DE102017219942A1 - Valve arrangement for hoist control with a pressure regulator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung (30), wobei ein Steuerventil (50) und eine Druckregelvorrichtung (70) vorgesehen sind, welche parallel an einen ersten und einen zweiten Arbeitsanschluss (31; 32) angeschlossen sind, wobei das Steuerventil (50) einen Lastmeldeanschluss (58) hat, wobei es eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Stellung (51; 52; 53; 54) aufweist.
Erfindungsgemäß ist in der zweiten Stellung (52) der erste Arbeitsanschluss (31) über das Steuerventil (50) mit einem ersten Rücklaufanschluss (34) fluidisch verbunden, wobei in der zweiten, der dritten und der vierten Stellung (52; 53; 54) eine Verbindung zwischen dem Steuerventil (50) und dem ersten Zulaufanschluss (33) durch das Steuerventil (50) gesperrt ist, wobei die Druckregelvorrichtung (70) an einen ersten Zulaufanschluss (33) angeschlossen ist.
The invention relates to a valve arrangement (30), wherein a control valve (50) and a pressure control device (70) are provided, which are connected in parallel to a first and a second working port (31; 32), wherein the control valve (50) has a load reporting port (30). 58) having a first, a second, a third and a fourth position (51; 52; 53; 54).
According to the invention, in the second position (52) the first working port (31) is fluidically connected via the control valve (50) to a first return port (34), wherein in the second, third and fourth positions (52; 53; 54) Connection between the control valve (50) and the first inlet port (33) is blocked by the control valve (50), wherein the pressure regulating device (70) is connected to a first inlet port (33).
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein hydraulisches Antriebssystem mit einer derartigen Ventilanordnung.The invention relates to a valve arrangement according to the preamble of
Aus der
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass an den Zylinder angeschlossene Lasten einfach- oder doppeltwirkend angehoben und abgesenkt werden können. Dabei soll sowohl die Bewegungsgeschwindigkeit als auch die Kraft des Zylinders einstellbar sein. Insbesondere soll der Druck wahlweise in einer der beiden Zylinderkammern einstellbar sein und zwar in möglichst weiten Grenzen. Ruckartige Bewegungen des Zylinders sollen vermieden werden. Die gesamte Ventilanordnung soll besonders einfach ausgeführt sein. Weiter soll vermieden werden, dass das Hubwerk sich absenkt, wenn der Förderdruck der Pumpe für die an sich gewünschte Hubbewegung nicht ausreicht. Jede unkontrollierte bzw. ungewollte Bewegung soll vermieden werden. Die obigen Vorteile sollen auch in außergewöhnlichen Einsatzfällen des Traktor-Hubwerks ausnutzbar sein, beispielsweise auch dann, wenn das Hubwerk genutzt wird, um den Traktor während Wartungsarbeiten anzuheben. Hier kann es insbesondere beim Wiederabsenken zu ruckartigen Bewegungen kommen, die vermieden werden sollen.An advantage of the present invention is that loads connected to the cylinder can be raised and lowered single or double acting. Both the speed of movement and the force of the cylinder should be adjustable. In particular, the pressure should optionally be adjustable in one of the two cylinder chambers and indeed in the widest possible limits. Jerky movements of the cylinder should be avoided. The entire valve assembly should be particularly simple. Next is to be avoided that the hoist lowers when the delivery pressure of the pump for the desired stroke itself is not sufficient. Any uncontrolled or unwanted movement should be avoided. The above advantages should also be exploitable in exceptional applications of tractor hitch, for example, even if the hoist is used to raise the tractor during maintenance. Here, especially when lowering again, jerky movements can occur which should be avoided.
Gemäß dem selbständigen Anspruch wird vorgeschlagen, dass in der zweiten Stellung der erste Arbeitsanschluss über das Steuerventil mit einem ersten Rücklaufanschluss fluidisch verbunden ist, wobei in der zweiten, der dritten und der vierten Stellung eine Verbindung zwischen dem Steuerventil und dem ersten Zulaufanschluss durch das Steuerventil gesperrt ist, wobei die Druckregelvorrichtung an den ersten Zulaufanschluss angeschlossen ist. Bei der
Die erste bis vierte Stellung ist vorzugsweise verschieden voneinander ausgebildet. Dem ersten und/oder dem zweiten Arbeitsanschluss kann jeweils ein Drucksensor zugeordnet sein, mit welchem der Druck am betreffenden Arbeitsanschluss messbar ist. In der ersten Stellung ist eine stetig verstellbare Steuerblende vorzugsweise in der Verbindung vom ersten Zulaufanschluss zum zweiten Arbeitsanschluss angeordnet. Diese Steuerblende, wie auch alle weiteren unten genannten Steuerblenden, werden vorzugsweise von einem Steuerschieber des Steuerventils gebildet. In der zweiten und der vierten Stellung ist eine stetig verstellbare Steuerblende vorzugsweise in der jeweiligen Verbindung zum ersten Rücklaufanschluss angeordnet. Zwischen dem ersten Zulaufanschluss und dem ersten Ventil kann eine Druckwaage angeordnet sein, welche so eingerichtet ist, dass die Druckdifferenz zwischen dem Druck am Lastmeldeanschluss und dem Druck stromabwärts der Druckwaage auf einen vorgegebenen Wert einregelbar ist. Das Steuerventil ist vorzugsweise als Schieberventil ausgebildet. Der entsprechende Steuerschieber ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die erfindungsgemäßen Fluidverbindungen durch Verschiebung des Steuerschiebers gegenüber dem umgebenden Gehäuse einstellbar sind. Die Ventileinrichtung wird typischerweise mit einem Druckfluid verwendet, bei dem es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl handelt.The first to fourth positions are preferably formed differently from each other. The first and / or the second working port may each be assigned a pressure sensor with which the pressure at the relevant working port can be measured. In the first position, a continuously adjustable control panel is preferably arranged in the connection from the first inlet connection to the second working connection. This control panel, as well as all other control panels mentioned below, are preferably formed by a spool of the control valve. In the second and the fourth position, a continuously adjustable control panel is preferably arranged in the respective connection to the first return port. Between the first inlet connection and the first valve, a pressure compensator can be arranged, which is set up such that the pressure difference between the pressure at the load-signaling connection and the pressure downstream of the pressure compensator can be regulated to a predetermined value. The control valve is preferably designed as a slide valve. The corresponding control slide is preferably designed so that the fluid connections according to the invention can be adjusted by displacement of the control slide relative to the surrounding housing. The valve means is typically used with a pressurized fluid, which is preferably a liquid and most preferably hydraulic oil.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims advantageous refinements and improvements of the invention are given.
Es kann vorgesehen sein, dass das Steuerventil eine fünfte Stellung aufweist, in welcher eine Verbindung zwischen dem Steuerventil und dem ersten Zulaufanschluss vom Steuerventil gesperrt ist, wobei der erste und der zweite Arbeitsanschluss mit einem ersten Rücklaufanschluss fluidisch verbunden sind. Die fünfte Stellung entspricht funktional der Freigangstellung der
Es kann vorgesehen sein, dass die erste, die zweite, die dritte, die vierte und gewünschtenfalls die fünfte Stellung des Steuerventils in der angegebenen Reihenfolge nebeneinander angeordnet sind. Bei einer Verstellung des Steuerventils in eine Richtung werden die genannten Stellungen also in der genannten Reihenfolge nacheinander durchlaufen. Mit dieser Anordnung ergibt sich ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des Steuerschiebers.It can be provided that the first, the second, the third, the fourth and optionally the fifth position of the control valve are arranged side by side in the stated order. In an adjustment of the control valve in one direction, the positions mentioned will thus pass through one another in the order named. With this arrangement, a particularly simple and inexpensive construction of the spool.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckregelvorrichtung wenigstens ein Druckreduzierventil umfasst, welches jeweils einen zweiten Zulaufanschluss, einen zweiten Rücklaufanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist, wobei der Druck am Ausgangsanschluss auf den ersten Solldruck einregelbar ist, indem entweder eine fluidische Verbindung vom Ausgangsanschluss zum zweiten Zulaufanschluss oder zum zweiten Rücklaufanschluss geöffnet wird, wobei der zweite Rücklaufanschluss mit einem ersten Rücklaufanschluss fluidisch verbunden ist, wobei der zweite Zulaufanschluss zumindest mittelbar mit dem ersten Zulaufanschluss verbunden ist. Mit derartigen Druckreduzierventilen ist der Druck am Ausgangsanschluss in weiten Grenzen verstellbar, die durch den Druck am zweiten Zulaufanschluss und den Druck am zweiten Rücklaufanschluss definiert werden. Darüber hinaus sind Druckreduzierventile verwendbar, die als Standardventile in großen Stückzahlen hergestellt und dementsprechend kostengünstig angeboten werden. Das wenigstens eine Druckreduzierventil ist vorzugsweise jeweils elektrisch verstellbar. Es ist vorzugsweise in Form eines Einschraubventils ausgeführt. Es ist denkbar, dass die Druckregelvorrichtung für den ersten und den zweiten Arbeitsanschluss jeweils ein gesondertes Druckreduzierventil aufweist, dessen Ausgangsanschluss mit dem betreffenden Arbeitsanschluss unmittelbar fluidisch verbunden ist.It can be provided that the pressure regulating device comprises at least one pressure reducing valve, which in each case has a second inlet connection, a second return connection and an outlet connection, wherein the pressure at the outlet connection can be regulated to the first setpoint pressure by either a fluidic connection from the outlet connection to the second inlet connection or is opened to the second return port, wherein the second return port is fluidly connected to a first return port, wherein the second inflow port is at least indirectly connected to the first inflow port. With such pressure reducing valves, the pressure at the outlet port is adjustable within wide limits, which are defined by the pressure at the second inlet port and the pressure at the second return port. In addition, pressure reducing valves can be used, which are produced as standard valves in large quantities and accordingly offered inexpensively. The at least one pressure reducing valve is preferably each electrically adjustable. It is preferably designed in the form of a Einschraubventils. It is conceivable that the pressure regulating device for the first and the second working port each has a separate pressure reducing valve whose output port is directly fluidically connected to the relevant working port.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einem, vorzugsweise jedem Druckreduzierventil ein erstes Rückschlagventil zugeordnet ist, welches zwischen dem ersten Zulaufanschluss und dem jeweiligen zweiten Zulaufanschluss angeordnet ist, wobei es ausschließlich einen Fluidstrom vom ersten Zulaufanschluss zum betreffenden zweiten Zulaufanschluss zulässt. Hierdurch wird vermieden, dass über den zweiten Zulaufanschluss Druckfluid zur Pumpe zurückfließt, wenn der Förderdruck der Pumpe nicht ausreicht, um die am Zylinder angreifende Last zu halten.It can be provided that at least one, preferably each pressure reducing valve is associated with a first check valve, which is arranged between the first inlet port and the respective second inlet port, wherein it allows only a fluid flow from the first inlet port to the respective second inlet port. This prevents pressurized fluid from flowing back to the pump via the second inlet connection if the delivery pressure of the pump is insufficient to maintain the load acting on the cylinder.
Es kann vorgesehen sein, dass die Druckregelvorrichtung ein einziges Druckreduzierventil umfasst, wobei eine Umschaltvorrichtung vorgesehen ist, über welche der Ausgangsanschluss des Druckreduzierventils wahlweise mit dem ersten oder mit dem zweiten Arbeitsanschluss fluidisch verbindbar ist, wobei beide genannten Verbindungen gleichzeitig absperrbar sind. Die Umschaltvorrichtung ist typischerweise kostengünstiger als ein Druckreduzierventil, so dass Kosten eingespart werden. Darüber hinaus kann mit der Umschaltvorrichtung problemlos die vorgeschlagene Sperrstellung realisiert werden. Diese kommt beispielsweise in der fünften bzw. sechsten Stellung des Steuerventils zur Anwendung, in welcher die Druckregelung nicht benötigt wird und sogar stören würde. Die Umschaltvorrichtung kann von einem 3/3-Wegeventil gebildet werden. Es ist aber auch denkbar, zwei parallel geschaltete 2/2-Wegeventile zu verwenden. Die genannten Wegeventile sind vorzugsweise in Sitzbauweise ausgeführt, wenn ein leckagefreier Verschluss gewünscht wird.It can be provided that the pressure control device comprises a single pressure reducing valve, wherein a switching device is provided, via which the output port of the pressure reducing valve is selectively fluidically connectable to the first or the second working port, said two compounds are shut off at the same time. The switching device is typically less expensive than a pressure reducing valve, so that costs are saved. In addition, the proposed blocking position can be easily realized with the switching device. This is used for example in the fifth and sixth position of the control valve, in which the pressure control is not needed and would even disturb. The switching device can be formed by a 3/3-way valve. But it is also conceivable to use two parallel 2/2-way valves. The aforementioned directional control valves are preferably designed in seat construction, if a leak-free closure is desired.
Es kann vorgesehen sein, dass der Lastmeldeanschluss des Steuerventils in der zweiten Stellung mit dem zweiten Arbeitsanschluss, in der dritten Stellung mit einem ersten Rücklaufanschluss und in der vierten Stellung mit dem ersten Arbeitsanschluss fluidisch verbunden ist, wobei der Lastmeldeanschluss mit einem Förderdruckregler einer Pumpe zumindest mittelbar fluidisch verbindbar ist. Mit dieser Gestaltung der Lastrückmeldung ist es nicht erforderlich, dass die Druckregelvorrichtung den Druck Null einregeln kann. Sie kann dementsprechend kostengünstig ausgeführt sein. Die genannte mittelbare Verbindung zum Förderdruckregler kann über eine Wechselventilkaskade erfolgen, an der weitere hydraulische Verbraucher angeschlossen sind, welche von der Pumpe mit Druckfluid versorgbar sind.It can be provided that the load-signaling connection of the control valve is fluidically connected in the second position to the second working port, in the third position to a first return port and in the fourth position to the first working port, the load-reporting port being at least indirectly connected to a delivery pressure regulator of a pump is fluidically connectable. With this design of the load feedback, it is not necessary that the pressure control device can adjust the pressure zero. It can therefore be designed inexpensively. Said indirect connection to the delivery pressure regulator can take place via a shuttle valve cascade, to which further hydraulic consumers are connected, which can be supplied with pressurized fluid by the pump.
Es kann vorgesehen sein, dass der Lastmeldeanschluss des Steuerventils in der zweiten Stellung und/oder der dritten Stellung und/oder der vierten Stellung durch das Steuerventil gesperrt ist, wobei ein Wechselventil vorgesehen ist, welches eingangsseitig mit dem Lastmeldeanschluss und dem Ausgangsanschluss des Druckreduzierventils fluidisch verbunden ist, wobei das Wechselventil ausgangsseitig mit einem Förderdruckregler einer Pumpe zumindest mittelbar fluidisch verbindbar ist. Hierdurch vereinfacht sich die Herstellung des Steuerventils, insbesondere des Steuerschiebers. In den Stellungen, in denen der Lastmeldeanschluss gesperrt ist, wird die Lastmeldung über das Wechselventil vom Druckreduzierventil erzeugt.It can be provided that the load-signaling connection of the control valve in the second position and / or the third position and / or the fourth position is blocked by the control valve, wherein a shuttle valve is provided which fluidly connected on the input side to the load-indicating connection and the output connection of the pressure-reducing valve is, wherein the change-over valve on the output side with a delivery pressure regulator of a pump is at least indirectly fluidly connectable. This simplifies the production of the control valve, in particular the spool. In the positions in which the load-signaling connection is blocked, the load message is generated by the pressure-reducing valve via the shuttle valve.
Es kann vorgesehen sein, dass dem ersten und/oder dem zweiten Arbeitsanschluss jeweils ein zweites Rückschlagventil zugeordnet ist, über welches der betreffende Arbeitsanschluss mit einem ersten Rücklaufanschluss verbunden ist, wobei das zweite Rückschlagventil ausschließlich einen Fluidstrom vom betreffenden ersten Rücklaufanschluss zum betreffenden Arbeitsanschluss zulässt. Hierdurch wird vermieden, dass sich in einer der Zylinderkammern ein Vakuum ausbildet. Sobald in einer der Zylinderkammern ein Unterdruck entsteht, wird Druckfluid aus dem Tank angesaugt.It can be provided that a second check valve is assigned to each of the first and / or the second working connection via which the relevant working connection is connected to a first return connection, wherein the second check valve allows only fluid flow from the respective first return port to the respective work port. This avoids that forms in one of the cylinder chambers a vacuum. As soon as a negative pressure arises in one of the cylinder chambers, pressurized fluid is sucked out of the tank.
Schutz wird außerdem für ein hydraulisches Antriebssystem beansprucht, welches mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung ausgestattet ist, wobei an den ersten und den zweiten Arbeitsanschluss ein doppeltwirkender Zylinder angeschlossen ist, wobei an den wenigstens einen ersten Rücklaufanschluss ein Tank angeschlossen ist, wobei eine Pumpe vorgesehen ist, mit welcher Druckfluid aus dem Tank zum ersten Zulaufanschluss förderbar ist, wobei die Pumpe ein verstellbares Verdrängungsvolumen aufweist, wobei ein Förderdruckregler vorgesehen ist, mit welchem ein Förderdruck der Pumpe durch Verstellung des Verdrängungsvolumens der Pumpe auf einen zweiten Solldruck einregelbar ist. Der genannte Zylinder ist vorzugsweise Bestandteil eines Hubwerks eines landwirtschaftlichen Traktors. Ein entsprechendes Hubwerk ist beispielsweise aus der
Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Solldruck vom Druck am Lastmeldeanschluss oder vom ausgangsseitigen Druck am Wechselventil abhängt. Der zweite Solldruck liegt vorzugsweise um eine vorgegebene Druckdifferenz oberhalb des genannten Drucks am Lastmeldeanschluss bzw. am Wechselventil.It can be provided that the second desired pressure depends on the pressure at the load-signaling connection or on the output-side pressure at the changeover valve. The second setpoint pressure is preferably a predetermined pressure difference above said pressure at the load reporting port or at the shuttle valve.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine erste Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung; -
2 eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Antriebssystems mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung; und -
3 eine zweite Ausführungsform der Umschaltvorrichtung.
-
1 a first embodiment of a hydraulic drive system with a valve assembly according to the invention; -
2 a second embodiment of a hydraulic drive system with a valve assembly according to the invention; and -
3 a second embodiment of the switching device.
An den ersten Zulaufanschluss
An den ersten und den zweiten Arbeitsanschluss
Die Ventilanordnung
Das Druckreduzierventil
Gegenüber einem Druckbegrenzungsventil hat das Druckreduzierventil
Das Steuerventil
In der ersten Stellung
Die zweite Stellung
Die vierte Stellung
Die dritte Stellung
Mittels der fünften Stellung
Bei der sechsten Stellung
Der Lastmeldeanschluss
Hinzuweisen ist noch auf die beiden zweiten Rückschlagventile
Weiter ist auf die beiden Drucksensoren
Es versteht sich, dass die Drucksensoren
Bei der zweiten Ausführungsform wurde die Lastmeldung am Lastdruckanschluss
Vorzugsweise sind in keinem Betriebszustand des hydraulischen Antriebssystems beide 2/2-Wegeventile
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- hydraulisches Antriebssystem (erste Ausführungsform)hydraulic drive system (first embodiment)
- 10'10 '
- hydraulisches Antriebssystem (zweite Ausführungsform)hydraulic drive system (second embodiment)
- 1111
- Pumpepump
- 1212
- FörderdruckreglerDelivery pressure regulator
- 1313
- Förderdruck der PumpeDelivery pressure of the pump
- 1414
- Tanktank
- 1515
- Zylindercylinder
- 1616
- Hubwerkhoist
- 1717
- Stellungssensorposition sensor
- 1818
- Steuervorrichtungcontrol device
- 1919
- Stelldruck actuating pressure
- 3030
- Ventilanordnungvalve assembly
- 3131
- erster Arbeitsanschlussfirst work connection
- 3232
- zweiter Arbeitsanschlusssecond work connection
- 3333
- erster Zulaufanschlussfirst inlet connection
- 3434
- erster Rücklaufanschlussfirst return connection
- 3535
- Drucksensorpressure sensor
- 3636
- zweites Rückschlagventilsecond check valve
- 3737
- Druckwaagepressure compensator
- 3838
- Wechselventilshuttle valve
- 3939
- LastmeldedruckLoad-sensing pressure
- 5050
- Steuerventilcontrol valve
- 5151
- erste Stellungfirst position
- 5252
- zweite Stellungsecond position
- 5353
- dritte Stellungthird position
- 5454
- vierte Stellungfourth position
- 5555
- fünfte Stellungfifth position
- 5656
- sechste Stellungsixth position
- 5757
- Steuerblendecontrol panel
- 5858
- Lastmeldeanschluss Load-sensing connection
- 7070
- DruckregelvorrichtungPressure control device
- 7171
- erstes Rückschlagventilfirst check valve
- 72 72
- 3/3-Wegeventil3/3-way valve
- 7373
- 2/2-Wegeventil2/2 way valve
- 7474
- Umschaltvorrichtung (erste Ausführungsform)Switching device (first embodiment)
- 74'74 '
- Umschaltvorrichtung (zweite Ausführungsform) Switching device (second embodiment)
- 8080
- DruckreduzierventilPressure reducing valve
- 8181
- zweiter Zulaufanschlusssecond inlet connection
- 8282
- zweiter Rücklaufanschlusssecond return connection
- 8383
- Ausgangsanschlussoutput port
- 8484
- erster Solldruckfirst target pressure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 2870842 [0015]EP 2870842 [0015]
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