absicherndes Rückschlagventil 58 mit einem Steueranschluß
59 in Verbindung. Zum Abschalten bzw. Drosseln der Verbindung zwischen beiden Steuerkammern
56, 57 ist am rechten Kolbenabschnitt 61 eine zweite Steuerkante 62 mit zugehöriger
Drosselkerbe 63 ausgebildet. Die zweite Steuerkante 62 ist auf die erste Steuerkante
48 so abgestimmt, daß die Verbindung zwischen beiden Steuerkammern 56, 57 gesperrt
werden kann, bevor eine wesentliche Drosselung der Verbindung zwischen dem zweiten
Rücklaufkanal 32 und dem Rücklauf 33 einsetzt. Der zweite Steuerkanal 45 mit den
beiden Steuerkammern 56, 57 sowie dem Steueranschluß 59 bilden zusammen einen sogenannten
Lastdruckkanal 64. Der Steueranschluß 59 hat über eine Leitung 56 Verbindung mit
einer Regeleinrichtung 66 der Pumpe 19, die verstellbar ausgebildet ist.
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Die Wirkungsweise des Wegeventils wird wie folgt erläutert, wobei
nur so weit auf dessen Funktion eingegangen wird, wie zum Verständnis der Erfindung
notwendig ist.
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Es sei dabei davon ausgegangen, daß am ersten Motoranschluß 28 ein
einfachwirkender Hydromotor angeschlossen ist, während der zweite Motoranschluß
29 durch eine Schraube verschlossen ist.
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Zum Heben des am ersten Motoranschluß 28 angeschlossenen, einfachwirkenden
Hydromotors wird der Steuerschieber 13 nach rechts (bezogen auf die Figur) bewegt.
Das von der
Pumpe 19 geförderte Druckmittel fließt über den Zulauf
21, das erste Druckkompensationsventil 16, den Zulaufkanal 22, die erste Drosselstelle
35, die Zulaufkammer 23, das Rückschlagventil 24, den Querkanal 25, sowie die Steuerkammer
26 in den vom zugehörigen Kolbenabschnitt des Steuerschiebers 13 aufgesteuerten
Motoranschluß 28. Der Druck stromaufwärts von der ersten Drosselstelle 35 wirkt
über den dritten Steuerkanal 47 im Druckraum 46 und damit entgegen der Kraft der
Feder 43 auf den Schieber 15. Der Lastdruck im ersten Motoranschluß 28 und damit
in der Steuerkammer 26 wirkt über den zweiten (45) und den ersten Steuerkanal 44
im Federraum 43. Der Schieber 15 kann somit in an sich bekannter Weise als Druckwaage
arbeiten und das über die erste Drosselstelle 35 wirksame Druckgefälle konstant
halten, so daß der zum ersten Motoranschluß 28 fließende Druckmittelstrom proportional
zu dem von der ersten Drosselstelle 35 jeweils aufgesteuerten, freien Durchflußquerschnitt
und unabhängig von der Größe der Last auf den Hydromotor ist.
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Zum Senken des einfachwirkenden Hydromotors wird der Steuerschieber
13 nach links bewegt. Dabei wird der erste Motoranschluß 28 mit dem ersten Rücklaufkanal
31 verbunden, der seinerseits über die zweite Drosselstelle 37 mit dem zweiten Rücklaufkanal
32 Verbindung erhält. Somit kann Druckmittel vom ersten Motoranschluß 28 über die
erwähnte Verbindung und das zweite Druckkompensationsventil 18 zum Rücklauf 33 abströmen.
Bei dieser Linksbewegung des Steuerschiebers 13 wird zugleich über die erste Drosselstelle
36 der Zulaufkanal 22 mit der Zulaufkammer 23 verbunden. Der von der Pumpe 19 aufgebaute
Druck kann über die erwähnte Verbindung
und den Querkanal 25 in
die Steuerkammer 26 und weiter über den Lastdruckkanal 64 zur Regeleinrichtung 66
gelangen. Da der zweite Motoranschluß 29 verschlossen ist, fließt über die erste
Drosselstelle 36 kein Druckmittelstrom und somit entsteht kein Druckmittelabfall
zwischen Zulaufkanal 22 und Zulaufkammer 23 und somit auch im Lastdruckkanal 64.
Dies würde dazu führen, daß der von der Pumpe 19 geförderte Druck bis zum Maximalwert
ansteigt. Gleichzeitig wird aber durch den vom Hydromotor zurückfließenden Druckmittel
strom an der zweiten Drosselstelle 37 ein Druckgefälle erzeugt, das auf den Schieber
17 des zweiten Druckkompensationsventils 18 einwirkt. So kann der Druck stromaufwärts
der zweiten Drosselstelle 37 von dem ersten Rücklaufkanal 31 über den fünften Steuerkanal
55 in den Druckraum 54 gelangen. Der Druck im zweiten Rücklaufkanal 32 wirkt über
den vierten Steuerkanal 53 im Federraum 52. Somit kann der Schieber 17 für den zum
Rücklauf 33 abfließenden Druckmittelstrom als Druckwaage arbeiten und das Druckgefälle
über die zweite Drosselstelle 37 konstant halten. Bei dieser Bewegung des zweiten
Schiebers 17 gegen die Kraft der Feder 51 wird, bevor die erste Steuerkante 48 den
abfließenden Druckmittelstrom wesentlich androsseln kann, durch die zweite Steuerkante
62 die Verbindung zwischen den Steuerkammern 56, 57 gesperrt. Der von der Pumpe
19 aufgebaute Druck kann somit nicht mehr über den Lastdruckkanal 64 zur Regeleinrichtung
66 gelangen. Ober eine nicht näher gezeichnete Festdrossel in der Regeleinrichtung
66 kann sich der Druck dort zum Tank 34 abbauen, wodurch der Druck der Pumpe 19
auf einen Kleinstwert reduziert wird.
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Mit dem Regelventil 10 kann somit anstelle eines doppeltwirkenden
Hydromotors
auch ein einfachwirkender Hydromotor gesteuert werden, wobei auch bei dessen Senken
der von der Pumpe 19 erzeugte Druck dem von der Regeleinrichtung 66 eingestellten
Kleinstwert entspricht, so daß eine energiesparende Arbeitsweise möglich ist.
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Selbstverständlich kann der einfachwirkende Hydromotor auch am zweiten
Motoranschluß 29 angeschlossen werden, während der erste Motoranschluß 28 verschlossen
wird.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Wegeventils 10 besteht darin,
daß es bei bestimmten Anwendungsfällen mit geringsten Drosselverlusten arbeitet.
Dies ist dann der Fall, wenn an den beiden Motoranschlüssen 28, 29 ein doppeltwirkender
Hydromotor angeschlossen ist und dieser bei ziehender Last gesteuert wird. Dabei
versucht das zweite Druckkompensationsventil 18 das Druckgefälle über die zweite
Drosselstelle 37 bzw. 38 konstant zu halten, indem es den zum Rücklauf 33 abfliessenden
Druckmittelstrom androsselt. Die Regeleinrichtung 66 an der Pumpe 19 registriert
diesen Vorgang über den Lastdruckkanal 64 als eine Erhöhung des Lastdruckes, wodurch
die Pumpe 19 ihren Förderdruck erhöhen würde, bis der Maximaldruck erreicht ist.
Eine derartige Erhöhung des Föderdrucks der Pumpe 19 wird vermieden, indem der zwreite
Schieber 17 mit seiner zweiten Steuerkante 62 und der Drosselkerbe 63 die Verbindung
zwischen den beiden Steuerkammern 56 und 57 rechtzeitig androsselt. Sobald nämlich
der zweite Schieber 17 aufgrund eines größer werdenden Druckgefälles über die zweite
Drosselstelle 37 bzw. 38 ausgelenkt wird, wird die Verbindung über den Lastdruckkanal
64 angedrosselt und damit einer weiteren Erhöhung des Pumpendruckes entgegengewirkt,
bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Da
während dieses Androsselns
der Verbindung über den Lastdruckkanal 64 die Verbindung vom zweiten Rücklaufkanal
32 zum Rücklauf 33 von der ersten Steuerkante 48 noch weitgehend aufgesteuert ist,
arbeitet das Wegeventil 10 mit sehr geringen Drosselverlusten.
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Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht auf die gezeigte
Ausführungsform beschränkt, sondern kann in sinngemäßer Weise auch bei anderen Wegeventilen
für lastunabhängige Steuerung angewandt werden.