Vorrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Arbeitsdrücke

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung unterschiedlicher Fördermengen mit verschiedenen Arbeitsdrücken in wenigstens einer Kolbenanordnung 2, insbesondere einer Gleichgang- oder Differentialanordnung, von Hydraulikzylindern, hydraulischen Schwenkantrieben oder Hydraulikmotoren, mit einer ersten motorgetriebenen Druckpumpe 3 zur Erzeugung eines ersten Arbeitsdruckes P_N und einer zweiten, mit der ersten Druckpumpe 3 gleichlaufend motorgetriebenen Druckpumpe 4 zur Erzeugung eines zweiten Arbeitsdruckes P_H, der höher ist als der erste Arbeitsdruck P_N, sowie einer hydraulischen Umschalteinrichtung 5 zur Umschaltung von einen Hochdruck-/Niederdruckzustand mit kombinierten Arbeitsdrücken P_N + P_H mit einem gemeinsamen Volumenstrom in einem Hochdruckzustand mit einem Arbeitsdruck P_H bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung 2, wobei die Umschalteinrichtung 5 als Umlaufventil ausgebildet ist, das eine erste und wenigstens eine zweite, gemeinsam in einem gemeinsamen Ventilblock 10 angeordnete Ventileinrichtung 8, 9 mit jeweils einem in einem zugeordneten Ventilsitz gelagerten Ventilelement VB und VA umfasst, wobei die beiden Ventilelemente VA, VB zur synchronen Bewegung über ein Verbindungselement 14 bewegungsgekoppelt und durch eine Feder 13 gemeinsam in einer Grundstellung vorgespannt sind, in welcher der erste Ventilsitz 11 geschlossen und der zweite Ventilsitz 12 geöffnet ist und wobei die erste Druckpumpe 3 über den zweiten geöffneten Ventilsitz 12 und die zweite Druckpumpe 4 unmittelbar mit der Kolbenanordnung 2 druckverbunden ist und bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung 2 infolge einer Erhöhung des Druckes auf der Ausgangsseite 15 des zweiten Ventilsitzes 12 dieser gegen die Kraft der Feder geschlossen und der erste Ventilsitz 12 geöffnet wird. Der Volumenstrom aus der ersten Druckpumpe wird dadurch auf drucklosen Umlauf geschaltet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung unterschiedlicher Fördermengen mit verschiedenen Arbeitsdrücken in wenigstens einer Kolbenanordnung. Angesprochen sind unterschiedlichste Anordnungen und Ausbildungen von Kolben Zylindereinrichtungen, insbesondere aber sogenannte Gleichgang- oder Differenzialanordnungen von Hydraulikzylindern, hydraulischen Schwenkantrieben oder Hydraulikmotoren. Eine derartige Vorrichtung weist in der Regel eine erste motorgetriebene Druckpumpe zur Erzeugung eines ersten Volumenstromes mit einem Arbeitsdruck P_N und eine zweite mit der ersten Druckpumpe gleichlaufend motorgetriebene Druckpumpe zur Erzeugung eines zweiten Volumenstromes mit einem Arbeitsdruck P_H auf, wobei der Arbeitsdruck P_H höher ist als der Arbeitsdruck P_N. Die beiden Druckpumpeneinheiten sind über eine hydraulische Umschalteinrichtung mit der Kolbenanordnung verbunden, wobei die hydraulische Umschalteinrichtung zur Umschaltung von einem Hochdruck-/Niederdruckzustand mit kombinierten Arbeitsdrücken P_N + P_H mit einem gemeinsamen Volumenstrom in einen Hochdruckzustand dient, wobei im Hochdruckzustand ein Arbeitsdruck P_H herrscht. Die Umschaltung soll bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung stattfinden, z. B. wenn ein an die angeschlossene Kolbenanordnung angekoppeltes Element gegen einen Widerstand aufläuft oder einen bestimmten Arbeitsdruck aufbaut. Der Volumenstrom aus der ersten Druckpumpe wird dadurch auf drucklosen Umlauf geschaltet.

[0002] Bekannte Vorrichtung der genannten Art umfassen als hydraulische Umschalteinrichtung in der Regel eine Mehrzahl von gesonderten Ventilen, die in gesonderten Ventilgehäusen angeordnet und entsprechend miteinander verbunden, insbesondere verrohrt werden müssen, was zum einen die Installation und Wartung kompliziert macht, zum anderen aber auch eine exakte Steuerung der gesamten Ventilanordnung erschwert.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart auszubilden, dass sie leichter zu montieren ist, die Umschaltung mit hoher Präzision erfolgt, Wartungsarbeiten reduziert werden und ein kompakter insbesondere i. W. nur ein Gehäuse aufweisender Aufbau möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 - 16.

[0004] Als Kern der Erfindung wird es angesehen, die Umschalteinrichtung als Umlaufventil auszubilden, das eine erste und wenigstens eine zweite in einem gemeinsamen Ventilblock, d. h. Ventilgehäuse angeordnete Ventileinrichtung mit jeweils einem in einem zugeordneten Ventilsitz gelagerten Ventilelement VA und VB umfasst. Beide Ventilelemente sind zur synchronen Bewegung über ein Verbindungselement bewegungsgekoppelt und durch eine Feder gemeinsam in einer Grundstellung vorgespannt, in welcher ein erster Ventilsitz geöffnet und ein zweiter Ventilsitz geschlossen ist. Die erste Druckpumpe ist über den ersten geöffneten Ventilsitz und die zweite Druckpumpe unmittelbar mit der Kolbenanordnung druckverbunden, wobei bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung in Folge einer Erhöhung des Druckes auf der Ausgangsseite des zweiten Ventilsitzes dieser gegen die Kraft der Feder geöffnet und dadurch der erste Ventilsitz in Folge der Kopplung der beiden Ventilelemente geschlossen wird. Daraus resultiert eine sich i. W. selbststeuerende Ventileinheit, die einheitlich handhabbar ist, und bei welcher in einem Gehäuse alle wesentlichen Komponenten untergebracht sind. Die beiden Ventilelemente liegen auf einer gemeinsamen Achse und sind über ein vorzugsweise stangenartiges Ventilelement bewegungsgekoppelt. Die beiden Ventilelemente müssen dadurch nicht gesondert angesteuert werden, eine Druckerhöhung auf der Ausgangsseite des Ventilelementes VB führt zu dessen Öffnung und gleichzeitig zur bewegungssynchronen Schließung des anderen Ventilelementes VA. Aufgrund dieser relativ einfachen mechanischen Verhältnisse ist die Ventilanordnung wenig störanfällig und relativ leicht herzustellen.

[0005] Die beiden angeschlossenen Druckpumpen dienen dazu, den Kolben einer einheitlichen Zylinderanordnung gleichgerichtet entweder in einer Richtung oder in der Gegenrichtung zu bewegen, je nach Drehrichtung der Pumpen.

[0006] In besonders vorteilhafter Weise ist bei wenigstens einem Ventilsitz der Ventilanordnung eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung wirksame Teilöffnungsstellung vorgesehen. Befindet sich eine Ventilanordnung in ihrem Ventilsitz in einer Teilöffnungsstellung, dann durchströmt ein definierter Volumenstrom den Ventilsitz, der kleiner ist als der von der zweiten Druckpumpe mit dem Druck P_H erzeugte Volumenstrom. Der Druck P_H ist der höhere der beiden Drücke, der Druck P_N der niedrigere der beiden durch die Druckpumpen erzeugbare Druck.

[0007] In besonders vorteilhafter Weise ist in beiden Ventilsitzen der hydraulischen Umschalteinrichtung eine derartige Teilöffnungsstellung vorgesehen. Die Teilöffnungsstellung der Ventilanordnungen wird durch einen definierten Ringspalt in dem jeweiligen Ventilsitz gebildet, d. h. zu Beginn der Öffnungsbewegung hebt sich zunächst ein vorzugsweise kegeliger Ventilabschnitt von einem entsprechend ausgeformten Ventilsitz ab, die durch den kegeligen Ventilsitz bewirkte Dichtung wird aufgehoben und ein Ringspalt wird zur reduzierten Durchströmung der Hydraulikflüssigkeit freigegeben. Öffnet sich das Ventil weiter, dann tritt der kegelige Abschnitt des Ventilelementes auch aus dem Ringspalt aus und gibt den Volumenstrom vollständig frei.

[0008] In Bewegungsumkehr wird von einer völligen Freigabe beim Schließvorgang zunächst eine Einengung des Volumenstromes auf den bereits genannten definierten Volumenstrom erfolgen und schließlich die vollständige Abdichtung des jeweiligen Ventils. Öffnet das eine Ventil, dann schließt entsprechend das andere Ventil und umgekehrt. Mit anderen Worten, ist ein Ventil vollständig geschlossen, so ist das daran angekoppelte andere Ventil vollständig offen. Befindet sich ein Ventil in der Teilöffnungsstellung, so befindet sich auch das andere Ventil vorzugsweise in der Teilöffnungsstellung.

[0009] Die erste Druckpumpe ist derart an den Ventilblock angeschlossen, dass sie das sie durchströmende Hydraulikmittel beim geöffneten ersten Ventil in drucklosen Umlauf fördert.

[0010] Wie oben bereits angemerkt, werden beide Ventile in einer Grundstellung durch eine Druckfeder vorgespannt. Dabei ist der erste Ventilsitz geschlossen und der zweite Ventilsitz geöffnet. Die Kraft dieser Feder ist vorzugsweise einstellbar, was beispielsweise durch einen Spindeltrieb oder dgl. erfolgen kann, der zu einer unterschiedlichen Abstützung der Feder gegenüber einem Gehäuseabschnitt führt.

[0011] Werden die Wirkflächen der Ventilsitze unterschiedlich groß bemessen, dann verändern sich die Parameter der Volumenströme sowie die der Druckverläufe beim Schaltvorgang und damit das Verhalten der Ventilanordnung. Es erhöhen sich dadurch die Einsatzmöglichkeiten der Ventilanordnung.

[0012] Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, ist zumindest eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, eine zu einem Schaltvorgang korrespondierende Bewegung des Verbindungselements zu dämpfen. Es hat sich gezeigt, dass die Umschalteinrichtung ohne Dämpfung hart schaltet und dadurch ein sehr hoher Verschleiß zu befürchten ist, insbesondere wenn die Anlage über sehr viele Zyklen (beispielsweise eine Millionen Zyklen pro Jahr) betrieben wird. Die Dämpfungseinrichtung dämpft die Bewegung des Verbindungselements und reduziert damit den Verschleiß, womit die Lebensdauer der gesamten Vorrichtung verlängert ist.

[0013] Gemäß alternativer Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, lediglich eine Dämpfungseinrichtung vorzusehen, das in einem endseitigen Bereich des Verbindungselements angeordnet ist oder zwei Dämpfungseinrichtungen vorzusehen, die entsprechend an gegenüber liegenden Enden des Verbindungselements angeordnet sind. In letzteren Fall ist eine Dämpfung in zwei Schaltrichtungen möglich.

[0014] Eine besonders einfache und robuste Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung weist eine mit Hydraulikmittel gefüllte Kammer auf, in die ein Ende des Verbindungselements zur Dämpfung der zu dem Schaltvorgang korrespondierenden Bewegung einführbar ist. Das Hydraulikmittel entweicht aus der Kammer über dazu vorgesehene Kanäle beziehungsweise Durchlässe, die einen geringen Querschnitt aufweisen, sodass der Bewegung des Verbindungselements entgegen gewirkt ist. Gemäß alternativer Ausführungsbeispiele sind die zur Rückführung des Hydraulikmittels vorgesehene Durchgänge als weiterer Ringspalt, der zwischen einem zylinderförmigen Ende des Verbindungselements und einer Hülse der Dämpfungseinrichtung gebildet ist oder als Drosselbohrung, die im Verbindungselement eingebracht ist, ausgeführt.

[0015] In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, die Dämpfungseinrichtung mit einem Rückschlagventil zu versehen, die die Dämpfung entgegen der zum Schaltvorgang korrespondierenden Bewegung des Verbindungselements reduziert beziehungsweise weitgehend aufhebt. Dazu weist das Rückschlagventil ein Verschlusselement auf, welches bei einer entsprechenden Bewegung des Verbindungselements entgegen der zum Schaltvorgang korrespondierenden Bewegung geöffnet wird. Dies ermöglicht ein rasches Eintreten von Hydraulikmittel in die Kammer, sodass eine entsprechende Bewegung im Wesentlichen ungedämpft erfolgt.

[0016] Die Erfindung ist anhand vorteilhafter Ausführungsbeispiele in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1

einen Hydraulikplan einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche an einen Differenzialzylinder angeschlossen ist,

Fig. 2

eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung,

Fig. 3

eine Detaildarstellung eines Ventilsitzes mit einem Ringspalt zur Definition einer Teilöffnungsstellung.

Fig. 4

eine Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung, wobei eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist,

Fig. 5

eine Detaildarstellung des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels mit Dämpfungseinrichtung.

[0017] Die Vorrichtung 1 dient zur Erzeugung unterschiedlicher Volumenströme mit verschiedenen Arbeitsdrücken in wenigstens einer Kolbenanordnung 2, die bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Differenzialzylinderanordnung ausgebildet ist. Genauso gut kann anstelle der dargestellten Differenzialzylindereinrichtung als Kolbenanordnung 2 auch eine Gleichgangzylinderanordnung verwendet werden oder andere Zylinderanordnungen angeschlossen werden, die aus einem oder mehreren einzelbetriebenen Zylindern bestehen.

[0018] Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste motorgetriebene Druckpumpe 3 und eine zweite, mit der ersten Druckpumpe 3 gleichlaufend motorgetriebene Druckpumpe 4 zur Erzeugung eines zweiten Arbeitsdruckes P_H, der höher ist als der erste Arbeitsdruck P_N. Außerdem ist eine hydraulische Umschalteinrichtung 5 zur Umschaltung der Druckausgänge von einem Hochdruck-/Niederdruckzustand mit kombinierten Arbeitsdrücken P_N + P_H in einen Hochdruckzustand mit einem Arbeitsdruck P_H vorgesehen, wenn sich in der Kolbenanordnung 2 eine Druckerhöhung ergibt. Beide Druckpumpen 3 und 4 sind gleichlaufend über einen Elektromotor 6 angetrieben, dessen Antriebswelle 7 die Pumpelemente beider Pumpen 3 und 4 antreibt.

[0019] Die Umschalteinrichtung 5 ist als Umlaufventil ausgebildet und umfasst eine erste Ventileinrichtung 8 und eine zweite Ventileinrichtung 9, die in einem gemeinsamen Ventilblock 10 angeordnet sind, was sich insbesondere aus der Schnittzeichnung gemäß Fig. 2 ergibt. Die erste Ventileinrichtung weist ein Ventilelement VA auf, die zweite Ventileinrichtung 9 ein Ventilelement VB, wobei die beiden Ventilelement VA und VB zur synchronen Bewegung über ein insbesondere stangenartiges Verbindungselement 14 starr aneinander bewegungsgekoppelt sind. Jedem Ventilelement VA und VB ist ein Ventilsitz 11, 12 zugeordnet, die Ventilelement VA und VB sind über eine gemeinsame Feder 13 in einer Grundstellung vorgespannt, in der der erste Ventilsitz 11 geschlossen und der zweite Ventilsitz 12 geöffnet ist. Die Druckpumpe 3 ist über dem zweiten geöffneten Ventilsitz 12 und die zweite Druckpumpe 4 unmittelbar mit der Kolbenanordnung 2 druckverbunden.

[0020] Erhöht sich in der Kolbenanordnung 2 der Druck auf der Ausgangsseite 15 des zweiten Ventilsitzes 12, dann wirkt dieser Druck auch auf den ersten Ventilsitz 11 und dieser wird gegen die Kraft der Feder 13 geöffnet und synchron dazu das Ventilelement VB in den zugeordneten Ventilsitz 12 hineingezogen bzw. gedrückt und schließt damit die zweite Ventilanordnung 8. Beim Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 14 als Stange ausgebildet, die in dem Ventilblock 10 axial verschiebbar geführt ist.

[0021] Wie insbesondere aus der Detaildarstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht, ist bei wenigstens einem der Ventilsitze 11 und/oder 12 der Ventilanordnungen der Ventileinrichtungen 8, 9 eine zwischen einer Schließstellung einer Öffnungsstellung wirksame Teilöffnungsstellung vorgesehen, in welcher ein definierter Teilöffnungs-Volumenstrom den jeweiligen Ventilsitz 11, 12 durchströmen kann, der kleiner ist als der von der zweiten Druckpumpe 4 mit dem Druck P_H erzeugte Volumenstrom. Beim Ausführungsbeispiel haben beide Ventileinrichtungen 8, 9 das Merkmal der Teilöffnungsstellung. Die Teilöffnungsstellung wird jeweils durch einen definierten Ringspalt 20 gebildet, der einen zylindermantelförmigen Abschnitt des jeweiligen Ventilelementes VA, VB umgibt. In Fig. 3 ist die Ventileinrichtung 8, 9 geschlossen, d. h. ein kegelstumpfartiger Abschnitt des Ventilelementes VA, VB liegt in dem im zugeordneten Ventilsitz 11, 12 ein und dichtet diesen ab. Wird das Ventil geöffnet, wobei das Ventilelement VA oder VB in Pfeilrichtung 21 von dem Ventilsitz 11, 12 abgezogen wird, dann hat die Hydraulikflüssigkeit, den Ventilsitz zu durchströmen, wobei der den Ventilsitz 11, 12 durchströmende Volumenstrom durch den Querschnitt des Ringspaltes 20 begrenzt wird, solange bis das Ventilelement VA oder VB mit dem zylinderförmigen Abschnitt den Ringspaltbereich verlässt. Dann geht das Ventil in eine volle Öffnungsstellung über. Beim Schließen des Ventils dreht sich lediglich die Reihenfolge um, das voll geöffnete Ventil geht in die Teilöffnungsstellung über und schließt dann ganz, sobald das Ventilelement VA oder VB mit seinem kegelmantelförmigen Abschnitt an den entsprechenden geformten Ventilsitz 11, 12 anläuft. In beiden Ventileinrichtungen 8, 9 ist jeweils ein kegelstumpfartiger Ventilsitz 11, 12 zur Definition der Ventilschließstellung vorgesehen. Die Gestaltungen der Ringspalte 20 an den Ventileinrichtungen 8 und 9 sind so abgestimmt, dass undefinierte Schaltzustände vermieden werden und damit das sogenannte Flattern verhindert wird, was sonst zu Funktionsstörungen führt und vorzeitigen Verschleiß hervorruft.

[0022] Die Kraft der Feder 13 ist einstellbar, was beim Ausführungsbeispiel nicht näher ausgeführt ist.

[0023] Die erste Druckpumpe 3 ist derartig an den Ventilblock 10 angeschlossen, dass sie das sie durchströmende Hydraulikmittel bei geöffneten ersten Ventilelement 8 in drucklosem Umlauf fördert.

[0024] Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Umschalteinrichtung 5 zwei Dämpfungseinrichtungen 16, die jeweils endseitig am Verbindungselement 14 angeordnet sind, aufweist. Wesentliche Elemente des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels korrespondieren zu den bereits im Zusammenhang mit Figuren 1 - 3 geschriebenen Elementen und sind dementsprechende mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0025] Die Dämpfungseinrichtung 16 ist dazu ausgebildet, eine Bewegung des Verbindungselementes, die zu einem Schaltvorgang korrespondiert, zu dämpfen. In der exemplarisch in Figur 4 dargestellten Ventilstellung wird so beispielsweise bei einem Umschalten der Umschalteinrichtung 5, wobei sich das Verbindungselement 14 nach rechts bewegt, von der Dämpfungseinrichtung 16, welche im Bereich der Ausgangsseite 15 angeordnet ist, gedämpft. Eine entsprechende Gegenbewegung des Verbindungselements 14 ist von der Dämpfungseinrichtung 16, die am gegenüberliegenden Ende des Verbindungselements 14 angeordnet ist, dämpfbar.

[0026] Figur 5 zeigt exemplarisch den Aufbau der Dämpfungseinrichtung 16, wobei der Bereich der Ausgangsseite 15 der Umschalteinrichtung 5 gezeigt ist. Die Dämpfungseinrichtung 16 weist ein hülsenförmiges Endstück 17 auf, in welche das Ende des Verbindungselements 14 hinein und hinaus fahrbar ist. Ferner weist die Dämpfungseinrichtung 16 ein Rückschlagventil 18 mit Verschlusselement 19 auf. Eine Kammer 22 ist zwischen der Stirnseite des Verbindungselements 14, dem Endstück 17 und dem Verschlusselement 19 des Rückschlagventils 18 gebildet. Die Kammer 22 ist mit Hydraulikmittel gefüllt, die bei der zu dem Schaltvorgang korrespondierenden und in Pfeilrichtung 23 erfolgenden Bewegung des Verbindungselements 14 über einen kleindimensionierten weiteren Ringspalt 24 entweichen muss. Dadurch wird die Vorwärtsbewegung des Verbindungselements 14 stark gedämpft. Der in Figur 5 gezeigte weitere Ringspalt 24 ist zur besseren Darstellung stark überhöht dargestellt. Tatsächlich beträgt die Breite des weiteren Ringspalts 24 typischerweise nur wenige hundertstel Millimeter.

[0027] Das Rückschlagventil 18 dient dazu, dass das Verbindungselement 14 in der zu der Pfeilrichtung 23 entgegengesetzten Richtung schnell herausgefahren werden kann. Dazu ist das Verschlusselement 19 über eine weitere Feder 25 in der gezeigten Stellung vorgespannt. Bei einer Bewegung des Verbindungselements 14 entgegen der Pfeilrichtung 23 öffnet das Rückschlagventil 18, um Hydraulikmittel über die Bohrung 26 in die Kammer 22 einzulassen. Entsprechend wird eine Dämpfung in der zu Pfeilrichtung 23 entgegengesetzten Richtung reduziert beziehungsweise weitestgehend vermieden.

[0028] In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, das Hydraulikmittel aus der Kammer 22 zur Dämpfung des Schaltvorgangs durch Drosselbohrungen, welche im Verbindungselement 14 eingebracht sind, zu führen.

[0029] Über den Weg des Verbindungselementes 14 lässt sich die Dämpfungswirkung dadurch beeinflussen, dass sich während des Hubs des Verbindungselementes der Querschnitt des Ringspaltes 24 verändert. Dies kann dadurch vorgenommen werden, dass entweder das Verbindungselement 14 und/oder das Endstück 17 im Ringspaltbereich eine kegelige oder etwas anders geartete Gestaltung aufweisen. Dadurch kann das Dämpfungsverhalten degressiv, linear, progressiv oder in einer anderen beliebigen Kurvenform gestaltet werden.

[0030] Es versteht sich ferner, dass die zum Schaltvorgang korrespondierende Bewegung des Verbindungselements 14 in Pfeilrichtung 23 lediglich exemplarisch aufzufassen ist. Die Dämpfungseinrichtung 16 die am zur Ausgangsseite 15 entgegengesetzten Ende des Verbindungselements 14 angeordnet ist, ist dazu ausgebildet eine Bewegung des Verbindungselements 14 entsprechend einer zur Pfeilrichtung 23 entgegengesetzten Richtung zu dämpfen. Analog öffnet das dort angeordnete Rückschlagventil 18 bei einer Bewegung des Verbindungselements 14 in Pfeilrichtung 23.

[0031] In besonders vorteilhafter Weise ist die Umschalteinrichtung geeignet, bekannte Ventilfunktionen wie das Umschalten von Nieder- auf Hochdruck, eine Rückdrucksperre des Hochdruckes in den Niederdruckkreis, das Umschalten des Niederdruckes auf drucklosen Umlauf, eine Druckbegrenzung für den Niederdruckkreis, einen Rückfall von Hochdruck auf Niederdruck bei Druckunterschreitung und eine selbsttätige Öffnung des Rückflusskanals bei Umkehr der Strömungsrichtung im Niederdruckbereich bei äußerst kompakter und wartungsarmer Ausbildung zu gewährleisten. Unterschiedliche Bauformen der Umschalteinrichtung sind möglich, diese kann als Einbauumlaufventil in eine Vorrichtung integriert werden, es ist aber auch ein Aufbau an vorhandene Anlagen oder ein Leitungseinbau problemlos möglich.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0032] 

1

Vorrichtung

2

Kolbenanordnung

3

erste Druckpumpe

4

zweite Druckpumpe

5

Umschalteinrichtung

6

Motor

7

Antriebswelle

8

erste Ventileinrichtung

9

zweite Ventileinrichtung

10

Ventilblock

11

erster Ventilsitz

12

zweiter Ventilsitz

13

Feder

14

Verbindungselement

15

Ausgangsseite von 12

16

Dämpfungseinrichtung

17

Endstück

18

Rückschlagventil

19

Verschlusselement

20

Ringspalt

21

Pfeilrichtung

22

Kammer

23

Pfeilrichtung

24

weiterer Ringspalt

25

weitere Feder

26

Bohrung

Ansprüche

1. Hydraulische Vorrichtung (1) zur Erzeugung unterschiedlicher Fördermengen mit verschiedenen Arbeitsdrücken in wenigstens einer Kolbenanordnung (2), insbesondere einer Gleichgang- oder Differentialanordnung, von Hydraulikzylindern, hydraulischen Schwenkantrieben oder Hydraulikmotoren, mit

- einer ersten motorgetriebenen Druckpumpe (3) zur Erzeugung eines ersten Arbeitsdruckes P_N und

- einer zweiten, mit der ersten Druckpumpe (3) gleichlaufend motorgetriebenen Druckpumpe (4) zur Erzeugung eines zweiten Arbeitsdruckes P_H, der höher ist als der erste Arbeitsdruck P_N, sowie

- einer hydraulischen Umschalteinrichtung (5) zur Umschaltung von einen Hochdruck-/Niederdruckzustand mit kombinierten Arbeitsdrücken P_N + P_H in einem Hochdruckzustand mit einem Arbeitsdruck P_H bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung (2), wobei

- die Umschalteinrichtung (5) als Umlaufventil ausgebildet ist, das eine erste und wenigstens eine zweite, gemeinsam in einem gemeinsamen Ventilblock (10) angeordnete Ventileinrichtung (8, 9) mit jeweils einem in einem zugeordneten Ventilsitz gelagerten Ventilelement VB und VA umfasst,

- wobei die beiden Ventilelemente VA, VB zur synchronen Bewegung über ein Verbindungselement (14) bewegungsgekoppelt und durch eine Feder (13) gemeinsam in einer Grundstellung vorgespannt sind, in welcher der erste Ventilsitz (11) geschlossen und der zweite Ventilsitz (12) geöffnet ist,

- und wobei die erste Druckpumpe (3) über den zweiten geöffneten Ventilsitz (12) und die zweite Druckpumpe (4) unmittelbar mit der Kolbenanordnung (2) druckverbunden ist und

- bei Druckerhöhung in der Kolbenanordnung (2) infolge einer Erhöhung des Druckes auf der Ausgangsseite des zweiten Ventilsitzes (12) dieser gegen die Kraft der Feder geschlossen und der erste Ventilsitz (11) geöffnet wird, wobei

- bei wenigstens einem Ventilsitz (11, 12) der Ventileinrichtung eine zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung wirksame Teilöffnungsstellung vorgesehen ist, in welcher ein definierter Teilöffnungs-Volumenstrom den Ventilsitz (11, 12) durchströmt, der kleiner als der von der zweiten Druckpumpe (4) mit dem Druck P_H erzeugte Volumenstrom ist,

dadurch gekennzeichnet, dass
die Teilöffnungsstellung durch einen definierten Ringspalt (20) in dem jeweiligen Ventilsitz (11, 12) gebildet ist, wobei der Ringspalt (20) einen zylindermantelförmigen Abschnitt des jeweiligen Ventilelementes VA, VB umgibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den beiden Ventilsitzen (11, 12) der hydraulischen Umschalteinrichtung (5) eine Teilöffnungsstellung vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der zylindermantelförmige Abschnitt des jeweiligen Ventilelementes VA, VB bei voller Öffnungsstellung des jeweiligen Ventils außerhalb des Ringspaltbereiches liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Teilöffnungsstellung der Ventilsitze eine veränderbare wirksame Länge des Ringspaltes freigegeben wird, die die Volumenströme und Drücke während des Schaltvorganges der Vorrichtung (1) beeinflusst.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Druckpumpe (3) derart an dem Ventilblock (10) angeschlossen ist, dass sie das sie durchströmende Hydraulikmittel bei geöffnetem ersten Ventilsitz (11) in drucklosem Umlauf fördert.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kopplung der Ventilelemente innerhalb der mit den Teilöffnungsstellungen versehenen Ventilsitze (11, 12) derart ausgebildet ist, dass die zweite Ventileinrichtung (9) aus der Teilöffnungsstellung heraus schließt, wenn die erste Ventileinrichtung (8) aus der Teilöffnungsstellung heraus öffnet und umgekehrt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die die Teilöffnungsstellungen beider Ventileinrichtungen (8, 9) definierenden Verschiebewege identisch sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
beide Ventileinrichtungen (8, 9) einen kegelstumpfartigen Ventilsitz (11, 12) aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Feder (13) einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Feder (13) im Bereich des vorzugsweise stangenartigen Verbindungselementes (14) angeordnet und als Druckfeder ausgebildet ist und beide Ventilelemente gleichsinnig in die Grundstellung drückt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Druckpumpe (3) an einen Ventilraum zwischen den beiden Ventileinrichtungen (8, 9) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Druckpumpe (4) an einen Anschlusskanal angeschlossen ist, der von der zweiten Ventileinrichtung (9) zur Kolbenanordnung (2) verläuft.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wirkflächen der Ventilsitze gleich oder unterschiedlich groß bemessen sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ihre Verwendung in Hydrauliksystemen mit mindestens zwei unterschiedlichen Drücken und/oder unterschiedlichen Volumenströmen.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Dämpfungseinrichtung (16) zur Dämpfung einer zu einem Schaltvorgang korrespondierenden Bewegung des Verbindungselements (14) am Verbindungselement (14) endseitig angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Dämpfungseinrichtungen (16) an gegenüber liegenden Enden des Verbindungselements (14) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dämpfungseinrichtung (16) eine mit Hydraulikmittel gefüllte Kammer (22) aufweist, wobei ein weiterer Ringspalt (24) oder eine Drosselbohrung zur Rückführung des Hydraulikmittels vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 - 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dämpfungseinrichtung (16) ein Rückschlagventil (18) zur Reduzierung der Dämpfung entgegen der zum Schaltvorgang korrespondierenden Bewegung des Verbindungselements (14) aufweist.

Zeichnung