DE2209506A1 - Einrichtung zum steuern von hydroantrieben unter last - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Steuerung von Hydroantrieben unter Last Die Erfindung bezient sich auf eine Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben inner L@stmit in die lastseitige Druckölleidung zwischen @@@ inder und steuerventil eingefügtem Sperrventil und Diessel entin.
• Die Steuerung von Hydroantrieben bereitet dann Schwierigkeiten, wenn zum Steuerdruck eine auft vom Antrieb selbst herrührende, sich unter Umständen auch noch ändernde Lastkomponente hinzutritt. Eine selene nicht vom Hydroantrieb selbst herrührende komponente tritt beispielsweise beim Einfahren bzw. A@benko von Hubwefken unter Last auf. Eine Veränderung dieser Lestkon diente ergibt sich beispielsweise bei der Änderung der Neig @@@@@austangen und derglei0 cher Beispiel@@nte @@@@@@@@@@@@@ die @@@@@liche Last digkeit, der durch Gegensteuerung begegnet wird. Daraus resultieren hohe Druckspitzen sowie ein nachteiliges Aufschaukeln des Hydrosystems sowie der Anlage, die mit dem Hydrosystem ausgerüstet ist. Das Aufschaukeln kann zu Beschädigungen am Hydrosystem wie auch an der Anlage führen.
• Den beim offenen Hydroantrieb auftretenden Schwierigkeiten entsprechende Schwierigkeiten treten auch bei geschlossenen Hydroantrieben auf.
• Es ist vorgeschlagen worden, zur Behebung dieser Schwierigkeiten in die lastseitige Druckölleitung ein Sperrventil mit einem nachgeschalteten Drosselrückschlagventil einzufügen. Diese Ventilkombination weist jedoch erhebliche Nachteile auf. So muß vom Drosselrückschlagventil abgestellt auf den jeweiligen Lastfall eine erhebliche Drosselwirkung ausgehen, damit ein hinreichender Staudruck entsteht. Beim Fahren ohne Last oder aber wenn ein schnelleres Absenken unter Last vorgesehen ist, muß gegen das Drosselventil mit vollem Förderdruck gefahren werden.
• Nach einem.anderen Vorschlag ist dem Sperrventil ein federbelastetes Kolbenbremsventii nachgeschaltet. Hierbei bereitet es Schwierigkeiten, die Ventile genau aufeinander abzustimmen. Außerdem baut sich zwischen Sperrventil und Bremsventil ein Staudruck auf, der in nachteiliger Weise das Schließen des Sperrventils beeinflußt.
• Es ist des weiteren bekannt, dem in der lastseitigen Druckölleitung angeordneten Rückschlagventil einen Steuerkolben zuzuordnen, der das Rückschlagventil über einen zwischen Rüekschlagventil und Steuerkolben angeordneten Zwischenkolben öffnet und als Drossel zur Regulierung der Durchflußmenge bzw. der Fanrgeschwindigkeit des Arbeitskolbens im Hydrozylinder dient. Steuerkolben und Zwischenkolben sind selbstständige Bauelemente (DBP 1 217 212). Mangels einer Verbindung zwischen Steuerkolben und Zwischenkolben kann es hierbei zu einer gegläufigen Verlagerung von Steuerkolben und Zwischekolben dergestalt kommen, daß der Steuerkolben außer Eingriff der Drosselstelle gelengt und der Zwischenkolben, gegebenenfalls pendelnd, in Eingriff mit dem Rückschlagventil bleibt, woraus ein unkontrollierbares Absenken - pulsierendes oder Schlagertiges Absenken des Arbeitskolbens in Hydrozylinder re-- ie:?t.
• Als nachteilig erweise es sich nierbel des weiteren, daß Drosselssetlle euspelen vom Rückschlagventil nur über eine Umgehungsleitung zugänglich ist, woraus eine der Schließrichtung des Rückschlagventils entgegengesetzte Strömungsrichtung des Drucköls resultiert, was im Ergebriis dazu führen kann, da, sei unvorhergesehenem, plötzlichen Abfall des Steuerdrucks, etwa beim Leckwerden der Forderleitung oder beim Ausfall des Antriebs, ein Schließen des Rückschlagventils unterbleibt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei offenen und geschlossenen Hydroantrieben in einwandfreier leise sicherzustellen, daß beim Fahren unter Last die nicht vom Antrieb selbst herrührende Lastkomponente die Fahrgeschwindigkeit nicht beeinflußt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben unter Last mai in die lastseitige Drückölleitung zwischen Hydrozylinder und Steuerventil eingefügtem Sperrventil und Drosselventil gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Sperrventil ein Drosselventil zugeordnet ist, desseh Ventilkörper auf einer Kolbenstange angeordnet ist, deren Sperrventil zugekehrtes Ende mit dem Ventilkörper des Sperrventils im Sinne einer Öffnung des Sperrventils nach vorausgehender Schließstellung des Drosselventils mit einem Bereich stetig zunehmenden Durchflußquerschnittes des Drosselventils in Ringriff bringbar ist, und die auf der vom Sperrventil abgekehrten Seite einem einerseits vom Lastdruck andererseits vom Steuerdruck beaufschlagbsren, die zunehmenden Steuerkolben trägt.
• Wenn die Kolbenstange des E@@ aus gegen Last ausgefahren werden soll, wira die as eitige Fö,derleitung mit Drucköl beaufschlags. Dabei was sich mächs vor dem Steuerkolben ein Lastdruck auf, @ @ die der Steuerkolben und den Drosselkörper ragende Kolbensvenge des Servosystems außer Eingriff des Rückschlagventile und der Drosselkörper außer Eingriff der Drosse gebrecht wird, so daß der volle Durchflußquerschnit @ setustub err erfügrung steht. Soll die Kolbenstange @@@@@@@ einge@@@@@ werden, wird dem seitige Förderleitung mit Drucköl beaufschlagt wird. Der sich dabei auf der gegenüberliegenden Seite des Steuerkolbens aufbauende Steuerdruck verlagert die den Steuerkolben und den Drosselkörper tragende Kolbenstange in Richtung auf das zunächst geschlossene Sperrventil, wobei der Drosselkdrper zunächst in Schließstellung und sodann in Drosselstellung mit einem Bereich zunehmenden Durchflußquerschnitts unter Abheben des Ventilkörpers vom Ventilsitz des Sperrventils durch die Kolbenstange übergeht, so daß das Drucköl in der lastseitigen Förderleitung abströmen kann. Bei zu schnellem Abströmen von Drucköl, das zu einem unerwünscht schnellen Absinken der Kolbenstange des Hydrozylinders führen würde, nimmt der Lastdruck vor dem Steuerkolben wieder zu und führt zu einer begrenzten Verlagerung des Steuerkolbens und des zusammen mit dem Steuerkolben auf einer Kolbenstange sitzenden Drosselkörpers gegen den Steuerdruck, woraus eine Verringerung des Durchflußquerschnittes an der Drosselstelle resultiert. Dieses Spiel von Steuerkolben und Drosselkörper führt zum Einpendeln auf eine mittlere Durchflußmenge'an der Drosselstelle, die dann auch aufrechterhalten wird, und somit zu einer mittleren Sinkgeschwindigkeit der Kolbenstange des Wrdrozylinders. Das Serßrosystem kompensiert so die nicht vom Hydrosystem selbst herrührende Lastkomponente ebenso wie Veränderungen der Lastkomponente, gleichermaßen verhindert6 es eine Übersteuerung.
• Im übrigen bleibt bei dieser Anordnung von Rückschlagventil, Drosselventil und Steuerzylinder die Funktion des Rückschlagventils als Sicherheitsventil voll erhalten.
• Diese Anordnung eröffnet des weiteren in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, Rückschlagventil, Drosselventil und Steuerzylinder in einer sogenannten Patrone unterzubringen.
• Zur Erzielung des ausgehend von der Schließstellung stetig zünehmenden Durchflußquerschnittes an der Drosselstelle kann ein zylindrischer Drosselkörper mit konischem Ansatz vorgesehen sein. Das schließt die Verwendung anders ausgestalteter Drosselkörper nicht aus.
• Die Sinkgeschwindigkeit der Kolbenstange des Hydrozylinders läßt sich beeinflussen durch eine Veränderung des Steuerkolbenhubs, die durch eine Verlagerung des Steuerkolbens auf der den Steuerkolben tragenden Kolbenstange bewirkt wird. Die Verlagerung des Steuerkolbens lä@t sich dadurch bewirken, daß man der Steuerkolben wir einen Innengewinde versieht, das in Eingriff mit einem Außengewinde auf der unverdrehbaren Kolbenstange steht, sodaß man den Steuerkolben durch Drehen auf der Kolbenstange verlagern kann.
• Einer bevorzugte Ausführungsform gemäß steht der Steuerkolben in Eingriff mit einer von außen zugänglichen den den Steuerkolben aufnehmenden Zylinder abschließenden, in dem Zylinder drehbeweglich gelagerten Buchse.
• Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, in der den Steuerkolben beaufschlagenden steuerseitigen Druckölleitung rücklaufseitig eine Drosselstelle mit veränderbarem Durchflußquerschnitt vorzusehen, durch die die Dämpfungscharakteristik des Steuerkolbens beeinflußbar ist.
• In der Zeichnung ist die Erfindung weitergehend erläutert.
• Es zeigen: Figur 1 einen offenen, erfindungsgemäB ausgestalteten Hydroantrieb, Figur 2 einen geschl-ssenen, erfindungsgemaß ausgestalteten Hydroantrieb.
• Der in Figur 1 dargestellte offene Hydreantrieb besteht im wesentlichen aus einem Arbeitszlinder 11, etwa für einen Kranausleger, dem Druckölbehälter 21, dem Steuerventil 31, dem Sperrventil 61 und einem damit zusammenwirkenden Drosselventil 411/814.
• Je nachdem, welcher der Zylinderräume 111 und 112 des Arbeitszylinder 11 mit Drucköl beaufschlagt wird, wird die auf dem Kolben 113 sitzende Kolbenstange 114 aus- oder eingefahren. Welcher der Zylinder 111 und 112 mit Drucköl beaufschlagt wird, bestimmt sich durch das Steuerventil 31, durch das das aus dem Behälter 21 gepumpte Drucköl beim Ausfahren der Kolbenstange 114 durch das Leitungssystem 41 unter Erndugang einre Lastdruckes in den Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11 gelangt. Kit dem Ausfahren der Kolbenstange 114 durch Heben das Kolben 113 geht ein Abfließen von Drucköl aus dem Zylinderraum 12 des Arbeitszylinders 11 durch das Leitungssystem 71 in den Behälter 21 einher. Das Ei anren der Kolbenstange 114 erfolgt durch eine gegenläu~~ge Beaufschlagung das Arbeitskolbens 113 mit Drucköl, bewirkt @@@ Unschaltung des Steuerventils 31.
• In das Leitungssystem 41 zwischen Steuerventil 31 und Zylinderraum 111 ist enn drückt gventil 61, bestehend aus einem unter der Einwirkung einer Feder 613 gegen den Ventilstutz 611 gepr@@t@ @gelfru@@@ zu Verbilk@rper 612 ein@@@@@ den das @@@@@@@@@@ @@@@@@ das Arbeitekolbens 113, etwa bei einem Ausfall der Förderpumpe, aus.
• schließt. Für die Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 113 bedarf es zusätzlich zu 3eauSschlagung des Zylinderraumes 112 mit Drucköl einer Öffnung des Rückschlagventils 61 gegen den Lastdruck, damit das Drucköl aus dem Z.rlinderraum 111 abfließen kann. Die Öffnung des Rückschlagventils 61 wird bewirkt durch die Spitze 813' einer Kolbenstange 813, die einer. Steuerkolben 812 zugeordnet ist, der auf der vom Rücksonlagientil 1 abgekehrten Seite bei einer Schaltung de Steuerventils 31 im Sinne einer Abwärtsbewegung des Arbeitskolbens 113 über die Steuerleitung 711 mit Drucköl esufschlagt, in Richtung auf das Rückschlagventil 61 verlagert wird.
• Im Abstand von dem Steuerkolben 812 ist auf die Kolbenstange 813 ein Drosselkolben 814 angeordnet, der eine Drosselstelle 411 in der Leitung 41 zwischen Steuerventil 31 und Rückschlagventil 61 in dem Rhythmus Offnungsstellung-Schließstellung-Drosselstellung mit stetig zunehmendem Durchflußquerschnitt mit der Maßgabe überfährt, daß die Spitze 813' der Kolbenstange 813 sich lediglich in Drosselstellung des Kolbens 814 in Eingriff mit dem Ventilkörper 612 des Rückschlagventils 61 befindet.
• Eine Kurzschlußleitung 412 zwischen der Leitung 41 und dem Hubraum 811 vor der Drosselstelle 411 stellt die ständige Verbindung zwischen dem Hubraum 811 und der Leitung 41 sicher. In der Steuerleitung 711 ist zuflußseitig ein Rückschlagventil 712 und abflußseitig eine Drosselstelle 713 vorgesehen.
• Der Hub des Steuerkolbens 812 in dem Hubraum 811 und damit die Drosselwirkung des Drosselkolbens 814 ist veränderbar durch Verlagerung des Steuerkolbens 812 auf der Kolbenstange 815. Die Drosselwirkung an der Drosselstelle 711 ist ebenfalls veränderbar.
• Die Wirkungsweise dieses Hydroantriebs ist folgende: Zum Ausfahren der Kolbenstange 114 bzw. zum Heben des Arbeitskolbens 113 wird-das Leitungssystem 41 mit Drucköl beaufschlagt, das das Rückschlagventil 61 durchströmend in den Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11 gelangt.
• Der sind; dabei auch vor dem Steuerkolben 812 aufbauende Druck ü.-erfährt den Drosselkolben 814 zuvor in Öffnungsstellung.
• Das leckölfrei schließende Rückschlagventil 61 stellt die jeweilige Stellung des Arbeitskolbens 113 in dem Arbeitszylinder 11 bei Unterbrechung der Druckölförderung sicher.
• Zum Einfahren der Kolbenstange 114 bzw. zum Senken des Arbeitskolbens 115 wird das Leitungssystem 71 mit Drucköl beaufschlagt, das ohne weiteres in den Zylinderraum 112 des Arbeitszylinders 11 gelangt. Das Drucköl gelangt dabei gleichzeitig durch die Zweigleitung 711 hinter den Steuerkolben 812. Bei dem dadurch bewirkten Hub des Steuerkolbens 8>12 überfahrt der dem Steuerkolben 812 vorgelagerte Drosselkolben 814 die Drosselstelle 411 in der Leitung 41 in der Taktfolge Schließstellung-Drosselstellung. In Drosselstellung des Drosselkolbens 814 wird der Ventilkörper 612 von dem Ventilsitz 611 des in der Leitung 41 eingefügten Rückschlagventils 61 abgehoben, und das in dem Zylinderraum 111 des Arbeitszylinders 11 befindliche Drucköl kann in den Behälter 21 abströmen.
• Die Senkgeschwindigkeit des Arbeitskolbens 115 bestimmt sich nach dem jeweiligen Durchflußquerschnitt an der Drosselstelle 411, der sich durch das Verhältnis Steuerdruck zum Lastdruck bestimmt. Die Regulierung erfolgt durch den die Drosselstelle 411 überfahrenden Drosselkolben 814 mit einem bei Eingriff mit dem Rückschlagventil 61 sich von der Schließstellung im Sinne einer Zunahme des Durchflußquerschnitts stetig ändernden Drosselbereich.
• Beim Absenken des Arbeitskolbens 113 unter Last besteht die Tendenz zur Zunahme der Senkgeschwindigkeit. Daraus resultiert eine Zunahme des Lastdruckes vor dem Steuerkolben £12. Überwiegt der Lastdruck den auf der anderen Seite des Steuerkolbens 812 anstehenden Steuerdruck, wird der Steuerkolben 812 gegn den Steuerdruck verlagert, womit eine entsprechende Verlagerung des Drosselkolbens 814 und eine daraus resultierende Verminderung des Durchflußquerschnitts an der Drosselstelle 411 einhergeht. Auf diese Weise wird die Senkgeschwindigkeit wieder verminders bis der vor dem Steuerkolben 812 ansstehende Steuerdruck den Lastdruck wieder überwiegt, womit dann wieder eine gegenläufige Verlagerung des Steuerkolbens 812 und eine damit verbundene Verlagerung des Drosselkolbens 814 im Sinne einer Vergrößerung des Durchflußquerschnitts an der Drosselstelle 411 einhergeht, bis sich bei stetig kleiner werdendem Hub des als Dämpfungselement wirkenden Steuerkolbens 812 ein mittlerer Durchflußquerschnitt an der Drosselstelle 411 und eine dementsprechende mittlere Senkgeschwindigkeit des Arbeitskolbens 113 selbsttätig eingestellt hat. Während desAbsenkens des Arbeitskolbens 113 etwa durch Ärderung der Welgung der Wre@@valegers auftretende Änderungen des Lastdruckes werden selbsttätig kompensiert.
• Neben der selbsttätigen Einregulierung einer mittleren Senkgeschwindigkeit unter Last verhindert das erfindungsgemäße System eine Ubersteuerung von Hand.
• Bei dem in Figur 2 dargestellten geschlossenen Hydroantrieb sind zwei erfindungsgemäße Systeme vorgesehen, von denen jeweils eines einer Arbeitsrichtung zugeordnet ist.
• Die konstruktive Ausgestaltung des Systems Sperrventil-Drosselventil-Dämpfungszylinder ist an dem einen der beiden Bestandteil des Hydroantriebs gemäß Figur 2 bildenden Systeme erläutert. Steuerkolben 812 und Drosselkolben 814 sitzen auf einer gemeinsamen Kolbenstange 813, die sich fluchtend zu dem Ventilkörper 612 des Rückschlagventils 61 erstreckend von der vom Boden 911 des Zylinders 91 abgekehrten Seite her in den Zylinder 91 eingeführt ist.
• Der mit einem Iiengewinde in Eingriff mit einem Außengewinde der Kolbenstange 813 befindliche Steuerkolben 812 ist durch Drehen auf der unverdrehbaren Kolbenstange 815 in achsialer Richtung verlagerbar. Eine mit dem Steuerkolben 812 verbundene, das freie Ende 81511 der Kolbenstange 815 umgebende Buchse 812t wird von einer in den Zylinder 1 eingreifenden, drehbeweglich in dem Zylinder gelagerten Buchse 912 schlüsselartig übergriffen. Durch Drehen der Buchse 912 im Zylinder 91 wird eine Drehung des Kolbens als auf der Kolbenstange 815 unter gleichzeitiger achsialer Verlagerung des Kolbens 812 bewirkt. Die daraus resultierende Änderung des Steuerkolbenhuos ergibt eine Veränderung des Drosselbereichs an der Drosselstelle 411. Der Durchflußquerschnitt der abflußseitig in der Steuerleitung 711 vorgesehenen Drosselstelle 715 läßt sich mit Hilfe der Stellschraube 915 verändern. Damit ist eine Beeinflussung der Dämpfungscharakterisitk des Steuerkolbens 812 möglich.

Claims (7)

A n 5 p r ü c h e

1. Einrichtung zum Steuern von Hydroantrieben unter Last mit in die lastseitige Druckölleitung zwischen Hydrozylinder und Steuerventil eingefügtem Sperrventil und Drosseiventil, dadurch xekennzeichnet, da dem Sperrventil (61) ein Drosselventil (41i/814) zugeordnet ist, dessen Ventilkörper (814) auf einer Kolbenstange (81)) angeordnet ist, deren dem Sperrventil (61) zugekehrtes Ende (813') mIt dem Ventilkörper (612) des Sperrventils (61) im Sinne einer Öffnung des Sperrventils (61) nach vorausgehender Schließstellung des Drosselventils (411/ 814) mit einem Bereich stetig zunehmender, Durchflußquerschnitts des Drosselvenbils (411/814) in Eingriff bringbar ist, und die auf der -vom Sperrvenoil (61) abgekehrten Seite einen einerseits vom Lastdruck und andererseits vom Steuerdruck beaufschlagbaren die Kolbenstange (813) mitnehmender Steuerkolben (812) trägt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Drosselkörper (814) mit konischem Ansatz.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerklben (812) auf der Kolbenstange (813) in achsialer Richtung verlagerbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (812) mit ein Innengewinde in Eingriff mit einem Außengewinde auf der unverdrehbaren Kolbenstange (813) steht.

5. Einrichtung nach den ansprücher ~-4 dadurch gekennzeichnet, das der Steuerkolben ( 1~) in Eing~irf mit einer von außen zugängl den, den der Steuerkolben (812) aufnehmenden Zylinde ( abschrieteruen, in dem Zylinder ( @, drenbeweglich @@~@werten B@ @@ (812) steht.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Steuerkolben (S-12) beaufschlagenden steuerseitigen Druckölleitung (711) rücklaufseitig eine Drosselstelle (715) mit veränderbarem Durchflußquerschnitt vorgesehen is.

7. Anwendung der Einrichtung nach den Ansprüchen 1-6 für geschlossene Hydroantriebe.

L e e r s e i t e