DE4005966C2 - Ventilanordnung für die Ansteuerung zweier gleichzeitig betätigbarer hydraulischer Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung, die für die An­ steuerung zweier gleichzeitig betätigbarer hydraulischer Ver­ braucher vorgesehen ist und die die Merkmale aus dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 aufweist.

Es wird dabei von einer Ventilanordnung ausgegangen, wie sie durch die WO 89/11041 A1, DE 35 04 744 A1 oder die DE 36 34 728 A1 bekannt ist. Wesentlich für diese Ventilanordnungen ist, daß die druckkompensierende Individualdruckwaage der Zumeßblen­ de, deren Öffnungsquerschnitt die durch das Wegeventil zum Ver­ braucher strömende Druckmittelmenge bestimmt, nachgeschaltet ist. Druckmittel, das zum Verbraucher fließt, strömt also zu­ nächst durch die Zumeßblende und dann durch die Druckwaage. Der Regelkolben einer derartigen, nachgeschalteten Druckwaage wird an einer Vorderseite von dem zwischen der Zumeßblende und der Druckwaage herrschenden Druck in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Dieser Druck ist gegenüber dem Pumpendruck um den weitgehend lastdruck- und pumpendruckunabhängigen Druckabfall über die Zu­ meßblende reduziert. In Schließrichtung wird der Regelkolben der Druckwaage vom höchsten Lastdruck der gleichzeitig betätig­ ten hydraulischen Verbraucher bzw. einem nur wenig unterhalb des höchsten Lastdrucks liegenden Druck beaufschlagt, der in einen rückwärtigen Steuerraum der Druckwaage eingeleitet wird. Dies bedeutet, daß auch zwischen der Zumeßblende und der Druck­ waage der höchste Lastdruck herrscht und daß die zu allen gleichzeitig betätigten hydraulischen Verbrauchern strömenden Druckmittelteilmengen unabhängig von den einzelnen Lastdrücken der Verbraucher verhältnismäßig reduziert werden, wenn bei ei­ ner Vergrößerung der Öffnungsquerschnitte der Zumeßblenden die maximale Fördermenge der Hydropumpe erreicht wird. Dieses Ver­ halten ist unter dem Begriff "lastunabhängige Durchflußvertei­ lung (LUDV)" bekannt.

Bei den Ventilanordnungen nach der WO 89/1104 A1 oder der DE 35 04 744 A1 ist der rückwärtige Steuerraum der Druckwaagen mit der Lastmeldeleitung verbunden, in der vier über eine Wechsel­ ventilkette ausgewählte höchste Lastdruck herrscht. Wenn nun der Lastdruck eines betätigten hydraulischen Verbrauchers schnell über den gerade herrschenden höchsten Lastdruck an­ steigt, so erhöht sich sofort der Druck an der Vorderseite des Regelkolbens der zugehörigen Druckwaage, während ein entspre­ chender Druckanstieg im rückwärtigen Steuerraum über die Wech­ selventilkette und die Lastmeldeleitung verzögert stattfindet. Das dadurch bedingte kurzzeitige Kräfteungleichgewicht am Re­ gelkolben der Druckwaage kann die Ansteuerung des hydraulischen Verbrauchers negativ beeinflussen. Z. B. sackt der hydraulische Verbraucher eventuell etwas ab. Auch kann die lastunabhängige Durchflußverteilung kurzzeitig stark gestört werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einfluß einer Lastdruckerhöhung an einem hydraulischen Verbraucher über den gerade herrschenden höchsten Lastdruck hinaus auf die Ansteue­ rung der hydraulischen Verbraucher gering zu halten.

Dies wird gemäß der Erfindung erreicht, daß eine Ventilanord­ nung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff zusätzlich mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausge­ stattet ist. Somit wird ein sich über den momentanen höchsten Lastdruck erhöhender Lastdruck eines hydraulischen Verbrauchers weitgehend verzögerungsfrei in den rückwärtigen Steuerraum der zugeordneten Druckwaage gemeldet, so daß am Regelkolben der Druckwaage kein oder nur sehr kurzzeitig ein Kräfteungleichge­ wicht auftritt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Ven­ tilanordnung kann man den Unteransprüchen entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt des konstruktiven Aufbaus eines Steuer­ ventils in Sandwich-Bauweise mit eingebauter Druckwaage und Wechselventilen,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II des Gehäusekörpers nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schaltplan eines Steuerblocks mit 3 Steuer­ ventilen für 3 Verbraucher für lastunabhängige Durch­ flußverteilung und Lasthaltefunktion.

In den Fig. 1 und 3 sind die Verbraucheranschlüsse mit A1, B1, der Druckanschluß mit P, der Tankanschluß mit T und der An­ schluß für eine Lastmeldeleitung 9 für die Druckwaage 3 und die Pumpenregelung mit LS bezeichnet. Ein symmetrisches Steuerven­ tilgehäuse 2 hat gemäß Fig. 2 in der Mitte einen zentralen Pumpenanschluß P, P', der ein- und ausgangsseitig mit zwei gleichen Steuerkammern 11a, 11b in Verbindung steht. Der aus­ gangsseitige Pumpenanschluß P' bildet den Pumpenanschluß zur nächsten Ventilanordnung.

In Fig. 1 sind die beiden Steuerkammern 11a und 11b von der Ventilmitte aus zu beiden Seiten der mit dem die Druckwaage 3 aufweisenden Kanal 14 verbundenen Steuerkammer 26 angeordnet. Der Kanal 14 wird über den Regelkolben 7 einer Druckwaage 3 mit den symmetrisch zur Ventilmitte liegenden Kanälen 8a, 8b ver­ bunden. Diese Kanäle 8a, 8b münden in Steuerkammern 27a, 27b, die zwischen den mit dem Verbraucheranschluß A1, B1 verbundenen Steuerkammern 9a, 9b und den vom Pumpendruck beaufschlagten Steuerkammern 11a, 11b angeordnet sind. Den Steuerkammern 9a, 9b sind auf beiden Seiten Steuerkammern 28 zugeordnet, die über Kanäle 29 zum Tankanschluß T führen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, weist der symmetri­ sche Ventilkolben 21 an einem mittleren Kolbenabschnitt 21a Steuerkanten 12a, 12b auf, die mit Steuerkanten 13a, 13b der mittleren Steuerkammer 26 je nach der Bewegungsrichtung eines Verbrauchers zur Bildung der Meßblende zusammenwirken. Die so ausgebildete Meßblende wirkt mit der im Kanal 14 befindlichen Druckwaage 3 zusammen. Die Druckwaage 3 hat an ihrem Regelkol­ ben 7 ebenfalls eine Steuerkante 30, die mit der Steuerkante 31 am Gehäuse zusammenwirkt und über die der Kanal 14 mit den Ka­ nälen 8a, 8b verbindbar ist.

Im Regelkolben 7 der Druckwaage ist ein Wechselventil 4 einge­ baut, welches den Druck, der in der Lastmeldeleitung 9 herrscht und der über eine Wechselventilkette 5 (Fig. 3) ausgewählt ist, oder den Lastdruck des zugeordneten Verbrauchers, der über eine Bohrung 24 aus dem Kanal 8a, 8b entnommen wird, über eine weitere Bohrung 25 in einen rückwärtigen Steuerraum 10 am Re­ gelkolben 7 weiterleitet. Der weitergeleitete Druck beauf­ schlagt zusammen mit einer Druckfeder 6 den Regelkolben 7 in Schließrichtung. Wird der eigene Lastdruck eines Verbrauchers größer als der im System von der Pumpe erzeugte Druck, dann wird dieser eigene Lastdruck über das Wechselventil 4 auf den Regelkolben 7 der Druckwaage 3 geleitet und schließt die Druck­ waage. Damit wird die eigene Last in einer Position (Lasthaltefunktion) gehalten. Ist der Druck stromab der Meß­ blende größer als der höchste im System vorhandene Lastdruck, dann wird die Druckwaage geöffnet. Die Druckdifferenz an der Meßblende wird durch jede zugeordnete Druckwaage konstant ge­ halten, wodurch auch die an jedem Verbraucher gewählte Durch­ flußmenge verhältnisgleich konstant gehalten wird.

In Fig. 3 ist mit 1 ein Steuerblock für 3 Verbraucher bezeich­ net, wobei für jeden Verbraucher eine Ventilanordnung 19 beste­ hend aus dem Steuerventil 2, der Druckwaage 3 und zwei Wechsel­ ventilen 4, 5 vorgesehen ist. In einem Eingangssegment 18 des Steuerblocks 1 ist ein Druckminderventil 15 vorgesehen, das von einer Regelpumpe 17 mit Steuerflüssigkeit versorgt wird. Jede Druckwaage 3 ist stromab der Meßblende 32 des Steuerventils 2 und stromauf der Druckmittelwege für die Bewegungsrichtung ei­ nes Verbrauchers angeordnet. Der Lastdruck an jedem Steuerven­ til 2 wird über eine Leitung 22 den Wechselventilen 5 zuge­ führt, so daß am Ausgang des letzten Wechselventils 5 und damit in der Steuerdruckleitung 32 der jeweils höchste Lastdruck an­ steht, mit dem das Druckminderventil 15 angesteuert wird. Dabei erzeugt das Druckminderventil 15 aus dem Pumpendruck den für die Pumpenregelung 16 und die Druckwaagenansteuerung notwendi­ gen Lastmeldedruck in der Leitung LS. In der Mittelstellung der Steuerventile 2 werden auch die Wechselventile 5 zum Tank ent­ lastet, so daß die Pumpenregelung 16 auf null zurückregeln kann. Beim Anfahren eines Verbrauchers wird die Steuerölmenge für die Lastmeldeleitung LS über das Druckminderventil 15 von der Pumpe entnommen und nicht wie sonst üblich aus dem Verbrau­ cheranschluß. Damit ist die Gefahr eines Absackens des Verbrau­ chers beim Anfahren bzw. beim Richtungswechsel unterbunden.

Claims (6)

1. Ventilanordnung für die Ansteuerung zweier gleichzei­ tig betätigbarer hydraulischer Verbraucher, mit jeweils einem Wegeventil (2) für jeden der beiden hydraulischen Verbraucher, mit dem die Druckmittelwege zwischen dem jeweiligen hydrauli­ schen Verbraucher, einer load-sensing-geregelten Hydropumpe (17) und einem Tank steuerbar sind, das eine Zumeßblende (12a, 12b; 13a, 13b) enthält, deren Öffnungsquerschnitt zur Steuerung der Geschwindigkeit des jeweiligen hydraulischen Verbrauchers durch eine Betätigung des Wegeventils (2) veränderbar ist, und dem eine Druckwaage (3) zugeordnet ist, die in einem sich stromab der Zumeßblende (12a, 12b; 13a, 13b) befindlichen Druckmittelkanal (8a, 8b, 14) angeordnet ist und einen Regel­ kolben (7) aufweist, der auf einer Vorderseite vom Druck nach der Zumeßblende (12a, 12b; 13a, 13b) in Öffnungsrichtung und auf einer Rückseite von einem in einem rückwärtigen Steuerraum (10) und in einem Lastmeldekanal (35) herrschenden Druck in Schließrichtung der Druckwaage (3) beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Wechselventil (4) der sich stromab der Zumeßblende (12a, 12b; 13a, 13b) befindliche Druckmittelka­ nal (8a, 8b, 14) unter Umgehung des Lastmeldekanals (35) oder der Lastmeldekanal (35) mit dem rückwärtigen Steuerraum (10) der Druckwaage (3) verbindbar sind und daß der Lastdruck eines hydraulischen Verbrauchers stromab der Druckwaage (3) abgreif­ bar ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Fluidpfad vom Druckmittelkanal (8a, 8b, 14) über das Wechselventil (4) zum rückwärtigen Steuerraum (10) der Druckwaage (3) über deren Regelkolben (7) führt.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Fluidpfad vom Lastmeldekanal (LS) über das Wechselventil (4) zum rückwärtigen Steuerraum (10) der Druckwaage (3) über deren Regelkolben (7) führt.

4. Ventilanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (4) in den Regelkolben (7) der Druckwaage (3) eingebaut ist.

5. Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkolben (7) der Druckwaage in Schließrichtung von einer Positionierfeder (6) beaufschlagt ist.

6. Ventilanordnung nach einem vorhergehenden Anspruch ge­ kennzeichnet durch ein Druckminderventil (15), das vom höchsten Lastdruck der betätigten hydraulischen Verbraucher steuerbar ist und das mit einem Anschluß mit dem Ausgang der Hydropumpe (17) und mit seinem Regelausgang mit dem Lastmeldekanal (35) verbunden ist.