EP0141301B1 - Hydraulischer Kreislauf für einen eine Last bewegenden Motor - Google Patents
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- F15B2211/863—Control during or prevention of abnormal conditions the abnormal condition being a hydraulic or pneumatic failure
- F15B2211/8636—Circuit failure, e.g. valve or hose failure
Definitions
- the invention relates to a hydraulic circuit for a double-acting cylinder with a piston that divides the cylinder into a lifting side and a lowering side for lifting and lowering a load, engine with a pump for pressurized liquid, a control valve and two lines connect the control valve to the motor, depending on the position of the control valve, serve as a feed or return line and each have a hydraulically controlled valve, both of which can be controlled against the force of a spring by the pressure prevailing in the line between the control valve and valve in the lower side.
- valves are designed such that they open at the same time.
- two springs of equal strength are provided, which act on pilot-controlled pistons. These are provided with conical surfaces that connect the corresponding inlets and outlets.
- bypass channels with check valves are also installed in the pistons, which are used in such a way that they prevent or at least greatly delay a reduction in the pilot pressure when the control valve is in the neutral position, so that the corresponding lines are exposed to large loads.
- the motor which is preferably used for lifting and lowering loads, comes to a standstill immediately or moves in a controlled manner without external influence and abruptly Movements are excluded.
- both valves can immediately go into their closed position, with the valve that opens first, which is provided for lowering the load in the return line, relieving the relevant end of the valve at an early stage Cylinder enters before the other 'end of the cylinder is pressurized.
- control valve is designed as a valve with inlet metering and releases the return before the inlet opens, it is achieved that a connection of a line, i. H. which then acts as a return line with a collecting container before a valve can be adjusted from its closed position to its open position via the common pressure.
- a connection of a line i. H. which then acts as a return line with a collecting container before a valve can be adjusted from its closed position to its open position via the common pressure.
- an anti-cavitation line is connected to the associated line between the control valve and the valve that opens first, to the lower side of the cylinder into which the other Line opens, is connected and has a check valve.
- the check valve in the cavitation line should of course be provided in such a way that it only allows an inlet to the end of the cylinder which tends to cavitate.
- the invention provides that a bypass throttle line with a throttle bridges the valve provided in the line from which the pilot pressures are branched off.
- a check valve that allows the fluid to flow to the control valve can be provided in said line.
- a load control system is designated 10. It has a hydraulic cylinder 12 with a displaceable piston 14, which divides the cylinder into a lower side 16 and a lifting side 18.
- a piston rod 20 is connected to the piston 14 and led out of the cylinder to move a load 22.
- the load control system 10 is also equipped with a pump 24 which is connected to a collecting container 26 and conveys pressurized liquid to one end of the hydraulic cylinder 12.
- a manually operable control valve 28 is connected to the pressure side of the pump 24 and is connected via lines 30 and 32 to the lower side 16 and the lifting side 18 of the hydraulic cylinder 12, respectively.
- the control valve 28 which is preferably designed as a four-way three-position valve with inlet metering, liquid can be supplied in each case to one side of the cylinder, the other side of the cylinder then being connected to the collecting container 26 in order to ensure a return flow Allow liquid.
- a hydraulically controlled valve 34 is connected between the control valve 28 and the lower side 16 of the cylinder 12 and is normally held in a closed position by a spring 36, in which the flow of the liquid through this valve is interrupted.
- a bypass line 38 bridges the valve 34 and is equipped with a check valve 40, which is arranged so that the liquid flow from the lower side 16 of the hydraulic cylinder 12 is possible and a liquid flow in the opposite direction is prevented.
- a pilot line 42 branches off from the line 30 and is connected to the valve 34 in such a way that the area of the valve 34 which is opposite the spring 36 can be acted upon by pressurized liquid. As soon as the pressure in the pilot line 42 overcomes the force of the spring 36, the valve 34 will move into its open position, in which there is a fluid connection between the control valve 28 and the lower side 16 of the hydraulic cylinder 12.
- a bypass throttle line 44 is connected in parallel to the bypass line 38 and bridges the valve 34. It is provided with an orifice 46, the function of which will be explained below.
- the load control system 10 is also equipped with a hydraulically controlled valve 48 which holds the load and is provided in the line 32.
- This valve 48 is also pressed by a spring 50 towards its closed position, in which a liquid flow from the stroke side 18 of the hydraulic cylinder 12 is normally prevented.
- a pilot line 52 Via the pressure in a pilot line 52, the valve 48 can be adjusted into its open position against the force of the spring 50.
- the pilot line 52 connects the valve 48 to the line 30 at a location that is between the control valve 28 and the valve 34. As soon as the pressure in the pilot line 52 rises and the force of the spring 50 overcomes, the valve 48 will shift into its open position, in which a fluid flow from the stroke side 18 of the hydraulic cylinder 12 via the control valve 28 to the collecting container 26 is possible.
- a second check valve 54 is provided in the line 32, which allows a liquid flow from the valve 48 to the control valve 28, but prevents liquid flow in the opposite direction.
- a bypass line 56 is also provided which bridges the valve 48 and the second check valve 54 and has a third check valve 58 which is arranged such that it prevents the flow of liquid from the stroke side 18 to the control valve 28 past the valve 48.
- An anti-cavitation line 60 is also provided and connected at one end to the line 32 between the second check valve 54 and the valve 48 and at the other end to the line 30 between the valve 34 and the cylinder 12.
- the anti-cavitation line 60 is designed such that liquid passing through the valve 48 can reach the lower side 16 of the hydraulic cylinder 12, so that no cavitation can occur. Reverse liquid flow is prevented by a fourth check valve 62 provided in the anti-cavitation line 60.
- control valve 28 preferably has an inlet metering. This is intended to express that the line 32 is already open to the collecting container 26 before a pressure channel in the control valve 28 opens in order to allow liquid to flow into the line 30. As a result, the pressure in the line 32 will be considerably lower than the pressure in the line 30 when the lower side 16 of the cylinder 12 is pressurized with liquid under pressure and the load 22 is lowered in accordance with the arrangement according to FIG. 1. Since the pressure in line 32 is always low under these conditions, the pressure between valve 48 and control valve 28 will not change significantly if line 32 would fail. On the other hand, the opening times of the valve 34 and the valve 48 would not change significantly in such a case either. Since the amount by which the piston rod 20 slides out of the cylinder 12 also depends on the opening times of the valve 34 and the valve 48, the amount of displacement would not change particularly if the line 32 were to be defective.
- the load control system 10 is furthermore provided with two sensor lines 64 and 66, which branch off from the anti-cavitation line 60 and are connected at the other ends to the valve 34 and to the load-holding valve 48, specifically on the engagement sides of the springs 36 and 50, see above that the pressure in the sensor lines 64 and 66 tends to move the valves 34 and 48 towards their closed positions, whereby an additional common pressure is present at each of the two valves so that both adjust proportionally.
- the piston 14 can move gradually or gradually in contrast to abruptly, which is considered to be particularly advantageous.
- the valve 48 is designed in such a way that it adjusts itself in the direction of its open position in front of the valve 34 when the pressure in the pilot line 52 is present.
- the outlet for the liquid located on the stroke side 18 of the cylinder 12 is already free before additional liquid, which is under pressure, reaches the lower side 16 of the cylinder 12.
- This also helps the piston 14 to move gradually and prevent it from moving an additional pressure builds up on the lower side 16 of the cylinder 12.
- This feature also allows the load 22 to jump slightly without affecting the pressure in line 30 and pilot lines 42 and 52.
- the open position of the valve 48 remains unaffected if the load jumps, which leads to a uniform operation.
- Valve 34 and load-holding valve 48 operate proportionally in that they are both adjusted to their open position by a common fluid pressure against the action of springs 36 and 50 and another common pressure that deviates from the foregoing. This second common pressure therefore tends to adjust the valve 34 and the valve 48 in the direction of their closed positions.
- the valve 34 is designed or adjusted so that with respect to the load-holding valve 48 at no operating speed, the liquid flowing through the valve 34 is sufficient to fill up the volume on the lower side 16 of the cylinder 12, which is in the downward movement of the Piston 14 arises as a result of the liquid flowing out of the stroke side 18 and through the valve 48. As a result, there will always be a pressure on the lower side 16 which is lower than the pressure in the line 30.
- the proportionality of the valves 34 and 38 helps to ensure that both open in a uniform and controlled manner.
- a pressure line 68 may also be provided in the system such that it bridges the load holding valve 48.
- a pressure valve 70 is then to be arranged, which is normally held in its closed position by a spring and is adjusted so that it opens at a predetermined pressure, so that pressurized liquid can flow out from the stroke side 18 when the pressure between the stroke side 18 and the valve 48 should exceed the predetermined pressure.
- This valve need not necessarily be reconnected to line 32. It can also, as shown in FIG. 2, branch off from the line 32 via a line 69 and be connected to the collecting container 26.
- the load control system shown in FIG. 2 is designated 11. It differs from the system in FIG. 1 essentially in that the load 22 rests on the piston rod 20 and in that the pressure relief valve 70 is connected to the collecting container 26 via the line 69, which branches off from the line 32. This is important in this case because, in this constellation, the larger liquid volume that is dispensed from the lifting side 18 cannot be absorbed on the lower side 16. This arrangement allows liquid to flow out of the system before the pressure rises above a predetermined value, so that no damage occurs in the system.
- This pressure is lower than the pressure in pilot lines 42 and 52, can range from 0.7 kg / cm 2 to 7 kg / cm 2 (10 to 100 psi) and tends to move valves 34 and 48 towards to move to their closed positions.
- the valves 34 and 38 can adjust proportionally, and when the valve 48 moves a fixed amount in the direction of its closed position, the valve 34 moves a certain amount, which need not necessarily correspond to the fixed amount.
- the ratio of the adjustment is essentially linear.
- the jumping mentioned above can occur under certain operating conditions, that is to say that when the load is lowered, different speeds occur instead of the lowering speed desired by the operator.
- valve 34 would cause an oscillating pressure on the lower side 16 of the cylinder 12, whereby the valve 48 would open and close and the jumping would be increased.
- the springs 36 and 50 are selected so that the valve 48 measures the liquid from the stroke side 18, that is, it can always move in an opening and closing sense. This is of course influenced by the pressures applied to both valves on their sides. If the load should drop at a desired speed, the operator can intervene in a controlling manner by actuating the control valve 28. Depending on the amount by which the control valve 28 is adjusted, the pressure in the line 30 will also change and, since the valve 34 serves to build up a pressure upstream of the valve 34, this pressure is used to adjust the valve 48.
- valves 34 and 38 are designed such that the load-holding valve 48 allows a larger amount of liquid to flow from the stroke side 18 of the cylinder 12 than is supplied to the lower side 16. This can of course lead to cavitation on the lower side 16, but this can be compensated for by the anti-cavitation line 60 and the fourth check valve 62 provided therein, since liquid is thus sucked from the line via the anti-cavitation line 60 into the lower side 16. This ensures that no cavitation occurs. Any slight fluctuation on the lower side 16 is also perceived by the sensor lines 64 and 66 and the pilot lines 42 and 52. This results in the same pressure changes on the valves 34 and 48, so that both valves are not impaired in their functions under dynamic load conditions.
- the pressure in the pilot lines 42 and 52 also depends on the pressure between the control valve 28 and the valve 48 when the valve 34 is in a metering position, ie it is neither closed nor completely open. In this position, the pressure in the pilot lines 42 and 52 is determined by the pressure in the sensor lines, the forces of the springs 36 and 50 and the flow rate through the valve 34.
- the control valve 28 After the load 22 has been lowered by a desired amount, the control valve 28 is returned to its neutral position. So that no more liquid can get into line 30 and the pressure in line 30 will decrease via the orifice 46, so that both valves 34 and 48 are returned to their closed positions under the influence of the forces of the springs 36 and 50th and the common pressure in the sensor lines 64 and 66. Liquid will still reach the lower side 16 via the orifice 46. The pressure upstream of the sequence valve 34 will drop to an amount which is no longer sufficient to hold or adjust the valves 34 and 48 in their open positions.
- control valve To raise the load 22, the control valve is moved upward into a position in which liquid under pressure is passed from the pump 24 through the line 32 and the bypass line 56 to the stroke side 18 of the cylinder 12. The liquid located on the lower side 16 in the cylinder 12 will then reach the collecting container 26 through the bypass line 38, the check valve 40 and the line 30.
- the operation of the system according to FIG. 2 corresponds essentially to the function described above.
- the load 22 is raised when the stroke side 18 of the cylinder 12 is filled with liquid. Accordingly, the load 22 is lowered when the lower side 16 is connected to the pump 24.
- valves 34 and 48 shift to their closed positions and load 22 to their respective positions is held.
- the valve 34 would not be directly attached to the cylinder 12, and a breakage would occur in the line 30 behind the valve 34 when the lower side 16 of the cylinder according to FIG. 1 was loaded with liquid, the load 22 would only increase Move down in a controlled manner as long as valve 48 does not close. The same would apply under the aforementioned conditions if a break in the line 32 in front of the valve 48 would occur.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Kreislauf für einen als doppelt wirkender Zylinder mit einem den Zylinder in eine Hubseite und eine Senkseite aufteilenden Kolben zum Heben und Senken einer Last ausgebildeten Motor mit einer Pumpe für unter Druck stehende Flüssigkeit, einem Steuerventil und zwei Leitungen, die das Steuerventil mit dem Motor verbinden, je nach Stellung des Steuerventils als Zu-oder Rücklaufleitung dienen und je ein hydraulisch gesteuertes Ventil aufweisen, die beide von dem in der der Senkseite zugeordneten Leitung zwischen Steuerventil und Ventil herrschenden Druck gegen die Kraft einer Feder aufsteuerbar sind.
- Bei einem derartigen Kreislauf (DE-A- 225 132) sind die Ventile derart ausgebildet, daß sie zur gleichen Zeit öffnen. Im einzelnen sind zwei gleichstarke Federn vorgesehen, die auf pilotgesteuerte Kolben wirken. Diese sind mit Konusflächen versehen, die entsprechende Ein- und Auslässe miteinander verbinden. Hinzu kommt, daß in den Kolben noch Bypasskanäle mit Rückschlagventilen eingebaut sind, die so eingesetzt sind, daß sie bei sich in Neutralstellung befindlichem Steuerventil einen Abbau des Pilotdruckes verhindern oder zumindest stark verzögern, so daß die entsprechenden Leitungen großen Belastungen ausgesetzt sind.
- Die mit der Erfindung zu lösende Aufgabe wird darin gesehen, daß bei einem im Kreislauf auftretenden Leitungsbruch der Motor, der vorzugsweise zum Heben und Senken von Lasten eingesetzt werden soll, sofort zum Stillstand kommt oder sich in einer kontrollierten Weise ohne Einwirkung von außen bewegt und abrupte Bewegungen ausgeschlossen sind.
- Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß beim Lastsenken das der Senkseite des hydraulischen Zylinders zugeordnete Ventil zeitlich nach dem der Hubseite zugeordneten Ventil öffnet.
- Auf diese Weise liegt an beiden Ventilen derselbe Pilotdruck an, so daß bei einem Druckabfall beide Ventile sofort in ihre Schließstellung gehen können, wobei durch das zuerst öffnende Ventil, das zum Absenken der Last in der Rücklaufleitung vorgesehen ist, eine frühzeitige Entlastung des betreffenden Endes des Zylinders eintritt, bevor das andere' Ende des Zylinders druckbeaufschlagt wird.
- Dadurch, daß das Steuerventil als Ventil mit Einlaßzumessung ausgebildet ist und den Rücklauf freigibt, bevor der Zulauf öffnet, wird erreicht, daß eine Verbindung einer Leitung, d. h. der dann als Rücklaufleitung wirkenden Leitung, mit einem Sammelbehälter besteht, bevor sich ein Ventil über den gemeinsamen Druck aus seiner geschlossenen Stellung in seine offene Stellung verstellen kann. Sobald sich aber dann das in der Rücklaufleitung zum Absenken der Last vorgesehene Ventil in Richtung seiner offenen Stellung verschiebt, besteht bereits eine Verbindung des entsprechenden Zylinderendes mit dem Sammelbehälter, so daß in dieser Verbindung ein relativ geringer Druck herrscht, der in diesem Bereich zusätzlich einem Leitungsbruch vorbeugt.
- Beim Absenken der Last kann unter Umständen die Neigung zur Kavitation bestehen, weshalb nach der Erfindung weiter vorgeschlagen wird, daß zwischen dem Steuerventil und dem zuerst öffnenden Ventil an die zugehörige Leitung eine Antikavitationsleitung angeschlossen ist, die an die Senkseite des Zylinders, in die die andere Leitung mündet, angeschlossen ist und ein Rückschlagventil aufweist. Somit kann genügend Flüssigkeit nachgesaugt werden, um eine Kavitation zu vermeiden, wobei das Rückschlagventil in der Kavitationsleitung natürlich so vorgesehen sein soll, daß es einen Zulauf nur zu dem zur Kavitation neigenden Ende des Zylinders zuläßt.
- Damit sich bei sich in Neutralstellung befindlichem Steuerventil der Pilotdruck zur Senkseite hin abbauen kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Bypassdrosselleitung mit einer Drossel das Ventil überbrückt, das in der Leitung vorgesehen ist, von der die Pilotdrücke abgezweigt werden.
- Zweckmäßig kann zwischen dem Anschluß der Kavitationsleitung an die Leitung mit dem zuerst öffnenden Ventil und dem Steuerventil ein den Flüssigkeitsfluß zum Steuerventil zulassendes Rückschlagventil in besagter Leitung vorgesehen sein.
- In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt :
- Figur 1 ein Lastkontrollsystem in schematischer Darstellung ;
- Figur 2 eine weitere Ausführungsform für ein Lastkontrollsystem.
- In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Lastkontrollsystem mit 10 bezeichnet. Es weist einen hydraulischen Zylinder 12 mit einem verschiebbaren Kolben 14 auf, der den Zylinder in eine Senkseite 16 und in eine Hubseite 18 aufteilt. Eine Kolbenstange 20 ist mit dem Kolben 14 verbunden und aus dem Zylinder hinausgeführt, um eine Last 22 zu bewegen.
- Das Lastkontrollsystem 10 ist ferner mit einer Pumpe 24 ausgerüstet, die mit einem Sammelbehälter 26 verbunden ist und unter Druck stehende Flüssigkeit zu einem Ende des hydraulischen Zylinders 12 fördert. Ein von Hand betätigbares Steuerventil 28 ist an die Druckseite der Pumpe 24 angeschlossen und über Leitungen 30 und 32 mit der Senkseite 16 bzw. der Hubseite 18 des hydraulischen Zylinders 12 verbunden. Über das Steuerventil 28, das vorzugsweise als Vierwege-Dreistellungsventil mit Einlaßzumessung ausgebildet ist, kann Flüssigkeit jeweils einer Seite des Zylinders zugeführt werden, wobei dann die andere Seite des Zylinders mit dem Sammelbehälter 26 verbunden ist, um einen Rücklauf der Flüssigkeit zu gestatten. Zwischen dem Steuerventil 28 und der Senkseite 16 des Zylinders 12 ist ein hydraulisch gesteuertes Ventil 34 geschaltet, das normalerweise über eine Feder 36 in einer geschlossenen Stellung gehalten wird, in der der Durchfluß der Flüssigkeit durch dieses Ventil unterbrochen ist.
- Eine Bypassleitung 38 überbrückt das Ventil 34 und ist mit einem Rückschlagventil 40 ausgerüstet, das so angeordnet ist, daß der Flüssigkeitsdurchfluß von der Senkseite 16 des hydraulischen Zylinders 12 möglich und ein Flüssigkeitsfluß in umgekehrter Richtung unterbunden ist. Von der Leitung 30 zweigt eine Pilotleitung 42 ab, die derart an das Ventil 34 angeschlossen ist, daß der Bereich des Ventils 34, der der Feder 36 gegenüberliegt, mit unter Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt werden kann. Sobald der Druck in der Pilotleitung 42 die Kraft der Feder 36 überwindet, wird sich das Ventil 34 in seine offene Stellung bewegen, in der eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Steuerventil 28 und der Senkseite 16 des hydraulischen Zylinders 12 besteht. Der Betrag, um den das Ventil 34 öffnet, und der Druck in der Leitung 30, der Bypassleitung 38 und der Pilotleitung 42 hängen von dem Flüssigkeitsfluß ab, der von dem Steuerventil 28 zu der Senkseite 16 des Zylinders 12 gerichtet ist. Eine Bypassdrosselleitung 44 ist zu der Bypassleitung 38 parallel geschaltet und überbrückt das Ventil 34. Sie ist mit einer Blende 46 versehen, deren Funktion noch erläutert wird.
- Das Lastkontrollsystem 10 ist ferner noch mit einem die Last haltenden ebenfalls hydraulisch gesteuerten Ventil 48 ausgerüstet, das in der Leitung 32 vorgesehen ist. Auch dieses Ventil 48 wird über eine Feder 50 in Richtung auf seine geschlossene Stellung gedrückt, in der normalerweise ein Flüssigkeitsfluß von der Hubseite 18 des hydraulischen Zylinders 12 unterbunden ist. Über den Druck in einer Pilotleitung 52 kann das Ventil 48 in seine offene Stellung gegen die Kraft der Feder 50 verstellt werden. Die Pilotleitung 52 verbindet das Ventil 48 mit der Leitung 30 an einer Stelle, die zwischen dem Steuerventil 28 und dem Ventil 34 liegt. Sobald der Druck in der Pilotleitung 52 ansteigt und die Kraft der Feder 50 überwindet, wird sich das Ventil 48 in seine offene Stellung verschieben, in der ein Flüssigkeitsfluß von der Hubseite 18 des hydraulischen Zylinders 12 über das Steuerventil 28 zum Sammelbehälter 26 möglich ist. Zwischen dem Steuergerät 28 und dem Ventil 48 ist in der Leitung 32 ein zweites Rückschlagventil 54 vorgesehen, das einen Flüssigkeitfluß von dem Ventil 48 zu dem Steuerventil 28 zuläßt, jedoch einen Flüssigkeitsfluß in umgekehrter Richtung verhindert. Um jedoch auch einen Flüssigkeitsfluß von dem Steuerventil 28 zu der Hubseite 18 des Zylinders 12 zu ermöglichen, ist noch eine Bypassleitung 56 vorgesehen, die das Ventil 48 und das zweite Rückschlagventil 54 überbrückt und ein drittes Rückschlagventil 58 aufweist, das so angeordnet ist, daß es den Flüssigkeitsfluß von der Hubseite 18 zum Steuerventil 28 an dem Ventil 48 vorbei verhindert.
- Eine Antikavitationsleitung 60 ist ebenfalls vorgesehen und zwischen dem zweiten Rückschlagventil 54 und dem Ventil 48 einenends an die Leitung 32 und anderenends zwischen dem Ventil 34 und dem Zylinder 12 an die Leitung 30 angeschlossen. Die Antikavitationsleitung 60 ist so ausgelegt, daß durch das Ventil 48 durchtretende Flüssigkeit zu der Senkseite 16 des hydraulischen Zylinders 12 gelangen kann, so daß keine Kavitation auftreten kann. Ein Flüssigkeitsfluß in umgekehrter Richtung wird durch ein viertes in der Antikavitationsleitung 60 vorgesehenes Rückschlagventil 62 verhindert.
- Eingangs wurde bereits erwähnt, daß das Steuerventil 28 vorzugsweise eine Einlaßzumessung aufweist. Hiermit soll zum Ausdruck gebracht werden, daß die Leitung 32 bereits zum Sammelbehälter 26 hin offen ist, bevor ein Druckkanal im Steuerventil 28 öffnet, um einen Flüssigkeitsfluß in die Leitung 30 zu gestatten. Dadurch wird der Druck in der Leitung 32 erheblich niedriger sein als der Druck in der Leitung 30, wenn die Senkseite 16 des Zylinders 12 mit unter Druck stehender Flüssigkeit beaufschlagt und die Last 22 gemäß der Anordnung nach Fig. 1 abgesenkt wird. Da unter diesen Verhältnissen der Druck in der Leitung 32 immer gering ist, wird sich der Druck zwischen dem Ventil 48 und dem Steuerventil 28 auch nicht erheblich ändern, wenn die Leitung 32 versagen würde. Andererseits würden sich die Öffnungszeitpunkte des Ventils 34 und des Ventils 48 in einem solchen Fall auch nicht erheblich ändern. Da der Betrag, um den sich die Kolbenstange 20 aus dem Zylinder 12 schiebt, ebenfalls von den Öffnungszeitpunkten des Ventils 34 und des Ventils 48 abhängt, würde sich der Verschiebebetrag ebenfalls nicht sonderlich ändern, wenn die Leitung 32 defekt sein sollte.
- Das Lastkontrollsystem 10 ist des weiteren noch mit zwei Sensorleitungen 64 und 66 versehen, die von der Antikavitationsleitung 60 abzweigen und anderenends an das Ventil 34 und an das die Last haltende Ventil 48 angeschlossen sind, und zwar an den Angriffsseiten der Federn 36 und 50, so daß der Druck in den Sensorleitungen 64 und 66 bestrebt ist, die Ventile 34 und 48 in Richtung auf ihre geschlossenen Stellungen zu verschieben, wodurch zusätzlich ein gemeinsamer Druck an jedem der beiden Ventile ansteht, so daß beide sich proportional verstellen. Dadurch kann sich der Kolben 14 gradual oder allmählich im Gegensatz zu abrupt bewegen, was als besonders vorteilhaft angesehen wird. Hinzu kommt, daß das Ventil 48 derart ausgelegt ist, daß es sich bei in der Pilotleitung 52 anstehendem Druck zeitlich vor dem Ventil 34 in Richtung auf seine offene Stellung verstellt. Dadurch ist der Ausgang für die sich an der Hubseite 18 des Zylinders 12 befindliche Flüssigkeit bereits frei, bevor zusätzliche Flüssigkeit, die unter Druck steht, zu der Senkseite 16 des Zylinders 12 gelangt. Auch dies trägt dazu bei, daß der Kolben 14 sich allmählich bewegt und verhindert, daß sich an der Senkseite 16 des Zylinders 12 ein zusätzlicher Druck aufbaut. Dieses Merkmal erlaubt es auch der Last 22 etwas zu springen, ohne daß der Druck in der Leitung 30 und den Pilotleitungen 42 und 52 dadurch beeinträchtigt würde. Gleichermaßen bleibt die Offenstellung des Ventils 48 bei einem etwaigen Springen der Last unbeeinträchtigt, was zu einer gleichförmigen Arbeitsweise führt.
- Das Ventil 34 und das die Last haltende Ventil 48 arbeiten proportional, dadurch daß beide über einen gemeinsamen Flüssigkeitsdruck in ihre offene Position verstellt werden, und zwar gegen die Wirkung der Federn 36 und 50 und einem weiteren gemeinsamen Druck, der von dem vorgenannten abweicht. Dieser zweite gemeinsame Druck ist also bestrebt, das Ventil 34 und das Ventil 48 in Richtung auf deren geschlossene Stellungen zu verstellen. Das Ventil 34 ist dabei derart ausgebildet bzw. eingestellt, daß mit Bezug auf das die Last haltende Ventil 48 bei keiner Betriebsgeschwindigkeit die durch das Ventil 34 strömende Flüssigkeit ausreicht, um das Volumen an der Senkseite 16 des Zylinders 12 aufzufüllen, das bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 14 infolge der von der Hubseite 18 und durch das Ventil 48 abströmenden Flüssigkeit entsteht. Dadurch wird an der Senkseite 16 stets ein Druck herrschen, der geringer ist als der Druck in der Leitung 30. Die Proportionalität der Ventile 34 und 38 trägt dazu bei, daß beide in einer gleichförmigen und kontrollierten Weise öffnen.
- Eine Überdruckleitung 68 kann ebenfalls im System vorgesehen werden, und zwar derart, daß sie das die Last haltende Ventil 48 überbrückt. In dieser Überdruckleitung 68 ist dann ein Überdruckventil 70 anzuordnen, das normalerweise über eine Feder in seiner geschlossenen Stellung gehalten wird und so eingestellt ist, daß es bei einem vorherbestimmten Druck öffnet, damit unter Druck stehende Flüssigkeit von der Hubseite 18 abströmen kann, wenn der Druck zwischen der Hubseite 18 und dem Ventil 48 den vorherbestimmten Druck übersteigen sollte. Dieses Ventil muß nicht notwendigerweise wieder an die Leitung 32 angeschlossen sein. Es kann auch, wie Fig. 2 zeigt, über eine Leitung 69 von der Leitung 32 abzweigen und mit dem Sammelbehälter 26 verbunden sein. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird die Flüssigkeit, wenn der Druck an der Hubseite 18 des hydraulischen Zylinders 12 groß genug ist, damit das Überdruckventil 70 öffnet, durch das Überdruckventil 70, die Überdruckleitung 68 und die Antikavitationsleitung 60 zu der Senkseite 16 des Zylinders 12 gelangen.
- Das in Fig. 2 dargestellte Lastkontrollsystem ist mit 11 bezeichnet. Es unterscheidet sich von dem System in Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Last 22 auf der Kolbenstange 20 aufliegt, und dadurch, daß das Überdruckventil 70 mit dem Sammelbehälter 26 über die Leitung 69 verbunden ist, die von der Leitung 32 abzweigt. Dies ist in diesem Fall deshalb von Bedeutung, da an der Senkseite 16 bei dieser Konstellation das größere Flüssigkeitsvolumen, das von der Hubseite 18 abgegeben wird, nicht aufgenommen werden kann. Durch diese Anordnung kann Flüssigkeit, bevor der Druck über einen vorherbestimmten Wert ansteigt, aus dem System abströmen, so daß keine Schäden im System entstehen.
- Zur Wirkungsweise ist folgendes anhand der Anordnung nach Fig. 1 auszuführen, wenn sich das Steuerventil 28 in seiner Neutralstellung und der Kolben 14 etwa in der Mitte des hydraulischen Zylinders 12 befinden. Um nun die Last 22 absenken zu können, muß die Bedienungsperson zunächst das Steuerventil 28 in seine untere Position verstellen, und zwar proportional zu der gewünschten Senkgeschwindigkeit, damit die Flüssigkeit durch die Leitung 30 von der Pumpe 24 zu dem Ventil 34 gelangen kann. Eingangs wurde bereits ausgeführt, daß das Steuerventil 28 mit einer Einlaßzumessung versehen ist, so daß sein Rücklaufkanal bereits eine Verbindung zwischen der Leitung 32 und dem Sammelbehälter 26 herstellt, bevor die Pumpe 24 mit der Leitung 30 verbunden ist. Da aber zu diesem Zeitpunkt das Ventil 48 noch geschlossen ist, wird sich die Last 22 nicht abwärts bewegen.
- Wenn sich der Druck in der Leitung 30 erhöht, so wird dies an dem Ventil 34 über die Pilotleitung 42, an der Blende 46 über die Bypassdrosselleitung 44 und an dem die Last haltenden Ventil 48 über die Pilotleitung 52 wahrgenommen. Eine geringe Flüssigkeitsmenge wird dann bereits durch die Blende 46 gelangen und, wenn die Bedienungsperson das Steuerventil 28 weiter im öffnenden Sinne verstellt, wird der Druck in den Pilotleitungen 42 und 52 derart ansteigen, daß auch die Ventile 34 und 38 in ihre Offenstellungen verschoben werden. Dabei ist aber das System derart ausgelegt, daß zunächst das die Last haltende Ventil 48 beginnt, sich in eine Offenstellung zu verschieben, bevor dies das Ventil 34 tut. Damit kann die von der Last 22 druckbeaufschlagte Flüssigkeit bereits von der Hubseite 18 des Zylinders 12 über die Leitung 32, das Ventil 48 und das Steuerventil 28 in den Sammelbehälter 26 gelangen. Gleichzeitig wird Flüssigkeit über die Antikavitationsleitung 60 in die Senkseite 16 des Zylinders 12 eintreten, so daß die Last 22 bereits anfängt sich langsam zu bewegen. Zeitlich mehr oder weniger unmittelbar danach, wird sich auch das Ventil 34 öffnen und Druckflüssigkeit kann über das Ventil 34 durch die Leitung 30 zu der Senkseite 16 des hydraulischen Zylinders 12 gelangen. Damit erfolgt eine kontrollierte Abwärtsbewegung der Last 22. Da die Sensorleitungen 64 und 66 von der Antikavitationsleitung 60 bzw. von der Leitung 32 abzweigen, wird auch an den den Pilotleitungen 42 und 52 abgelegenen Seiten der Ventile 34 und 48 ein Druck anstehen, der für beide Ventile gemeinsam ist und die Kraft der Federn 36 und 50 unterstützt. Dieser Druck ist niedriger als der Druck in den Pilotleitungen 42 und 52, kann in einem Bereich von 0,7 kg/cm2 bis 7 kg/cm2 (10 bis 100 psi) liegen und ist bestrebt, die Ventile 34 und 48 in Richtung auf ihre geschlossenen Stellungen zu verschieben. Auf diese Weise können sich die Ventile 34 und 38 proportional verstellen, wobei, wenn das Ventil 48 sich um einen festen Betrag in Richtung seiner Schließstellung verstellt, sich das Ventil 34 um einen bestimmten Betrag verstellt, der aber nicht unbedingt dem festen Betrag entsprechen muß. Das Verhältnis der Verstellung ist aber im wesentlichen linear. Unter bestimmten Einsatzverhältnissen kann das bereits erwähnte Springen auftreten, das heißt, beim Absenken der Last treten statt der von der Bedienungsperson gewünschten Senkgeschwindigkeit verschiedene Geschwindigkeiten auf. Wäre nun das Ventil 34 nicht vorgesehen, dann würde ein Springen der Last 22 einen oszillierenden Druck an der Senkseite 16 des Zylinders 12 hervorrufen, wodurch das Ventil 48 öffnen und schließen und das Springen vergrößert würde. Die Federn 36 und 50 sind so gewählt, daß das Ventil 48 die Flüssigkeit aus der Hubseite 18 zumißt, das heißt es kann sich in einem öffnenden und schließenden Sinne stets bewegen. Dies wird natürlich mitbeeinflußt von den an beiden Ventilen an deren Seiten anstehenden Drücken. Sollte nun die Last mit einer gewünschten Geschwindigkeit absinken, so kann die Bedienungsperson kontrollierend eingreifen durch Betätigung des Steuerventils 28. Je nachdem, um welchen Betrag das Steuerventil 28 verstellt ist, wird sich auch der Druck in der Leitung 30 ändern und, da das Ventil 34 mit dazu dient, einen Druck vor dem Ventil 34 aufzubauen, wird dieser Druck zum Verstellen des Ventils 48 herangezogen. Dadurch entsteht eine kontrollierte Absenkgeschwindigkeit. Andererseits sind die Ventile 34 und 38 derart ausgelegt, daß das die Last haltende Ventil 48 eine größere Flüssigkeitsmenge von der Hubseite 18 des Zylinders 12 abströmen läßt, als der Senkseite 16 zugeführt wird. Dies kann natürlich zu einer Kavitation an der Senkseite 16 führen, was aber durch die Antikavitationsleitung 60 und dem darin vorgesehenen vierten Rückschlagventil 62 wieder ausgeglichen werden kann, da somit aus der Leitung über die Antikavitationsleitung 60 in die Senkseite 16 Flüssigkeit gesaugt wird. Damit ist sichergestellt, daß keine Kavitation auftritt. Jede leichte Fluktuation an der Senkseite 16 wird auch von den Sensorleitungen 64 und 66 und den Pilotleitungen 42 und 52 wahrgenommen. Hierdurch ergeben sich gleiche Druckänderungen an den Ventilen 34 und 48, so daß beide Ventile bei dynamischen Lastbedingungen in ihren Funktionen nicht beeinträchtigt werden.
- Der Druck in den Pilotleitungen 42 und 52 hängt auch von dem Druck zwischen Steuerventil 28 und Ventil 48 ab, wenn sich das Ventil 34 in einer Zumeßstellung befindet also weder geschlossen noch ganz offen ist. In dieser Stellung wird der Druck in den Pilotleitungen 42 und 52 durch den Druck in den Sensorleitungen, den Kräften der Federn 36 und 50 und der Durchflußrate durch das Ventil 34 bestimmt.
- Nachdem die Last 22 um einen gewünschten Betrag abgesenkt wurde, wird das Steuerventil 28 wieder in seine Neutralstellung zurückgeführt. Damit kann keine weitere Flüssigkeit mehr in die Leitung 30 gelangen und der Druck in der Leitung 30 wird sich über die Blende 46 abbauen, so daß beide Ventile 34 und 48 wieder in ihre geschlossenen Stellungen zurückgeführt werden unter dem Einfluß der Kräfte der Federn 36 und 50 und dem gemeinsamen Druck in den Sensorleitungen 64 und 66. Flüssigkeit wird über die Blende 46 noch zur Senkseite 16 gelangen. Der Druck stromaufwärts des Sequenzventils 34 wird auf einen Betrag absinken, der nicht mehr ausreicht, um die Ventile 34 und 48 in ihren offenen Positionen zu halten oder zu verstellen.
- Zum Anheben der Last 22 wird das Steuerventil nach oben in eine Stellung verbracht, in der unter Druck stehende Flüssigkeit von der Pumpe 24 durch die Leitung 32 und die Bypassleitung 56 zu der Hubseite 18 des Zylinders 12 geleitet wird. Die sich an der Senkseite 16 im Zylinder 12 befindliche Flüssigkeit wird dann durch die Bypassleitung 38, das Rückschlagventil 40 und die Leitung 30 zum Sammelbehälter 26 gelangen.
- Ein geringer Betrag wird durch die Bypassdrosselleitung 44 mit der Blende 46 abströmen. Die Antikavitationsleitung 60 ist dann infolge des Rückschlagventils 62 gesperrt und die Ventile 34 und 48 verbleiben in ihren geschlossenen Stellungen. Je nachdem, wie das Überdruckventil 70 eingestellt ist, kann es öffnen, wodurch in den Sensorleitungen 64 und 66 ein zusätzlicher Druck aufgebaut wird, der die Ventile 34 und 48 in den geschlossenen Positionen hält.
- Die Wirkungsweise des Systems nach Fig. 2 entspricht im wesentlichen der vorbeschriebenen Funktion. Die Last 22 wird angehoben, wenn die Hubseite 18 des Zylinders 12 mit Flüssigkeit gefüllt wird. Entsprechend wird die Last 22 abgesenkt, wenn die Senkseite 16 mit der Pumpe 24 verbunden wird.
- Diese vorstehend erläuterten Lastkontrollsysteme, tragen auch dafür Sorge, daß bei einem Leitungsbruch und gegebenenfalls anderen Störungen, die Last 22 nicht plötzlich absackt, sondern in ihrer jeweiligen Lage blockiert wird oder sich nur in einer kontrollierten Weise absenkt. Für die nachfolgenden Erörterungen wird unterstellt, daß bei dem tatsächlichen Einsatz, die verschiedenen Ventile in möglichst einer Baueinheit zusammengefaßt sind und sich diese Baueinheit an dem hydraulischen Zylinder 12 befindet. Dies gilt vor allen Dingen für das die Last haltende Ventil 48, das an dem Zylinder 12 angeordnet werden soll. Gleichermaßen kann das Ventil 34 an dem Zylinder 12, ebenso wie das Überdruckventil 70 vorgesehen sein, so daß nur das Steuerventil 28 über Leitungen mit der Zylinderventileinheit zu verbinden ist.
- Geht man nun davon aus, daß ein Bruch in der von der Pumpe kommenden Druckflüssigkeit führenden Leitung 30 vor dem Ventil 34 auftreten sollte, so wird der Druck in der Leitung 30 auf Null absinken, ebenso wie der Druck in den Pilotleitungen 42 und 52, wodurch sich die Ventile 34 und 48 in ihre geschlossenen Stellungen verschieben und die Last 22 in ihrer jeweiligen Stellung gehalten wird. Unterstellt man ferner, daß das Ventil 34 nicht unmittelbar an dem Zylinder 12 angebaut wäre, und ein Bruch würde in der Leitung 30 hinter dem Ventil 34 bei mit Flüssigkeit beaufschlagter Senkseite 16 des Zylinders nach Fig. 1 auftreten, so würde sich die Last 22 nur in einer kontrollierten Weise abwärts bewegen, solange das Ventil 48 nicht schließt. Gleiches würde unter den vorgenannten Bedingungen zutreffen, wenn ein Bruch in der Leitung 32 vor dem Ventil 48 auftreten würde. Entsprechendes gilt, wenn ein Bruch in dem System auftreten sollte und die Leitung 32 mit der Pumpe verbunden ist, allerdings mit der Ausnahme, daß bei einem Bruch der Leitung 32 die Last weiter angehoben würde und ansonsten die Last 22 in der jeweiligen Stellung gehalten wird. Bei sich in der Neutralstellung befindlichem Steuerventil 28 hat ein Leitungsbruch keine Folgen.
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