DE4026849A1 - Ventilanordnung zum erzeugen eines steuerdrucks in einer hydraulischen anlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum Erzeugen eines Steuerdrucks nach dem Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, die Steuerdruckleitung für eine hydraulische Anlage über ein auf den Steuerdruck einstellbares Druckbe­ grenzungsventil an die Pumpenförderstromleitung anzu­ schließen. Solange die Verbraucher nicht betätigt sind, kann das von der Pumpe geförderte Arbeitsmittel drucklos zum Tank umlaufen, beispielsweise durch 6-Wegeventile, über die der Förderstrom zu Verbrauchern geführt wird und die in der Mit­ telstellung einen Kanal für den drucklosen Umlauf des Pum­ penfördermittels aufweisen. Diese Wegeventile sollen über Vorsteuerventile verstellbar sein. Um bei Betätigung der Vorsteuerventile einen Vorsteuerdruck zum Ansteuern der We­ geventile zu erhalten, muß den Vorsteuerventilen ein be­ stimmter Steuerdruck zugeführt werden. Dieser Steuerdruck wird in bekannter Weise dadurch erzeugt, daß der drucklose Umlauf durch Einbau eines Druckbegrenzungsventils soweit ge­ drosselt wird, daß sich ein Druck anstaut, der als Steuer­ druck ausreicht, um eines der Wegeventile zu betätigen, wozu mindestens der den Kolben des Wegeventils zentrierende Fe­ derdruck überwunden werden muß. Der sogenannte drucklose Um­ lauf ist somit in Wahrheit nicht drucklos. Vielmehr ist auch bei drucklosem Umlauf der Pumpe der erforderliche Mindest­ steuerdruck wirksam und verursacht einen erhöhten Verlust der Anlage.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Verluste bei der Bereitstellung des Mindeststeuerdruckes zu verringern und hierfür einfache Mittel vorzusehen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst. Weitere Fortbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Beim Inbetriebnehmen der Anlage wird die Steuerdruckleitung von der Pumpe auf Druck gebracht und dieser Druck schaltet das Vorrangsteuerventil entgegen der geringen Kraft einer Feder in eine Endstellung um, so daß der Pumpenförderstrom in die Leitung für den drucklosen Umlauf gelangt. Dabei ent­ fällt das Druckbegrenzungsventil zum Erzeugen des Stau­ drucks, vielmehr herrscht in der Leitung für den drucklosen Umlauf minimaler Druck, so daß die eingangs geschilderten Energieverluste vermieden sind. Soll nun Steuerdruck aufge­ baut werden, um die Wegeventile für die Verbraucher oder an­ dere Komponenten zu betätigen, so werden die beiden an den Enden des Kolbens des Vorrangsteuerventils liegende Steuer­ räume miteinander verbunden und damit druckausgeglichen. Durch die Feder kann jetzt der Kolben in die andere Endstel­ lung verschoben werden, in der die Pumpe über das Vorrang­ steuerventil mit der Steuerdruckleitung verbunden wird. An den federseitigen Steuerraum ist ein Druckbegrenzungsventil angeschlossen, an dem der gewünschte Steuerdruck einstellbar ist. Überschreitet der federseitige Steuerdruck den einge­ stellten Wert, so öffnet das Druckbegrenzungsventil, und der Zustrom von Arbeitsmittel in die Steuerdruckleitung wird ge­ drosselt. Schließt das Druckbegrenzungsventil, so wird wie­ derum der Beharrungszustand erreicht, indem in der Regel­ stellung des Vorrangsteuerventils der Hauptförderstrom zu den Verbrauchern fließt und soviel Steuerdruckmittel abge­ zweigt wird, daß der eingestellte Steuerdruck erreicht wird. Obwohl das Vorrangsteuerventil somit für das gesamte Volumen des Pumpenförderstroms ausgelegt werden muß, ergibt sich nicht nur die bereits erwähnte Energieeinsparung, sondern ist die Steuerdruckerzeugung vereinfacht, da ein an sich be­ kanntes Vorrangsteuerventil ohne Modifizierung verwendet werden kann und mehrere bei den bisherigen Anordnungen er­ forderliche Ventile entfallen.

Ausführungbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung nähert erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Vorrangsteuerventil für einen Steuerblock mit 6-Wegeventilen und Vorsteuerventilen,

Fig. 2 ein Vorrangsteuerventil für eine Anlage mit druck­ losem Umlauf und mit einem druckabhängig oder elektrisch an­ steuerbaren Ventil.

In Fig. 1 ist ein Vorrangsteuerventil 1 dargestellt, das einen Anschluß an die Pumpenförderleitung 2 und damit zur nicht dargestellten Pumpe P aufweist, sowie einen Anschluß in eine Steuerdruckleitung 3 und einen Anschluß an eine Pum­ penförderleitung 4, die über P1 zu einem Steuerblock 5 führt, der aus mehreren 6-Wegeventilen aufgebaut ist, von denen in der Darstellung zwei Ventile 6 und 7 dargestellt sind. Diese 6-Wegeventile sind bekannt und weisen in der Mittelstellung einen zusätzlichen Kanal für den drucklosen Umlauf des Förderstroms auf, der stromab des Steuerblocks zum Tank zurückgeführt wird.

Aus der mittleren Regelstellung des Vorrangsteuerventils 1, in dem der Förderstrom aus der Leitung 2 in die Steuerdruck­ leitung 3 und über die Leitung 4 zum Steuerblock aufgeteilt wird, kann das Vorrangsteuerventil in eine linke und eine rechte Endstellung verschoben werden. In der linken darge­ stellten Endstellung befindet sich das Vorrangsteuerventil, wenn die an die Leitungen 10 und 11 angeschlossenen Steuer­ räume beidseits des Kolbens des Vorrangsteuerventils druck­ los sind und somit der Kolben durch eine schwache Feder 12, beispielsweise mit einem Druck von 3 bar in die gezeigte Endstellung verschoben ist, in der die Leitung 2 mit der Steuerdruckleitung verbunden ist.

Ist der Steuerdruck in der Leitung 3 und damit in der An­ schlußleitung 11 für den rechten Steuerraum groß genug, um die Kraft der Feder 12 zu überwinden und herrscht in der Leitung 10 kein Druck, so wird der Kolben in die entgegenge­ setzte rechte Endstellung verschoben, in der die Förder­ stromleitung 2,4 durchgeschaltet ist, und somit der gesamte Förderstrom von der Pumpe P zum Steuerblock und damit zum Tank fließt.

In den Leitungen 10 und 11 sind noch Drosseln 14 bzw. 15 eingebaut. Der linke Steuerraum ist über eine Leitung 16 und ein Druckbegrenzungsventil 18 an den Tank T angeschlossen. An dem Druckbegrenzungsventil 18 wird der gewünschte Steuer­ druck eingestellt.

In Fig. 1 sind die 6-Wegeventile 6 und 7 hydraulisch betä­ tigt. Um den Vorsteuerdruck an den Anschlüssen a1, a2, b1 und b2 zu erzeugen, ist ein Vorsteuergerät 20 vorgesehen, das eine übliche Ausführung aufweist. Wird eines der Vor­ steuerventile 20 betätigt, so stellt sich ein Durchfluß von der Steuerdruckleitung 3 in die zugehörige Vorsteuerleitung 21 und damit zum Wegeventil ein, wobei die Verbindung der Vorsteuerdruckleitung 21 zum Tank T gedrosselt wird. Solange jedes Vorsteuerventil 20 unbetätigt ist, bleibt die Steuer­ druckleitung abgesperrt. Bei betätigtem Vorsteuergeber herrscht in der Vorsteuerdruckleitung der gleiche Druck wie in der Steuerdruckleitung 3. Die Vorsteuerdruckleitungen sind über eine Wechselventilkette 22 an eine Leitung 24 an­ geschlossen, über die bei betätigtem Vorsteuergeber der Vor­ steuerdruck über den Anschluß XS des Vorrangsteuerventils in den federseitigen Steuerraum 10 über die Drossel 14 gelangt.

Ist somit einer der Vorsteuergeber 20 betätigt, so wird über diesen Vorsteuergeber und die Wechselventilkette 22 sowie die Leitung 24 der gleiche Druck in den federseitigen Steuerraum eingesteuert wie in den gegenüberliegenden Steuerraum über die Leitung, die an die Steuerdruckleitung 3 angeschlossen ist. Somit sind die beiden Steuerräume des Vorrangsteuerventils miteinander verbunden, wenn einer der Vorsteuergeber betätigt wird.

Außerdem weist das Vorrangsteuerventil noch einen weiteren Kanal mit einem Anschluß 25 auf, über den die Steuerdruck­ leitung 3 mit einer zum Tank führenden Leitung 26 verbindbar ist, in der ein vorgespanntes Rückschlagventil 28 vorgesehen ist. Das Rückschlagventil ist auf einen Druck vorgespannt, der etwas größer ist als der Steuerdruck. Beträgt der Steuerdruck beispielsweise 40 bar, so kann der Vorspanndruck für das Ventil 28 50 bar betragen.

Die Wirksungsweise ist folgende:

Wird in der in der Fig. 1 dargestellten Anfangsstellung die Pumpe eingeschaltet, so baut sich in der an den Vorsteuer­ ventilen 20 abgesperrten Steuerdruckleitung 3 ein Druck auf, der über die Leitung 11 den rechten Steuerraum beaufschlagt und damit das Vorrangsteuerventil in die linke Endstellung entgegen der Kraft der Feder 12 verschiebt. In dieser End­ stellung wird der gesamte Pumpenförderstrom drucklos aus der Leitung 2 in die Leitung 4 und damit zum Steuerblock 5 und drucklos zum Tank geführt.

Soll nun eines der Wegeventile betätigt werden, so muß ein ausreichender Steuerdruck in der Leitung 3 für die Vor­ steuerventile 20 aufgebaut werden. Hierzu wird einer der Vorsteuergeber 20 geöffnet und gelangt damit ein geringer Steuerdruck aus der Leitung über die Wechselventilkette 22 und die Leitung 24 in den federseitigen Steuerraum des Vor­ rangsteuerventils. Damit sind die beiden Steuerräume, also die Leitungen 10 und 11 über das Vorsteuergerät miteinander verbunden, und der Kolben des Vorrangsteuerventils ist mit gleichem Druck beaufschlagt. Jetzt reicht die Kraft der Fe­ der 12 aus, die beispielsweise 3 bar beträgt, den Kolben in die linke Endstellung zu verschieben, in der von der Pumpe her der Steuerdruck in der Leitung 3 aufgebaut wird, der nun soweit ansteigt, bis der am Druckbegrenzungsventil 18 einge­ stellte Wert von beispielsweise 40 bar erreicht ist, worauf das Ventil 18 anspricht und die Leitung 10 und den federsei­ tigen Steuerraum entlastet, so daß das Vorrangsteuerventil in die mittlere Regelstellung gelangt, in der der Hauptstrom der Pumpe in die Leitung 4 und damit über den Steuerblock zu den Verbrauchern gelangt, während ein geringer Volumenstrom in die Steuerdruckleitung 3 abgezweigt wird.

In der rechten Endstellung des Vorrangsteuerventils, in der der gesamte Volumenstrom in die Leitung 4 für den drucklosen Umlauf fließt, kann durch in die Steuerdruckleitung 3 über­ tretendes Lecköl in der Steuerdruckleitung ein unzulässig hoher Druck angestaut werden, falls die Leitung 4 für den drucklosen Umlauf blockiert wird. Dies kann bei hydrauli­ schen Anlagen willkürlich oder unwillkürlich herbeigeführt werden. Es ist deshalb in dieser Endstellung der zusätzliche Anschluß 25 vorgesehen, über den der durch Lecköl entste­ hende Druck in der Steuerdruckleitung 3 auf den am Ventil 28 eingestellten Druck begrenzt wird. Wird dieser Druck über­ schritten, so öffnet sich das Ventil 28, und der Druck wird zum Tank hin abgebaut.

In Fig. 2 ist wiederum ein Vorrangsteuerventil in gleicher Ausführung dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Unterschied zur Fig. 1 besteht jedoch darin, daß die hydraulische Verbindung der beiden Steuerräume des Vorrangsteuerventils, also die Ver­ bindung der Steuerleitungen 10 und 11 in unterschiedlicher Weise erfolgt.

In Fig. 1 erfolgt diese Verbindung über das Vorsteuergerät 20.

In Fig. 2 läßt sich die Verbindung in einfacher Weise durch ein elektrisch betätigtes Ventil 30 oder wahlweise durch ein hydraulisch betätigtes Ventil 40 herbeiführen. Die Ausführung mit dem elektrisch betätigten Zwei-Wegeventil 30 ist beispielsweise dann zweckmäßig, wenn die Vorsteuerven­ tile nicht hydraulisch, sondern elektrisch angesteuert wer­ den. Dann kann das Signal für das betreffende Vorsteuerven­ til auch an das Zwei-Wegeventil 30 geführt werden, das um­ schaltet und damit die beiden Leitungen 10 und 11 über die Steuerdruckleitung 3 miteinander verbindet. In diesem Fall entfällt das Ventil 40 und ist die Steuerdruckleitung unmit­ telbar an den Anschluß S für den Steuerdruck geführt.

Anstelle des elektrisch ansteuerbaren Ventils 30 kann aber auch ein hydraulisch verstellbares Wegeventil 40 vorgesehen sein, das entweder vom Pumpendruck P1 oder von an einem der Wegeventile abgegriffenen Lastdruck LS umschaltbar ist. In der dargestellten Lage ist die Leitung 10 und damit der fe­ derseitige Steuerraum über das Ventil 40 mit dem Tank ver­ bunden. Sobald eines der nicht dargestellten Wegeventile von Hand, elektrisch oder elektrohydraulisch betätigt wird, baut sich in der Leitung P1 ein Druck auf, der zum Umschalten des Wegeventils 40 verwendet wird. Es kann aber auch der Last­ druck LS zum Umschalten benützt werden. Sobald die Umschal­ tung erfolgt ist, sind die beiden Steuerräume des Vorrang­ steuerventils wiederum miteinander verbunden, die Feder ver­ schiebt den Kolben in die Stellung zum Aufbauen des Steuer­ drucks in der Leitung 3. Wie in Fig. 1 ist wiederum eine Absicherung des Steuerdruck in der rechten Endstellung des Kolbens des Vorrangsteuerventils vorgesehen.

Claims (12)

1. Ventilanordnung zum Erzeugen eines Steuerdrucks für eine hydraulische Anlage mit drucklosem Umlauf des Pum­ penförderstroms, dadurch gekennzeichnet, daß in der Förder­ leitung (2, 4) ein Vorrangsteuerventil (1) angeordnet ist, in dessen Regelstellung der Pumpenförderstrom zwischen den Ver­ brauchern der Anlage und einer Steuerdruckleitung (3) auf­ teilbar ist, daß zum Erzeugen des Steuerdrucks die mit dem Steuerdruck beaufschlagten Steuerräume beidseitig des Kol­ bens des Vorrangsteuerventils miteinander verbunden und der Kolben durch eine Feder (12) in die Regelstellung gedrückt wird, in der der Steuerdruck von einem Druckbegrenzungsven­ til (18) bestimmt wird, das an den federseitigen Steuerraum angeschlossen ist.

2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerdruckleitung (3) an den der Feder (12) gegenüberliegenden Steuerraum angeschlossen ist und der Kolben des Vorrangsteuerventils aus einer Endstellung, in der in der Steuerdruckleitung (3) ein die Federkraft über­ windender Druck aufgebaut wird, in eine entgegengesetzte Endstellung verschoben wird, in der die Pumpenförderleitung (2, 4) für den drucklosen Umlauf durchgeschaltet wird.

3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2 für hydrau­ lisch vorgesteuerte Wegeventile, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Steuerräume über Vorsteuerventile (20) erfolgt, mit denen die die Verbraucher steuernden Wegeven­ tile (6, 7) betätigt werden, wobei der Steuerdruck in beiden Steuerräumen wirkt.

4. Ventilanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über eine Wechselventilkette (22) der jeweils höchste Steuerdruck abgegriffen und in den federseitigen Steuerraum geführt wird.

5. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2 für von Hand, elektrisch oder elektrohydraulisch gesteuerte Wegeven­ tile, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Steuer­ räume über ein Ventil (30, 40) erfolgt, das bei Betätigung eines Wegeventils umgeschaltet wird, wobei der Steuerdruck in beiden Steuerräumen wirkt.

6. Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (40) in beiden Schaltstellungen die Steuerdruckleitung (3) durchschaltet, in der einen Schalt­ stellung den federseitigen Steuerraum an den Tank und in der anderen Schaltstellung an die Steuerdruckleitung anschließt.

7. Steueranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (40) vom Lastdruck betätigbar ist.

8. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (40) vom Pumpendruck betätigbar ist.

9. Ventilanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (30) elektrisch betätigbar ist.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (30) parallel zur Steuerdrucklei­ tung (3) angeordnet ist.

11. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorrangsteuerventil einen weiteren Anschluß (25) aufweist, über den in der Endstellung des Kolbens, in der die Pumpenförderleitung durchgeschaltet ist, an die Steuerdruckleitung (3) übertretendes Lecköl zum Tank über ein vorgespanntes Ventil (28) abführbar ist.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannung höher ist als der am Druckbe­ grenzungsventil (18) eingestellte Steuerdruck.