EP0284831A2

EP0284831A2 - Hydraulische Steuervorrichtung für Verbrauchergruppen

Info

Publication number: EP0284831A2
Application number: EP19880103532
Authority: EP
Inventors: Rudolf Brunner; Harald Dipl.-Ing. Klemens (Fh)
Original assignee: Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Heilmeier and Weinlein Fabrik fuer Oel Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1988-10-05
Anticipated expiration: 2008-03-07
Also published as: EP0284831B1; EP0284831A3; ATE79448T1; DE3873576D1; ES2033959T3; DE3710699C1

Abstract

Zur richtungsabhängigen Überwachung der Verbraucher (V) ist der Steuerleitungszweig (34) über die Entlastungssteuerleitung (36, 37, 38) ständig an den Wegesteuerschieber (S1 - S5) angeschlossen und im Inneren desselben ausschließlich in einer Steuerstellung (a oder b) unmittelbar an den Tank anschließbar, in der der Verbraucher in Richtung auf eine Überschreitung einer vorbestimmten Druck- oder Hubgrenze in der Verbrauchergruppe beaufschlagt wurde. Das Überwachungsventil spricht zwar an, die entlastende oder begrenzende Funktion kommt aber erst zum Tragen, wenn der Wegesteuerschieber eine Steuerstellung erreicht, in der sich der Verbraucher in Richtung einer Überschreitung der Druck- oder Hubgrenze bewegen würde. Die Steuervorrichtung eignet sich wegen der richtungsabhängigen Überwachung der Verbraucher beispielsweise zur gleichzeitigen Steuerung verschiedener Arbeitszylinder und Hydromotoren in Mobilkranen.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Aus einer Druckschrift "lastunabhängige Proportionalventile PVG 60 HK.50", der Firma Danfoss, herausgegeben 1983, S. 22, unteres Bild, ist eine hydraulische Steuervorrichtung dieser Art bekannt, bei der in der Entlastungssteuerleitung jedes Wegesteuerschiebers wenigstens ein Überwachungsventil vorgesehen ist. Die Entlastungssteuerleitung verläuft dabei direkt vom Steuerleitungszweig zum Tank. Dies führt zu dem Nachteil, daß jeder Verbraucher hinsichtlich einer Druck- oder Hubgrenze unabhängig davon überwacht wird, in welcher Richtung er beaufschlagt ist. Wird der Druck aus der Entlastungsleitung bei Erreichen einer Druck- oder Hubgrenze völlig abgebaut, so kann der Verbraucher nicht mehr zurückbewegt werden, weil der Zulaufregler des Wegesteuerventils abgeschaltet bleibt. Es sind dann zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um zum Zurückbewegen des Verbrauchers das Überwachungsventil zu ignorieren. Begrenzt das Überwachungsventil hingegen den Druck in der Entlastungssteuerleitung, so steht zum Zurückbewegen des Verbrauchers nur ein entsprechend der Einwirkung des Überwachsungsventils geminderter Volumensstrom für den Wegesteuerschieber zur Verfügung, obwohl der Verbraucher gegebenenfalls zum Zurückbewegen einen größeren Volumensstrom bräuchte. Für jeden Verbraucher eine richtungsabhängige und für beide Bewegungsrichtungen individuelle Überwachung ist bei dieser hydraulischen Steuervorrichtung nicht möglich.
Bei einer aus der DE-OS 26 56 059 bekannten hydraulischen Steuervorrichtung ist der Steuerleitungszweig über eine einzige Entlastungssteuerleitung direkt mit dem Tank verbunden. In der Entlastungssteuerleitung ist als Überwachungsventil ein druckvorgesteuertes Begrenzungsventil enthalten. Der Verbraucher wird unabhängig von der Richtung überwacht, in der er beaufschlagt ist, d.h. unabhängig davon, in welche Steuerstllung der Steuerschieber bewegt wird. Damit ist der Nachteil verbunden, daß bei Erreichen einer gefährlichen Druckgrenze das Begrenzungsventil den Druck in der Entlastungssteuerleitung verringert oder begrenzt, und daß der Zweiwegeregler, der als Zulaufregler zum Wegesteuerschieber dient, nur eine begrenzte oder verringerte Menge dem Wegesteuerschieber zuführt, um den Verbraucher zum erneuten Unterschreiten der Druckgrenze zu beaufschlagen.
Bei einer aus der DE-PS 30 22 592 bekannten hydraulischen Steuervorrichtung mit einem Wegesteuerschieber für einen doppelseitig beaufschlagbaren Hydromotor ist eine Entlastungssteuerleitung nicht unmittelbar an den Tank sondern an den Wegsteuerschieber derart angeschlossen, daß dieser die Entlastungssteuerleitung erst dann mit dem Tank verbindet, wenn er in eine Steuerstellung bewegt wird, in der der Hydromotor über eine Lastgrenze hinaus bewegt würde. Dies hat den Vorteil, daß der Hydraulikmotor durch das Überwachungsventil in der Entlastungssteuerleitung unbeeinflußt in der Gegenrichtung bewegt werden kann, in der er die Lastgrenze wieder unterschreitet. Da die Entlastungssteuerleitung den Druck für den Zulaufregler der Steuervorrichtung hält, würde, falls die Steuervorrichtung durch Hinzunahme mehrerer Wegesteuerschieber für weitere Verbraucher erweitert würde, bei Ansprechen des Überwachungsventils und Entlasten der Entlastungssteuerleitung keiner der weiteren Wegesteuerschieber mehr arbeiten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der von mehreren Wegesteuerschiebern versorgte Verbraucher ohne gegenseitige Beeinflussung und in Abhängigkeit von ihrer Beaufschlagungsrichtung überwachbar sind.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Bei dieser Ausbildung wird trotz Ansprechens des Überwachungsventils bei Erreichen einer Druck- oder Hubgrenze eines Verbrauchers der diesen zugehörige Wegesteuerschieber nur dann abgeschaltet, wenn er in eine Steuerstellung gebracht wird, die ein Weiterbewegen des Verbrauchers über die Druck- oder Hubgrenze hinaus bewirken würde. D.h., es wird der Verbraucher richtungsabhängig überwacht, ohne daß dies einen Einfluß auf die Versorgung der anderen Verbraucher der Verbrauchergruppe hätte, und zwar aufgrund des für jeweils einen Wegesteuerschieber zuständigen Zulaufreglers, der den Wegsteuerschieber abschaltet, ohne den Volumensstrom in der Pumpenleitung zu den anderen Wegesteuerschiebern zu beeinflussen. Wird der Wegesteuerschieber, bei dem das Überwachungsventil angesprochen hat, hingegen in eine Steuerstellung verstellt, in der sein Verbraucher in eine die Druckgrenze oder Hubgrenze unterschreitende Richtung beaufschlagt wird, so wird selbsttätig das angesprochene Überwachungsventil ignoriert, weil der Wegesteuerschieber die Entlastungssteuerleitung dann nicht mit dem Tank verbindet. Falls der Verbraucher in biden Richtungen überwacht werden soll, und dabei auf unterschiedliche Weise, z.B. auf unterschiedliche Druckgrenzen oder auf eine Druckgrenze in einer Bewegungsrichtung und eine Hubgrenze in der anderen Bewegungsrichtung, so ist dies auf einfache Weise dadurch erreichbar, daß zwei Entlastungssteuerleitungen an den Wegesteuerschieber angeschlossen und in dessen beiden Steuerstellungen jeweils eine zum Tank entlastet wird, und daß in jeder Entlastungssteuerleitung ein Überwachungsventil vorgesehen und individuell eingestellt wird. Die hydraulische Steuervorrichtung bietet auf diese Weise eine erhöhte Sicherheit und ist im besonderen für Mobilkräne oder ähnliche mit mehreren Hydromotoren und Zylindern als Verbraucher ausgestattete Maschinen oder Einrichtungen zweckmäßig. Die Regelvorrichtung der hydraulischen Steuervorrichtung kann dabei bei einer Konstantpumpe als Druckquelle ein 3-Wegeregler oder eine Regelvorrichtung für eine hinsichtlich des Volumensstromes regelbare Pumpe (Regelpumpe) sein.
Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 2 hervor. Der Verbraucher bzw. der Wegesteuerschieber wird in beiden Richtungen individuell überwacht und abgeschaltet, wenn in jeder Richtung eine Druck- oder Hubgrenze erreicht wird. In der Gegenrichtung ist der Verbraucher hingegen unverändert beaufschlagbar. Weitere Verbraucher in der Verbrauchergruppe werden durch das Abschalten des Wegesteuerschiebers nicht beeinflußt.
Vorteilhaft ist ferner die Ausführungsform von Anspruch 3, weil das Druckbegrenzungsventil als Überwachungsventil unmittelbar den im Steuerleitungszweig herrschenden Druck überwacht, ohne eine direkte Verbindung zum Verbraucher bzw. eine Betätigung zu benötigen.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform geht aus Anspruch 4 hervor. Hier ist das Überwachungsventil ein 2/2-Wegeventil, das vom Verbraucher oder von einem mit dem Verbraucher bewegbaren oder von ihm beeinflußten Element betätigt wird, wenn eine Hubgrenze (Linearhub oder Drehhub) erreicht wird. Das 2/2-Wegeventil nimmt seine Sperrstellung selbsttätig wieder ein, wenn die Hubgrenze wieder unterschritten wurde.
Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 5 hervor. Die beiden Überwachungsventile arbeiten zusammen, so daß gleichzeitig eine Weg- und eine Druckgrenze für den Verbraucher, und zwar individuell richtungsabhängig, überwacht werden.
In der Praxis läßt sich das vorerwähnte Überwachungsprinzip besonders zweckmäßig gemäß Anspruch 6 realisieren. Derartig Proportional-Wegesteuerschieber sind von ihrer konstruktiven Konzeption für die zusätzliche Funktion der Entlastung der Entlastungssteuerleitung zum Tank gut geeignet.
Zweckmäßig sind dabei die Maßnahmen von Anspruch 7, weil die Entlastungssteuerleitungen jeweils voreilend zu einer Baufschlagung der jeweiligen Verbraucherleitung entlastet werden, so daß der Wegesteuerschieber unmittelbar abgeschaltet wird, ohne dem Verbraucher noch schädliches Druckmittel zuzuführen. Die Entlastungssteuerleitung ist dabei jeweils so angeschlossen, daß der Schieberkolben des Wegesteuerschiebers die Verbindung mit dem Rücklaufkanal an der in bezug auf den Pumpenanschluß dem Verbraucheranschluß gegenüberliegenden Seite herstellt, der darauffolgend mit dem Pumpenanschluß verbunden würde, um den Verbraucher über die Druck- oder Hubgrenze hinaus zu beaufschlagen.
Bei den Ausführungsformen der Ansprüche 8 und 9 wird auf einfache Weise eine Entlastung der Hauptsteuerleitung bei drucklosem Durchlauf , d.h., bei Neutralstellung aller Wegesteuerschieber erreicht.
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer hydraulischen Steuervorrichtung für eine Verbrauchergruppe,
Fig. 2 eine Variante der Regelvorrichtung für die hydraulische Steuervorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt eines Wegesteuerschiebers, wie er für hydraulische Steuervorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 zweckmäßig ist, und
Fig. 4 eine Detailvariante.

Eine hydraulische Steuervorrichtung 1 für eine Gruppe von Verbrauchern V weist eine Regelvorrichtung R (Fig. 1) sowie fünf Proportional-Wegesteuerschieber S1 - S5 mit jeweils eigenem Zweiwege-Zulaufregler Z1 - Z5 auf. Die Verbraucher V sind ein doppelseitig beaufschlagbarer Zylinder 2, ein Hydraulikmotor 3, ein doppelseitig beaufschlagbarer Zylinder 4, ein doppelseitig beaufschlagbarer Zylinder 5 mit Hubbegrenzung und ein doppelseitig beaufschlagbarer Zylinder 6 mit Hubbegrenzung. Zur Beaufschlagung der Verbraucher V ist eine gemeinsame Druckmittelquelle, hier eine Konstantpumpe 7, vorgesehen. In einer Regelvorrichtung R wird der Volumensstrom, der von der Pumpe zu den einzelnen Wegesteuerschiebern S1 - S5 strömt geregelt. Dazu ist ein 3-Wegeregler 8 üblicher Bauart vorgesehen. Von der Pumpe 7 führt eine Pumpenleitung 9 einerseits zur Regelvorrichtung R und andererseits zu den Zulaufreglern Z1 - Z5 der Steuerschieber S1 - S5, die parallel zueinander angeschlossen sind. Eine Tankleitung 10 ist über Zweigleitungen an die Wegesteuerschieber S1 - S5 einerseits und die Regelvorrichtung R andererseits angeschlossen. Der maximale Systemdruck wird durch ein in die Regelvorrichtung R eingegliedertes, einstellbares Druckbegrenzungsventil 11 begrenzt. Zur Regelvorrichtung R führt ferner eine Hauptsteuerleitung 12, die auf später erläuterte Weise aus den Wegesteuerschiebern S1 - S5 mit einem verbraucherdruckabhängigen Steuerdruck beaufschlagt wird und zur Steuerung des 3-Wegereglers 8 sowie zur Vorsteuerung des Druckbegrenzungsventils 11 dient. Eine Hilfssteuerleitung 13, die von der Pumpenleitung 9 abzweigt und über alle Wegesteuerschieber S1 - S5 geführt ist, enthält ein Druckminderventil 54, mit dem im drucklosen Durchlauf ein bestimmter Druck in der Hilfssteuerleitung 13 aufrechterhalten wird.
Die Wegesteuerschieber S1 - S5 sind bei dieser Ausführungsform identisch konzipiert, so daß nur der Wegesteuerschieber S1 im Detail erläutert wird (s. auch Fig. 3). Der Wegesteuerschieber S1 enthält einen Kolbenschieber 14, der zwischen einer Nullstellung bei drucklosem Umlauf über den 3-Wegeregler 8 in zwei Steuerstellungen a und b verstellbar ist. Vom Gehäuse des Wegesteuerschiebers S1 führen Verbraucherleitungen 15, 16 zu den beiden Seiten des doppelt wirkenden Zylinders 2. Ferner sind Stichleitungen 17, 18 im Gehäuse angeordnet, die außerhalb von Anzapfungen 19, 20 der Verbraucherleitungen 15, 16 liegen. Im Schieberkolben sind Strömungswege 21, 22 und 23, 24 ausgebildet. Ferner sind Anschlußleitungen 25 und 28 sowie 26 und 27 vorhanden. Die Anzapfungen 19, 20 und die Anschlußleitungen 26 und 27 sind in Fig. 1 aus dem Gehäuse des Wegesteuerschiebers S1 herausführend gezeichnet. In der Praxis sind diese jedoch im Inneren des Wegesteuerschiebers enthalten (s. Fig. 3 und wie später erläutert wird). Auch die Anschlußleitungen 25 und 28, die in den beiden Steuerstellungen über die Kanäle 21 bzw. 24 mit den Stichleitungen 17, 18 verbindbar sind und als an die Tankleitung 19 angeschlossen gezeigt sind, verlaufen im Inneren des Wegesteuerschiebers S1.
Der Schieberkolben 14 wird entweder durch Druckvorsteuerung (Steuerleitungen 29, 30) und eine nur schematisch angedeutete Steuerung 31 aus der Steuerleitung 13 oder durch einen Handhebel 32 verstellt.
An die Anschlußleitungen 26, 27 der Anzapfungen 19, 20 ist ein Steuerleitungszweig 34 angeschlossen, der über eine Drossel zur Steuerseite des Zweiwege-Zulaufreglers Z1 führt, wobei der Zulaufregler Z1 andererseits aus der zwischen dem Zulaufregler und dem Wegesteuerschieber S1 liegenden Teil der Pumpenleitung 9 vorgesteuert wird.
Der Steuerleitungszweig 34 ist über eine Stichleitung 33 und ein in Richtung zum Wegesteuerschieber S1 sperrendes Rückschlagventil 35 an die Hauptsteuerleitung 12 angeschlossen. Vom Steuerleitungszweig 34 zweigt eine Entlastungssteuerleitung 37 ab, die sich in zwei Zweige 36, 38 aufteilt. In beiden Zweigen 36, 38 sind Überwachungsventile 39, 40 enthalten, im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils individuell einstellbare und aus der Entlastungssteuerleitung 37 vorgesteuerte Druckbegrenzungsventile. Die beiden Zweige 36, 38 sind an die Stichleitungen 17, 18 des Gehäuses des Wegesteuerschiebers S1 angeschlossen. Sie werden in der dargestellten Neutralstellung abgesperrt.
In der Entlastungssteuerleitung 37 des zweiten Wegesteuerschiebers S2 ist als Überwachungsventil 41 ebenfalls ein aus der Entlastungssteuerleitung 37 vorgesteuertes, einstellbares Druckbegrenzungsventil 41 enthalten. Stromab zum Überwachungsventil 41 mündet die Entlastungssteuerleitung 37 unmittelbar in den Tank 42.
Beim dritten Wegesteuerschieber S3 ist die Entlastungssteuerleitung 37 nur über den Zweig 38 mit der Stichleitung 17 verbunden. Hier ist ein Überwachungsventil 43, wiederum ein aus der Entlastungssteuerleitung 37 vorgesteuertes, einstellbares Druckbegrenzungsventil 43 vorgesehen.
Beim vierten Wegesteuerschieber S4 ist die Entlastungssteuerleitung 37 über ein Überwachungsventil 44 mit dem Zweig 36 und der Stichleitung 18 verbunden. Das Überwachungsventil 44 ist ein 2/2-Wegeventil, das durch einen Anschlag 45 des doppelt wirkenden Zylinders an einer Hubgrenze desselben so betätigbar ist, daß es seine normalerweise durch Federkraft gehaltene Absperrstellung aufgibt und in eine Durchgangsstellung schaltet.
Beim fünften Wegesteuerschieber S5 ist wiederum die Entlastungsleitung 37 über den Zweig 36 an die Stichleitung 18 angeschlossen. In der Entlastungssteuerleitung 37, 36 sind zwei Überwachungsventile 46, 47 hintereinander geschaltet, und zwar ein 2/2-Wegeventil, das durch den Anschlag 45 wie beim Wegesteuerschieber S4 betätigbar ist, sowie ein aus der Entlastungssteuerlitung 37 vorgesteuertes, einstellbares Druckbegrenzungsventil.
Die hydraulische Steuervorrichtung arbeitet wie folgt:
In der dargestellten Nullstellung aller Wegesteuerschieber S1 - S5 strömt das Druckmittel im drucklosen Umlauf über den in die Durchgangsstellung schaltenden 3-Wegeregler 8 zur Tankleitung 10. Wird der Wegesteuerschieber S1 in seine Steuerstellung a verstellt (durch Druckbeaufschlagung über die Steuerleitung 29) so strömt das Druckmittel über den offenen Zulaufregler Z1 aus der Pumpenleitung 9 zur Verbraucherleitung 15. Die Verbraucherleitung 16 ist über den Schieberkolben 14 an die Tankleitung 10 angeschlossen. Die Kolbenstange fährt in Fig. 1 nach rechts aus. Über die Anzapfung 19 und den Kanal 22 sowie die Anschlußleitung 26 wird der Steuerleitungszweig 34 mit Steuerdruck beaufschlagt. Dieser Steuerdruck steuert zusammen mit dem Vorsteuerdruck aus der Pumpenleitung 9 den Zulaufregler Z1 im Hinblick auf den für den Zylinder 2 erforderlichen Volumensstrom. Der Druck im Steuerleitungszweig 34 gelangt über das Rückschlagventil 35 auch in die Hauptsteuerleitung 12, wo er zum Steuern des 3-Wegereglers 8 eingesetezt wird, der andererseits aus der Pumpenleitung direkt vorgesteuert wird. Der 3-Wegeregler 8 stellt mindestens den Volumensstrom bereit, den der Verbraucher 2 benötigt. Der Zweig 38 der Entlastungssteuerleitung 37, 38 ist über die Stichleitung 17 und den Kanal 21 mit der Anschlußleitung 25 zur Tankleitung 10 verbunden. Das Druckbegrenzungsventil 40 hat jedoch nicht angesprochen, so daß der Druck in der Entlastungssteuerleitung 37 gehalten wird. Der Zweig 36 ist noch von der Tankleitung 10 abgesperrt.
Gleichzeitig mit der Betätigung des Wegesteuerschiebers S1 kann jeder andere der Wegesteuerschieber S2 - S5 auf gleiche Weise betätigt werden. Wird bei einem der Verbraucher V der weiteren Wegesteuerschieber S2 - S5 ein größerer Volumensstrom benötigt, so steigt der Druck in der Hauptsteuerleitung 12 entsprechend an, so daß der 3-Wegeregler 8 einen größeren Volumenstrom bereitstellt. Der Zulaufregler Z1 des ersten Wegesteuerschiebers S1 regelt den Volumenstrom jedoch für den ihm zugeordneten Verbraucher 2 unabhängig vom Volumensstrom in der Pumpenleitung.
Sobald nun durch das Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders 2 eine Druckgrenze erreicht wird, die eine Gefahr darstellt, und auf die das Überwachungsventil 40 eingestellt ist, so spricht das Überwachungsventil 40 an und läßt aus der Entlastungssteuerleitung 37 über den Zweig 38, die Stichleitung 17, den Kanal 21 und die Tankleitung 10 so viel Druckmittel ab, daß der Zulaufregler Z1 den Volumenstrom soweit abdrosselt, daß der Zylinder 2 nicht mehr weiter ausfahren kann. Diese Druckgrenze wird eingehalten. Wird dann der Wegesteuerschieber S1 in seine Steuerstellung b verstellt, so läßt sich die Kolbenstange des Zylinders 2 wieder einfahren, da diese Bewegungsrichtung des Zylinders 2 durch das andere Überwachungsventil 39 überwacht wird, das nicht angesprochen hat. Auf diese Weise kann die Druckgrenze wieder unterschritten und die Kolbenstange des Zylinders 2 entsprechend eingefahren werden. Wird beim Einfahren der Kolbenstange wiederum eine kritische Druckgrenze erreicht, dann spricht das Überwachungsventil 39 an und begrenzt den Druck in der Entlastungssteuerleitung 37 so, daß der Zulaufregler Z1 wiederum nur einen gedrosselten Volumensstrom bereitstellt, der ein zu weites Einziehen der Kolbenstange verhindert. Dann wird der Zweig 36 über die Stichleitung 18 und den Kanal 24 zur Tankleitung 10 entlastet. Das Arbeiten der anderen Verbraucher V wird durch die vorerwähnten Funktionen nicht beeinträchtigt, weil der Wegesteuerschieber S1 durch seinen Zulaufregler Z1 unabhängig von den anderen Wegesteuerschiebern S2 - S5 agiert. Wird der Druck im Steuerleitungszweig 34 auf die vorerwähnte Weise begrenzt oder abgesenkt, so teilt sich diese Druckveränderung der Hauptsteuerleitung 12 nicht mit, da dann das Rückschlagventil 35 sperrt. Das Rückschlagventil 35 verhindert auch die Beeinflussung des dem Wegesteuerschieber, z.B. S1, zugehörigen Steuerleitungskreises bei höherem Druck in der Hauptsteuerleitung.
Beim zweiten Wegesteuerschieber S2 wird der Hydraulikmotor 3 in beiden Bewegungsrichtungen vom Überwachungsventil 41 auf die gleiche Druckgrenze überwacht, so daß der Zulaufregler Z2 jeweils bei Erreichen des gleichen Drucks den Volumensstrom drosselt und den Hydraulikmotor 3 anhält, sobald das Überwachungsventil 41 angesprochen hat.
Beim Wegesteuerschieber S3 wird der Zylinder 4 nur in Ausfahrrichtung der Kolbenstange durch das Überwachungsventil 43 überwacht. Wird in der Steuerstellung a des Wegesteuerschiebers S3 eine gefährliche Druckgrenze erreicht, so wird das durch das Überwachungsventil 43 durchgehende Druckmittel über den Zweig 38, die Stichleitung 17 und den Schieberkolben 14 zum Tank abgelassen. Wird der Wegesteuerschieber S3 in seine zweite Steuerstellung b verstellt, so wird die Kolbenstange des Zylinders 4 ohne Drucküberwachung eingefahren.
Beim vierten Wegesteuerschieber S4 wird in der zweiten Steuerstellung b die Kolbenstange des Zylinders 5 ausgefahren, bis der Anschlag 45 das Überwachungsventil 44 betätigt, so daß die Entlastungssteuerleitung 37 über den Zweig 36, die Stichleitung 18 und den Schieberkolben 14 schlagartig zur Tankleitung 10 entlastet wird. Der Zulaufregler Z4 schaltet zur Gänze ab. Der Zylinder 5 erhält kein Druckmittel mehr, sofern nicht der Wegesteuerschieber S4 in seine erste Steuerstellung a verstellt wird, in der die Kolbenstange des Zylinders 5 wieder eingefahren werden kann.
Beim fünften Wegesteuerschieber S5 wird in der zweiten Steuerstellung b die Kolbenstange des Zylinders ausgefahren, bis der Anschlag 45 das Überwachungsventil 46 betätigt. Der Druck in der Entlastungssteuerleitung 37 wird jedoch nicht zur Gänze abgebaut, sondern nur in dem Maß, wie es durch das nachgeschaltete DrucksbegrenzungsÜberwachungsventil 47 vorgegeben ist, und zwar dann über den Zweig 36, die Stichleitung 18 und den Schieberkolben 14 zur Tankleitung 10. Hier ist eine zusätzliche Sicherheitsfunktion gegeben, weil die Kolbenstange des Zylinders 6 über die Hubgrenze hinaus verfahren werden kann, sofern der Druck in der Entlastungssteuerleitung 37 nicht über eine gefährliche Druckgrenze (überwacht durch das Druckbegrenzungs-Überwachungsventil 47) ansteigt.
Bei der Ausführungsform von Fig. 2 ist eine Regelvorrichtung Rʹ anstelle der Regelvorrichtung R von Fig. 1 vorgesehen. Es handelt sich dabei um eine sogenannte Regelpumpe 7ʹ, die für größere Volumenströme, z.B. 120l/min. und mehr verwendet wird, weil dann die Pumpenförderung für den drucklosen Umlauf auf einen geringen Druck bzw. geringen Volumenstrom abgeregelt werden kann. Von der Pumpe 7ʹ führt die Pumpenleitung 9 zu den Zulaufreglern Z1 - Z5. Die Tankleitung 10 führt zum Tank zurück. Die aus den Anzapfungen der Wegesteuerschieber S1 - S5 versorgte Hauptsteuerleitung 12 führt in der Regelvorrichtung Rʹ über einen druckunabhängigen Mengenregler 51, der zum Entlasten der Hauptsteuerleitung 12 bei Nichtbetätigung der Wegesteuerschieber dient (druckloser Umlauf), zu einem Servo-Zylinder 52, der einen Regelschieber 53 in einer Pumpenzweigleitung 9ʹ betätigt. Der Regelteil der Pumpe 7ʹ wird durch einen aus dem Pumpenleitungszweig 9ʹ versorgten Stellzylinder 48 in einer Richtung und aus einem Federspeicherzylinder 49 in der anderen Richtung betätigt. Der Federspeicherzylinder 49 ist an den Regelschieber 53 angeschlossen. Mit diesen Komponenten wird der Volumenstrom in der Pumpenleitung 9 in Abhängigkeit vom benötigten Volumen der Verbraucher gesteuert. Zwischen der Pumpenleitung 9 und der Tankleitung 10 ist ferner ein Druckbegrenzungsventil 50 zur Begrenzung des Systemdrucks vorgesehen. Ferner ist an die Pumpenleitung 9 ein Druckminderventil 54 angeschlossen, das den Steuerdruck in der Steuerleitung 13 auf einen festen Druckwert (z.B. 35 bar) einregelt. Die Steuerleitung 13 wird für die Regelung der Regelglieder 31 bei der Druckbetätigung der Schieberkolben 14 der Wegesteuerventile S1 - S5 benutzt. Die Regelpumpe in der Regelvorrichtung Rʹ wird beispielsweise für Mobilkräne größerer Bauarten eingesetzt, bei denen Volumenströme über 120l/min. gebraucht werden, weil für diese Fälle die Regelpumpe verlustärmer arbeitet als die Konstantpumpe 7 von Fig. 1.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1A, 1B ist es zweckmäßig, die Rückschlagventile 35, die zwischen der Hauptsteuerleitung 12 und jeder Stichleitung 33 zu einem Steuerleitungszweig 34 angeordnet sind und die in Strömungsrichtung zu den Wegesteuerschiebern S1 - S5 sperren, als Wechselventile (35ʹ) auszubilden, so wie dies in Fig. 4 angedeutet ist. Ferner wird dann die Hauptsteuerleitung 12 hinter dem letzten Wegesteuerschieber S5 (in einer Endplatte) an die Tankleitung 10 angeschlossen und von der Stichleitung 33 ein Zweig 33ʹ an den Wegesteuerschieber, z.B. S5, angeschlossen, dessen Kolbenschieber 14ʹ mit einem in der Neutralstellung offenen Kanal 33ʺ zu einem Tankanschluß 33‴ ausgestattet ist. Das Wechselventil 35ʹ, dessen Schließglied jeweils einen von zwei Endanschlüssen 12b, 33a absperrt, ist mit seinem Mittelanschluß 12a und dem einen Endanschluß 12b in die Hauptsteuerleitung 12 eingesetzt. Der andere Endanschluß 33a ist an die Stichleitung 33 zum Steuerleitungszweig 34 angeschlossen.
In Fig. 3 ist der Proportional-Wegesteuerschieber S1 in seinem Aufbau erkennbar, der den Proportional-Wegesteuerschiebern S2 - S5 entspricht. Er besitzt ein Gehäuse 55 mit einer Bohrung 56 für den Schieberkolben 14. In Endkappen 57 und 58 sind Federn 59 enthalten, die die Nullstellung des Schieberkolbens 14 definieren und gleichzeitig für seine Verdrehsicherung sorgen. An der Endkappe 58 ist der Betätigungshebel 32 gelagert, der über ein Koppelglied 60 mit dem Schieberkolben 14 verbunden ist. In den Endkappen 58 und 57 sind Kammern gebildet, in denen über die Steuerleitungen 29, 30 die Bewegung des Schieberkolbens 14 druckabhängig steuerbar ist. Das Regelglied 31 ist zweckmäßigerweise an das Gehäuse 55 angesetzt.
Der Schieberkolben 14 besitzt beiderseits einer mittigen Abdichtzone ringförmige Nuten 61 und 62, die durch Steuerkanten 63, 64 und 65, 66 von den sich anschließenden Dichtzonen getrennt sind.
Der Pumpenanschluß P, der an die Pumpenleitung 9 angeschlossen ist, ist mittig im Gehäuse 55 vorgesehen. Beiderseits des Pumpenanschlusses P sind Verbraucheranschlüsse A und B als umlaufende Nuten in der Bohrung 56 vorgesehen, die an die Verbraucherleitungen 15 und 16 angeschlossen sind. Wiederum axial versetzt zu den Verbraucheranschlüssen A, B sind als Stichbohrungen ausgebildete Rücklaufanschlüsse R vorgesehen, die an die Tankleitung 10 angeschlossen sind und die Anschlußleitungen 25, 28 für die Entlastungssteuerleitungszweige 36, 38 bilden. Im Gehäuse 55 sind von einer Gehäuseaußenseite die Stichleitungen 17, 18 zur Bohrung 56 gebohrt, deren Mündungen strichliert angedeutet sind. Es ist dabei erkennbar, daß in der Nullstellung des Schieberkolbens 14 die Mündungen der Stichleitungen 17, 18 in einem kurzen Abstand hinter den Steuerkanten 63 bzw. 66 liegen und von den dort vorliegenden Dichtzonen des Schieberkolbens 14 abgesperrt sind. Im Mittelbereich des Gehäuses 55 sind ferner die beiden Anschlußleitungen 26, 27 der Anzapfungen erkennbar, die gemeinsam an den Steuerleitungszweig 34 (angedeutet durch eine Bohrung) angeschlossen sind.
Entsprechend der Darstellung von Fig. 1 ist an die Stichleitung 17 der Zweig 38 der Entlastungsleitung 37 angeschlossen und an die Stichleitung 18 der Zweig 36, d.h. die Zweige sind überkreuz angeschlossen, damit bei Verbindung des Pumpenanschlusses P mit dem Verbraucheranschluß A der Zweig 38 über die Stichleitung 17 entlastet wird, während bei einer Verbindung des Pumpenanschlusses P mit dem Verbraucheranschluß B der Zweig 36 über die Stichleitung 18 zur Tankleitung entlastet wird. Der Schieberkolben 14 kann nicht nur in die Steuerstellungen a und b verstellt werden, um den Zylinder 2 entsprechend zu beaufschlagen, sondern es sind Zwischenstellungen des Schieberkolbens 14 möglich, bei denen der Volumenstrom zum Verbraucher proportional der Verschiebung des Kolbenschiebers 14 ist. Es ist auf diese Weise eine sehr feinfühlige Steuerung der Bewegung des Zylinders 2 möglich, wobei der Zulaufregler Z1 entsprechend angesteuert wird. Für die Variante gemäß Fig. 4 ist zusätzlich der Kanal 33ʺ vorzusehen, der ausschließlich in der Neutralstellung den Zweig 33ʹ mit R verbindet.
Der besondere Vorteil der hydraulischen Steuervorrichtung gemäß den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 4 besteht darin, daß gleichzeitig unterschiedliche Verbraucher-Höchstdrücke begrenzt werden, und Verbraucher mit höherem Druckniveau gefahren werden können, weil das Ansprechen eines Überwachungsventiles keinen Einfluß auf gleichzeitig gefahrene Verbraucher mit höherem oder niedrigerem Druck hinsichtlich des Volumenstroms oder des Drucks hat. Das gleiche gilt für die Hubbegrenzung, die individuell nur auf den jeweils überwachten Verbraucher bzw. sogar nur auf die überwachte Bewegungsrichtung des Verbrauchers Einfluß nimmt und das Arbeiten der anderen Verbraucher hinsichtlich Volumenstrom und Druck nicht beeinflußt. Ferner wäre es denkbar, eine Entlastungssteuerleitung an die Hauptsteuerleitung 12 anzuschließen und über jeweils eine Stichleitung 17 oder 18 der Wegesteuerschieber S1 - S5 zu führen und ferner in der Entlastungssteuerleitung ein 2/2-Wege-Magnetventil einzusetzen, das von einem Druckgeber gesteuert wird, der den Druck in irgendeiner Verbraucherleitung eines Verbrauchers abgreift. Würden dann die Verbraucher der an die Entlastungsleitung angeschlossenen Wegesteuerschieber beaufschlagt werden und eine Überschreitung des Lastmomentes herbeiführen wollen, so wird über die Entlastungssteuerleitung der 3-Wegeregler zwischen der Pumpe und der Tankleitung abgeschaltet, so daß keiner der Verbraucher mehr arbeiten kann, solange er nicht in eine das Lastmoment verringernde Richtung bewegt wird. Auf diese Weise würden alle Zulaufregler der Wegesteuerschieber umgangen und direkt auf den 3-Wegeregler der Konstantpumpe oder bei einer Regelpumpe auf deren Regelkreis eingewirkt. Auch hierbei ließe sich also die Möglichkeit, die Entlastungssteuerleitung direkt über den Schieberkolben ihres Wegesteuerventils an den Rücklauf anzuschließen, nutzbringend einsetzen.

Claims

1. Hydraulische Steuervorrichtung für eine Verbrauchergruppe, mit mindestens zwei aus einer gemeinsamen Druckquelle (7, 7') versorgten, über eine Pumpen- und eine Tankleitung (9, 10) parallel geschalteten Wegesteuerschiebern (S1 - S5) für jeweils mindestens einen Verbraucher (V), mit einer vorgeschalteten Regelvorrichtung (R, Rʹ) für den Volumenstrom in der Pumpenleitung (9), mit je einem jedem Wegesteuerschieber zugeordneten Steuerleitungszweig (34), der zwischen Anzapfungen (26, 27) der jeweils mit Pumpendruck beaufschlagten Verbraucherleitung (15, 16) im Wegesteuerschieber und einer Steuerseite eines dem Wegesteuerschieber vorgeschalteten, aus der Pumpenleitung (9) vorgesteuerten 2/2-Wegereglers (Z1 - Z5) verläuft, mit einer über Rückschlagventile (35) an die Steuerleitungszweige (34) angeschlossenen Hauptsteuerleitung (12) für die Regelvorrichtung (R, Rʹ) und mit wenigstens einer einem der vorgesehenen Zwei-Wegeregler (Z1 - Z5) zugeordneten Entlastungs-Steuerleitung (36, 37, 38) zum Tank, die an den Steuerleitungszweig angeschlossen ist und in der zur Maximaldruckoder Weg-Überwachung wenigstens eines Verbrauchers (V) wenigstens ein Überwachungsventil ( 39 - 44, 46, 47) angeordnet ist, mit dem bei Erreichen einer Druckgrenze oder einer Weggrenze der Druck im Steuerleitungszweig (34) entlastbar oder begrenzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleitungszweig (34) über die Entlastungssteuerleitung (37, 36, 38) ständig an den Wege-Steuerschieber (S1 - S5) angeschlossen und in einer Steuerstellung (a oder b) im Inneren desselben unmittelbar an den Tank anschließbar ist, in der der vom Wegesteuerschieber versorgte Verbraucher (V) in Richtung auf eine Überschreitung einer vorbestimmten Druck- oder Hubgrenze in der Verbrauchergruppe beaufschlagt wird.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleitungszweig (34) über zwei parallele Entlastungssteuerleitungen (36, 37, 38) an den Wegesteuerschieber (S1 - S5) angeschlossen ist, daß jede Entlastungssteuerleitung (36, 37 oder 36, 38) für sich in jeweils einer Steuerstellung (a oder b) im Wegesteuerschieber (S1 - S5) an den Tank anschließbar ist, und daß in jeder Entlastungssteuerleitung (36, 37 oder 36, 38) wenigstens ein Überwachungsventil (39, 40) angeordnet ist.

3. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsventil (39, 40, 41, 43) ein vom Druck im Steuerleitungszweig (34) vorgesteuertes, vorzugsweise einstellbares, Druckbegrenzungsventil ist.

4. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsventil (44, 46) ein gegen Federkraft aus einer Sperrstellung verbraucherhubabhängig betätigbares 2/2-Wegeventil ist.

5. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß in der Entlastungssteuerleitung (37, 36, 38) ein 2/2-Wegeventil (46) und ein Druckbegrenzungsventil (47) hintereinander gesetzt sind.

6. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wegesteuerschieber (S1 - S5) ein Proportional-Wegesteuerschieber mit einem in einer Bohrung (56) seines Gehäuses (55) aus einer Nullstellung in zwei Steuerstellungen (a, b) verstellbaren Schieberkolben (14) ist, daß in der Bohrung (56), ausgehend von einem mittigen Pumpenzulauf (P) axial versetzt jeweils ein Verbraucheranschluß (A, B) und ein Rücklaufanschluß (R25, 28) angeordnet sind, daß der Schieberkolben (14) einen mittigen Dichtabschnitt und zu dessen beiden Seiten je eine umlaufende Nut (61, 62) aufweist, an die sich über Dichtkanten (63, 66) außenliegende Dichtzonen anschließen, und daß im Gehäuse (55) zwei von der Außenseite in die Bohrung (56) führende Entlastungssteuerleitungs-Stichleitungen (17, 18) vorgesehen sind, deren Mündungen in der Bohrungswand in Umfangsrichtung zu den Rücklaufanschlüssen (R25, 28) versetzt in axialen Bereichen der Bohrung liegen, die in der Nullstellung des Schieberkolbens (14) von den außenliegenden Dichtzonen abgedeckt sind.

7. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen - in der Nullstellung des Schleberkolbens (14) - benachbart zu den Steuerkanten (63, 66) liegen, derart, daß jede Steuerkante eine der Mündungen der EntlastungssteuerleitungsStichleitungen (17, 18) voreilend zur Verbindung des Pumpenanschlusses (P) mit dem einen Verbraucheranschluß (A, B) mit dem dem anderen Verbraucheranschluß (B, A) zugeordneten Rücklaufanschluß (R25, 28) verbindet.

8. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerleitungszweig (34) zusätzlich über einen Zweig (33ʹ) an einen ausschließlich in der Neutralstellung des Wegesteuerschiebers (S1 - S5) offenen, mit der Tankleitung (10) verbundenen Kanal (33ʺ) im Wegesteuerschieber (S1 - S5) angeschlossen ist, und daß das Rückschlagventil zwischen der Hauptsteuerleitung (12) und dem Steuerleitungszweig (34) als Wechselventil (35ʹ) augebildet ist, das mit einem Mittelanschluß (12a) und einem (12b) von zwei wechselseitig absperrbaren Endanschlüssen (12b, 33a) in die Hauptsteuerleitung (12) eingesetzt und mit dem anderen Endanschluß (33a) über eine Stichleitung (33) an den Steuerleitungszweig (34) angeschlossen ist.

9. Hydraulische Steuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptsteuerleitung (12) stromab des letzten Wegesteuerschiebers (S5) mit der Tankleitung (10) verbunden ist.