DE3515732C2 - - Google Patents

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DE3515732C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für mindestens einen hydraulisch betriebenen Verbraucher nach den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Steuereinrichtungen dieser Art (DE-AS 25 14 624, DE-OS 33 21 483, DE-OS 34 28 403) hat der Pumpendruckregler, der beispielsweise ein Ableitventil oder eine Verdrängungssteuerung umfassen kann, die Aufgabe, die Pumpenleistung möglichst klein zu halten, indem der Pumpendruck dem höchsten Verbraucherdruck auf einem etwas höheren Niveau nachgeführt wird. Das jedem Steuerventil zugeordnete Kompensationsventil soll den Druckabfall über dem Steuerventil konstant halten, so daß das Steuerventil als Proportionalventil wirkt, bei dem jede Ventilstellung, unabhängig vom jeweiligen Pumpendruck, einer bestimmten Durchflußmenge entspricht. Im Betrieb hat sich allerdings gezeigt, daß diese Proportionalitätsbedingung kaum einzuhalten ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der das Proportionalitätsverhalten der Steuerventile in höherem Maße als bisher aufrechterhalten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Diesem Aufbau der Steuereinrichtung liegt die Überlegung zugrunde, daß die Fühlerleitung, die durch Gehäusebohrungen u. dgl. gebildet ist, nicht vernachlässigbare Drosselwiderstände aufweist und daher aufgrund der Leckströmung, die wegen des unterschiedlichen Druckniveaus an beiden Enden der Fühlerleitung auftritt und zum Nachfüllen des Pumpendruckreglers auch erforderlich ist, zumindest im ersten Fühlerleitungsabschnitt zu störenden Druckabfällen führt. Das Kompensationsventil hält dann nicht mehr die Druckdifferenz am Ein- und Ausgang des Steuerventils konstant, sondern eine Druckdifferenz, die sich hiervon durch den Druckabfall in dem ersten Fühlerleitungsabschnitt unterscheidet. Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung tritt dieser störende Druckabfall, der das Proportionalitätsverhalten des Steuerventils beeinträchtigt, nicht mehr auf. Denn durch den Trennvergleicher wird die Leckströmung im ersten Fühlerleitungsabschnitt verhindert. Auch besteht nicht die Gefahr, daß beim langsamen Öffnen eines Steuerventils, bei dem eine Arbeitsleitung zunächst mit der Fühlerleitung und dann erst mit der Pumpe verbunden wird, Druckflüssigkeit aus einem belasteten Verbraucher über die Fühlerleitung abströmt und hierdurch eine ungewollte Verstellung in der falschen Richtung erfolgt. Umgekehrt bleibt eine Leckströmung im Bereich des Pumpendruckreglers erhalten, weil sie über die Reihenschaltung von Drossel und Druckteilerventil erfolgen kann. Beispielsweise wird die Leitung zwischen Pumpe und Pumpendruckregler durchgespült, so daß das Öl rasch erwärmt wird und etwaige Lufteinschlüsse beseitigt werden, was insbesondere beim Anlauf die Regelgenauigkeit erhöht. Ein großes Spiel im Regler kann trotz der Leckverluste in Kauf genommen werden. Ein mittels der Leckströmung erzielter Druckabfall kann zur Schaffung eines justierbaren stand-by-Druckes der Pumpe genutzt werden. Auch beim Vorhandensein mehrerer Verbraucher genügt ein einziger Trennvergleicher.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 2 dient der Schieber als Trennglied, Vergleicher und bewegliches Ventilelement. Da die Umfangsnut annähernd den gleichen Druck wie den im verbraucherseitigen Druckraum herrschenden Druck führt, wird jegliche Leckströmung durch den Trennvergleicher hindurch verhindert.
Die Weiterbildung nach Anspruch 3 kann man sowohl verwenden, wenn das andere Druckniveau durch den Pumpendruck gebildet ist, als auch dann, wenn das andere Druckniveau durch den Tankdruck gebildet ist. Es braucht lediglich das Gehäuse um 180° gedreht zu werden. Wegen der außermittigen Steueröffnung der Gehäusebohrung liegt die Steueröffnung des Schiebers wahlweise auf der einen oder anderen Seite der Steueröffnung der Gehäusebohrung und ändert daher seine Ventilfunktion.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 vereinfacht den Aufbau.
Die schwache Feder gemäß Anspruch 5 nimmt am Regelverhalten nicht teil, sorgt aber für eine eindeutige Ausgangsstellung des Schiebers bei fehlendem Fühlerdruck.
Mit der Blende nach Anspruch 6 können eventuelle Schwingungen im System gedämpft werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer Steuereinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Abwandlung eines Teils der Steuerschaltung der Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen in Fig. 1 verwendeten Trennvergleicher und
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen in Fig. 2 verwendeten Trennvergleicher.
Die Steuerschaltung in Fig. 1 dient zum Ansteuern zweier als reversible Motoren ausgestalteten Verbraucher 1 und 101, die je von einer Steuereinheit 2, 102 ansteuerbar sind. Es können sich weitere Steuereinheiten 202 ff. mit entsprechenden Verbrauchern anschließen. Die Verbraucher können auch Hydrozylinder o. dgl. sein.
Die Steuereinheit 2 weist ein Steuerventil 3 auf, dessen druckseitiger Eingang 4 über ein Kompensationsventil 5 und ein Rückschlagventil 6 mit einer durchgehenden Pumpenleitung P verbunden ist. Der ablaufseitige Anschluß 7 ist mit einer durchgehenden Tankleitung T verbunden. In der veranschaulichten Neutralstellung des Steuerventils 3 sind die beiden zum Verbraucher führenden Arbeitsleitungen 8 und 9 sowohl von der Pumpenleitung P als auch von der Tankleitung T abgetrennt. Beim Übergang in die beiden Arbeitsstellungen öffnen sich die Drosselöffnungen des Steuerventils 3 zunehmend derart, daß die eine Arbeitsleitung mit der Pumpenleitung P und die andere Arbeitsleitung mit der Tankleitung T verbunden wird.
Ein erster Abschnitt 10 einer Fühlerleitung 11 ist derart mit dem Steuerventil 3 verbunden, daß er in der Neutralstellung an die Tankleitung T angeschlossen ist, während in den Arbeitsstellungen jeweils der verbraucherseitige Druck abgefühlt wird. Der erste Fühlerleitungsabschnitt 10 ist auch mit einem Steuereingang 12 des Kompensationsventils 5 verbunden, dessen anderer Steuereingang 13 den Druck vor dem Steuerventil 3 mißt. Eine Feder 14 sorgt dafür, daß sich das Kompensationsventil 5 derart einstellt, daß am Steuerventil 3 ein vorgegebener Druckabfall auftritt. Dies gilt allerdings nur unter der Voraussetzung, daß nicht aufgrund irgendwelcher Leckströmungen o. dgl. an dem schematisch eingezeichneten Drosselwiderstand 15 ein Druckabfall auftritt. Dieser Drosselwiderstand ist aufgrund der begrenzten Strömungsquerschnitte für die Fühlerleitung unumgänglich.
Über eine Schaltvorrichtung 16, hier in der Form eines Wechselventils, ist der erste Fühlerleitungsabschnitt 10 an einen gemeinsamen zweiten Fühlerleitungsabschnitt 17 angeschlossen. Dieser dient zur Beeinflussung eines Pumpendruckreglers 18, welcher der Pumpe 19 zugeordnet ist. Der Pumpendruckregler vermag die Verdrängung der Pumpe 19 zu ändern. Der Steuereingang 20 des Pumpendruckreglers ist über eine Drossel 21 mit der Pumpenleitung P verbunden.
Die Pumpe 19 entnimmt die Flüssigkeit einem Tank 22 und fördert sie über die Pumpenleitung P zu den einzelnen Steuereinheiten 2 ff. Ein Überdruckventil 24 verbindet die Pumpenleitung P mit der Tankleitung T. Die Wirkung des Überdruckventils kann durch ein Entlastungsventil 23 verstärkt werden.
In den zweiten Abschnitt 17 der Fühlerleitung 11 ist ein Trennvergleicher 25 geschaltet, der ein Ventil 26 zwischen dem Eingang 20 des Pumpendruckreglers 18 und einer zum Behälter 22 führenden Leitung 27 aufweist. Der eine Fühlerleitungsanschluß 28 des Trennvergleichers 25 steht mit dem verbraucherdruckseitigen Teil des zweiten Fühlerleitungsabschnitts 17 in Verbindung, der andere Fühlerleitungsanschluß 29 mit dem drosselseitigen Abschnitt dieser Leitung. Der Trennvergleicher, der in Verbindung mit den Fig. 3 und 4 näher erläutert wird, sorgt dafür, daß der Druck im verbraucherdruckseitigen Abschnitt der Fühlerleitung aufrechterhalten wird, aber keine Leckflüssigkeit über die Drossel 21 in die Fühlerleitung 11 gelangt. Demzufolge tritt kein Druckabfall am Drosselwiderstand 15 und daher keine Verfälschung der Arbeit des Kompensationsventils 5 auf.
Das gleiche gilt für die Steuereinheit 102, bei der für gleiche Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden, und für alle weiteren Steuereinheiten.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für identische Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Unterschiedlich ist, daß der zweite Abschnitt 17 der Fühlerleitung 11 über eine Drossel 21 a mit dem Behälter 22 verbunden ist. Ferner ist ein Trennvergleicher 25 a mit einem Ventil 26 a vorgesehen, das mit steigendem Fühlerdruck öffnet, während das Ventil 26 der Fig. 1 mit steigendem Fühlerdruck schließt.
Fig. 3 veranschaulicht den Trennvergleicher 25 der Fig. 1. In einem Gehäuse 30 befindet sich eine Bohrung 31, die auf der einen Seite in einen Raum 32 zur Aufnahme eines Anschlußstutzens 33 und auf der anderen Seite in einen Raum 34 zur Aufnahme eines Anschlußstutzens 35 mündet. Der Anschlußstutzen 33 entspricht dem Fühlerleitungsanschluß 29, der Anschlußstutzen 35 dem Fühlerleitungsanschluß 28 des Trennvergleichers 25. In der Mitte der Bohrung befindet sich eine Steueröffnung 36, die mit einem Gehäuseanschluß 37 in Verbindung steht. In der Gehäusebohrung 31 ist ein Schieber 38 angeordnet, dessen Stirnfläche 39 in den Raum 32 ragt und dessen Stirnfläche 40 in den Raum 34 ragt sowie durch eine schwache Feder 41, die sich am Anschlußstutzen 35 abstützt, belastet ist. Eine Sackbohrung 42 im Schieber 38 mündet in den Raum 32 und steht über Radialbohrungen mit einer als Nut ausgebildeten Steueröffnung 43 sowie mit einer Ringnut 44 in der Nähe der Stirnfläche 40 in Verbindung. Eine Blende 45 ist in den Anschlußstutzen 35 eingesetzt, um Schwingungen im System zu dämpfen.
Im Betrieb nimmt der Schieber 38 Kraft-Gleichgewichtsstellungen ein, bei denen der Druck im Raum 32 dem Fühlerdruck im Raum 34 nachgeführt wird. Die Kraft der Feder 41 ist so gering, daß sie weitgehend vernachlässigt werden kann. Infolgedessen wird der Fühlerdruck in dem verbraucherdruckseitigen Teil der Fühlerleitung 11 aufrechterhalten und im restlichen Teil, wo für den Pumpendruckregler eine Leckölzufuhr erforderlich ist, nachgeführt. Die Leckölmenge Q L , die über die Drossel 21 zugeführt wird, strömt aber über das Ventil 26, dargestellt durch die Steueröffnungen 36 und 43, zum Tank 22 ab. Der Druck in der Ringnut 44 ist daher annähernd gleich demjenigen im Raum 34. Infolgedessen ist jeglicher Leckverlust vermieden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 werden die gleichen Teile wie in Fig. 3 verwendet. Jedoch ist das Gehäuse 30 zusammen mit dem Gehäuseanschluß 37 um 180° in der Zeichenebene gedreht, während die Anschlußstutzen 33 und 35 sowie der Schieber 38 ihre Lage beibehalten. Während die Steueröffnung 43 des Schiebers etwa in dessen Mitte angeordnet ist, befindet sich die Steueröffnung 36 der Gehäusebohrung 31 außerhalb der Mitte dieser Gehäusebohrung. Aus diesem Grund ist die Steueröffnung 43, die sich in Fig. 3 zwischen dem Raum 32 und der Steueröffnung 36 befand, in Fig. 4 zwischen dem Raum 34 und dieser Steueröffnung 36 angeordnet. Damit hat sich die Funktion des Ventils 26 zu derjenigen des Ventils 26 a geändert. In diesem Fall fließt die Leckölmenge Q L von der Pumpenleitung P zum Anschluß 20 des Pumpendruckreglers 18 und dann weiter über die Drossel 21 a zum Tank 22.
Anstelle des veranschaulichten Pumpendruckreglers 18 kann auch eine Pumpe mit konstanter Fördermenge vorgesehen werden, der ein vom Fühlerdruck gesteuertes Ableitventil parallel geschaltet ist.

Claims (6)

1. Steuereinrichtung für mindestens einen hydraulisch betriebenen Verbraucher, der von einer Pumpe über ein Steuerventil gespeist wird, wobei ein mit jedem Steuerventil in Reihe liegendes Kompensationsventil an einen ersten Abschnitt und ein Pumpendruckregler an einen zweiten Abschnitt einer Fühlerleitung angeschlossen sind, die mit einer den zuflußseitigen Verbraucherdruck führenden Stelle und über eine Drossel mit einer ein anderes Druckniveau führenden Stelle verbunden ist, und beim Vorhandensein von mindestens zwei Verbrauchern der zweite Fühlerleitungsabschnitt allen Verbrauchern gemeinsam und über eine Umschaltvorrichtung mit dem jeweils den höchsten Druck führenden ersten Fühlerleitungsabschnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten Fühlerleitungsabschnitt (17) ein mit Mitteln zur Verhinderung einer Leckströmung versehener Trennvergleicher (25; 25 a) eingesetzt ist, der ein mit der Drossel (21; 21 a) in Reihe zwischen Pumpenleitung (P) und Behälter (22) liegendes Druckteilerventil (26; 26 a) derart steuert, daß der Druck auf beiden Seiten des Trennvergleichers annähernd gleich ist, und daß der Pumpendruckregler (18) zwischen Drossel- und Druckteilerventil angeschlossen ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennvergleicher (25, 25 a) einen Schieber (38) aufweist, dessen Stirnflächen sich in Druckräumen (32, 34) befinden, die je mit einem Fühlerleitungsanschluß (28, 29) des Trennvergleichers verbunden sind, und Steueröffnungen (43) aufweist, die zusammen mit Steueröffnungen (36) in einer Gehäusebohrung (31) das Druckteilerventil (26; 26 a) bilden, und daß die Mittel zur Verhinderung der Leckströmung durch mindestens eine Umfangsnut (43, 44) gebildet sind, die auf dem dem verbraucherdruckseitigen Druckraum (34) zugewandten Abschnitt des Schiebers angeordnet und mit dem pumpendruckregelseitigen Druckraum (32) verbunden ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnung (43) des Schiebers (38) etwa in dessen Mittel und die Steueröffnung (36) der Gehäusebohrung (31) außermittig angeordnet ist, daß die Gehäusebohrung beidseitig in einen Druckraum (32, 34) zur Aufnahme eines Anschlußstutzens (33, 35) mündet und daß die Umfangsnut (44) sich in beiden Einbaulagen des Schiebers (38) auf dem dem verbraucherdruckseitigen Druckraum (34) zugewandten Abschnitt des Schiebers befindet.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueröffnung (43) des Schiebers mit einer Sackbohrung (42) im Schieber und die Steueröffnung (36) der Gehäusebohrung (31) mit einem Gehäuseanschluß (37) verbunden ist.
5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (38) an der verbraucherdruckseitigen Stirnseite durch eine schwache Feder (41) belastet ist.
6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des verbraucherdruckseitigen Druckraums (34) eine Blende (45) vorgesehen ist.
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