DE3225132C2

DE3225132C2 - Hydraulisches Sicherheitsbremsventil

Info

Publication number: DE3225132C2
Application number: DE3225132A
Authority: DE
Inventors: Hubert Haeussler
Original assignee: Beringer Hydraulik AG
Current assignee: BERINGER-HYDRAULIK AG NEUHEIM ZUG CH
Priority date: 1981-07-11
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2002-07-07
Also published as: DE3225132A1; IT8222288A0; IT1190910B; CH658102A5; IT8222288A1; FR2509391B1; FR2509391A1

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges hydraulisches Sicherheitsbremsventil ist durch die DE 27 58 234 A1 bekannt. Hydraulische Verbraucher im Sinne der Erfindung sind insbesondere Hydromotoren und hydraulische Zylinder-Kolben-Einheiten.

Bei dem Betrieb hydraulisch betätigter, unter Vorlast stehender Verbraucher, beispielsweise von Baggern, Kränen, Aufzügen, usw. muß durch Sicherheitseinrichtungen verhindert werden, daß die Vorlast im Falle des Bruches der durch sie beaufschlagten Hub leitung abstürzt. Dies geschieht üblicherweise durch die Verwen dung von Sicherheitsbremsventilen.

Im einfachsten Fall kann ein solches Sicherheitsbremsventil ein mit dem Verbraucher, beispielsweise dem Hydraulikzylinder, in bruchsicherer hydraulischer Verbindung stehendes, beispielsweise Bestandteil des Zylinders bildendes Rückschlagventil sein. In einem solchen Fall wird es jedoch erforderlich, bei Beaufschla gung des Verbrauchers in Vorlastrichtung das Rückschlagventil für den Rückstrom zu öffnen oder zu umgehen. Dadurch wird aber im Falle des Leitungsbruches das Rückschlagventil außer Funktion gesetzt, was wiederum besondere Vorkehrungen erfordert. Hierzu sind Sicherheitsbremsventile bekannt.

Durch die DE-OS 20 36 547 und die DE 27 58 234 A1 sind hydrauli sche Sicherheitsbremsventile bekannt geworden, bei denen ein von der Senkleitung her gesteuertes Drosselventil in der Hubleitung vorgesehen ist. Das in der DE 27 58 234 A1 beschriebene hydrau lische Sicherheitsbremsventil ist mit den Leitungen eines dop peltwirkenden, unter Vorlast stehenden hydraulischen Verbrau chers verbunden. Es besteht aus einem Drosselventil in der Hubleitung und einem aus einer Drosselblende bestehenden Strö mungsmesser in der Senkleitung, durch den das Drosselventil bei Betrieb des Verbrauchers in Richtung der Vorlast hydraulisch vorgesteuert ist.

Das bekannte Sicherheitsbremsventil zeigt den wesentlichen Nach teil, daß die Druckdifferenz an der als Strömungsmesser dienen den Meßdrossel zu der Durchflußmenge nicht proportional ist und daher auch das Drosselventil nicht proportional zur Durchfluß menge gesteuert wird. Dies bringt die auch bei anderen bekannten Sicherheitsbremsventilen zu beobachtenden Nachteile und Beein trächtigungen im Betrieb des Verbrauchers mit sich. Insbesondere ergeben sich Anfahrverzögerungen und Änderungen des Fahr verhaltens, wie insbesondere die Abhängigkeit des Fahrverhaltens des Verbrauchers von der Höhe des statischen Druckes.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, das bekannte hydraulische Sicherheitsbremsventil so auszugestalten, daß das Fahr- und Druckverhalten des Verbrauchers nicht in einer für den Betrieb spürbaren Weise beeinträchtigt wird. Die Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die nach der Lehre des Anspruchs 1 in Abhängigkeit vom Pumpen ölstrom vorgenommene Steuerung des Rückölstroms führt dazu, daß im Falle eines Rohrbruches die Senkbewegung des Verbrauchers von den in der in diesem Falle den Rückölstrom führenden Hubleitung entstehenden Druckverlusten unabhängig wird. Daher kann in einer Weiterbildung der Erfindung die Hubleitung beim Absenken des Verbrauchers im wesentlichen drucklos geschaltet werden, so daß es bei Rohrbruch nicht zu einer Vergrößerung der Druckdifferenz an dem Drosselventil und damit auch nicht zu einer Vergrößerung des Rückölstroms kommt.

Als Strömungsmesser in der den Pumpenölstrom führenden Senk leitung kann zwar, wie im Stand der Technik beschrieben, eine starre Blende benutzt werden, deren Druckdifferenz zur Steuerung des Drosselventils in der Hub leitung dient. Der Nachteil einer starren Blende liegt jedoch darin, daß eine quadratische Abhängigkeit zwischen der Strömungs geschwindigkeit und der Druckdifferenz besteht.

Der Drosselkolben des Drosselventils wird vorzugsweise hydrau lisch gesteuert. Hierzu ist der Drosselkolben in Schließrichtung mit einer Feder und dem Ablaufdruck des Strömungsmessers und in Öffnungsrichtung mit dem Zulaufdruck des Strömungsmessers beauf schlagt. Hierdurch nimmt der Drosselkolben in der Hubleitung, welche den Rückölstrom führt, eine Gleichgewichtsposition ein, die von der Strömungsmenge in der den Pumpenölstrom führenden Senkleitung abhängig ist. Im Hubbetrieb, d. h. wenn die Hub leitung den Pumpenölstrom führt, schließt der Drosselkolben.

Die von der Strömungsmenge nach einem vorgegebenen Gesetz abhängige, vorzugsweise linear abhängige Druckdifferenz wird erfindungsgemäß dadurch erzeugt, daß der Strömungsmesser als Differenzdruckventil mit einem Drosselkolben ausgebildet ist. Dieser Drosselkolben wird in Schließrichtung durch eine Feder und den Ablaufdruck des Differenzdruckventils und in Öffnungsrichtung durch den Zulaufdruck des Differenzdruckventils gesteuert. Durch die Ausbildung des Drosselbereichs läßt sich eine vorgegebene er wünschte Abhängigkeit zwischen der erzeugten Druckdifferenz (Zulaufdruck minus Ablaufdruck) und der Strömungsmenge erzielen. Die Öffnung des Drosselkolbens des Druckdifferenzventils kann durch einen einstellbaren Anschlagstift begrenzt werden. Wei terhin ist es möglich und bevorzugt, daß die Federn, welche auf die Drosselkolben des Differenzdruckventils einerseits und des Drosselventils andererseits einwirken, in ihrer Vorspannung einstellbar sind. Dadurch lassen sich das Druckverhalten und das Strömungsverhalten des Differenzdruckventils und des Drossel ventils aufeinander abstimmen.

Ein Überdruck in der den Rückölstrom führenden Hubleitung, der insbesondere durch schlagartige Belastungen oder zu plötz liche Steuermanöver auftreten kann, kann durch ein Sekundär druckbegrenzungsventil in der Hubleitung zwischen Verbraucher und Drosselventil vermieden werden.

Durch ein Nachsaugventil, welches die Senkleitung zwischen Verbraucher und Differenzdruckventil mit dem Tank verbindet, kann gewährleistet, werden daß bei zu schnellen Absenkbewegungen der Ölstrom auf der Senkseite des Verbrauchers nicht abreißt.

Es wurde bereits erwähnt, daß erfindungsgemäß die Hubleitung zwischen Steuerventil und Drosselventil vorteilhaft im wesentlichen drucklos geschaltet sein kann. Obwohl hierzu verschiedene Maßnahmen vorstellbar sind, wird als bevorzugt vorgeschlagen, daß diese Drucklos schaltung mit Hilfe des Sicherheitsbremsventils erfolgt. Hierzu weist der Drosselkolben entweder des Drosselventils oder des Differenzdruckventils eine Steuerkante auf, welche die Hubleitung in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselkolbens mit dem Tank verbindet.

Eine andere Lösung, die sich dadurch auszeichnet, daß sie in vorhandene Steuerventile integrierbar ist, weist eine 3-Wege-Weiche auf, die in die Hubleitung eingeschaltet ist und die Verbindung von dem Steuerventil zu dem Drosselventil nur freigibt, wenn am Ausgang des Steuerventils ein Druck ansteht. In ihrer Nullstellung verbindet diese 3-Wege-Weiche das Dros selventil mit dem Tank.

Bevorzugt ist das den Hubbetrieb absichernde Rückschlagventil in dem Drosselkolben des Drosselventils angeordnet. Ebenso ist in der Senkleitung ein Rückschlagventil vorgesehen, welches vorzugsweise ebenfalls in dem Drosselkolben des Differenzdruck ventils angeordnet sein kann.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung in ihrer weiteren Ausge staltung besteht in der im wesentlichen identischen Konstruktion für das Differenzdruckventil und das Drosselventil. Neben fertigungstechnischen Vorteilen ergibt sich daraus auch, daß beide Ventile in ihrer Funktion umschaltbar sind, wenn sich die Vorlastrichtung des Verbrauchers umkehrt. Dies trifft insbeson dere bei solchen Verbrauchern zu, welche bei ihrer Bewegung eine Totpunktlage durchfahren. Dies ist z. B. bei den Auslegern von Baggern der Fall, die eine senkrechte Stellung durchfahren. Ein umschaltbares Sicherheitsbremsventil ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkolben der beiden Sicherheitsbremsventilteile (Drosselventil, Differenzdruckventil) mit dem Druck der Steuerleitung beaufschlagt werden, welche den Pumpenölstrom zu dem Sicherheitsbremsventil führt. Die Federseiten der Drosselkolben werden dagegen mit dem niedrigeren der Drücke in den Leitungen beaufschlagt, welche das Sicherheitsbremsventil mit dem Verbraucher verbinden. Hierzu dient vorzugsweise zum einen ein Wechselventil, zum anderen ein 3/2-Wegeventil, dessen beide Schaltstellungen durch den Druck in den beiden Verbindungsleitungen zwischen dem Sicher heitsbremsventil und dem Verbraucher so vorgesteuert sind, daß der niedrigere Druck auf die Federseite der Drosselkolben gegeben wird.

Von besonderem Vorteil bei der Ausführung des Drosselventils ist auch, daß der Kolben des Drosselventils infolge der Strö mungskraft in Abhängigkeit von der Durchflußmenge selbsttätig schließt. Das bedeutet zum einen, daß die Feder des Drossel ventils verhältnismäßig schwach ausgelegt werden kann. Es bedeutet zum anderen, daß bei starken Leckagen sich eine verstärkte Rückstellkraft des Drosselkolbens im Schließsinne ergibt. Die Axialkraft, welche auf den Drosselkolben wirkt, ist nämlich gleich

Die Feder hat eine Vorspannung von 3 bis 10 bar.

Neben der bisher geschilderten hydraulischen Verbindung zwischen dem Drosselkolben des Differenzdruckventils und dem Drossel kolben des Drosselventils ist auch eine mechanische Verbindung möglich, die gewährleistet, daß die beiden Drosselkolben gleich sinnige Bewegungen im Öffnungssinne und Schließsinne ausführen. Eine derartige mechanische Verbindung kann vorzugsweise dadurch hergestellt werden, daß die beiden Drosselkolben Bestandteile desselben Steuerkolbens sind, welcher in einem Zylinder axial beweglich ist und auf der einen durch eine Feder belasteten Stirnseite mit dem Ablaufdruck des Pumpenölstroms aus dem Sicherheitsbremsventil und auf der anderen Stirnseite mit dem Zulaufdruck des Pumpen ölstroms zu dem Sicherheitsbremsventil belastet ist. In diesem Falle ist ein Drosselbereich des Steuerkolbens in die Senk leitung und der andere Drosselbereich in die Hubleitung einge schaltet. Eine weitere Steuerkante kann vorgesehen sein, durch welche die Hubleitung bei Öffnung der Drosselstellen mit dem Tank verbunden wird.

Bei der hydraulischen Verbindung der beiden Drosselkolben können diese parallel zueinander in einem gemeinsamen oder in zwei getrennten Gehäusen angeordnet sein. Ebenso ist es aber auch möglich, die beiden Drosselkolben fluchtend hintereinander in einem Zylinder anzuordnen, so daß sich die mit dem Zulaufdruck des Pumpenölstromes beaufschlagten Stirnflächen in demselben Zylinderraum gegenüberliegen. In diesem Falle wird die Axial bewegung der Drosselkolben in Richtung zueinander durch Anschläge begrenzt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Ventilteile des Sicherheitsbremsventils achsparallel zueinander ange ordnet und beweglich sind;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Teile des Sicherheitsbremsventils fluchtend in einem Zylinder angeordnet sind;

Fig. 3 wie Fig. 2, jedoch mit druckloser Rücklaufleitung;

Fig. 4 eine 3-Wege-Weiche für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Ventilteile des Sicherheitsbremsventils mechanisch gekoppelt sind;

Fig. 6 das Ausführungsbeispiel einer Schaltung für Betrieb mit Vorlastwechsel;

Fig. 7 das Ausführungsbeispiel eines Umschaltventils.

Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt - teilweise schematisch - die Anordnung des Sicherheitsbremsventils 1 in einer hydrau lischen Steuerung zur Betätigung eines doppelt wirkenden Ver brauchers 2. Der Verbraucher 2 ist hier als hydraulische Zylinder- Kolben-Einheit ausgeführt, wie sie z. B. zur Betätigung von Baggern, Kranen, Aufzügen etc. Anwendung findet. Der Kolben dieser Einheit steht unter einer Vorlast. Der Pfeil 26 zeigt die Richtung der Absenkbewegung und die Wirkungsrichtung der Vorlast an. Eine Hydraulikpumpe 3 fordert Hydraulikflüssigkeit in ein 4/3-Wege-Steuerventil 4. In dessen Mittelstellung kann der Förderstrom der Pumpe 3 drucklos zum Tank abfließen. Durch Betätigung des 4/3-Wegeventils 4 kann der Verbraucher 2 in die gewünschte Richtung mit einer beliebigen Geschwindigkeit gesteuert werden. Zum Heben, d. h. zur Bewegung des Kolbens gegen die Wirkungsrichtung 26 der Vorlast wird der Verbraucher 2 mit seiner Hubseite 27 über die Hubleitung 5 und den Hubleitungs anschluß 6 mit der Pumpe 3 verbunden. Hierbei ist das Steuer ventil 4 so geschaltet, daß der Ölstrom von der Senkseite 28 des Verbrauchers 2 möglichst drucklos zum Tank 29 abfließen kann. Zum Absenken der Vorlast mit der Absenkbewegung 26 wird das Steuerventil 4 so umgeschaltet, daß der Ölstrom von der Pumpe 3 über die Senkleitung 15 und den Senkleitungsanschluß 14 mit der Senkseite 28 des Verbrauchers verbunden wird. Hierbei fließt das Öl von der Hubseite 27 über Anschluß 6 und Hubleitung 5 in den Tank 29 zurück.

In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird davon ausgegangen, daß der als doppelt wirkender Zylinder dargestellte Verbraucher 2 durch die Vorlast in der einen dargestellten Wirkrichtung 26 belastet wird, welche die Kolbenstange in den Zylinder hineindrücken würde, wenn sich der Kolben nicht auf der Flüssigkeitssäule auf der Hubseite 27 abstützen könnte.

Das Sicherheitsbremsventil 1 dient dem Zweck, die Hub- und die Senkbewegung im Falle eines Rohrbruchs unter Kontrolle zu halten. Hierauf wird später im einzelnen eingegangen. Hervorgehoben werden soll jedoch, daß Gegenstand der Erfindung vor allem die Sicherung der Absenkbewegung ist, bei welcher das Steuerventil 4 in der rechten Schaltstellung die Pumpe 3 mit der Senkseite 28 des Verbrauchers über die Senkleitung 15 und den Senkleitungs anschluß 14 und die Hubseite 27 des Verbrauchers 2 über den Anschluß 6 und die Hubleitung 5 mit dem Tank 29 verbindet.

Ein Bruch der Leitung 5 zwischen dem Verbraucher 2 und dem Steuerventil 4 hätte infolge der Vorlast ein unkontrolliertes Einfahren der Kolbenstange in den Zylinder und somit eine unkon trollierte Bewegung der Vorlast zur Folge, wenn kein Sicherheits bremsventil 1 angebracht wäre. Hervorzuheben ist, daß das Sicher heitsbremsventil 1 so mit dem Verbraucher 2 verbunden ist, daß im Anschluß 6 oder 14 kein Bruch auftreten kann. Hierzu kann das Sicherheitsbremsventil z. B. an den Verbraucher 2 angeflanscht oder starr mit ihm verbunden sein.

Das Sicherheitsbremsventil 1 besteht aus einem Drosselventil 7 mit Drosselventilkolben (Drosselkolben) 30 und dem als Differenz druckventil 48 ausgebildeten Strömungsmesser 50, auf dessen Ausführung später eingegangen wird. Zunächst sei hier die Aus bildung des Drosselventils 7 beschrieben.

Das Drosselventil 7 weist einen in einem Zylinder beweglichen Drosselkolben 30 mit Steuerkante 31 und konischem Drosselbereich 32 auf. Über die Anschlüsse 33 und 34 ist das Drosselventilge häuse 16 mit der Hubleitung 5 und dem Hubleitungsanschluß 6 ver bunden. Innerhalb des Drosselkolbens 30 liegt im Bypass 35 zu der Steuerkante 31, welche über Bohrungen 36, 37 die Anschlüsse 33, 34 unter Umgehung der Steuerkante 31 überbrückt, das Rückschlag ventil 8, das bei Durchflußrichtung von Hubleitung 5 nach An schluß 6, also beim Heben des Verbrauchers öffnet.

Der Durchlaß zwischen den Anschlüssen 33 und 34 bei der Steuer kante 31 ist sowohl bei Stillstand des Verbrauchers 2 als auch während der Hubbewegung des Verbrauchers geschlossen. Während der Hubbewegung wird die Hydraulikflüssigkeit von der Pumpe 3 über die Hubleitung 5 und den Bypass 35 mit Rückschlagventil 8 über Anschluß 6 zum Verbraucher auf dessen Hubseite 27 durchgelas sen. Ein Bruch der Leitung 5 mit darauffolgendem Druckabfall in derselben führt zu einem sofortigen Schließen des Rückschlag ventils 8. Der Drosselkolben 30 bleibt in jedem Falle durch die Druckfeder 9 gegen einen Anschlag 10 in seiner Schließstellung. Falls ein leckagefreier Fluß erwünscht ist, kann der Drosselkolben 30 mit einem Bund 38 und das Ventilgehäuse 16 mit einem Sitz 39 ausgestattet sein.

Zur Sicherung der Senkbewegung wird der Drosselkolben 40 in Abhän gigkeit von der Durchflußmenge, welche mittels des Strömungs messers 50 zwischen der Senkleitung 15 und dem Senkleitungsanschluß 14 gemessen wird, gesteuert. Als Strömungsmesser 50 lassen sich die verschiedensten Geräte mit den verschiedensten Ausgangssignalen benutzen. Um eine Wandlung des Ausgangssignals des Strömungs messers 50 zu vermeiden, ist für den Drosselkolben 40 in vorteil hafter und erfindungsgemäßer Weise eine hydraulische Steuerung vorgesehen.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Strö mungsmesser 50 als Differenzdruckventil 48 ausgeführt. Das Dif ferenzdruckventil weist den als Drosselkolben ausgeführten Kolben 40 auf, welcher eine Steuerkante 41 und einen konischen Drossel bereich 42 besitzt und über die Anschlüsse 43, 44 die Senkleitung 15 mit dem Senkleitungsanschluß 14 bei entsprechender Position der Steuerkante 41 verbindet. Durch Druckfeder 17 wird der Kolben 40 in seine Schließstellung gedrückt. In dieser Schließstellung erfolgt ein Ölfluß von der Senkseite 28 über den Anschluß 14 zur Senkleitung 15 und in den Tank 29 über den zwischen den Bohrungen 46 und 47 liegenden Bypass 45 und das darin befindliche und bei dieser Strömungsrichtung geöffnete Rückschlagventil 13.

Der Kolben 40 des Differenzdruckventils 48 wird hydraulisch gesteuert, indem der Eingangsdruck in der Senkleitung 15 bzw. Anschluß 43 über Steuerleitung 19 auf eine Stirnfläche 49 und der Aus gangsdruck des Differenzdruckventils 48 in Anschluß 44 über Steuer leitung 23 gemeinsam mit der Vorspannkraft der Druckfeder 17 auf die andere Stirnfläche 12 gegeben wird.

Soll nun die Kolbenstange des Zylinders eingefahren, die Last also in Wirkrichtung 26 gesenkt werden, so wird durch das Steuerventil 4 die Pumpe 3 mit der Senkleitung 15 verbunden, während die Leitung 5 mit dem Tank 29 in Verbindung steht. Der Drosselkolben 40 des Differenzdruckventils 48 wird durch die Druckfeder 17 gegen den Anschlag 18 in Schließstellung gehalten, wenn keine Strömung von der Leitung 15 zum Senkleitungsanschluß 14 erfolgt. Bei entsprechender Öffnung des Steuerventils 4 ergibt die Strömung jedoch eine Druckdifferenz zwischen Senkleitung 15 mit Anschluß 43 und Anschluß 44 bzw. Senkleitungsanschluß 14, da nur durch diese Druckdifferenz eine Durchflußöffnung für die Strömung an der Steuerkante 41 zustandekommt.

Erfindungsgemäß wird dieser Differenzdruck zur Steuerung des Drosselventils 7 verwandt, indem der Druck in der Senkleitung 15 über die Steuerleitung 19 auf die eine Stirnfläche 51 des Drossel kolbens 30 und der niedrigere Druck in dem Anschluß 44 bzw. dem Senkleitungsanschluß 14 über Steuerleitung 23 gemeinsam mit der Vorspannkraft der Druckfeder 9 auf die andere Stirnfläche 11 des Drosselkolbens 30 wirkt. Hierdurch wird die Öffnung an der Steuerkante 31 des Drosselkolbens 30 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz im Differenzdruckventil 48 und damit in Abhängigkeit von der Strömungsmenge im Öffnungssinne gesteuert. Mit steigender Strömung vergrößert sich selbsttätig die Durchflußöffnung am Konus 21 des Drosselbereichs 42 des Kolbens 40 des Differenzdruck ventils 48, so daß sich die Druckdifferenz proportional mit der Strömung erhöht und dadurch auch die Durchflußöffnung am Drossel kolben 30 des Drosselventils 7 proportional zu dieser Druck differenz geöffnet wird.

Durch die Kraft der Feder 17 und den Querschnittsverlauf am Konus 21 im Drosselbereich 42 kann der Zusammenhang zwischen dem Differenzdruck und dem Durchflußstrom beliebig beeinflußt werden. Der statische Druck des Systems hat keinen Einfluß auf die Stellung des Kolbens 40 des Differenzdruckventils 48, da dessen Stirnflächen beidseitig die gleiche Größe haben.

Durch die Steuerleitungen 23 und 19 wirkt der Differenzdruck im Öffnungssinne auf den Drosselkolben 30 des Drosselventils 7 und verschiebt diesen gegen die Kraft der Feder 9. Weil auch an diesem Drosselkolben 30 der statische Überdruck keine Wirkung hat (gleiche Stirnflächen), ist der Öffnungsquerschnitt am Konus 25 im Drosselbereich 32 des Drosselkolbens 30 nur durch die Strömung von Senkleitung 15 zum Senkleitungsanschluß 14 steuerbar. Hiermit ist eine präzise Einfahrbewegung der Kolbenstange des Zylinders durch Betätigung, des Steuerventils 4 im Zulauf zum Verbraucher 2 möglich. Die maximale Öffnung der Drosselkolben 30 und 40 kann durch die Anschläge 52 und 53, die vorzugsweise als Anschlagschrauben ausgebildet sind, eingestellt werden. Es kann ferner in hier nicht dargestellter Weise vorgesehen werden, daß die Vorspannungen der Druckfedern 9 und 17 derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Strömungsquerschnitt an der Steuerkante 31 der Durchfluß menge an der Steuerkante 41 angepaßt ist.

Bei einem Bruch der Leitung 5 während der so gesteuerten Senk bewegung der Kolbenstange in Richtung des Pfeils 26 bleibt die eingesteuerte Einfahrgeschwindigkeit konstant und die Last kann durch die Bedienungsperson unter Kontrolle gehalten werden. Dies setzt jedoch voraus, daß der Drosselquerschnitt am Konus 25 im Drosselbereich 32 des Drosselkolbens 30 wesentlich kleiner ist als der Drosselquerschnitt am Steuerventil 4 zwischen der Leitung 5 und dem Tank 29, damit bei Bruch der Leitung 5 keine große Druckänderung in dieser erfolgt und sich somit das Druckgefälle vom Anschluß 6 zur Hubleitung 5 nur unwesentlich erhöht. Dies bedeutet, daß die Steuerung der Einfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange im wesentlichen durch den Konus 25 im Drosselbereich 32 erfolgt und nicht durch den Rücklaufquerschnitt am Steuerventil 4, was durch entsprechende Auslegung der Steuerkanten erreicht werden kann. Wird diese Anleitung nicht oder nur teilweise ein gehalten, so hat dies nicht etwa die Funktionslosigkeit des Sicherheitsbremsventils zur Folge. Es tritt vielmehr in diesem Falle bei Bruch der Hubleitung 5 zwar ein vergrößertes Druckge fälle an der Steuerkante 31 des Drosselkolbens 30 und damit eine stärkere Strömung auf. Dies hat eine Erhöhung der Absenkgeschwin digkeit in Wirkrichtung 26 zur Folge. Diese erhöhte Absenk geschwindigkeit gerät jedoch nicht außer Kontrolle, sondern bleibt steuerbar, wobei die Erfindung insbesondere den Vorteil mitbringt, daß bei erhöhter Strömungsgeschwindigkeit an der Steuerkante 31 auch erhöhte Axialkräfte auf den Drosselkolben 30 im Schließsinne wirken und die Strömung infolge des hieraus resul tierenden Selbstregeleffektes drosseln. Aus diesem Grunde kann die Feder 9 verhältnismäßig schwach ausgelegt werden, was nur geringe Energieverluste zur Folge hat. Die Feder 9 mag beispiels weise einen Druck von 3 bis 10 bar ausüben. Im übrigen bleibt auch bei entstehendem größeren Druckgefälle der Drosselkolben 30 von dem Strömungsmesser 50 aus gesteuert.

Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3 dargestellt ist, in besonders funktionsgerechter Weise vorgesehen werden kann, daß die Hub leitung 5 bei der Absenkbewegung drucklos ist. Hierauf wird später eingegangen.

Eine weitere Einrichtung, durch die die Hubleitung 5 bei der Absenkbewegung drucklos geschaltet werden kann, ist in Fig. 4 dargestellt. Es handelt sich um eine 3-Wege-Weiche 90, die in die Hubleitung 5 zwischen den Ausgang des Steuerventils 4 und den Anschluß 33 des Drosselventils 7 geschaltet wird. Diese 3-Wege-Weiche 90 wird zum einen durch eine Konstantkraft P und den Druck am Anschluß 33 in ihrer ersten Stellung so geschaltet, daß der Anschluß 33 mit dem Tank 29 verbunden ist und zum anderen durch den Druck am Ausgang des Steuerventils 4 in ihrer zweiten Stellung so geschaltet, daß der Ausgang des Steuerventils 4 mit dem Anschluß 33 verbunden ist.

Erwähnt sei, daß eine derartige 3-Wege-Weiche 90 an die Stelle des in einem Steuerventil 4 üblicherweise vorgesehenen Sekundär überdruckventils treten kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Verbraucher 2 wiederum durch ein Steuerventil 4 über ein Sicherheitsbremsventil 1 gesteuert. Dieses Sicherheitsbremsventil 1 besteht aus dem Drosselventil 7 und dem Strömungsmesser 50, welcher wiederum als Differenzdruckventil 48 ausgeführt ist. Die Besonderheit dieser Ausführung besteht darin, daß der Drosselkolben 30 des Drossel ventils 7 und der Drosselkolben 40 des Differenzdruckventils 48 koaxial in einem Zylinder derart angeordnet und geführt sind, daß ihre jeweils mit dem Zulaufdruck der Senkleitung 15 beauf schlagten Stirnflächen 49, 51 sich gegenüber liegen, wobei diese Stirnflächen gegen die Anschläge 10 und 18 anliegen. Zur Beschrei bung dieses Ausführungsbeispiels kann im übrigen auf Fig. 1 Bezug genommen werden, wobei zu erwähnen bleibt, daß auch die 3-Wege-Weiche 90 nach Fig. 4 bzw. die zusätzlichen Maßnahmen nach Fig. 3 hier anwendbar sind.

Zu erwähnen ist zum einen noch das Sekundärdruckbegrenzungsventil 54 welches - wie auch in Fig. 1 dargestellt - sich am Hubleitungs anschluß 6 zwischen der Hubseite 27 des Verbrauchers 2 und dem Anschluß 34 des Drosselventils 7 des Sicherheitsbremsventils 1 befindet und beim Überschreiten eines durch Sicherheitsaspekte vorgegebenen Drucks einen Bypass zum Tank 29 freigibt. Darüber hinaus ist in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 55 ein Nachsaugventil bezeichnet. Dieses ist als Rückschlagventil mit Durchfluß vom Tank 29 zu der Senkseite 28 des Verbrauchers ausgebildet. Dieses Nachsaugventil 55 dient dem Zweck, eine zusätzliche Ölzufuhr freizugeben, wenn infolge einer zu großen Absenkgeschwindigkeit die Drosselquerschnitte in dem Steuerventil 4 und Durchströmungs messer 50 keine ausreichende Durchflußmenge zulassen.

Zu den Drosselbereichen 32 und 42 des Differenzdruckventils 48 und des Drosselventils 7 sei bemerkt, daß diese in den Ausfüh rungsbeispielen als Kronen 21 bzw. 25 dargestellt sind. Es kann sich hier jedoch auch um Schlitze, Nuten oder jede andere Aus führung der Drosselbereiche handeln, die eine Erweiterung des Drosselquerschnitts bei einer Axialbewegung der Drosselkolben 30, 40 nach einer bestimmten, vorgegebenen Gesetzmäßigkeit bereit stellt. Vorzugsweise sollte zwischen der Axialbewegung der Drosselkolben 30, 40 und der Änderung des Öffnungsquerschnitts Proportionali tät bestehen.

In Fig. 3 ist wiederum ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das im wesentlichen mit dem in Fig. 2 gezeigten identisch ist. Es wird daher auf die dortige′ Beschreibung Bezug genommen. Die Be sonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß - wie bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 angekündigt - eine besondere Maßnahme vorgesehen ist, um die Hubleitung 5 zwischen dem Ausgang des Steuerventils 4 und dem Anschluß 33 des Drossel ventils 7 drucklos zu schalten. Hierzu weist die Hubleitung 5 eine Ableitung 56 zum Tank 29 auf, welche durch eine Steuerkante 57 des Drosselkolbens 30 gesteuert wird. Die Überdeckung an der Steuerkante 57 und die Überdeckung an der Steuerkante 31 des Steuerkolbens 30 sind so gewählt, daß der Drosselkolben 30 an der Steuerkante 31 zunächst um ein bestimmtes vorgegebenes Stück öffnet, bevor auch die Ableitung 56 zum Tank 29 an der Steuer kante 57 geöffnet wird.

Zu erwähnen ist, daß diese Drucklossteuerung der Hubleitung 5 in derselben Form auch durch den Drosselkolben 40 des Differenz druckventils 48 erfolgen kann, da erfindungsgemäß beide zuein ander proportionale Bewegungen ausführen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 besteht die Besonder heit, daß die Drosselkolben 30 und 40 des Drosselventils 7 und des Differenzdruckventils 48 mechanisch miteinander gekoppelt und demgemäß als Steuerkolben 58 ausgeführt sind. Dieser Steuer kolben 58 wird durch die gemeinsame Feder 59 mit den Steuerkanten 31, 57 und 41 in Schließstellung gedrückt. Der Steuerkolben 58 wird an seiner Stirnfläche 60 mit dem Eingangsdruck der Senk leitung 15 beaufschlagt. Bei Öffnung des Durchflußquerschnitts durch die Steuerkante 41 wird die Federseite 61 des Steuerkolbens 58 über die Leitung 62 mit dem Ausgangsdruck des Differenzdruck ventils 48 im Anschluß 44 beaufschlagt, wobei der Drosselbereich 42 wiederum so ausgebildet ist, daß der Differenzdruck nach einer vorbestimmten Gesetzmäßigkeit, vorzugsweise proportional zur Öffnungsbewegung des Kolbens 40 zunimmt.

Der Ölabfluß des Verbrauchers 2 auf der Hubseite 27 über Anschluß 34 und Anschluß 33 des Drosselventils 7 sowie durch die Hubleitung 5 wird demgemäß in Abhängigkeit von dem Differenzdruck an dem Differenzdruckventil 48 gesteuert, wobei die Überdeckung an der Steuerkante 31 sowie die Ausbildung des Drosselbereichs 32 als weitere Einflußgrößen dienen können.

Zu bemerken ist, daß auch hier eine Steuerkante 57 an dem Kolben 58 vorgesehen ist, welche dem Zweck dient, die Hubleitung 5 zwischen dem Auslaß des Steuerventils 4 und dem Anschluß 33 des Drosselventils 7 bei der Absenkbewegung 26 des Verbrauchers 2 drucklos zu steuern.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß das Rückschlagventil 13 des Differenzdruckventils 48 - anders als in den bisher ge zeigten Ausführungsbeispielen - nicht im Kolben 40 liegt. Es ist vielmehr parallel zum Zylinder des Drosselkolbens 40 eine Leitung vorgesehen, welche den Anschluß 44 des Differenzdruck ventils 48 mit dem Anschluß 43 verbindet. Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Sicherheitsbremsventils 1 besteht darin, daß seine Teile, nämlich der Strömungsmesser 50 und das Drosselventil 7 identisch ausgeführt sein können. Das erlaubt nun in vorteil hafter Weise auch den Einsatz als Sicherheitsbremsventil 1 für Verbraucher 2 mit wechselnder Richtung der Vorlast 63. Ein derartiger Wechsel der Vorlastrichtung tritt in der Praxis z. B. bei solchen Verbrauchern 2 auf, die eine bestimmte Totpunktlage während des Betriebs überschreiten. Dies ist z. B. bei den Auslegern von Baggern oder Kranen der Fall, die ihre senkrechte Totpunktlage im Betrieb durchfahren können.

In Fig. 6 ist in einem Ausführungsbeispiel eine Schaltung dar gestellt, die wiedergibt, in welcher Weise das erfindungsgemäße Sicherheitsbremsventil 1 bei derartigen Verbrauchern 2 geschal tet sein muß.

Durch das Steuerventil 4 wird der Verbraucher 2 mit wechselnder Vorlast 63 gesteuert. In die Steuerleitungen 64 und 65 sind die beiden Teile 66 und 67 des Senkbremsventils 1 eingebaut. Diese Teile 66 und 67 sind identisch und z. B. nach den Fig. 1, 2 bzw. 3 ausgeführt. Es sei bemerkt, daß auch das Ausführungsbei spiel nach Fig. 5 mit gewissen Abänderungen in der Schaltung für diesen Belastungsfall einsetzbar ist.

Die Teile 66 und 67 des Sicherheitsbremsventils 1 sind über Anschlußleitungen 68 und 69 mit den beiden Seiten des Verbrauchers 2 verbunden.

Es sei in Erinnerung gerufen, daß nach den gezeigten Ausführungs beispielen dieser Erfindung in der Steuerleitung, welche den Ölstrom zum Verbraucher 2 hinführt, ein höherer Druck herrscht. Dieser höhere Druck wird über das Wechselventil 70 auf die Stirnflächen 49 und 51 der Drosselkolben 30 und 40 der beiden Teile 66 und 67 des Sicherheitsbremsventils 1 über Leitung 71 mit den Abzweigungen 72 und 73 gegeben. Das Wechselventil 70 bewirkt, daß jeweils der höhere Druck zur Wirkung gelangt.

Die Federseiten (Federn 9, 17) der Drosselkolben 30, 40 werden durch das 3/2-Wegeventil 74 mit derjenigen der Anschlußleitungen 68 oder 69 verbunden, welche den geringeren Druck führt. Aus diesem Grunde wird das 3/2-Wegeventil 74 durch den jeweils höheren Druck in die angegebene Stellung gebracht. Aus Sicher heitsgründen können - wie bereits zuvor beschrieben - die Sekun därüberdruckventile 54 für beide Anschlußleitungen 68 und 69 vorgesehen sein.

Das Ausführungsbeispiel eines solchen 3/2-Wegeventils 74 ist in Fig. 7 gezeigt. Die Verbindung der zu den Anschlußleitungen 68, führenden Leitungen 75, 76 zu der Leitung 78 mit Abzweigungen 79 und 80 wird durch den Schieber 77 gesteuert. Der Schieber 77 wiederum wird durch die Steuerleitung 81 und 82 von den Anschlüs sen 75 bzw. 76 aus hydraulisch gesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Sicherheitsbremsventil, Senkbremsventil
2 Verbraucher
3 Pumpe, Hydraulikpumpe
4 Steuerventil (4/3-Wegeventil)
5 Leitung, Hubleitung
6 Anschluß, Hubleitungsanschluß
7 Drosselventil
8 Rückschlagventil
9 Feder/Druckfeder
10 Anschlag
11 Stirnfläche
12 Stirnfläche
13 Rückschlagventil
14 Anschluß, Senkleitungsanschluß
15 Leitung, Senkleitung
16 Drosselventilgehäuse
17 Feder/Druckfeder
18 Anschlag
19 Steuerbohrung, Steuerleitung
21 Konus
22 Federraum
23 Steuerbohrung, Steuerleitung
24 Steuerleitung
25 Konus
26 Absenkbewegung, Pfeil für Wirkungsrichtung der Vorlast
27 Hubseite
28 Senkseite
29 Tank
30 Drosselkolben, Drosselventilkolben
31 Steuerkante
32 Drosselbereich
33 Anschluß
34 Anschluß
35 Bypass
36 Bohrung
37 Bohrung
38 Bund
39 Sitz
40 Kolben, Drosselkolben
41 Steuerkante
42 Drosselbereich
43 Anschluß
44 Anschluß
45 Bypass
46 Bohrung
47 Bohrung
48 Differenzdruckventil
49 Stirnfläche
50 Strömungsmesser
51 Stirnfläche
52 Anschlagschraube, Anschlag
53 Anschlagschraube, Anschlag
54 Sekundärdruckbegrenzungsventil
55 Nachsaugventil
56 Ableitung zum Tank
57 Steuerkante
58 Steuerkolben
59 Feder
60 Stirnfläche
61 Federseite
62 Leitung
63 Vorlast
64 Steuerleitung
65 Steuerleitung
66 Teil des Senkbremsventils
67 Teil des Senkbremsventils
68 Anschlußleitung
69 Anschlußleitung
70 Wechselventil
71 Leitung
72 Abzweigung
73 Abzweigung
74 3/2-Wegeventil
75 Leitung
76 Leitung
77 Schieber
78 Leitung
79 Abzweigung
80 Abzweigung
81 Steuerleitung
82 Steuerleitung
90 3-Wege-Weiche.

Claims

1. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil, das mit Leitungen eines doppeltwirkenden, unter Vorlast stehenden hydrauli schen Verbrauchers (2) verbunden ist, wobei es sich bei einer um eine Hubleitung (5) handelt, die die Pumpe (3) mit der Hubseite (27) des Verbrauchers verbindet, zum Betrieb des Verbrauchers (2) gegen die Vorlast (26) und bei einer anderen um eine Senkleitung (15), die die Pumpe (3) mit der Senkseite (28) des Verbrauchers verbindet, zum Betrieb des Verbrauchers mit der Vorlast,
wobei das hydraulische Sicherheitsbremsventil aus einem Drosselventil (7) in der Hubleitung (5) und einem Strö mungsmesser (50) in der Senkleitung (15) besteht,
wobei das Drosselventil (7) bei Betrieb des Verbrauchers (2) in Richtung der Vorlast (26) durch die Druckdifferenz an dem Strömungsmesser (50) hydraulisch vorgesteuert ist und die Hubleitung (5) bei steigender Durchflußmenge im Öffnungssinne und bei sinkender Durchflußmenge im Schließ sinne steuert,
dadurch gekennzeichnet daß
der Strömungsmesser (50) ein Differenzdruckventil (48) ist mit einem hydraulisch vorgesteuerten Drosselkolben (40), der ebenfalls bei Betrieb des Verbrauchers (2) in Richtung der Vorlast (26) durch die Druckdifferenz an dem Strömungs messer (50) hydraulisch vorgesteuert ist und der die Senkleitung (15) bei steigender Durchflußmenge im Öffnungssinne und bei sinkender Durchflußmenge im Schließ sinne steuert.

2. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Durchflußrichtung zum Heben des Verbrauchers (2) gegen die Vorlast je ein Rückschlagventil (8, 13) zwischen der Hubleitung (5) und dem Hubleitungsanschluß (6) in dem Dros selventil (7) und zwischen der Senkleitung (15) und dem Senkleitungsanschluß (14) in dem Strömungsmesser (50) ange ordnet ist.

3. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagventile (8, 13) in je einer als Bypass (35, 45) dienenden, den jeweiligen Drosselbereich (32, 42) der Drosselkolben (30, 40) kurzschließenden Axialbohrung der Drosselkolben (30, 40) des Drosselventils (7) und des Dif ferenzdruckventils (48) angeordnet sind.

4. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkolben (30, 40) des Drosselventils (7) und des Differenzdruckventils (48) mit Vorsteuerkolben verbunden sind, deren Stirnflächen (49, 51) bei Betrieb des Verbrau chers (2) in Richtung der Vorlast mit dem Pumpendruck be aufschlagt sind.

5. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der Ansprü che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (40) des Differenzdruckventils (48) einen bevorzugt konischen Drosselbereich (42) besitzt, der in vorzugsweise proportionaler Abhängigkeit von seiner Axial bewegung einen zunehmenden Strömungsquerschnitt freigibt.

6. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hubleitung (5) zwischen Verbraucher (2) und Drossel ventil (7) ein Sekundärdruckbegrenzungsventil (54) einge schaltet ist.

7. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der voran gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Senkleitung (15) zwischen Verbraucher (2) und Diffe renzdruckventil (48) ein Nachsaugventil (55) mit Durchlaß richtung vom Tank (29) in die Senkleitung (14) eingeschal tet ist.

8. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der Ansprü che 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (30) des Drosselventils (7) zur hydrauli schen Vorsteuerung an einer Seite Stirnfläche (51) mit dem Eingangsdruck Anschluß (43) des Differenzdruckventils (48) im Öffnungssinne und auf der anderen Seite Stirnfläche (11) mit einer vorzugsweise einstellbaren Feder (9) sowie dem Ausgangsdruck Anschluß (44) des Differenzdruckventils (48) im Schließsinne beaufschlagbar ist.

9. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der Ansprü che 3, 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (30) des Drosselventils (7) mit dem Strö mungsmesser (50) mechanisch derart gekoppelt ist, daß das Auf steuern des Drosselkolbens (40) des Strömungsmessers (50) das Öffnen des Drosselventils (7) bewirkt.

10. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkolben (30, 40) des Drosselventils (7) und des Differenzdruckventils (48) in einem gemeinsamen Zylinder mit sich gegenüberliegenden, gemeinsam mit dem Eingangs druck des Differenzdruckventils beaufschlagten Stirnflächen (49, 51) fluchtend angeordnet sind.

11. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkolben (30) des Drosselventils (7) und der Dros selkolben (40) des Differenzdruckventils (48) fluchtend in einem Zylinder geführt und mechanisch gekoppelt, vorzugs weise Bestandteile eines Steuerkolbens (58) sind.

12. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der Ansprü che 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die das Drosselventil (7) mit einem Steuerventil (4) ver bindende Hubleitung (5) im Senkbetrieb (Pfeil (26)) des Verbrauchers (2) im wesentlichen drucklos schaltbar ist, indem sie (5) beispielsweise bei Öffnung des Drosselventils (7) durch ein mit einem oder beiden Drosselkolben (30; 40) verbundenes Schieberventil oder
durch eine zwischen Drosselventil (7) und Steuerventil (4) angeordnete, eine Verbindung zum Tank (29) aufweisende 3- Wege-Weiche (90)
mit Durchflußrichtung zum Tank (29) auf steuerbar ist.

13. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach einem der Ansprü che 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (7) und das Differenzdruckventil (48) identisch ausgeführt und - in den Zuleitungen (5, 6; 14, 15 bzw. 64, 65) angeordnet - wahlweise als hydraulisch vorge steuertes Drosselventil (7) oder als Differenzdruckventil (48) betreibbar sind.

14. Hydraulisches Sicherheitsbremsventil nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei einem 3/2-Wegeventil (74) jeweils die beiden Leitungen (75, 76) mit einer der Anschlußleitun gen (68, 69) zwischen dem Verbraucher (2) und den Teilen des Senkbremsventils (66, 67)
und die Leitung (78) mit den federseitigen Stirnflächen der Drosselkolben als Teile des Senkbremsventils (66, 67) ver bunden ist, wobei
das Wegeventil (74) jeweils durch den Ablaufdruck des Ver brauchers (2) beidseits derart vorsteuerbar ist, daß der geringere der in den Anschlußleitungen (68, 69) herrschen den Drücke auf den federseitigen Stirnflächen der Drossel kolben wirksam ist (Fig. 6).