DE2440555A1 - Hydraulischer steuerkreis - Google Patents

Description

Hamburg, den 16. August 1974 163974 ..1216 3AB

Priorität: 4. September 1973, U.S.A Pat.Anm.Nr. 394 192

Anmelder;

Caterpillar Tractor Co.
Peoria, 111., U.S.A.

Hydraulischer Steuerkreis

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Steuerkreis, in welchem ziuei hydraulische Arbeitszylinder im Gleichgang durch ziuei Steuerventile betätigt ujerden. Die Erfindung betrifft insbesondere einen vereinfachte" Anordnung der Ventile, um ihre Zusammenschaltung mit den beiden Arbeitszylindern zu erleichtern.

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Hydraulische Arbeitszylinder werden beispielsweise zur Bf3tätigung verschiedener Werkzeuge zur Werkstoff bearbeitung oder Erdbewegung oder dergleichen gewöhnlich paarweise eingesetzt. In solchen Anordnungen erfolgen die Arbeitabewegungen, also das Einziehen und Ausfahren der Arbeitszylinder im Gleichklang, Für andere Anuiendungsfälle jedoch, in ujelchan beispielsweise zwei hydraulische Arbeitszylinder zur Steuerung eingesetzt werden, können sie sowohl im Gleichklang als auch einander entgegengesetzt arbeiten, und es kann beispielsweise ein Arbeitszylinder eingezogen und der andere gleichzeitig ausgefahren werden.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden insbesondere in Verbindung mit einem Anwendungsfall beschrieben, in welchem die Arbeitszylinder gleichgehend ausgefahren und zurückgezogen werden. Der erfindungsgemäße Steuerkreis ist jedoch so ausgebildet, daß er auch zur Steuerung von zwei gegeneinander arbeitenden Arbeitszylindern geeignet ist.

Infolge der hydraulischen Strömungsanforderungen in einer solchen Anlage ist es auch üblich, ein getrenntes Steuerventil und eine Pumpe für die Regulierung jedes einzelnen hydraulischen Arbeitszylinders vorzusehen. Ein derartiges System ist beispielsweise durch die US-Patentschrift

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3 486 418 (Cryder) bekannt geworden»

In solchen Anordnungen können Paare von Steuerventilen parallel zueinander oder als Teil einer Steuerventilreihe oder Steuerventilbank angeordnet sein. Aufgrund der Anzahl der gewöhnlich erforderlichen Steuerventile und auch infolge der Größe der Verbindungsschläuchs und anderer Bauteile sind derartige hydraulische Steuerkreise meist verhältnismäßig kompliziert und schwierig zusammenzubauen·

Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung eines hydrau- · lischen Steuerkreises mit zwei Steuerventilen zur gleichzeitigen Betätigung eines Paares hydraulischer Arbeitszylinder, wobei die beiden Steuerventile so angeordnet und ausgebildet sein sollen, daß die Verbindung mit den beiden hydraulischen Arbeitszylindern erleichtert und vereinfacht wird. ^!

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines solchen hydraulischen Steuerkreises, bei welchen getrennte Pumpen mit den Steuerventilen über Einlaßleitungen verbunden sind, welche über eine Drosselöffnung miteinander in Verbindung stehen, um sicherzustellen, daß die Zuführung der ArbeitsflUasigkeit zu den Steuerventilen mit im wesentlichen gleichen Drücken erfolgt.

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Ein hydraulischer Steuerkrais u/aist erfinriungsgemäß aina Dappelsteuerventilanordnung zur Betätigung eines Paares vorzugsweise gleichgehend betätigter hydraulischer Zylinder der Art auf, daß jedes Steuerventil wahlweise betätigbax ist, um den Arbeitsdruck auf ein Ende jedes Arbeitszylinder durchzuschalten, und es sind getrennte Pumpen vorgesehen, um jedem der Steuerventile über Einlaßleitungen, welche miteinander über eine Drosseläffnung in Verbindung stehen, Druckflüssigkeit zuzuführen. Durch die Drasselöffnung ist erfindungsgemäß sichergestellt, daß ausgeglichene Flüssigkeitsdrücke an beiden Steuerventilen zur Verfügung stehen, während Druckausgleichsleitungan wirksam mit zugehörigen Teilen der hydraulischen Arbeitszylinder in Verbindung stehen, um deren gleichgehenden Betrieb sicherzustellen.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Steuerkreises beispielsweise erläutert und dargestellt ist.

Dabei zeigen :

Fig. 1 eine teilweise geschnittene, schematische

Darstellung eines erfindungsgernäöen hydraulischen Steuerkceiees mit zwei hydraulischen Steuerventilen für eine gleichzeitige Betätigung zweier hydraulischer Arbeitszylinder,

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Fig. 2 eina tailu/aisa geschnittene, herausgebrochene

Ansicht zur Veranschaulichung der beiden parallel angeordneten hydraulischen Arbeitszylinder in Verbindung mit ainer bevorzugten Anordnung der Steuerventils, die zwischen den Arbeitszylindern liegen, um ihre Verbindung mit diesen zu erleichtern, und

Fig. 3 eine vergrößerte, herausgebrochene Ansicht-

zur deutlicheren Varanschaulichung dar Zugangsleitungen zur Zusammenschaltung der beiden Steuerventile mit den beiden Arbeitezylindern.

Eins in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführung eines erfindungsgamäßan hydraulischen Steuerkraiaes ist mit 11 bezeichnet und dient zur gleichzeitigen Betätigung eines Paares hydraulischer Arbeitszylinder 12 und 13. Der Steuerkreis 11 umfaßt im wesentlichen zuisi pilotgBstauarte Steuerventils 14 und 16, uialcha überein mit 17 bezeichnetes Pilotstauerventil glaichzaitig bzw. gleichgehand betätigbar sind. Dia Pilotflüsaigkait wird dem Ventil 17 von ainer Pumpe 18 zugeführt, wobei der Druck der Pilotflüsaigkait mittels eines Überströmventils 19 festgelegt ist.

Pumpen 21 und 22 sind über Leitungen 23 und 24 jeweils mit

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beiden Steuerventilen verbunden. Überströmventile 26 und sind jeweils den beiden Pumpen zugeordnet, um deren Ausgangsrirücke zu regulieren. Durch diese Anordnung iuird die Arbeitsflüssigkeit für das Ventil 14 im wesentlichen durch die Pumpe 21 geliefert, während die Arbeitsflüssigkeit für das Ventil 16 im wesentlichen von der Pumpe 22 geliefert wird. Eine Drosselöffnung 28 verbindet die Einlaßleitungen 23 und 24, um sicherzustellen, daß gleiche Flüssigkeitsdrücke an beide Steuerventile abgegeben werden.

Das Steuerventil 14 hat eine Einlaßöffnung 31 zur Aufnahme der Flüssigkeit aus der Leitung 23. Die Einlaßöffnung 31 steht über ein Einlaß-Rückschlagventil 33 mit einer ver~ zweigten Förderleitung 32 in Verbindung. Das Ventil 14 weist ferner zwei mit Abstand an gegenüberliegenden Seiten dsr Laitungsverzweigung 32 liegende AnschluQkammern 34 und auf, wobei Abflußöffnungen 37 und 38 jeweils den Anschlußöffnungen benachbart angeordnet sind. Ein Ventilschieber ist verschiebbar in einer Bohrung 41 angeordnet, urn wahlweise die Verbindung der Anschlußöffnungen 34 und 36 entweder mit der verzweigten Förderleitung 32 oder den Abflußöffnungen 37 und 38 zu regulieren. Der Vantilschieber 39 ist in einer unter dem Einfluß eines zentrierenden Federmechanismus 42 eingestellten Neutralstellung gezeigt, in welcher die Verbindung der Anschlußkammern 34 und 36 zur

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Förderleitung 32 oder den Abflußöffnungen 37 und 38 gesperrt ist. Ausgleichsventile 43 und 44 stellen eine Verbindung zwischen Anschlußöffnungen 34 und 36 und den Abflußöffnungen 37 und 38 her, mann immer der Flüssigkeitsdruck in einer der beiden Anschlußöffnungen kleiner ist als der Flüssigkeitsdruck in den Abflußöffnungen. Eine solche Anordnung ist an sich bekannt, um Kavitation in dan Arbeitszylindern 12 und 13 zu verhindern.

Das andere Ventil 16 ist entsprechend aufgebaut und weist eine Einlaßöffnung 51 auf, uielche die Leitung 24 mit einer verzweigten Förderleitung 52 über in Einlaß~Rüekschlagventil 53 verbindet. Auch das Ventil 16 weist Anschlußöffnungen 54 und 56 mit zugaordnetsn Abflußöffnungen 57 und 58 auf. Ein Ventilschieber 59 ist verschiebbar in einer Bohrung 61 angeordnet und steht unter dem Einfluß eines zentrierenden Federmechanismus 62. Einsatzventile 63 und sorgen für eine u/ahlu/eise Verbindung der Anschlußöffnungsn 54 und 56 mit den Abflußöffnungen 57 und 58, um Kavitation in den Arbeitszylindern 12 und 13 zu verhindern. Der Schieber 59 des Steuerventils 16 ist ebenfalls in einer Neutralstellung unter dem Einfluß der Zentrierfeder 62 dargestellt, so daß eine Flüssigkeitsverbindung beider Anachlußöffnungen 54 und 56 entweder mit der verzweigten Förderleitung 52 oder den Abflußöffnungen 57 und 58 gesperrt 'ist.

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Die Schieber 39 und 59 der parallelen Steuerventile 14 und 16 sind in Abhängigkeit vom Pilot-Flüssigkeitsdruck, der über verzweigte Pilotlaitungan 66 und 67 an die Ventile angelegt ist, entgegengesetzt zueinander bstätigbar. Wenn Flüssigkeitsdruck in die verzweigte Leitung 66 eingeführt wird, wird der Schieber 39 in der Darstellung nach Fig. 1 nach rechts verschoben, um die Anschlußöffnung 34 mit dsr verzweigten Förderleitung 32 und die Anschlußöffnung 36 mit der Abflußleitung 38 zu verbinden. Der Schieber 59 wird gleichzeitig nach links verschoben, um dia Anschluß-Öffnung 54 mit der Förderleitung 52 und die Anschlußöffnung 56 mit der Abflußöffnung 58 zu verbinden. Dabei ist zu beachten, daß die unter Druck gesetzten Anschlußöffnungan 34 und 54 über Zuführleitungsn 68 und 69 jeweils mit den Stangenenden der Arbeitszylinder 12 bzw. 13 verbunden sind. Die Anschlußöffnungen 36 und 56 sind über Zuführleitungen 71 und 72 entsprechend mit den Kopfenden der hydraulischen Arbeitszylinder 13 und 12 verbunden. Wegen der in Fig. 2 und 3 besser erkennbaren überkreuzten Verbindung der Zuführleitungen 69 und 71 werden die Arbeitszylinder 12 und 13 gleichzeitig in Rückzieh-Richtung beaufschlagt. Von den Kopfenden dar Arbeitszylinder austretende Flüssigkeit kann durch die Zuführleitungen 71 und 72 abfließen.

Wenn das Pilot-Steuerventil 17 so eingestellt ist, daß eins Druckverbindung über die Leitung 67 besteht, werden die

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Schieber 39 und 59 jeweils in entgegengesetzter Richtung verschoben, so daß über die Leitungen 72 und 71 eins Druckflüssigkeitsverbindung zu den Kopfenden der Arbeitszylinder 12 bziu. 13 besteht. Flüssigkeitsdruck kann dann von den Stangenenden der Arbeitszylinder über die Leitungen 68 und 69 austreten.

Diese Anordnung dar beiden Steuerventile 14 und 16 in Verbindung mit der Art der Zusammenschaltung der Ventile mit den Arbeitszylindarn 12 und 13 erlaubt erfindungsgemäß eins vereinfachte Anordnung dar Zuführleitungen, die in Fig. 2 und 3 deutlicher veranschalicht ist. Uiie obsn bereits betont wurde, sind die Leitungen 69 und 71 übarkreuzt angeordnet, um eine gleichzeitige Ausfahr- und Rückziehbeuiegung der Arbeitszylinder 12 und 13 zu erreichen.

Für besonders gelagerte Anwendungsfälle kann jedoch auf die überkreuzta Anordnung verzichtet werden, so daß dann die Arbeitszylinder 12 und 13 gleichzeitig entgegengesetzt zueinander arbeiten würden.

Durch zusätzliche Merkmale wird bei der vorliegenden Er- · findung eine weitere Erleichterung der Verbindung dar Steuerventile mit den hydraulischen Arbeitszylinder^! erreicht, während gleichzeitig ausgeglichene Arbeitsdrücke hierfür gewährleistet sind. Beispielsweise wurde oben

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hervorgehoben, daß dia Drosselöffnu-ng 28 im wesentlichen gleiche Einlaßdrücka für die Steuerventile 14 und 16 sicherstellt. Um die Sicherheit für eine gleiche Druckbeaufschlagung der hydraulischen Arbeitszylinder 12 und 13 noch weiter zu erhöhen, ist eine Ausgleichslöitung 73 zwischen den Anschlußöffnungen 34 und 54 vorgesehen, während eina entsprechende Ausgleichslöitung 74 die Anschlußöffnungen 36 und 56 verbindet. Diese Leitungen gewährleisten eine gleiche Druckbeaufschlagung der Kopfenden bzw, der Stangenenden der beiden Arbeitszylinder 12 und 13.

Außerdem ist ein gemeinsamer Abfluöverteiler 76 vorgesehen für eine gemeinseime Entlastungs- oder Rückflußetromung von den Abflußöffnungen 37 und 38 des Ventils 14 und den Abflußleitungen 57 und 58 des Ventils 16. Der gemeinsame Abflußverteiler 76 ist ferner mit zusätzlichen Abflußöffnungen und 78 in den Ventilen.* 14 bzw. 16 varbunden. Hierüber besteht eine Flüssigkeitsverbindung von den Einlaßöffnungen und 24 zu dem gemeinsamen Abflußverteiler 76, wenn dia Schieber 39 und 59 in ihrer neutralen Mittelstellung nach Fig." 1 sind. Der gemeinsame Abflußverteiler ermöglicht eine kompaktere Anordnung der Ventile 14 und 16, wie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht ist.

Fig. 2 und 3 zeigen, daß die bevorzugte Anordnung der Ventile 14 und 16 die Zusammenschaltung der Ventile mit den

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Arbeitszylindern 12 und 13 wesentlich vereinfacht. Beispielsweise lueist jede der Zuführungsleitungen 68, 69 und 71, 72 einen U-förmigen Abschnitt auf, uielcher jeweils eine der AnschluGöffnungen, siehe Fig. 1, mit Varbindungsleitungen 68a, 69a und 71a, 72a verbindet. Die entgegengesetzten Enden dieser Verbindungsleitungen sind dann an die zugehörigen Enden der Arbeitszylinder 12 und 13 angeschlossen.

- ANSPRÜCHE -

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Claims (7)

1. ANSPRÜCHE

   Hydraulischer Steuerkreis zur gleichzeitigen Betätigung sines Paares doppsliuirkender hydraulischer Arbeitszylinder mit jeweils einem Stangenende und einem Kopfende, dadurch gekennzeichnet, daß zwei auf ein gemeinsames Betätigungsorgan (17) ansprechende, im wesentlichen gleiche Steuerventile (14,16) vorgesehen sind, daß jedes Steuerventil eine Flüssigkeitseinlaßöffnung (31,51), zwei Anschlußkammern (34,36} 54,56) und Abflüsse (37,38; 57,58) aufweist, daß in jedem Steuerventil ein durch das gemeinsame Betätigungsorgan bewegbarer Schieber zur wahlweisen Verbindung der Anschlußkammern mit den Einlaßöffnungen und den Abfluß« öffnungen vorgesehen ist, daß die AnechluGkamtnern jedes Steuerventile jeuteils mit einem Ende eines der beiden hydraulischen Arbeitszylinder (12,13) verbunden sind, daß zwei gleichartige Druckflüssigkeitsquellen (21,22) vorgesehen sind, welche jeweils über Verbindungsleitungen (23,24) mit den beiden Steuerventilen verbunden sind, und daß eine Drosselstelle (28) in einer Verbindung zwischen den beiden Einlaßleitungen angeordnet ist.

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2. 2. Steuarkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile (14,16) pilotgesteusrt sind, und daß die gemeinsamen ßstätigungsmittal aus einem Pilotsteuerkreis mit einem Pilotsteuervsntil (17) bestehen.
3. 3. Steuerkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die pilotbetätigten Steuerventile (14,16) parallel zueinander angeordnet sind, daß die pilotbetätigtsn Schieber (39,59) gleichzeitig entgegengesetzt zueinander bewegbar sind, und daß die Anschlußkammern (34,56; 36,54) an jeweils benachbarten Enden der beiden Steuerventile jeweils mit entgegengesetzten Enden des gleichen hydraulischen Arbeitszylinders verbunden sind.
4. 4. Steuerkreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Druck-Ausgleichsleitungsn (73,74) zum · Ausgleich des zu den hydraulischen Arbeitszylindern übertragenen Betätigungsdruckes jeweils mit AnschluS-kammern in den beiden Steuerventilen in Verbindung stehen.
5. 5. Steuerkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Abflußverteiler (76) zwischen den beiden Steuerventilen angsordnat ist, daß der gemeinsame Abflußvsrteiler mit den Abflüssen jedes Steuer-

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   ventils in Verbindung steht, daß jedes Steuerventil aine neutrale Stallung hat, in welcher die Anschlußkammern durch den Schieber gesperrt sind, und daß dar Schieber jedes Steuervantiles mit ililitteln versehen ist, durch uielcha in der neutralen Stellung des Ventils die jeweils zugehörige Einlaßöffnung mit dem gemeinsamen Abflußvertailer verbunden ist.
6. 6« Steuerkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dia beiden hydraulischen Arbeitszylinder (12,13) parallel zueinander angeordnet sind, daß die beiden ebenfalls parallel angeordnaten Steuerventile (14,16) quer zu den hydraulischen Arbeitszylindern angeordnet sind, daß sin Paar von Zuführungslaitungan (68,715 69,72) dia Anschlußkammern jedes. Ventiles mit den zugehörigen hydraulischen Arbeitszylindern verbinden, und daß jede Leitung einen U-förmigen Abschnitt aufweist.
7. 7. Steuerkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dia U-förmigen Laitungsabschnitta für einsö der Steuerventile derart überkreuzt angeordnet sind, daß das Zurückziehen und das Ausfahren der beiden hydraulischen Arbeitszylinder jauieils gleichzeitig erfolgt.

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