EP2430319B1 - Hydraulische ventilvorrichtung - Google Patents

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EP2430319B1
EP2430319B1 EP20100717055 EP10717055A EP2430319B1 EP 2430319 B1 EP2430319 B1 EP 2430319B1 EP 20100717055 EP20100717055 EP 20100717055 EP 10717055 A EP10717055 A EP 10717055A EP 2430319 B1 EP2430319 B1 EP 2430319B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connection
load
consumer
pressure
hydraulic valve
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP20100717055
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English (en)
French (fr)
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EP2430319A1 (de
Inventor
Winfried RÜB
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydac Filtertechnik GmbH
Original Assignee
Hydac Filtertechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Hydac Filtertechnik GmbH filed Critical Hydac Filtertechnik GmbH
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Application granted granted Critical
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0416—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor with means or adapted for load sensing
    • F15B13/0417—Load sensing elements; Internal fluid connections therefor; Anti-saturation or pressure-compensation valves
    • F15B13/0418—Load sensing elements sliding within a hollow main valve spool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761—Electrically actuated valve

Definitions

  • the DE 10 2005 033 222 A1 discloses a LUDV valve assembly in which a directional control valve forms a Zulaufmeßblende, which is followed by an individual pressure compensator.
  • a LUDV control is considered a special case of a load sensing control in which the highest load pressure of the hydraulic load is reported to a variable displacement pump and this is controlled so that there is a pump pressure related to the pump performance by a certain pressure difference above the load pressure.
  • a hydraulic consumer is driven in the form of a hydraulic working or consumer cylinder, which is connected to two load terminals of the control arrangement. To adjust a rapid traverse, the two pressure chambers of the consumer can be connected to each other and to a pressure medium source.
  • this connection of the two consumer connections via a pressure fluid flow path, in which a check valve is arranged.
  • the connection of the other consumer connection to the pressure medium source and / or the first-mentioned consumer connection is possible only at rapid traverse via the pressure fluid flow path and the check valve.
  • this design measure means that a flow of pressure medium from a piston rod-side annular space to a bottom-side cylinder space is only permitted in principle, as long as the pressure in the latter is less than or approximately equal to the pressure on the piston rod side.
  • a comparable solution to the DE 10 2005 033 222 A1 is also through the EP 1 647 719 A2 shown, which relates to a regeneration valve means with independent, separate regeneration valve, which responds to the extension of the consumer cylinder, so as to establish a fluid connection from the bottom side to the ring side of the consumer cylinder, both said pressure chambers of the consumer cylinder are then connected to the return port R to To counteract any acceleration pressure or to avoid that the cylinder is not slowed down or even stopped by high loads in rapid traverse.
  • said regeneration valve corresponding space is created in the valve housing. Also, the known regeneration valve builds complicated, which should lead to increased manufacturing costs.
  • the EP 1 184 576 B1 describes a valve device for controlling a consumer, in particular in the form of a so-called. Mäh head for a also usable in forestry full mower, wherein a pressure limit of the load applied to the respective consumer of the mowing head load pressure is made possible by a control piston or a movable control device of a hydraulic valve assembly when a limit load pressure is exceeded in a pressure limiting position can be brought in the the load pressure leading consumer terminal is connected to a tank port and the load pressure continues to act on this consumer port in the flow direction on the control piston.
  • a pressure limit of the load applied to the respective consumer of the mowing head load pressure is made possible by a control piston or a movable control device of a hydraulic valve assembly when a limit load pressure is exceeded in a pressure limiting position can be brought in the the load pressure leading consumer terminal is connected to a tank port and the load pressure continues to act on this consumer port in the flow direction on the control piston.
  • the DE 603 04 663 T2 in turn describes a hydraulic valve assembly having a supply port assembly having a high pressure port P and a low pressure port T, a working port arrangement comprising two working or Nutzan getting A, B, which in turn are connectable to a hydraulic consumer, a directional valve and between the directional valve and the supply port arrangement P, T arranged compensation valve whose pressure output is connected to a pressure input of the directional valve.
  • the compensation valve has a discharge port which is connectable to a pressure outlet and has a valve element movable in the opposite direction from a starting position in the form of a slide, which is on one side of the pressure in the load-sensing conduit and the force of a spring and on the opposite side Pressure is applied to the pressure outlet.
  • the valve member As the valve member moves in one direction, it will perform a pressure control function and, when moving in the opposite direction, will perform a pressure relief function.
  • the spool has a longitudinal channel which is connected via a transverse bore to the pressure outlet and terminates in a first pressure chamber.
  • the longitudinal channel in turn goes beyond the transverse bore and leads via a closable opening to a second pressure chamber, in which a relief pressure prevails.
  • the invention has for its object to provide a cost-effective and space-saving manner a functionally reliable hydraulic valve assembly that avoids an acceleration pressure when switching from power stroke in a rapid traverse and allows monitoring of the load pressure.
  • the control device can be adjusted by a means for measuring the load pressure with the measurement simultaneously in position, it is possible that returned in a rapid traverse position of the control device when a maximum pressure is exceeded, the control device in a power stroke position becomes. This is done smoothly, since it is provided according to the invention that a valve opening cross-section between a feed line and a working connection is not changed during the transition from power stroke to rapid traverse position. It is also provided, when switching the reflux of a ring side of the consumer no longer to switch to a tank connection, but to connect to a feed channel (PA) through the user port (A). If in turn the load pressure falls during the power stroke, then the force on the means for measuring the load pressure also decreases and the movable control device assumes a proportional intermediate position between the power stroke and the rapid traverse.
  • PA feed channel
  • the means for measuring the load pressure is a measuring cylinder with volumetric flask whose first working space is fluidly connected to the Se Erasmussloadsensing connection and pressurized in rapid traverse and in the power stroke and the piston rod in a Anberichtraum the control housing of the movable control device protrudes.
  • the measuring piston is arranged to be axially movable relative to the control slide and a longitudinal channel in the control slide connects the load-sensing connection to the first working space of the measuring cylinder.
  • the measuring cylinder is an integral part of the spool, which can be moved in a particularly preferred embodiment of a maximum working position also in the rapid traverse position.
  • a control connection of the control slide with a control groove is fluid-conducting connected to one of the useful connections, in particular in the form of a working space of the hydraulic consumer.
  • pocket-like connection channels extend in the control device between a load-signaling connection and a further user connection for the consumer.
  • the movable control device is provided with further Lastmelde- and Lasttextlan whiln that interconnect paired with each other connect a load-sensing connection to a load-sensing connection and connect in dependence on the Verfahr ein the control device at least a portion of the terminals of the fluid connection arrangement fluid leading together.
  • the consumer of a consumer or working cylinder is formed with an annular space and a piston chamber as a fluid-carrying Workrooms. It is further provided that in a change from power stroke to rapid traverse then the annular space of the consumer cylinder is connected to the Nutzanschluß A as a feed line.
  • the hydraulic valve device can also be used in other hydraulic drives, such as traction motors of electro-hydraulic vehicles and more.
  • the pertinent paired hydraulic motor assembly then has fluid-carrying working spaces and a the annular space of the working cylinder corresponding working space of the respective hydraulic motor is then to connect to the supply line via the Nutzanschluß A with this and the other fluid-carrying spaces of the respective hydraulic motor are comparable to the piston chamber of said consumer cylinder as working space head for.
  • FIGURE shows a partial longitudinal section through the valve device according to the invention.
  • valve assembly 1 with a designated as a whole with 10 fluid port assembly, which includes a pressure supply port P, a return port R, a section load sensing LS, two control terminals P ' A and P' B and two payload A, B has.
  • the fluid ports LS, P ' A , R, P and P' B , A and B are housed in a common control housing 12, which is seen in the figure at the end of the control housing 12 is provided with a known pressure compensator 14, the Terminals LS, P ' A , R, P and P' B is connected upstream and these controls.
  • the pressure compensator 14 enables a so-called pressure medium quantity cut by a pressure limitation (not shown) (LS) in a spring chamber 16 of the pressure compensator 14 in order to cut off the amount of inflow, for example in the case of a fluidic load connected to the service connections A, B in the form of a hydraulic consumer cylinder 4, in order to avoid overloading the load.
  • LS pressure limitation
  • a movable control device 18 of the valve assembly 1 is driven by two pilot valves 20,22, the sake of simplicity in the figure are shown only insofar as their respective assignable housing connections are shown in the control housing 12.
  • the pertinent control via pilot valves is common, so that will not be discussed in more detail here at this point.
  • the respective pilot valve 20,22 accommodated in a assignable housing 24,26, which are flanged on both sides of the center part of the control housing 12 and in addition to the usual connections T 0 and P ST on the bottom side ports for the purpose of applying two counteracting control pressures X A and X B.
  • About the port P ST is the pump control pressure to the respective pilot valve 20,22 and further the pertinent pilot valves are connected to said tank connection line T 0 .
  • Said control device 18 has a horizontally displaceable control slide 28, viewed in the direction of the figure, which is shown in the figure in its floating position deflected to the left.
  • the neutral position is effected by two counter-acting spring accumulator in the form of compression springs 30, which are integrated in a respective spring chamber through which pressure medium X A , X B spring chamber in the pilot housings 24,26.
  • the control device 18 with spool 28 is provided with load-sensing terminals 32,34 and load-sensing terminals 36,38, which are interconnected in pairs carrying fluid.
  • the first load-sensing terminal 32 is fluidly connected to the second load-sensing terminal 38 and the second load-indicating connection 34 is in fluid-conducting connection with the first load-sensing connection 36.
  • the connections mentioned are introduced as radial transverse bores into the control slide 18 and come into respectively open or blocking connection with the connections of the fluid connection arrangement which can be assigned in this respect, depending on the displacement position of the control slide 28 10 as shown in the figure.
  • the spool 28 has along its outer periphery at least two longitudinally oriented, pocket-like control channels 48,50, which open in the neutral position of the spool 28 respectively in the Nutzanschluß A and the Nutzanschluß B. Further, in the control channel 48, a dividing partition 58 is retracted, at least in the area of the utility connection A, wherein in the figure shown floating position of the spool 28 of the Nutzanschluß A in fluid industrialder connection with even further in the outer periphery of the spool 28 introduced fluid carrying pockets 56 which in the position shown in a the spool 28 encompassing annular channel, which in turn is connected to the return port R.
  • the designated control channel 50 forms with its opening cross-section in the direction of the user port B, the so-called orifice of the valve device and seen in the direction of the figure is left of the partition 58 of the other part of the pocket-like control channel 48 for the backflow into the feed channel P ' A Responsible in rapid traverse.
  • connecting channels 40, 42 arranged within the control slide 28 are used.
  • the one connecting channel 40 is formed as a so-called.
  • Central channel which covers in the neutral position of the control device 18 shown in the figure with its axial length between the section load sensing connection LS and the Nutzanschluß B.
  • the pertinent Center channel 40 begins in the direction of the figure seen on the left side of the spool 28 and extends along the center axis to the bore of the measuring cylinder 5.
  • the connecting channel 42 is provided in parallel as a ring longitudinal channel, in the neutral position of the control device 18 with its axial length at least covers the area between control terminal P ' A and user port A.
  • the center channel 40 is limited to the limit of the possible channel guides so far edge of an insert sleeve 44, which at least partially along its outer periphery in a predetermined central region arranged with the inner wall of the spool 28 in this area limits the longitudinal annular channel 42.
  • the annular longitudinal channel 42 may also be formed from a plurality of concentric with the central channel 40 individual channels (not shown in detail).
  • the axial position of the insert sleeve 44 extends according to the figure between the first load-sensing connection 32 and a narrowed offset point between the first load-sensing connection 36 and the second load-sensing connection 38 at the height of the return connection R.
  • the opposite other free end in the region of the first load-indicating connection 32 is based on a compression spring extending between a closure plug 46 and the free end of the sleeve and extent with a predetermined bias the insert sleeve 44 holds in their position.
  • any existing length tolerances in the system insert sleeve 44 can be compensated to the inside of the spool 28.
  • a rapid traverse position for the connected hydraulic consumer 4 is achieved in that the spool 28 is moved beyond the so-called.
  • Lifting position also seen in the direction of the figure to the right and the so-called.
  • Floating position for the consumer can be by a kind Overlift of the spool 28 on the so-called.
  • Lower position in the direction seen on the figure reach to the left. Starting from the neutral position shown in the figure, therefore, the spool 28 is moved to the right first in the lifting and then in the rapid traverse position for the consumer or moved in the opposite direction, starting from the neutral position to the left over the lowering position in the floating position.
  • the control channel 50 comes with increasing traversing movement of the spool 28 in the direction of lifting position in overlap with the control terminal P ' B , which leads to an enlargement of the relevant Meßblendenquerites.
  • a means 2 designed as a measuring cylinder 5 for measuring the load pressure in the useful connection B is present.
  • the measuring cylinder 5 has a measuring piston 6 and a piston rod 8, which is reduced in diameter relative to the measuring piston 6. Further, the piston rod 8 extends through on its right free end a bottom 9 of the spool 28 and the free right end of the piston rod 8 opens into the spring chamber, which is connected to the pilot control port X B.
  • the load-sensing connection 38 which opens into the return connection R in the center or neutral position of the control spool 28, is transferred on the opposite connection side into a longitudinal channel 15, which is in fluid-conducting connection with the center channel 40.
  • the longitudinal channel 15 terminates in a first working space 7 of the measuring cylinder 5, which is filled in the illustration shown by the measuring piston 6, which also closes the right channel end free cross section of the longitudinal channel 15.
  • the spool 28 moves the spool 28 as seen in the direction of the figure to the right, the spool takes the measuring cylinder 5 also to the right with the result that the load sensing port 38 in register with the Ring channel comes to which the user terminal B is connected, so that in the pertinent right position of the load sensing terminal 38 as load sensing terminal LS B for the pending in Nutzan gleich B load pressure is used, the pertinent Loadsensing réelle LS B in turn via the longitudinal channel 15 to the measuring cylinder 5 is passed. Consequently, the load-sensing connection 38 continues via the longitudinal channel 15 as a section load-sensing connection LS B and opens into the first working space 7 of said measuring cylinder 5.
  • the measuring cylinder 5 is moved to the right, at least until the piston rod 8 abuts with its right free end 11 against the end wall 13 of the spring chamber of the pilot housing 26.
  • a throttle or non-return valve arrangement is preferably provided.
  • the free cross section of the valve opening 50 between feed line P and working connection B is not changed during the transition from the power stroke to rapid traverse.
  • a monitoring of the load pressure with said measuring means 2 and a load-dependent switching from rapid traverse to power stroke is performed. If the cylinder piston unit of the consumer 4 is driven in rapid traverse and the load pressure rises to the maximum permitted pressure, the measuring cylinder arrangement 5 in the control spool 28 switches it back into the power stroke. Then again the maximum lifting power is available and due to the connection of the return flow from the ring side 3 in the feed channel, it does not unintentionally to a shift shock.
  • the force on the measuring cylinder 5 also decreases and the control spool 28 assumes a proportional intermediate position between power stroke and rapid traverse, with a throttled connection of the cylinder ring side 3 to the T return.
  • the throttled pressure on the cylinder ring side 3 must be set lower than the feed pressure in the pump inlet P, because only then can the lifting force be increased. As a result, no volume flow can now flow back into the feed channel from the cylinder ring side 3 (no regeneration). Conversely, no flow from the feed channel A flows to the ring side 3 of the consumer, either the throttle point must separate the pressure chambers from each other or a check valve, as stated, prevent the flow.
  • the consumer or working cylinder 4 may also be another hydraulic consumer, for example in the form of a hydraulic motor for a traction drive, be it in a vehicle, be it in a lifting device, such as an elevator, and the like.
  • a fluid-carrying working space of the consumer in correspondence to the annular space 3 of the consumer cylinder 4 when switching the control device 18 in the sense of a change from power stroke to rapid traverse to the user port A or B to connect as an effective feed line.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilvorrichtung mit einer Fluidanschlußanordnung, beinhaltend mindestens
    • einen Druckversorgungsanschluß P,
    • einen Rücklaufanschluß R,
    • einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS,
    • zwei Steueranschlüsse P'A und P'B sowie
    • zwei Nutzanschlüsse A,B,
    an die mindestens ein Verbraucher mit seinen fluidführenden Arbeitsräumen angeschlossen ist und mit einer verfahrbaren Steuereinrichtung zum zumindest teilweisen Ansteuern von Anschlüssen der Fluidanschlußanordnung.
  • Die DE 10 2005 033 222 A1 offenbart eine LUDV-Ventilanordnung, bei der ein Wegeventil eine Zulaufmeßblende ausbildet, der eine Individualdruckwaage nachgeschaltet ist. Eine LUDV-Steuerung gilt als Sonderfall einer Loadsensing-Steuerung, bei der der höchste Lastdruck der hydraulischen Verbraucher an eine Verstellpumpe gemeldet und diese so geregelt wird, dass betreffend die Pumpenleistung ein um eine bestimmte Druckdifferenz über dem Lastdruck liegender Pumpendruck anliegt. Über die LUDV-Ventilanordnung wird ein hydraulischer Verbraucher in Form eines hydraulischen Arbeits- oder Verbraucherzylinders angesteuert, der an zwei Verbraucheranschlüssen der Steueranordnung angeschlossen ist. Zum Einstellen eines Eilganges können die beiden Druckräume des Verbrauchers miteinander und mit einer Druckmittelquelle verbunden werden. Um ein Absacken des Verbrauchers im Betrieb zu verhindern, erfolgt diese Verbindung der beiden Verbraucheranschlüsse über einen Druckmittelströmungspfad, in dem ein Rückschlagventil angeordnet ist. Über das Wegeventil selbst ist dabei nur die Verbindung zu einem der Verbraucheranschlüsse aufgesteuert, die Verbindung des anderen Verbraucheranschlusses mit der Druckmittelquelle und/oder dem erstgenannten Verbraucheranschluß ist im Eilgang nur über den Druckmittelströmungspfad und das Rückschlagventil möglich. Bei einem hydrostatischen Verbraucher bedeutet diese konstruktive Maßnahme, dass eine Druckmittelströmung von einem kolbenstangenseitigen Ringraum zu einem bodenseitigen Zylinderraum grundsätzlich nur dann zugelassen wird, solange der Druck in diesem kleiner oder etwa gleich dem Druck an der Kolbenstangenseite ist.
  • Eine vergleichbare Lösung zu der DE 10 2005 033 222 A1 ist auch durch die EP 1 647 719 A2 aufgezeigt, die eine Regenerations-Ventileinrichtung mit eigenständigem, separatem Regenerationsventil betrifft, das beim Ausfahren des Verbraucherzylinders anspricht, um dergestalt eine Fluidverbindung von der Bodenseite zu der Ringseite des Verbraucherzylinders herzustellen, wobei beide genannten Druckkammern des Verbraucherzylinders dann mit dem Rücklaufanschluß R verbunden sind, um einem etwaigen Beschleunigungsruck entgegenzuwirken oder zu vermeiden, dass der Zylinder im Eilgang nicht durch hohe Lasten abgebremst oder gar angehalten wird. Für den Einsatz des genannten Regenerationsventils ist im Ventilgehäuse entsprechender Bauraum zu schaffen. Auch baut das bekannte Regenerationsventil kompliziert auf, was zu erhöhten Herstellkosten führen dürfte.
  • Die EP 1 184 576 B1 beschreibt eine Ventileinrichtung zur Ansteuerung eines Verbrauchers, insbesondere in Form eines sog. Mäh-Kopfes für einen auch im Forstbetrieb einsetzbaren Voll-Mäher, wobei eine Druckbegrenzung des an dem jeweiligen Verbraucher des Mäh-Kopfes anliegenden Lastdruckes ermöglicht ist, indem ein Steuerkolben oder eine verfahrbare Steuereinrichtung einer hydraulischen Ventilanordnung bei Überschreiten eines Grenz-Lastdruckes in eine Druckbegrenzungsposition bringbar ist, in der der den Lastdruck führende Verbraucheranschluß mit einem Tankanschluß verbunden wird und der Lastdruck an diesem Verbraucheranschluß weiterhin in Fließrichtung auf den Steuerkolben einwirkt. Durch diese Art einer Individualdruckbegrenzung kann eine Beschädigung des angeschlossenen Verbrauchers durch Druckspitzen vermieden werden.
  • Die DE 603 04 663 T2 beschreibt wiederum eine hydraulische Ventilanordnung mit einer Versorgungsanschlußanordnung, die einen Hochdruckanschluß P und einen Niederdruckanschluß T aufweist, eine Arbeitsanschlußanordnung, die zwei Arbeits- oder Nutzanschlüsse A,B aufweist, die wiederum mit einem hydraulischen Verbraucher verbindbar sind, einem Richtungsventil und einem zwischen dem Richtungsventil und der Versorgungsanschlußanordnung P,T angeordneten Kompensationsventil, dessen Druckausgang mit einem Druckeingang des Richtungsventils verbunden ist. Das Kompensationsventil weist einen Entlastungsausgang auf, der mit einem Druckausgang verbindbar ist und verfügt über ein aus einer Ausgangsstellung in entgegengesetzte Richtungen bewegbares Ventilelement in Form eines Schiebers, der auf einer Seite vom Druck in der Lastfühlleitung und der Kraft einer Feder und auf der entgegengesetzten Seite vom Druck am Druckausgang beaufschlagt ist. Bei Bewegung des Ventilelements in eine Richtung nimmt dieses eine Druckregelfunktion und bei Bewegung in die entgegengesetzte Richtung eine Druckentlastungsfunktion wahr. Der Steuerschieber weist einen Längskanal auf, der über eine Querbohrung mit dem Druckausgang verbunden ist und in einer ersten Druckkammer endet. Der Längskanal geht wiederum über die Querbohrung hinaus und führt über eine verschließbare Öffnung zu einer zweiten Druckkammer, in der ein Entlastungsdruck herrscht. Mit dieser bekannten Lösung ist es möglich, sog. parasitären Druckfortpflanzungen entgegenwirken zu können, wobei bei dahingehenden Lösungen leckagebehaftet es dennoch zu einem ungewollten Anheben von Lasten kommen kann.
  • Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, in kostengünstiger und Bauraum sparender Weise eine funktionssichere hydraulische Ventilanordnung anzugeben, die beim Umschalten von Krafthub in einen Eilgang einen Beschleunigungsruck vermeidet und eine Überwachung des Lastdruckes ermöglicht.
  • Eine dahingehende Aufgabe löst eine hydraulische Ventilvorrichtung mit den Merkmalen in der Gesamtheit des Patentanspruches 1.
  • Dadurch, dass gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Steuereinrichtung von einem Mittel zur Messung des Lastdruckes mit der Messung gleichzeitig in ihrer Position verstellt werden kann, ist es ermöglicht, dass in einer Eilgangstellung der Steuereinrichtung bei Überschreiten eines Maximaldruckes die Steuereinrichtung in eine Krafthubstellung rückgeführt wird. Dies erfolgt ruckfrei, da erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass ein Ventilöffnungsquerschnitt zwischen einer Speiseleitung und einem Arbeitsanschluß beim Übergang von Krafthub auf Eilgangstellung nicht verändert wird. Es ist ferner vorgesehen, beim Umschalten den Rückfluß einer Ringseite des Verbrauchers nicht mehr nach einem Tankanschluss zu schalten, sondern mit einem Speisekanal (PA) durch den Nutzanschluss (A) zu verbinden. Sinkt wiederum der Lastdruck während des Krafthubes, dann sinkt auch die Kraft auf das Mittel zur Messung des Lastdruckes und die verfahrbare Steuereinrichtung nimmt eine proportionale Zwischenstellung zwischen dem Krafthub und dem Eilgang ein.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Ventilanordnung ist vorgesehen, dass das Mittel zur Messung des Lastdruckes ein Meßzylinder mit Meßkolben ist, dessen erster Arbeitsraum fluidführend mit dem Sektionsloadsensing-Anschluß verbunden ist und im Eilgang und im Krafthub mit Druck beaufschlagt ist und dessen Kolbenstange in einen Ansteuerraum des Steuergehäuses der verfahrbaren Steuereinrichtung ragt.
  • Bevorzugt ist der Meßkolben axial verfahrbar zu dem Steuerschieber angeordnet und ein Längskanal in dem Steuerschieber verbindet den Loadsensing-Anschluß mit dem ersten Arbeitsraum des Meßzylinders. Der Meßzylinder ist dabei integraler Bestandteil des Steuerschiebers, der in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel über eine maximale Arbeitsstellung hinaus in die Eilgangstellung verschoben werden kann.
  • In der Eilgangstellung ist ein Steueranschluß des Steuerschiebers mit einer Steuernut fluidführend mit einem der Nutzanschlüsse, insbesondere in Form eines Arbeitsraumes des hydraulischen Verbrauchers, verbunden. Ferner erstrecken sich taschenartige Verbindungskanäle in der Steuereinrichtung zwischen einem Lastmeldeanschluß und einem weiteren Nutzanschluß für den Verbraucher.
  • Vorzugsweise ist die verfahrbare Steuereinrichtung mit weiteren Lastmelde- und Lastfühlanschlüssen versehen, die paarweise miteinander verschaltet einen Lastmeldeanschluß einem Lastfühlanschluß zuordnen und die in Abhängigkeit der Verfahrstellung der Steuereinrichtung zumindest einen Teil der Anschlüsse der Fluidanschlußanordnung fluidführend miteinander verbinden.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der hydraulischen Ventilvorrichtung ist der Verbraucher aus einem Verbraucher- oder Arbeitszylinder gebildet mit einem Ringraum und einem Kolbenraum als fluidführende Arbeitsräume. Ferner ist vorgesehen, dass bei einem Wechsel von Krafthub zu Eilgang dann der Ringraum des Verbraucherzylinders mit dem Nutzanschluß A als Speiseleitung verbunden ist. Neben einer Anwendung für Arbeits- oder Verbraucherzylinder kann die hydraulische Ventilvorrichtung jedoch auch bei sonstigen hydraulischen Antrieben eingesetzt werden, wie beispielsweise Fahrmotoren von elektrohydraulischen Fahrzeugen und mehr. Die dahingehende paarweise Hydromotorenanordnung weist dann fluidführende Arbeitsräume auf und ein dem Ringraum des Arbeitszylinders entsprechender Arbeitsraum des jeweiligen Hydromotors ist dann an die Speiseleitung über den Nutzanschluß A mit dieser zu verbinden und die sonstigen fluidführenden Räume des jeweiligen Hydromotors sind als Arbeitsraum vergleichbar dem Kolbenraum des genannten Verbraucherzylinders anzusteuern.
  • Im folgenden wird die erfindungsgemäße hydraulische Ventilvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die einzige Figur einen teilweisen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung.
  • Die Figur zeigt in einem teilweisen Längsschnitt eine Ventilanordnung 1 mit einer als Ganzes mit 10 bezeichneten Fluidanschlußanordnung, die unter anderem einen Druckversorgungsanschluß P, einen Rücklaufanschluß R, einen Sektionsloadsensing-Anschluß LS, zwei Steueranschlüsse P'A und P'B sowie zwei Nutzanschlüsse A, B aufweist.
  • Die Fluidanschlüsse LS, P'A, R, P und P'B, A und B sind in einem gemeinsamen Steuergehäuse 12 untergebracht, wobei das in der Figur gesehen unter Ende des Steuergehäuses 12 mit einer an sich bekannten Druckwaage 14 versehen ist, die den Anschlüssen LS, P'A, R, P und P'B vorgeschaltet ist und diese ansteuert. Die Druckwaage 14 ermöglicht insbesondere eine sog. Druckmittelmengenabschneidung durch eine nicht gezeigte Druckbegrenzung (LS) in einem Federraum 16 der Druckwaage 14, um etwa bei einem am Anschlag stehenden, mit den Nutzanschlüssen A, B verbundenen fluidischen Verbraucher, regelmäßig in Form eines hydraulischen Verbraucherzylinders 4, die Zuflußmenge abzuschneiden, um dergestalt Überlastungen am Verbraucher zu vermeiden.
  • Eine verfahrbare Steuereinrichtung 18 der Ventilanordnung 1 wird von zwei Pilotventilen 20,22 angesteuert, die der einfacheren Darstellung wegen in der Figur nur insoweit aufgezeigt sind, als ihre jeweils zuordenbaren Gehäuseanschlüsse im Steuergehäuse 12 aufgezeigt sind. Die dahingehende Ansteuerung über Pilotventile ist üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Ansonsten ist das jeweilige Pilotventil 20,22 in einem zuordenbaren Gehäuse 24,26 aufgenommen, die beidseitig an dem Mittenteil des Steuergehäuses 12 angeflanscht sind und neben den üblichen Anschlüssen T0 und PST bodenseitig noch Anschlüsse aufweisen zwecks Aufbringen zweier gegenläufig wirkender Steuerdrücke XA und XB. Über den Anschluß PST steht der Pumpensteuerdruck am jeweiligen Pilotventil 20,22 an und des weiteren sind die dahingehenden Pilotventile an die genannte Tankanschlußleitung T0 angeschlossen.
  • Die genannte Steuereinrichtung 18 weist einen in Blickrichtung auf die Figur gesehen horizontal verschiebbaren Steuerschieber 28 auf, der in der Figur in seiner nach links ausgelenkten Schwimmstellung dargestellt ist. Die Neutralstellung wird durch zwei gegenläufig wirkende Federspeicher in Form von Druckfedern 30 bewirkt, die in einem jeweils von Druckmittel XA, XB durchströmten Federraum in den Pilotgehäusen 24,26 integriert sind.
  • Die Steuereinrichtung 18 mit Steuerschieber 28 ist mit Lastmeldeanschlüssen 32,34 sowie mit Lastfühlanschlüssen 36,38 versehen, die paarweise miteinander fluidführend verschaltet sind. Und zwar ist der erste Lastmeldeanschluß 32 fluidführend mit dem zweiten Lastfühlanschluß 38 verbunden und der zweite Lastmeldeanschluß 34 steht in fluidführender Verbindung mit dem ersten Lastfühlanschluß 36. Die genannten Anschlüsse sind als radiale Querbohrungen in den Steuerschieber 18 eingebracht und kommen in Abhängigkeit von der Verfahrstellung des Steuerschiebers 28 in jeweils öffnende oder sperrende Verbindung mit den insoweit zuordenbaren Anschlüssen der Fluidanschlußanordnung 10 gemäß der Darstellung nach der Figur.
  • Der Steuerschieber 28 weist entlang seines Außenumfanges zumindest zwei längsorientierte, taschenartige Steuerkanäle 48,50 auf, die in Neutralstellung des Steuerschiebers 28 jeweils in den Nutzanschluß A bzw. den Nutzanschluß B ausmünden. Ferner ist in dem Steuerkanal 48 zumindest im Bereich des Nutzanschlusses A eine unterteilende Trennwand 58 eingezogen, wobei in der Figur gezeigten Schwimmstellung des Steuerschiebers 28 der Nutzanschluß A in fluidführender Verbindung mit noch weiter in dem Außenumfang des Steuerschiebers 28 eingebrachten fluidführenden Taschen 56 ist, die in der gezeigten Stellung in einen den Steuerschieber 28 umgreifenden Ringkanal ausmünden, der wiederum an den Rücklaufanschluß R angeschlossen ist. Der mit 50 bezeichnete Steuerkanal bildet mit seinem Öffnungsquerschnitt in Richtung des Nutzanschlusses B die sog. Meßblende der Ventilvorrichtung aus und in Blickrichtung auf die Figur gesehen ist links von der Trennwand 58 der weitere Teil des taschenartigen Steuerkanals 48 für die Rückströmung in den Speisekanal P'A im Eilgang zuständig.
  • Zum Herstellen der fluidführenden Verbindung zwischen den paarweise einander zuordenbaren Lastmelde- und Lastfühlanschlüssen 32,36;34,38 dienen innerhalb des Steuerschiebers 28 angeordnete Verbindungskanäle 40,42. Dabei ist der eine Verbindungskanal 40 als sog. Mittenkanal ausgebildet, der in der in der Figur gezeigten Neutralstellung der Steuereinrichtung 18 mit seiner axialen Länge den Bereich zwischen dem Sektionsloadsensing-Anschluß LS und dem Nutzanschluß B überdeckt. Der dahingehende Mittenkanal 40 beginnt in Blickrichtung auf die Figur gesehen auf der linken Seite des Steuerschiebers 28 und verläuft entlang dessen Mittenachse bis in die Bohrung des Meßzylinders 5. Der Verbindungskanal 42 ist parallel als Ringlängskanal vorgesehen, der in der Neutralstellung der Steuereinrichtung 18 mit seiner axialen Baulänge zumindest den Bereich zwischen Steueranschluß P'A und Nutzanschluß A abdeckt.
  • Der Mittenkanal 40 ist zur Begrenzung der möglichen Kanalführungen insoweit randseitig von einer Einsatzhülse 44 begrenzt, die zumindest teilweise längs ihres Außenumfanges in einem vorgebbaren Mittenbereich angeordnet mit der Innenwand des Steuerschiebers 28 in diesem Bereich den Ringlängskanal 42 begrenzt. Der Ringlängskanal 42 kann auch aus einer Vielzahl an konzentrisch zum Mittenkanal 40 angeordneten Einzelkanälen (nicht näher dargestellt) gebildet sein. Die axiale Lage der Einsatzhülse 44 erstreckt sich gemäß der Figur zwischen dem ersten Lastmeldeanschluß 32 und einer verengten Versatzstelle zwischen erstem Lastfühlanschluß 36 und zweitem Lastfühlanschluß 38 in der Höhe des Rücklaufanschlusses R. Während die Einsatzhülse 44 mit ihrem einen, in Blickrichtung auf die Figur gesehen rechten Ende sich an der genannten Engstelle innerhalb der Längsbohrung des Steuerschiebers 28 abstützt, ist das gegenüberliegende andere freie Ende im Bereich des ersten Lastmeldeanschlusses 32 an eine Druckfeder angelehnt, die sich zwischen einem Abschlußstopfen 46 und dem freien Hülsenende erstreckt und insoweit mit einer vorgebbaren Vorspannung die Einsatzhülse 44 in ihrer Lage hält. Über diese Anordnung lassen sich etwaig vorhandene Längentoleranzen im System Einsatzhülse 44 zu Innenseite des Steuerschiebers 28 ausgleichen.
  • Eine Eilgangstellung für den angeschlossenen hydraulischen Verbraucher 4 wird dadurch erreicht, dass der Steuerschieber 28 über die sog. Hebenstellung hinaus in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach rechts bewegt wird und die sog. Schwimmstellung für den Verbraucher läßt sich durch eine Art Überhub des Steuerschiebers 28 über die sog. Senkenstellung in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach links erreichen. Ausgehend von der in der Figur gezeigten Neutralstellung wird also der Steuerschieber 28 nach rechts zunächst in die Heben- und dann in die Eilgangstellung für den Verbraucher verbracht oder in gegenläufiger Richtung ausgehend von der Neutralstellung nach links über die Senkenstellung in die Schwimmstellung verfahren. Im übrigen kommt der Steuerkanal 50 mit zunehmender Verfahrbewegung des Steuerschiebers 28 in Richtung Hebenstellung in Überschneidung mit dem Steueranschluß P'B, was zu einer Vergrößerung des relevanten Meßblendenquerschnitts führt.
  • In Blickrichtung auf die Figur gesehen ist im rechten Bereich des Steuerschiebers 28 ein als Meßzylinder 5 ausgebildetes Mittel 2 zur Messung des Lastdruckes im Nutzanschluß B vorhanden. Der Meßzylinder 5 weist einen Meßkolben 6 auf sowie eine Kolbenstange 8, die im Durchmesser gegenüber dem Meßkolben 6 reduziert ist. Ferner durchragt die Kolbenstange 8 auf ihrem rechten freien Ende einen Boden 9 des Steuerschiebers 28 und das freie rechte Ende der Kolbenstange 8 mündet in den Federraum aus, der an den Pilotsteueranschluß XB angeschlossen ist. Der Lastfühlanschluß 38, der in der gezeigten Mitten- oder Neutralstellung des Steuerschiebers 28 in den Rücklaufanschluß R mündet, ist auf der gegenüberliegenden Anschlußseite in einen Längskanal 15 übergeführt, der in fluidführender Verbindung mit dem Mittenkanal 40 steht. Auf seiner dem Mittenkanal 40 abgewandten rechten Seite mündet der Längskanal 15 in einen ersten Arbeitsraum 7 des Meßzylinders 5 aus, der in der gezeigten Darstellung von dem Meßkolben 6 ausgefüllt ist, der im übrigen auch den rechten freien Kanalendquerschnitt des Längskanals 15 verschließt.
  • Fährt der Steuerschieber 28 in Blickrichtung auf die Figur gesehen nach rechts, nimmt der Steuerschieber den Meßzylinder 5 gleichfalls nach rechts mit mit der Folge, dass der Lastfühlanschluß 38 in Überdeckung mit dem Ringkanal kommt, an den der Nutzanschluß B angeschlossen ist, so dass in der dahingehenden rechten Stellung der Lastfühlanschluß 38 als Loadsensing-Anschluß LSB für den im Nutzanschluß B anstehenden Lastdruck dient, wobei der dahingehende Loadsensingdruck LSB wiederum über den Längskanal 15 an den Meßzylinder 5 weitergegeben wird. Mithin ist der Lastfühlanschluß 38 über den Längskanal 15 als Sektionsloadsensing-Anschluß LSB fortgeführt und mündet in den ersten Arbeitsraum 7 des genannten Meßzylinders 5.
  • Steigt der Lastdruck im Nutzanschluß B zu sehr hohen Werten, wird der Meßzylinder 5 nach rechts verfahren, und zwar zumindest so lange, bis die Kolbenstange 8 mit ihrem rechten freien Ende 11 an die Abschlußwand 13 des Federraumes des Pilotgehäuses 26 anstößt. Hierdurch entsteht eine Gegenkraft am Steuerschieber 28 in Richtung eines Überganges von einer Eilgangstellung in die Hebenstellung. Auf diese Weise läßt sich bei einer übermäßigen Belastung an der Kolbenstangeneinheit des Verbraucherzylinders 4 ein ruckfreier Übergang in eine die Lasteinleitung auf ein mit dem Verbraucherzylinder 4 wirkverbundenen lasttragenden Hebezeuges erreichen sowie eine maximale Hubkraft erzeugende Stellung für den Steuerschieber 28. Sinkt dagegen der Lastdruck im Krafthub wiederum ab, dann sinkt auch die Druckkraft, die auf den Meßkolben 6 über den Loadsensing-Anschluß LSB einwirkt, und der Steuerschieber 28 nimmt eine proportionale Zwischenstellung zwischen Krafthub und Eilgang ein, wobei eine gedrosselte Verbindung des Ringraumes 3 des Verbraucherzylinders 4 zu dem Rücklaufanschluß R entsteht. Um zu verhindern, dass aus dem Nutzanschluß A kein Druckmittel mehr in den Ringraum 3 strömt, ist bevorzugt eine nicht näher dargestellte Drossel- oder Rückschlagventilanordnung vorzusehen.
  • Erfindungsgemäß wird also der freie Querschnitt der Ventilöffnung 50 zwischen Speiseleitung P und Arbeitsanschluß B beim Übergang vom Krafthub auf Eilgang nicht verändert. Beim Umschalten wird nur der Rückfluß von der Ringseite 3 des Verbrauchers 4 nicht mehr nach T geschaltet, sondern mit dem Speisekanal in Form des Nutzanschlusses A verbunden. Um die Hubgeschwindigkeit konstant zu halten, wird eine Überwachung des Lastdruckes mit dem genannten Meßmittel 2 und eine lastabhängige Umschaltung von Eilgang nach Krafthub vorgenommen. Wird die Zylinderkolbeneinheit des Verbrauchers 4 im Eilgang gefahren und steigt dabei der Lastdruck auf den erlaubten Maximaldruck an, dann schaltet die Meßzylinderanordnung 5 im Steuerschieber 28 diesen zurück in den Krafthub. Dann steht wieder die maximale Hubkraft zur Verfügung und aufgrund der Verbindung des Rückflusses von der Ringseite 3 in den Speisekanal kommt es nicht ungewollt zu einem Schaltruck.
  • Sinkt der Lastdruck jetzt im Krafthub ab, dann sinkt auch die Kraft auf den Meßzylinder 5 und der Steuerschieber 28 nimmt eine proportionale Zwischenstellung zwischen Krafthub und Eilgang ein, wobei eine gedrosselte Verbindung der Zylinderringseite 3 zum T-Rücklauf entsteht. Der gedrosselte Druck auf der Zylinderringseite 3 muß sich dabei niedriger einstellen als der Speisedruck im Pumpenzulauf P, denn nur so kann die Hubkraft gesteigert werden. Dadurch kann jetzt aus der Zylinderringseite 3 heraus kein Volumenstrom mehr zurück in den Speisekanal fließen (keine Regeneration). Damit umgekehrt kein Volumenstrom aus dem Speisekanal A zur Ringseite 3 des Verbrauchers fließt, muß entweder die Drosselstelle die Druckräume voneinander trennen oder ein Rückschlagventil, wie dargelegt, den Durchfluß verhindern. Anstelle des Verbraucher- oder Arbeitszylinders 4 kann auch ein sonstiger hydraulischer Verbraucher treten, beispielsweise in Form eines Hydromotors für einen Fahrantrieb, sei es bei einem Fahrzeug, sei es bei einer Hebeeinrichtung, wie einen Fahrstuhl, und dergleichen mehr. Im dahingehenden Fall ist dann ein fluidführender Arbeitsraum des Verbrauchers in Entsprechung zu dem Ringraum 3 des Verbraucherzylinders 4 bei einem Umschalten der Steuereinrichtung 18 im Sinne eines Wechsels von Krafthub zu Eilgang mit dem Nutzanschluß A oder B als wirksame Speiseleitung zu verbinden.

Claims (10)

  1. Hydraulische Ventilvorrichtung mit einer Fluidanschlußanordnung (10), beinhaltend mindestens
    - einen Druckversorgungsanschluß (P),
    - einen Rücklaufanschluß (R),
    - einen Sektionsloadsensing-Anschluß (LS),
    - zwei Steueranschlüsse (P'A) und (P'B) sowie
    - zwei Nutzanschlüsse (A,B)
    an die mindestens ein Verbraucher (4) mit seinen fluidführenden Arbeitsräumen angeschlossen ist,
    und mit einer verfahrbaren Steuereinrichtung (18) zum zumindest teilweise Ansteuern von Anschlüssen der Fluidanschlußanordnung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) von einem Mittel (2) zur Messung des Lastdruckes in eine Eilgangstellung bei Überschreiten eines Maximal-Lastdruckes in eine Krafthubstellung und umgekehrt bewegbar ist und dass bei einem Umschalten der Steuereinrichtung (18) im Sinne eines Wechsels von Krafthub zu Eilgang der Rückfluss einer Ringseite (3) des Verbrauchers (4) nicht mehr nach einem Tankanschluss (T) geschaltet ist, sondern mit einem Speisekanal (PA) durch den Nutzanschluss (A) verbunden ist.
  2. Hydraulische Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (2) zur Messung des Lastdruckes ein einen Meßkolben (6) aufweisender Meßzylinder (5) ist, dessen erster Arbeitsraum (7) fluidführend mit einem Sektionsloadsensing-Anschluß (LSB) verbunden ist und im Eilgang und Krafthub mit Druck beaufschlagt ist.
  3. Hydraulische Ventilvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Meßkolben (6) mit einer Kolbenstange (8) versehen ist, die in jedem Verfahrzustand des Meßkolbens (6) mit ihrem freien Ende in einen Ansteuerraum (XB) eines Pilotgehäuses (26) ragt, an das ein Pilotventil (22) angeschlossen ist.
  4. Hydraulische Ventilvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Meßkolben (6) axial verschiebbar in dem Steuerschieber (28) angeordnet ist und ein Längskanal (15) in dem Steuerschieber (28) den Sektionsloadsensing-Anschluß (LSB) mit dem ersten Arbeitsraum (7) des Meßzylinders (5) fluidführend verbindet.
  5. Hydraulische Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Meßzylinder (5) innerhalb der verfahrbaren Steuereinrichtung (18) angeordnet ist.
  6. Hydraulische Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verfahrbare Steuereinrichtung (18) über eine maximale Arbeitsstellung für den Verbraucher (4) hinaus in eine Eilgangstellung in Richtung des einen Pilotventils (22) verschiebbar ist.
  7. Hydraulische Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) mit Lastmelde- und Lastfühlanschlüssen (32,34;36,38) versehen ist, die paarweise miteinander verschaltet einen Lastmeldeanschluß einem Lastfühlanschluß (32,38;34,36) zuordnen und die in Abhängigkeit der Verfahrstellung der Steuereinrichtung (18) zumindest ein Teil der Anschlüsse der Fluidanschlußanordnung (10) fluidführend miteinander verbinden.
  8. Hydraulische Ventilvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastfühlanschluß (38) eine radiale Querbohrung in der Steuereinrichtung (18) ausbildet, die in den Längskanal (15) der Steuereinrichtung (18) einmündet und die den Druck am Loadsensing-Anschluß (LSB) abgreift, sobald der Lastfühlanschluß (36) in den Nutzanschluß (B) einmündet, an den der zuordenbare Arbeitsraum des Verbrauchers (4) angeschlossen ist.
  9. Hydraulische Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (4) aus einem Verbraucherzylinder gebildet ist mit einem Ringraum (3) und einem Kolbenraum als fluidführende Arbeitsräume und dass bei dem Wechsel von Krafthub zu Eilgang der Ringraum (3) mit dem Nutzanschluß (A) als Speiseleitung verbunden ist.
  10. Hydraulische Ventilvorrichtung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ventilöffnungsquerschnitt zwischen einer Speiseleitung und einem Arbeitsanschluß beim Übergang von Krafthub auf Eilgangstellung nicht veränderbar ist.
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