HYDRAULIKSTEUERUNG FÜR HYDRAULISCHE MASCHINEN

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksteuerung für hydraulische Maschinen mit heb- und senkbaren Organen, wobei die Hydrauliksteuerung einen als Steueranschluss ausgebildeten ersten Anschluss X, einen als Anschluss für die Hochdruckseite ausgebildeten zweiten Anschluss B und einen als Anschluss für die Niederdruckseite ausgebildeten dritten Anschluss A sowie einen Abfluss L zum Tank aufweist sowie ein hydraulisch steuerbares, proportional verstellbares Lasthalteventil (1) mit einem 2/2-Wegeventil (1.1) umfasst, welches mittels einer mit dem ersten Anschluss X verbundenen hydraulischen Ansteuerung (1.4) gegen die Rückstellkraft einer Feder (1.2) von der geschlossenen Stellung in Richtung der geöffneten Stellung bringbar ist, wobei das Lasthalteventil (1) zum einen mit dem zweiten Anschluss B verbunden und zum anderen mit einer Steuerleitung (1.5) versehen ist, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem 2/2-Wegeventil (1.1) bewirkt. Um eine Kompensation zu ermöglichen, die einstellbar ist, ohne dass hierfür Teile des Ventils mechanisch verändert werden müssen, sollen zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil (3), eine Vorrichtung (1.3) zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung (1.4) und ein Druckteiler (2) bestehend aus zwei Blenden vorgesehen sein, wobei das Druckbegrenzungsventil (3) eingangsseitig mit dem zweiten Anschluss B verbunden ist und von dem zweiten Anschluss B über eine Steuerleitung (3.2) zum Öffnen bei einem voreingestellten Druck gegen die Rückstellkraft einer Feder entsprechend beaufschlagt ist, und wobei das Druckbegrenzungsventil (3) ausgangsseitig über die erste Blende (2.1) des Druckteilers (2) einerseits mit der Vorrichtung (1.3) zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung (1.4) als auch andererseits über die zweite Blende (2.2) des Druckteilers (2) mit dem Abfluss zum Tank L verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydrauliksteuerung für hydraulische Maschinen mit heb- und senkbaren Organen, wie beispielsweise Schaufelbaggern, hydraulische Winden, hydraulische Kräne und dergleichen, wobei die Hydrauliksteuerung einen als Steueranschluss ausgebildeten ersten Anschluss X, einen als Anschluss für die Hochdruckseite ausgebildeten zweiten Anschluss B und einen als Anschluss für die Niederdruckseite ausgebildeten dritten Anschluss A sowie einen Abfluss L zum Tank aufweist sowie ein hydraulisch steuerbares, proportional verstellbares Lasthalteventil mit einem 2/2-Wegeventil umfasst, welches mittels einer mit dem ersten Anschluss X verbundenen hydraulischen Ansteuerung gegen die Rückstellkraft einer Feder von der geschlossenen Stellung in Richtung der geöffneten Stellung bringbar ist, wobei das Lasthalteventil zum einen mit dem zweiten Anschluss B verbunden und zum anderen mit einer Steuerleitung versehen ist, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem 2/2-Wegeventil bewirkt.

[0002] Aus der Praxis sind derartige Hydrauliksteuerungen in verschiedensten Ausführungen bekannt. Häufig dient bei solchen hydraulischen Maschinen, wie beispielsweise Schaufelbaggern, hydraulische Winden, hydraulische Kräne und dergleichen, das Lasthalte- bzw. Senkbremsventil als Sicherheitsorgan, das zwischen Steuerventil und Hydraulikzylinder geschaltet ist, und zur Wahrnehmung von Sicherheitsfunktionen dient, die eine ungewollte Absenkung unter dem Eigengewicht des Lasttragorgans oder der Lasteinwirkung der getragenen Last verhindert. Insbesondere soll ein gefährliches Absacken der Last bzw. des Lasttragorgans der Maschine verhindert werden, um Unfälle im Falle von Störungen im Hydrauliksystem zu vermeiden, da das Steuerventil, mit dem die Zustände "Heben", "Senken", und "Stopp" schaltbar sind, diese Sicherheitsfunktionen, insbesondere im Rohrbruchfall, nicht wahrnehmen kann.

[0003] Solche bekannten Lasthalte- bzw. Senkbremsventile vereinigen üblicherweise mehrere Funktionen in sich, nämlich das leckagefreie Halten der maximal auftretenden Last und die Druckbegrenzung des lastseitig auftretenden Druckwerts sowie das Aufsteuern zum gewollten Absenken der Last und eine Rückschlagventilfunktion beim Heben der Last.

[0004] In der Regel wird ein Proportionalventil so abgestimmt, dass der Druck auf der Steuerfläche immer proportional zu dem dadurch hervorgerufenen Schieberweg steht, d. h. das Ventil öffnet proportional abhängig zum Steuerdruck. Bei gleichen Steuerdrücken würde das Ventil also immer gleich weit öffnen.

[0005] Im Fall von Lasthalteventilen ist dies aber nicht immer wünschenswert und vorteilhaft. Aufgrund der Tatsache, dass die Größe der zu haltenden Last in sehr starkem Maße variieren kann, kann auch der Druck an der Seite B in hohem Maße unterschiedlich sein, wodurch auch die Druckdifferenz B zu A sehr groß werden kann.

[0006] Nachteilig hierbei ist, dass dadurch bei gleicher Öffnung des Ventils wegen der hohen Druckdifferenz dann eine deutlich größere Menge Öl durch das geöffnete Ventil fließen würde, wodurch sich die Last dann schneller absenkt. Dies ist jedoch bei schweren Lasten unerwünscht.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine Kompensation zu ermöglichen, die einstellbar ist, ohne dass hierfür Teile des Ventils mechanisch verändert werden müssen, da dies während des Betriebs nicht einfach möglich ist.

[0008] Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Hydrauliksteuerung dadurch gelöst, dass zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil, eine Vorrichtung zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung und ein Druckteiler bestehend aus zwei Blenden vorgesehen sind, wobei das Druckbegrenzungsventil eingangsseitig mit dem zweiten Anschluss B verbunden ist und von dem zweiten Anschluss B über eine Steuerleitung zum Öffnen bei einem voreingestellten Druck gegen die Rückstellkraft einer Feder entsprechend beaufschlagt ist, und wobei das Druckbegrenzungsventil ausgangsseitig über die erste Blende des Druckteilers einerseits mit der Vorrichtung zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung als auch andererseits über die zweite Blende des Druckteilers mit dem Abfluss L zum Tank verbunden ist. Durch die insoweit erfolgende Einwirkung auf die hydraulische Ansteuerung des 2/2-Wegeventils wird die Kompensation verändert, ohne dass hierfür Teile des 2/2-Wegeventils mechanisch verändert werden müssten.

[0009] Vorzugsweise kann die Vorrichtung zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung in Form eines Kolbens oder einer druckbeaufschlagbaren Fläche ausgebildet sein, so dass in einfacher Weise eine Gegenkraft zu der Bewegung des 2/2-Wegeventils bewirkt werden kann.

[0010] Erfindungsgemäß kann die hydraulische Ansteuerung über ein Rückschlagventil mit dem ersten Anschluss X verbunden sein, wobei das Rückschlagventil in Richtung des ersten Anschlusses X öffnet. Das Rückschlagventil dient dabei dazu, den vom Anschluss X über die Blende an das Lasthalteventil und das Druckbegrenzungsventil geleiteten Druck schnell zu entlasten, sobald der Bediener die Betätigung beendet. Insoweit kann bevorzugt ein schnelleres Schließen erfolgen, wenn der Bediener die Betätigung beendet, da ansonsten das Lasthalteventil und das Druckbegrenzungsventil nur verzögert schließen würden.

[0011] Vorteilhafterweise kann eine weitere Blende zwischen dem ersten Anschluss X und dem Rückschlagventil vorgesehen sein, so dass hierdurch der durch den Anschluss X eintretende Ölfluss auf ein sicheres Maß begrenzt wird, so dass die Reaktion des Systems in einer für den Bediener kontrollierbaren Zeitspanne erfolgt.

[0012] Dabei kann das Druckbegrenzungsventil mit einer hydraulischen Ansteuerung versehen sein, die über die weitere Blende sowie eine weitere Blende mit dem ersten Anschluss X derart verbunden ist, dass das Rückschlagventil zwischen den beiden Blenden angeschlossen ist, wobei die hydraulische Ansteuerung in öffnender Richtung gegen die Rückstellkraft einer weiteren Feder wirkend ausgebildet ist, so dass Öl hierüber abfließen kann.

[0013] Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Druckbegrenzungsventil ausgangsseitig mit einer Steuerleitung versehen sein, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem Druckbegrenzungsventil bewirkt.

[0014] Zur Einstellung des auf die hydraulische Ansteuerung wirkenden Drucks kann eine weitere Blende zwischen dem zweiten Anschluss B und dem Druckbegrenzungsventil vorgesehen sein.

[0015] Bevorzugt kann ein Filter in Fließrichtung hinter dem ersten Anschluss X vorgesehen sein, so dass im durch den Anschluss X eintretenden Öl ggf. vorhandene Partikel herausgefiltert werden und nicht die Funktion von durchströmten Komponenten beeinträchtigen können.

[0016] Auch kann ein Filter in Fließrichtung hinter dem Anschluss B vorgesehen sein, so dass im durch den Anschluss B eintretenden Öl ggf. vorhandene Partikel herausgefiltert werden und nicht die Funktion von durchströmten Komponenten beeinträchtigen können.

[0017] Für eine bevorzugte Funktionsweise kann das Verhältnis der Flächen am Druckbegrenzungsventil so gewählt sein, dass das Druckbegrenzungsventil gegen die Federn nur dann öffnen kann, wenn der am ersten Anschluss X anliegende Druck größer ist als der Druck an der hydraulischen Ansteuerung des Druckbegrenzungsventils einerseits und der am zweiten Anschluss B anliegende Druck größer ist als der "Einstelldruck" des Druckbegrenzungsventils andererseits.

[0018] Vorteilhafterweise kann das 2/2-Wegeventil eine integrierte Rückschlagfunktion aufweisen, welche einen Volumenstrom in der Richtung von Anschluss A nach Anschluss B erlaubt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das 2/2-Wegeventil ein leckagefreies Ventil sein.

[0019] Im Folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Hydrauliksteuerung für hydraulische Maschinen mit heb- und senkbaren Organen, wie beispielsweise Schaufelbaggern, hydraulische Winden, hydraulische Kräne und dergleichen.

[0020] Dabei weist die Hydrauliksteuerung ein Lasthalteventil 1 sowie einen als Steueranschluss ausgebildeten ersten Anschluss X auf, über den das Lasthalteventil 1 angesteuert, d. h. geöffnet werden kann.

[0021] Weiterhin umfasst die Hydrauliksteuerung einen als Anschluss für die Hochdruckseite ausgebildeten zweiten Anschluss B, an dem der Antrieb angeschlossen wird, dessen Last gehalten werden soll, also z. B. ein in der Zeichnung nicht dargestellter Hydraulikzylinder.

[0022] Zudem ist die Hydrauliksteuerung mit einem als Anschluss für die Niederdruckseite ausgebildeten dritten Anschluss A versehen, an dem die Leitung angeschlossen wird, die im Wesentlichen zur Pumpe bzw. zum Hauptsteuerventilblock führt. Darüber hinaus ist ein Abfluss zum Tank L vorgesehen, der in der Regel keinen oder nur einen sehr kleinen Staudruck aufweist.

[0023] Die Hydrauliksteuerung umfasst darüber hinaus ein hydraulisch steuerbares, proportional verstellbares Lasthalteventil 1 mit einem 2/2-Wegeventil 1.1, welches mittels einer mit dem ersten Anschluss X verbundenen hydraulischen Ansteuerung 1.4 gegen die Rückstellkraft einer Feder 1.2 von der geschlossenen Stellung in Richtung der geöffneten Stellung bringbar ist. Dabei ist das Lasthalteventil 1 zum einen mit dem zweiten Anschluss B verbunden und zum anderen mit einer Steuerleitung 1.5 versehen, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem 2/2-Wegeventil 1.1 bewirkt.

[0024] Zusätzlich sind ein Druckbegrenzungsventil 3, eine in Form eines Kolbens ausgebildete Vorrichtung 1.3 zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung 1.4 und ein Druckteiler 2 bestehend aus zwei Blenden 2.1, 2.2 vorgesehen. Dabei ist das Druckbegrenzungsventil 3 eingangsseitig mit dem zweiten Anschluss B verbunden und wird von dem zweiten Anschluss B über eine Steuerleitung 3.2 zum Öffnen bei einem voreingestellten Druck gegen die Rückstellkraft einer Feder 3.1 entsprechend beaufschlagt.

[0025] Zudem ist das Druckbegrenzungsventil 3 ausgangsseitig über die erste Blende 2.1 des Druckteilers 2 einerseits mit der Vorrichtung 1.3 zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung 1.4 als auch andererseits über die zweite Blende 2.2 des Druckteilers 2 mit dem Abfluss zum Tank L verbunden.

[0026] Die hydraulische Ansteuerung 1.4 ist über ein Rückschlagventil 4 mit dem ersten Anschluss X verbunden, wobei das Rückschlagventil 4 in Richtung des ersten Anschlusses X öffnet. Zwischen dem ersten Anschluss X und dem Rückschlagventil 4 wiederum ist eine weitere Blende 5 vorgesehen. Das Druckbegrenzungsventil 3 ist mit einer hydraulischen Ansteuerung 3.4 versehen, die über die weitere Blende 5 sowie eine weitere Blende 6 mit dem ersten Anschluss X derart verbunden ist, dass das Rückschlagventil 4 zwischen den beiden Blenden 5, 6 angeschlossen ist. Hierbei ist die hydraulische Ansteuerung 3.4 in öffnender Richtung gegen die Rückstellkraft einer weiteren Feder 3.5 wirkend ausgebildet, so dass Öl hierüber abfließen kann.

[0027] Das Druckbegrenzungsventil 3 ist zudem ausgangsseitig mit einer Steuerleitung 3.3 versehen, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem Druckbegrenzungsventil 3 bewirkt. Zur Einstellung des auf die hydraulische Ansteuerung 3.4 wirkenden Drucks ist eine weitere Blende 7 zwischen dem zweiten Anschluss B und dem Druckbegrenzungsventil 3 vorgesehen. Außerdem sind ein Filter 8 in Fließrichtung hinter dem ersten Anschluss X sowie ein Filter 9 in Fließrichtung hinter dem Anschluss B vorgesehen.

[0028] Das Verhältnis der Flächen am Druckbegrenzungsventil 3 ist so gewählt, dass das Druckbegrenzungsventil 3 gegen die Federn 3.1, 3.5 nur dann öffnen kann, wenn der am ersten Anschluss X anliegende Druck größer ist als der Druck an der hydraulischen Ansteuerung 3.4 des Druckbegrenzungsventils 3 einerseits und der am zweiten Anschluss B anliegende Druck größer ist als der "Einstelldruck" des Druckbegrenzungsventils 3 andererseits.

[0029] Die Funktionsweise der Hydrauliksteuerung ist wie folgt:
Bei Druckbeaufschlagung von Anschluss A (der Druck in Anschluss A ist größer als der Druck in Anschluss B) funktioniert das 2/2-Wegeventil 1.1 wie ein Rückschlagventil, und Öl kann unabhängig vom Druck in der Steuerleitung X passieren. Ist der Druck in Anschluss B jedoch größer als in Anschluss A, kommt die Lasthaltefunktion zum Tragen. Sowohl die Feder 1.2 als auch der Lastdruck auf der Seite B, weitergeleitet durch die Steuerleitung 1.5, sorgen dafür, dass das 2/2-Wegeventil 1.1 geschlossen bleibt.

[0030] Durch einen auf der Steuerfläche 1.4 wirkenden Druck des vom Anschluss X kommenden Steuersignals kann dann bewirkt werden, dass sich das 2/2-Wegeventil 1.1 öffnet. Hierzu muss jedoch die durch diesen Druck erzeugte Kraft größer sein als die Summe der Kräfte aus der Feder 1.2 sowie dem Druck 1.5. und dem Druck durch den Kolben 1.3.

[0031] Solange das Druckbegrenzungsventil 3 geschlossen bleibt, wurde der Druck in Anschluss B in einem festen Verhältnis zum Anschluss X kompensiert. Wird jedoch am Druckbegrenzungsventil 3 der eingestellte Druck erreicht, beginnt dieses zu öffnen, und leitet auf diese Weise Öl zum Druckteiler 2. In Abhängigkeit vom Verhältnis der Blenden 2.1 und 2.2 zueinander wird der Kolben 1.3 dann mit Druck beaufschlagt, wodurch sich eine zusätzliche schließende Kraft bei dem 2/2-Wegeventil 1.1 ergibt.

[0032] Im Gegensatz zu dem Kraftverhältnis der hydraulischen Ansteuerung 1.4 zu der Steuerleitung 1.5 ist der Betriebsdruck, ab dem die zusätzliche Kompensation einsetzt, nun über die Wahl des Öffnungsdrucks des Druckbegrenzungsventils 3 einstellbar.

[0033] Am Druckbegrenzungsventil wird über eine Steuerleitung 3.2 eine ebenfalls in öffnender Richtung wirkende Kraft erzeugt, so dass das Druckbegrenzungsventil 3 nur dann öffnen kann, wenn es hierfür durch den Bediener freigegeben ist, indem am Anschluss X ein Druck anliegt, der größer ist als der für die Freigabe erforderliche Druck.

Ansprüche

1. Hydrauliksteuerung für hydraulische Maschinen mit heb- und senkbaren Organen, wie beispielsweise Schaufelbaggern, hydraulische Winden, hydraulische Kräne und dergleichen, wobei die Hydrauliksteuerung einen als Steueranschluss ausgebildeten ersten Anschluss X, einen als Anschluss für die Hochdruckseite ausgebildeten zweiten Anschluss B und einen als Anschluss für die Niederdruckseite ausgebildeten dritten Anschluss A sowie einen Abfluss L zum Tank aufweist sowie ein hydraulisch steuerbares, proportional verstellbares Lasthalteventil (1) mit einem 2/2-Wegeventil (1.1) umfasst, welches mittels einer mit dem ersten Anschluss X verbundenen hydraulischen Ansteuerung (1.4) gegen die Rückstellkraft einer Feder (1.2) von der geschlossenen Stellung in Richtung der geöffneten Stellung bringbar ist, wobei das Lasthalteventil (1) zum einen mit dem zweiten Anschluss B verbunden und zum anderen mit einer Steuerleitung (1.5) versehen ist, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem 2/2-Wegeventil (1.1) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil (3), eine Vorrichtung (1.3) zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung (1.4) und ein Druckteiler (2) bestehend aus zwei Blenden (2.1, 2.2) vorgesehen sind, wobei das Druckbegrenzungsventil (3) eingangsseitig mit dem zweiten Anschluss B verbunden ist und von dem zweiten Anschluss B über eine Steuerleitung (3.2) zum Öffnen bei einem voreingestellten Druck gegen die Rückstellkraft einer Feder (3.1) entsprechend beaufschlagt ist, und wobei das Druckbegrenzungsventil (3) ausgangsseitig über die erste Blende (2.1) des Druckteilers (2) einerseits mit der Vorrichtung (1.3) zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung (1.4) als auch andererseits über die zweite Blende (2.2) des Druckteilers (2) mit dem Abfluss L zum Tank verbunden ist.

2. Hydrauliksteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1.3) zur Erzielung einer Gegenkraft zu der hydraulischen Ansteuerung (1.4) in Form eines Kolbens oder einer druckbeaufschlagbaren Fläche ausgebildet ist.

3. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Ansteuerung (1.4) über ein Rückschlagventil (4) mit dem ersten Anschluss X verbunden ist, wobei das Rückschlagventil (4) in Richtung des ersten Anschlusses X öffnet.

4. Hydrauliksteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Blende (5) zwischen dem ersten Anschluss X und dem Rückschlagventil (4) vorgesehen ist.

5. Hydrauliksteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (3) mit einer hydraulischen Ansteuerung (3.4) versehen ist, die über die weitere Blende (5) sowie eine weitere Blende (6) mit dem ersten Anschluss X derart verbunden ist, dass das Rückschlagventil (4) zwischen den beiden Blenden (5, 6) angeschlossen ist, wobei die hydraulische Ansteuerung (3.4) in öffnender Richtung gegen die Rückstellkraft einer weiteren Feder (3.5) wirkend ausgebildet ist.

6. Hydrauliksteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (3) ausgangsseitig mit einer Steuerleitung (3.3) versehen ist, welche eine zusätzliche schließende Kraft an dem Druckbegrenzungsventil (3) bewirkt.

7. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Blende (7) zwischen dem zweiten Anschluss B und dem Druckbegrenzungsventil (3) vorgesehen ist.

8. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (8) in Fließrichtung hinter dem ersten Anschluss X vorgesehen ist.

9. Hydrauliksteuerung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Flächen am Druckbegrenzungsventil (3) so gewählt ist, dass das Druckbegrenzungsventil (3) gegen die Federn (3.1, 3.5) nur dann öffnen kann, wenn der am ersten Anschluss X anliegende Druck größer ist als der Druck an der hydraulischen Ansteuerung (3.4) des Druckbegrenzungsventils (3) einerseits und der am zweiten Anschluss B anliegende Druck größer ist als der "Einstelldruck" des Druckbegrenzungsventils (3) andererseits.

10. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil (1.1) eine integrierte Rückschlagfunktion aufweist, welche einen Volumenstrom in der Richtung von Anschluss A nach Anschluss B erlaubt.

11. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das 2/2-Wegeventil (1.1) ein leckagefreies Ventil ist.

12. Hydrauliksteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filter (9) in Fließrichtung hinter dem Anschluss B vorgesehen ist.

Zeichnung