DE1426584C3

DE1426584C3 - Steuereinrichtung für einen doppelt wirkenden Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE1426584C3
Application number: DE1964S0094637
Authority: DE
Inventors: Ingebret Soeyland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1963-12-18
Filing date: 1964-12-16
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE1426584B2; NO121871B; SE334819B; DE1426584A1; GB1095736A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem die Zu- und Abfuhr des hydraulischen Druckmittels zu und vom Arbeitszylinder beeinflussenden Ventilsystem, mit einer Pumpe und einem Druckmittelbehälter, wobei jeder Seite des Arbeitszylinders je ein Zulaufventil und ein Rücklaufventil zugeordnet ist, die beide in Druckhauptleitungen liegen und vom Arbeitsdruck über ein von einem Steuerventil mit Druckmittel beaufschlagbaren Steuerleitungssystem betätigbar sind.

Eine solche Steuereinrichtung die im wesentlichen für komprimierte Luft als Druckmittel ausgebildet ist, ist bekannt aus der US-PS 25 83 185. Bei dieser bekannten Ventilsteuervorrichtung sind vier Sitzventile in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, welches über einen Einlaß für das unter hohem Druck stehende Druckmittel, über zwei zum Druckmittelbehälter führende Auslaßleitungen und über zwei Verbindungsleitungen zu dem Arbeitszylinder verfügt. Die vier Sitzventile innerhalb des Gehäuses sind so mit Bohrungen im Gehäuse verbunden, daß sie paarweise den Zu- bzw. Abfluß des Druckmittels zum Arbeitszylinder steuern. Die Beaufschlagung der einzelnen Ventilkörper erfolgt dabei über gesondert durch Solenoide schaltbare Spindelventile, die die Kolbenrückflächen der die mit zugeordneten Sitzen die Ventile bildenden Kolben entweder mit dem Arbeitsdruck des Druckmittels verbinden oder zum Druckmittelbehälter hin entlüften.

ίο Wegen der Kompressionsfähigkeit der als Druckmittel verwendeten Luft treten Überdrücke im Hauptleitungssystem nicht schlagartig auf und werden von dem Gesamtsystem auch weich abgefangen. Diese bekannte Steuereinrichtung enthält daher auch keine Maßnahmen oder Hinweise, wie beim Arbeiten mit einem hydraulischen Druckmittel vorzugehen ist, um Überdrücke im Betrieb weich und sicher aufzufangen.

Bekannt ist weiterhin aus der US-PS 23 66 693 ein Vierwegeventil, welches in einem gemeinsamen Gehäuse 4 selektiv durch die manuelle Verdrehung einer genuteten Welle betätigbare Kugelventile enthält. Je nach Stellung der auf die Position der Ventilkugeln einwirkenden genuteten Welle wird das kolbenstangenseitige oder_das andere Ende des Arbeitszylinders mit

2^r) dem Druckmittel versorgt, wobei der Rückfluß über jeweils ein anderes Ventil und durch die genutete Welle hindurch erfolgt. Parallel zu den jeweiligen Rücklaufventilen ist eine Bypaßleitung vorgesehen, die ein Rückschlagventil enthält und bei Auftreten von

jo Überdrücken bei geschlossenem Rücklaufventil das Druckmittel zum Druckmittelbehälter hin entlüftet.

Schließlich läßt sich der DE-PS 1152 291 ein hydraulischer Dreiwegeverteiler für große Leistungen als bekannt entnehmen, bei dem die in den Hauptventi-

len angeordneten Kolben mit kalibrierten Öffnungen versehen sind, die von einer Kolbenseite zur anderen hindurch führen. Da gleichzeitig die Durchflußmengen von auf der Rückseite der Kolben angeordneten, elektromagnetisch gesteuerten Servoventilen größer sind, läßt sich bei geöffneten Servoventilen ein Druckungleichgewicht und damit eine Schließ- oder Öffnungsbewegung der Kolben hervorrufen.

Des weiteren läßt sich aus der Deutschen Auslegeschrift 11 20 229 eine Entlastungseinrichtung für ein von

einer Pumpe gespeistes und mittels eines Steuerschiebers mit mittlerer Schließstellung steuerbares System als bekannt entnehmen. Bei dieser Entlastungseinrichtung ist ein Entlastungsschieber und ein Steuerschieber vorgesehen, wobei der Entlastungsschieber in einer seiner beiden Stellungen einen Strömungsweg zwischen Pumpe und Sumpf und in seiner anderen einen Strömungsweg zwischen Pumpe und dem zu beaufschlagenden System freigibt und der Steuerschieber so von einem Pumpe und System dauernd verbindenden Strömungsweg betätigt ist, das der Steuerschieber auf das Maß der Strömung anspricht.

Eine weitere Druckentlastungseinrichtung für ein hydraulisches System kann dann noch der US-PS 26 93 813 entnommen werden; hierbei ist ein Pilotventil vorgesehen, welches bei starkem Ansteigen des Pumpendrucks ein Hauptventil in der Weise beeinflußt, daß dieses öffnet und eine Bypaßleitung zum Sumpf freigibt.

Beide bekannte Hydrauliksysteme sind in erster Linie darauf gerichtet, die Förderpumpe dann zu entlasten, wenn sich das System in Ruhe befindet und die hydraulische Vorrichtung nicht arbeitet.
Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine

Sicherheitssteuereinrichtung für einen doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder zu schaffen, die auftretende Überdrücke im Hauptleitungssystem während des Betriebs sicher und weich auffängt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der eingangs genannten Steuereinrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß dem Steuerleitungssystem ein den Steuerdruck für die Rücklaufventile überwachendes Hilfsventil zugeordnet ist, dessen Auslaß über eine Leitung mit dem Druckmittelbehälter in Verbindung steht, und daß in an sich bekannter Weise zwischen Pumpe und Druckmittelbehälter in Bypaß-Schaltung eine Druckentlastungsventileinrichtung angeordnet ist, die aus einem ebenfalls vom Steuerventil mit Druckmittel beaufschlagbaren Bypaß-Ventilteil und aus einem weiteren, mit dem Hilfsventil steuermäßig verbundenen, mit dem Bypaß-Ventilteil in Wirkverbindung stehenden Ventilteil besteht.

Durch das auf der Seite des Steuerleitungssystems angeordnete Hilfsventil, welches einerseits den Steuerdruck für die Rücklaufventile überwacht, andererseits aber steuermäßig mit einem weiteren Ventilteil in Verbindung steht, der Teil einer in der Druckhauptleitung angeordneten Druckentlastungsventileinrichtung ist, ergibt sich von der Steuerleitungsseite her eine Einwirkung auf den Druckhauptleitungsbereich und somit die Möglichkeit einer besonders feinfühligen Steuerung des Arbeitszylinders einerseits und einer feinfühligen Reaktion auf möglicherweise auftretende Überdrücke.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung dar. Dabei zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung,

F i g. 2 eine vergrößerte ausschnittsweise Detaildarstellung und die

F i g. 3, 4 und 5 verschiedene Ausführungsbeispiele von bei der Steuereinrichtung verwendeten Ventilen in einem Längsschnitt.

Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung erscheint es zweckmäßig, zunächst auf den Aufbau und die Wirkungsweise der in der Steuereinrichtung verwendeten Ventile genauer einzugehen, da diese Ventile sich in ihrem Aufbau im wesentlichen ähneln und von gemeinsamen Grundvorstellungen ausgehen. Entsprechend F i g. 3 umfaßt jedes Ventil einen Ventilkolben I₁ der verschieblich in einer Bohrung 2 eines Ventilgehäuses gelagert ist. Das vordere Ende des Kolbens 1 wirkt mit einem Ventilsitz 3 zusammen, über den ein Einlaß 4 und ein Auslaß 5 miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilkolben 1 ist mit einer längsgerichteten, engen Bohrung 6 versehen, die zwischen dem Einlaß 4 und der Bohrung 2 hinter dem rückwärtigen Ende des Kolbens 1 eine Bypaßleitung vermittelt. An ihrem hinteren Ende ist die Bohrung 2 mit einer Steueröffnung 7 ausgestattet, die mit einer Steuerleitung in Verbindung ist, die ihrerseits zu einem später noch zu beschreibenden Steuerventil führt. Der Ventilkolben 1 ist der Wirkung einer schwachen Verschlußfeder 8 unterworfen. Der Kolben ist so bemessen, daß die Druckfläche an seinem rückwärtigen Ende, die der Steueröffnung 7 gegenüber liegt, etwas größer als die Druckfläche am vorderen Ende ist, die mit dem Ventilsitz 3 zusammenwirkt. Zu dieser etwas größeren Druckfläche kommt noch die Wirkung der schwachen Feder 8 hinzu.

Das Ventil arbeitet in folgender Weise: Wenn die mit der Steueröffnung 7 verbundene Steuerleitung offen ist, verschiebt ein dem Einlaß 4 zugeleitetes Druckmedium den Kolben 1 nach rückwärts und fließt frei zum Auslaß

5. Wenn jedoch die erwähnte Steuerleitung geschlossen und der Auslaß durch die öffnung 7 abgesperrt ist, trifft das in den Einlaß 4 einströmende Druckmedium auf einen leichten Gegendruck, der von der Feder 8 herrührt, so daß das Druckmedium selbst kurzzeitig

ίο durch die Bohrung 6 zum gegenüberliegenden oder rückwärtigen Ende des Ventilkolbens 1 fließt und dort einen entsprechenden Druck errichtet. Da jedoch dieses Ende des Ventilkolbens, wie erwähnt, eine geringfügig größere Druckfläche besitzt, steigert ein entsprechender Druck an diesem Ende den Widerstand gegen ein öffnen des Ventils. Mit anderen Worten: Bei abgesperrter Steueröffnung 7 bildet das durch die Bohrung 6 eingeströmte Druckmedium am hinteren Ende des Ventilkolbens 1 einen Gegendruck aus, der stärker als der Druck am vorderen Ende ist, und zwar entsprechend dem Unterschied der Druckflächen und der Kraft der Feder 8. Auf diese Weise erzeugt das Ventil selbst automatisch und sehr rasch denjenigen Druck, den es zu seiner Steuerung benötigt. Ein Ventil des beschriebenen Aufbaus ist in der Lage, ausgehend *· von seiner Offenstellung im Verlauf einiger Zehntel Sekunden denjenigen Steuerdruck zu entwickeln, der zur Bewegung in die Schließstellung erforderlich ist.

In Fig. 1 ist nun schematisch eine Steuereinrichtung

JO für einen hydraulischen Arbeitsylinder A mit Druckkolben B dargestellt. Ein Druckmedium, vorzugsweise öl, wird, ausgehend von einem Druckmittelbehälter ti, mit Hilfe einer durch einen Motor 13 angetriebenen Pumpe 12 zugeführt.

Ein Steuerventil 14 liefert den Steuerdruck für die jeweiligen oben schon beschriebenen und in ihrer Anordnung noch zu erläuternden Ventile. Das Steuerventil 14 umfaßt ein Ventilgehäuse 15 mit einer Bohrung 15', in welcher ein Kolben 16 gleitend gelagert ist. Die Bewegung des Kolbens erfolgt über einen Betätigungshebel 17. Der Kolben 16 steuert vier ringförmige Kanäle in der Bohrung 15'. Von diesen Kanälen werden im folgenden einer als linker Kanal 18, einer als rechter Kanal 19 und zwei als mittlere Kanäle 20 und 20' bezeichnet, wobei die letzteren in der Mittel- oder Außerbetriebsstellung des Kolbens über eine ringförmige Nut 21 im Kolben 16 miteinander in Verbindung stehen. Der Kanal 20 ist mit einem Längskanal 22 im Gehäuse 15 verbunden, der über eine Leitung 23 an den Druckmittelbehälter 11 der Steuereinrichtung angeschlossen ist. Die Verschiebung des Kolbens 16 erfolgt gegen-die Wirkung einer Feder 24, welche, wenn der Kolben nach Verschiebung gelöst wird, diesen in die neutrale Mittelstellung zurückführt.

Der mittlere Ringkanal 20' ist über eine Leitung 25 mit der eine Ausströmung des Druckmittels ermöglichende Steueröffnung 7 eines Ventilteils Va 1 einer Druckentlastungsventileinrichtung Va verbunden, welche eine Bypaßleitung 26' steuert. Die Bypaßleitung 26' verläuft als Abzweigung vor einem in die Hauptleitung 26 eingeschalteten Rückströmventil 30 zwischen dieser Hauptleitung und einer Rückleitung 27 zum Druckmittelbehälter 11. Die Druckentlastungsventileinrichtung Va, die auch als Startventil bezeichnet werden kann, wird im folgenden lediglich noch als Ventil Va bezeichnet. Weiterhin besteht die Steuereinrichtung aus vier gesteuerten Ventilen in den Druckhauptleitungen, nämlich zwei Zulaufventilen Vb und Vd und zwei

Rücklaufventilen Veund Vc. Die Rücklaufventile Vc und Vc sind mit ihren Auslassen 5 über eine Leitung 27 an den Druckmittelbehälter 11 angeschlossen, während die Auslässe der Zulaufventile Vb und Vdüber Druckhauptleitungen 28, 29 mit dem rechten bzw. linken Ende des > Arbeitszylinders A verbunden sind. Die Druckhauptleitung 28 besitzt eine Verbindung 28' zum Einlaß 4 des Rücklaufventils Vc, während die Druckhauptleitung 29 eine Verbindung 29' zum Einlaß 4 des Rücklaufventils Vc aufweist. Die Einlasse der Zulaufventile Vd und Vb in sind mit der von der Pumpe 12 ausgehenden Hauptleitung 26 über das schon erwähnte Rückstromventil 30 verbunden.

Sämtliche erwähnten Ventile werden mit Hilfe der Bohrung 6 in ihrem Ventilkolben 1 gesteuert, wie weiter vorn schon mit Bezug auf den Ventilaufbau erläutert. Bei dem Zulaufventil Vb und dem Rücklauf ventil Vc sind die Steueröffnungen 7 über eine Steuerleitung 32 mit dem rechten ringförmigen Kanal 19 des Steuerventils 14 verbunden, die entsprechenden Steueröffnungen 7 des Zulaufventils Vd und des Rücklaufventils Ve sind über eine Steuerleitung 31 mit dem linken ringförmigen Kanal'18 verbunden. Weitere Einzelheiten im Aufbau der Steuereinrichtung werden im folgenden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Betriebsweise erläutert.

Befindet sich der Kolben des Steuerventils 14 in seiner Mittelstellung (Neutralsteliung), dann steht die Steuerleitung 25 mit dem Druckmittelbehälter 11 in Verbindung, so daß' sich im Ventil Va, das heißt, der Druckentlastungsventileinrichtung, kein Steuerdruck einstellen kann, gleichzeitig sind auf Grund der Stellung des Steuerventils 14 die Steuerleitungen 31 und 32 an dem linken und rechten Kanal 18 und 19 geschlossen.

Unter diesen Bedingungen arbeitet die Pumpe ohne r> Druckaufbau in der Hauptleitung 26, da das Druckmittel durch das Ventil Va in Bypaßschaltung zum Druckmittelbehälter 11 zurückfließt.

Wird der Kolben 16 des Steuerventils 14 etwas nach links verschoben, dann wird die zu dem Zulaufventil Vb und dem Rücklaufventil Vc führende Steuerleitung 32 geöffnet, so daß das Druckmittel, das aus der Druckhauptleitung 29 durch die Bohrung 7 des Rücklaufventils Vc nunmehr fließen kann, über ein Sperrventil 39 in der Steuerleitung 32 abgeleitet und zusammen mit dem Druckmittel, das aus der Bohrung 7 des Zulaufventils Vb kommt, zum Druckmittelbehälter 11 zurückgeführt wird. Auf diese Weise sind Zulaufventil Vb und Rücklaufventil Vc ohne Steuerdruck und können ohne Gegendruck geöffnet werden; sie befinden so sich also in einem Zustand, der einen freien Druckmitteidurchfluß zuläßt. Befindet sich der Kolben 16 des Steuerventils 14 in dieser Stellung, dann ist der Kanal 18, der über die Steuerleitung 31 mit den Steueröffnungen 7 des Zulaufventils Vd und des Rücklaufventils Ve verbunden ist, geschlossen, so daß aus diesen Steueröffnungen kein Druckmitteldurchfluß erfolgen kann. Diese Ventile befinden sich daher in Schließstellung und erhalten den vollen Steuerdruck. Bei dieser angegebenen Stellung des Kolbens 16 ist jedoch die Steuerleitung ω) 25 vom mittleren Kanal 20' des Steuerventils 14 noch offen und dem Ventilteil Va 1 des Ventils Va wird kein Steuerdruck zugeführt.

Wird der Kolben 16 in seine linke Endstellung verschoben, dann ist die Steuerleitung 32 weiterhin offen und die Steuerleitung 31 immer noch geschlossen, es wird nun jedoch die Steuerleitung 25 zum Ventilteil Va 1 ebenfalls gesperrt, so daß durch die Bohrung 6 des Ventilteils Va 1 fließendes Druckmittel nicht durch dessen Steueröffnung 7 abströmen kann. Der Ventilteil Va 1 schließt daher auf Grund des in seinem hinteren Teil ansteigenden und sich auf die Bohrung 6 auswirkenden Steuerdrucks, so daß der Druckmitteldurchfluß von der Hauptleitung 26 durch die Leitung 26' und über die Rückflußleitung 27 zum Druckmittelbehälter 11 verhindert wird. Das von der Pumpe 12 geförderte Druckmittel fließt nunmehr durch das Rückstromventil 30 und die Hauptleitung 26, durch das Zulaufventil Vb wegen der noch immer geöffneten Steuerleitung 32 und gelangt über die Druckhauptleitung 28 auf die rechte Seite des Arbeitszylinders A. Bei Verschiebung des Kolbens B in Richtung auf das linke Ende des Arbeitszylinders A wird Öl aus dieser Zylinderseite über die Druckhauptleitung 29 ausgestoßen und fließt über die Verzweigungsleitung 29' zum Rücklaufventil Vc, dessen Steueröffnung 7 mit der offenen Steuerleitung 32 verbunden ist und von dort dann über die Leitung 27 direkt zum Druckmittelbehälter 11.

Bei dieser Arbeitsweise des Arbeitszylinders A herrscht in den zum Arbeitszylinder A führenden Leitungen 26 und 28 maximaler Arbeitsdruck..

Bevor auf den weiteren Betriebsablauf def Steuereinrichtung eingegangen wird, sei zunächst kurz Aufbau und Wirkungsweise der Zulaufventile Vd und Vb erläutert, hierzu wird auch auf die Detaildarstellung der F i g. 4 verwiesen. Der Ventilkolben 1 der Zulaufventile Vb und Vd ist an seinem Vorderende mit einer Kammer 34 versehen, die zwei axiale Einlasse 35 und 37 besitzt und wobei der Einlaß 35 über einen radialen Kanal 36 mit dem Auslaß 5 und damit mit der Druckhauptleitung 29 verbunden ist, während der Einlaß 37 mit dem Einlaß 4 und somit mit der Leitung 26 verbunden ist (diese Erläuterungen beziehen sich speziell auf das Zulaufventil Vd). Die Einlasse 35 und 37 sind jeweils mit Absperrventilen in Form von Kugeln 35' bzw. 37' versehen, zwischen denen eine Druckfeder 38 gespannt ist, so daß die Kammer 34 ständig Steuerdruck unterworfen ist, wenn in den Leitungen 26 und 29 Arbeitsdruck herrscht. Die Bohrung 6 führt bei diesem Ventilaufbau aus der Kammer 34 zum rückwärtigen Ende des Ventilkolbens 1.

Der Aufbau des Zulaufventils Vb entspricht dem des Zulaufventils Vd mit der Ausnahme, daß der Einlaß 35 zur Kammer 34 mit der Druckhauptleitung 28 verbunden ist.

Im folgenden wird weiter auf die Wirkungsweise der Steuereinrichtung eingegangen. Wie schon erwähnt, herrscht in den Leitungen 26 und 28 Arbeitsdruck; über die Einlasse 37 und 35 sowie die Absperrventile 37' und 35' wird der Kammer 35 des Ventils Vd unter Druck stehendes Druckmittel als Steuermedium zugeführt, dabei verhindert das Absperrventil 35' des Zulaufventils Vd, daß das Druckmittel aus der Kammer 34 des Ventils über die Druckhauptleitung 29, die ihrerseits über das offene Rücklaufventil Vc mit dem Druckmittelbehälter 11 in Verbindung steht, verloren geht. Aus der Kammer 34 des Ventils Vd wird über die Bohrung 6 diesem Ventil im übrigen maximaler Steuerdruck zugeleitet, da in der Steuerleitung'31 ein Absperrventil 38 eingeschaltet ist, das jeden weiteren Druckmittelfluß in dieser Steuerleitung absperrt. In ähnlicher Weise ist der Steuerleitung 32 das schon erwähnte Sperrventil 39 zugeordnet. Das Zulaufventil Vd steht infolgedessen endgültig in Schließstellung und kann ungeachtet des herrschenden Druckmitteldrucks ohne Betätigung nicht geöffnet

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werden.

Gleichzeitig fließt Druckmittel als Steuermedium durch die Bohrung 6 des Zulaufventils Vb und die Steuerleitung 32 zum Druckmittelbehälter 11, so daß das Zulaufventil Vb ungeachtet des Drucks weiter geöffnet bleibt. Die Verzweigungsleitung 29' der Druckhauptleitung 29 steht in freier Verbindung mit dem Druckmittelbehälter 11 und es erfolgt lediglich eine unbedeutende Strömung an Druckmittel durch die Bohrung 6 dieses Rücklaufventils Vc zum Druckmittelbehälter 11, da dessen Steueröffnung 7 über das Sperrventil 39 und die geöffnete Steuerleitung 32 mit dem Druckmittelbehälter 11 in Verbindung steht.

Um in diesem Zusammenhang sicher zu stellen, daß nur ein Minimum an steuerndem Druckmittel von der Druckseite des Arbeitszylinders über die Zulaufventile Vb.oder Vd während der Betätigung der Steuereinrichtung verloren geht, sind diese Ventile weiterhin noch mit zweckmäßigen Vorkehrungen ausgerüstet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kugel 40 vorgesehen, die am rückwärtigen Ende der Bohrung 2 jedes Zulaufventils Vbunu Vcangeordnet ist. Die Kugel besitzt einen kleineren Durchmesser als die Bohrung 2 und liegt an getrennten Vorsprüngen 41 an, so daß sie als Widerlager für die Ventilfeder 8 dient und gleichzeitig einen freien Durchgang des steuernden Druckmittels zuläßt. Dabei ist das hülsenförmige rückwärtige Ende des Ventilkolbens 1 als Sitz ausgebildet und wirkt mit der Kugel 40 in der Weise zusammen, daß bei Rückwärtsverschieben des Kolbens während des Öffnungsvorgangs sein rückwärtiges Ende sich gegen die Kugel anlegt und einen Verschluß bewirkt, so daß ein Verlust an steuerndem Druckmittel über die Steuerleitung 32 vermieden wird.

Ist daher ein solches Ventil geschlossen, dann kann das steuernde Druckmittel durch die Bohrung 6 ohne weiteres zu den entsprechenden Steuerleitungen 31 und 32 fließen, was im übrigen auch während eines »feinfühligen Arbeitens« der Fall ist, das heißt, wenn mehr oder weniger Steuerdruck beibehalten ist, beispielsweise während des Anhebens einer Last mit dem Arbeitszylinder, das heißt, wenn diese Zulaufventile Vb und Vd nicht vollständig geschlossen und nicht vollständig geöffnet sind. Wird jedoch mittels des Steuerventils 14 dem steuernden Druckmittel über die Steuerleitung 31 und 32 freier Durchfluß gegeben, dann verschiebt der auf die Ventilkolben einwirkende Arbeitsdruck diesen mit der fraglichen offenen Steuerleitung jeweils in Verbindung stehenden Ventilkolben gänzlich nach rückwärts in Schließstellung mit der Kugel 40, so daß der Durchfluß des steuernden Druckmittels verhindert ist und der Druck im hülsenförmigen Ende des Ventilkolbens gleich dem Arbeitsdruck ist. Durch entsprechende Ausbildung von Kugel und Druckfläche des Kolbens kann die Abdichtkraft in entsprechender Weise eingestellt werden.

Der Betriebszustand der Steuereinrichtung ist auch jetzt noch wie eingangs der Funktionsbeschreibung geschildert, das heißt, das Rücklaufventil Ve liegt unter dem vollständigen Druck des Druckmittels in der Druckhauptleitung 28 und dieser Druck wird über eine Verbindung mit der Steuerleitung 31, über ein Sperrventil 42 und eine Steuerleitung 43 einem Hilfsventil 44 als vollständiger Steuerdruck zugeliefert. In ähnlicher Weise ist im übrigen die Steuerleitung 32 über ein Sperr- oder Rückschlagventil 45 mit der Steuerleitung 43 und dem erwähnten Hilfsventil 44 verbunden, wobei die Sperrventile 42 und 45 verhindern, daß steuerndes Druckmittel jeweils über die andere (offene) Stteuerleitung verloren geht.

Das Hilfsventil 44 besitzt einen üblichen federbelasteten ventilähnlichen Aufbau; so steht ein konisch

^r> gestalteter Kolben 47, der mit Hilfe einer einstellbaren Belastungsfeder 46 gegen einen relativ engen Durchlaß 48 gedrückt wird, unter dem Einfluß des Drucks des steuernden Druckmittels in der Steuerleitung 43, wobei ein Auslaß hinter dem Kolben über eine Leitung 49 mit

i⁽> der Leitung 27 und damit mit dem Druckmittelbehälter 11 in Verbindung steht.

Die Steuereinrichtung befindet sich noch immer in dem Zustand, der eingangs vorausgesetzt worden ist, das heißt, die Steuerleitung 32 ist offen, also ohne

i' Steuerdruck und die Steuerleitung 31 ist geschlossen. Treten nun in dem System gegebenenfalls auf Grund der zu bewältigenden Last starke Druckschwankungen oder Überdrücke auf, dann arbeiten unter diesen Verhältnissen die Rücklaufventile Ve und Vc als Sicherheits- oder Stoßventile (sie fangen einen Stoßdruck ab), dabei wird der Gegendruck des Hilfsventils 44 gegen das steuernde Druckmittel in Abhängigkeit zu dem angestrebten, von den Rücklaufventilen aufzunehmendem Halte—oder Stoßdruck reguliert. Im folgenden wird für die

-'^r> Bezeichnung steuerndes Druckmittel, das*heißt, für das in den schmalen Leitungen der Fig. I fließende Medium, lediglich noch die Bezeichnung Steueröl verwendet, obwohl dieses Medium sich aus dem von der Pumpe 12 geförderten und unter Druck stehenden

ⁱ⁽¹ Druckmittel ableitet. Wie Fig. I zeigt, muß das Steueröl, dessen Druck im Hilfsventil 44 geregelt wird, zunächst zu diesem durch die Sperrventile 42 und 45 gelangen; es ist durch entsprechende Ausgestaltung dieser Sperrventile 42 und 45 mit entsprechend starken

<"■ Federn möglich, in einfacher Weise einen höheren Halte- oder Stoßdruck der Rücklaufventile Vc und Ve zu erhalten. Die Sperrventile 42 und 45 arbeiten dann als federbelastete Ventile und ihr Gegendruck kommt zu dem an dem Hilfsventil 44 eingestellten Druck hinzu; es steigert sich dann entsprechend der Halte- oder Stoßdruck der Rücklaufventile Vcund Ve.

Um eine ausgeprägte Feinfühligkeit beim Arbeiten mit dem Arbeitszylinder Λ und seinem Kolben B während dessen Steuerung durch das Steuerventil 14 zu

^1>; erreichen, ist es wichtig, daß die Ventile so ausgebildet sind, daß sie bei wachsender ölmenge eine steigende Kennlinie oder Charakteristik erreichen, so daß sich eine entsprechende Feinfühligkeit ergibt. Bei dieser Ausbildung wurden sich jedoch die Sicherheitsventile zu

·'■ früh öffnen und nach deren öffnung ist es dann lediglich mit wachsender ölmenge über die Ventile möglich, den Druck" noch ansteigen zu lassen. Der maximale Druck kann infolgedessen nur erreicht werden, wenn die gesamte ölmenge durch das Ventil fließt, so daß sich bei

^1; einer Arbeit, bei welcher über dem öffnungsdruck der Ventile liegende Drücke erforderlich sind, der gesamte Arbeitsdruck sich nur bei großem Ölverlust durch das Ventil hindurch gewinnen läßt.

Bei der vorliegenden Steuereinrichtung wird diesem

"^; Nachteil jedoch dadurch abgeholfen, daß der Steuerdruck des Steueröls in den Steuerleitungen sich in der Weise einreguliert, daß er sich selbst verändert, und zwar in Abhängigkeit von di_r ölmenge, die durch die Druckentlastungsventileinrichtung V:i fließt; dieser Steuerdruck wird ja von dem Druck im Hilfsventil 44 eingestellt und überwacht den Steuerdruck für die Riicklaufventile Ve und Vc. Man erreicht auf diese Weise, daß, solange wie das Ventil Vn vom Steuerventil

14 gesteuert wird, dieses bei wachsender Ölmenge eine steigende Kennlinie aufrecht erhält, das heißt, der Arbeitsdruck steigt mit der Ölförderung an. Sobald jedoch der Druck eine solche Höhe erreicht, daß die Steuerung von dem Hilfsventil 44 übernommen wird (wenn nämlich die Druckentlastungsventileinrichtung Vn als Sicherheitsventil arbeitet), übernimmt es eine durchaus gerade oder abfallende Kennlinie. Dies erreicht man auf folgende Weise.

Der Ventilkolben I des Ventilteils Vn 1 der Druckentlastungsventileinrichtung Va ist an seinem vorderen Ende, wie auch F i g. 5 zeigt, besonders schwach geneigt, das heißt, verjüngt sich nur sehr allmählich, so daß eine relativ lange Bewegung des Ventilkolbens ausgeführt werden muß, um den Durchtritt einer größeren Druckmittelmenge zuzulassen.

Wie F i g. 5 zeigt, ist dabei der Ventilteil Va 2 gebildet von einem Nippel 50, der in der Bohrung 2 der Druckentlastungsventileinrichtung Va so befestigt ist, daß'der vordere Bereich des Nippels 50 den Beginn des Ventilteils Vu 2 definiert. Der Nippel 50 weist eine axiale Bohrung auf, in welcher ein mit Kanälen versehener Ventilstößel 51 eines kleinen Kegelventils 52 gleitend geführt ist. Das Kegelventil 52 wird von einer Feder 53 in Schließstellung gegen das äußere Ende der Bohrung des Nippels 50 gepreßt. Kegelventil 52 und Feder 53 sind von einer Hülse 54 umgeben, die an ihrer abgewandten Seite mit einer Scheibe 55 oder etwas ähnlichem verschlossen ist. Das dem Ventilteil Va 1 zugewandte Ende 'des Ventilstößels 51 ist über ein Mittelstück 56 mit der Druckfeder 8 des Ventilkolbens 1 des Ventilteils Va 1 verbunden. Die Steuerleitung 25 vom Steuerventil 14 steht mit der Steueröffnung 7 des Ventilteils Va 1 in Verbindung, wobei diese Öffnung vor dem Kegelventil 52 liegt, so daß der Ventilteil Va 1 zunächst direkt gesteuert ist und wie erwähnt, bei wachsender Druckmittelmenge eine ansteigende Kennlinie aufweist. Die mit dem Ventilteil Va 1 verbundene Hülse 54 steht jedoch über ein Rückschlagventil 57 und eine Steuerleitung 43' mit der Steuerleitung 43 zum Hilfsventil 44 in Verbindung, so daß dem Steueröl aus dem Ventilteil Va 1 über das Kegelventil 52, das Rückschlagventil 57 und die Steuerleitung 43 ein Zutritt zum Hilfsventil 44 gegeben ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Druckentlastungsventileinrichtung Vn über das Hilfsventil 44 zu steuern, wenn die Druckentlastungsventileinrichtung Vn als Sicherheitsventil mit maximalem Betriebsdruck arbeitet. Der Steuerdruck auf dem Ventilteil Va 1 ist jedoch bestimmt durch die Summe der Federkräfte des Hilfsventils 44 und des Kegelventils 52, welches auch als Hilfssteuerventil bezeichnet werden kann. Es gelingt auf diese Weise, die Druckentlastungsventileinrichtung Va zu veranlassen, einen gleichmäßigen Druck ohne Rücksicht auf die durch sie hindurchfließende Druckmittelmenge aufrecht zu erhalten.

Hierbei wird vorausgesetzt, daß die Druckdifferenz zum öffnen des Ventilteils Vn 1 bis zum Maximaldruck durch direkte Steuerung beispielsweise 15 kg/cm² beträgt und daß die Feder 53 des Kegelventils 52 auf ein Halten etwa dieses Drucks eingestellt ist. Gleichzeitig wird die Feder 8 des Ventilteils Va 1 so gewählt, daß sie, wenn der Ventilkolben 1 in derjenigen Stellung ist, in der die volle Druckmittelmenge und der maximale Druck erreicht sind, ebenfalls 15 kg/cm- hält und auf diese Weise den von der Feder 53 ausgeübten Druck überwindet.

Heim Hetrich mit geschlossener Steueröffnung 7 öffnet dann der Bypaßventilteil Vn 1, falls während des Betriebsablaufs eine so große Last auftritt, daß der Arbeitsdruck den Maximalwert übersteigt, der durch die Summe der Federdrücke des Hilfsventils 44 und des

■"> Kegelventils 52 bestimmt ist, dadurch wird dem Druckmittel ein Abfluß über die Leitung 27 zum Druckmittelbehälter 11 ermöglicht. Unmittelbar dann, wenn der Ventilkolben 1 sich nach rückwärts bewegt und einen Auslaß für das Druckmittel schafft, wird der

ίο Druck auf der Vorderseite des Kolbens sofort wegen der Gestalt dieses Kolbens dazu neigen, anzusteigen, jedoch wird dies durch das gleichzeitige Spannen der Feder 8 aufgehoben, die dadurch denjenigen Druck unterstützt, welcher nach entsprechender Einstellung

i"> von dem Kegelventil 52 ausgeübt wird. Falls das durch den Bypaßventilteil fließende Druckmittel angestiegen sein sollte, würde auch der Druck an der Vorderseite des Kolbens 1 durch die gemeinsame Steuerung des Bypaßventilteils gewachsen sein. Jedoch wird nunmehr

-'() die Druckfeder 8 allmählich gespannt, und dies reduziert die Wirkung der Druckfeder 53 des Kegelventils 52 in entsprechender Weise. Infolgedessen sind die Verhältnisse derart, daß bei wachsendem Öldurchfluß-durch den Bypaßventilteil Vn 1 der Gegendruck der Feder 8

2^r> wächst, was zu einem abnehmenden Steuerdruck führt. Der letztere stellt dann auf diese Weise die steigende Kennlinie ein, die der Bypaßventilteil Vn 1 infolge direkter Steuerung hatte, so daß der Druck an der Vorderseite des Kolbens 1 gleichmäßig gehalten wird.

ίο Wenn die gesamte Ölmenge durch den Bypaßventilteil Va hindurchgelangt, wird dessen Kolben 1 nach rückwärts um eine solche Entfernung verschoben und die Druckfeder so stark gespannt, daß sie eine gleiche oder größere Kraft als die Feder 53 des Kegelventils 52

i■'· aufbringt. Der Bypaßventilteil Va 1 wird dann lediglich von dem Hilfsventil 44 gesteuert, wobei der Druck an der Vorderseite seines Kolbens 1 konstant ist, das heißt, der Druck wird während des öffnens und während des Durchflusses der vollen Druckmittelmenge durch den

t'> Bypaßventilteil exakt gleichartig sein.

Bei dieser Anordnung wird dem Bypaßventilteil Va 1 bei wachsender ölmenge eine Kennlinie gegeben, die einer gänzlich geraden Linie entspricht. Die Anordnung ermöglicht es auch, falls erwünscht, dem Bypaßventilteil

r Va 1 bei wachsender ölmenge eine fallende Kennlinie zu geben, so daß es bei Durchfluß der vollen Druckmittelmenge durch das Ventil einen niedrigeren Druck als den öffnungsdruck erhält.

Dies wird durch Steigerung des Gegendrucks der

■·<' Feder 53 im Kegelventil 52 bewerkstelligt, und zwar um diejenige Anzahl von kg/cm², die der angestrebten Druckerniedrigung entspricht. Ferner wird hierzu der Gegendruck der Feder 8 im Bypaßventilteil Va 1 entsprechend gesteigert. Während der oben beschriebe-

V: nen Betriebsbedingungen hält nunmehr der Bypaßventilteil Va 1 bei Durchfluß der vollen Druckmittelmenge einen Arbeitsdruck, welcher in bezug auf den öffnungsdruck reduziert ist, und zwar in Abhängigkeit von dem gesteigerten Gegendruck jeder der Federn 8 und 53.

■■'<■ Es ist offensichtlich, daß es auf die oben beschriebene Weise möglich ist, eine steigende Kennlinie des Bypaßventilteils Va 1 beizubehalten, so lange es vom Hilfsventil 14 gesteuert wird. Ferner ist offensichtlich, daß ihm zu der Zeit, in welcher es als Sicherheitsventil

'· ■ arbeitet, wobei die Steuerung durch die beiden Ventile, nämlich das unter Federdruck stehende Kegelventil 52 und das Hilfsventil 44 erfolgt, eine geradlinige oder fallende Kennlinie, je nach Wunsch oder Bedarf,

gegeben werden kann.

Ferner wird erreicht, daß die Kapazität der Pumpe in wirksamerer Weise ausgenutzt werden kann, da diese gänzlich bei Maximaldruck betrieben werden kann, ohne daß dabei ein Druckmittelverlust über den Bypaßventilteil Vn 1 eintritt.

Dies hat ferner zusammen mit der fallenden Kennlinie und der wachsenden Druckmittelmenge den Vorteil, daß sie bei reduzierter maximaler Druckmittelmenge (reduzierte 'Umdrehungszahl der Pumpe 12) einen höheren Druck, bezogen auf die maximale Druckmittelmenge, liefert. Somit ist es bei gleicher Einstellung möglich, daß man mit höherem Druck lediglich durch Reduzierung der Druckmittelmenge und damit auch der Betriebsgeschwindigkeit arbeitet.

Wenn es erforderlich ist, daß die den Rückfluß steuernden Rücklaufventile Ve und Vc einen größeren Halte- oder Stoßdruck aufweisen als den Arbeitsdruck, so kann dies vollautomatisch dadurch erreicht werden, daß man auch ihnen ein Kegelventil 52 zuordnet, wodurch sie dann eine ähnliche Form wie die Druckentlastungsventileinrichtung Va erhalten. Wenn die Federkraft der Druckfedern 8 und 53 daraufhin so gewählt wird, daß die Rücklaufventile Ve, Vc eine fallende Charakteristik erhalten, wie dies oben beschrieben ist, so halten die Ventile den höchsten Druck, wenn sie geschlossen sind, und den niedrigsten Druck wenn die maximale Druckmittelmenge durch sie hindurch zum Druckmittelbehälter 11 fließt.

Wenn ein Arbeitshub ausgeführt und das Steuerventil 14 in die Mittelstellung zurückgeführt ist, wird der Bypaßventilteil Va 1 freigesetzt und läßt dem Druckmittel Va der Pumpe 12 freien Zugang zum Druckmittelbehälter 11, wobei das Zulaufventil Vb, welches den Einlaß zum Arbeitszylinder A freigab, geschlossen wird. Das Rücklaufventil Ve, welches nunmehr auf der Druckseite liegt, muß die angehobene Last halten und wirkt daher als Stoßventil. Da jedoch dieses Ventil die ganze Zeit geschlossen war, muß der für seine öffnung erforderliche Druck den öffnungsdruck übersteigen, welcher für dieses ⁱ Ventil (das in Übereinstimmung mit der Druckentlastungsventileinrichtung Va eine fallende Charakteristik besitzt) der höchste Druck ist. Der Halteoder Stoßdruck des Rücklaufventils Ve wird nunmehr um so viel höher sein, als die Differenz zwischen öffnungsdruck und demjenigen Druck beträgt, bei dem der Durchfluß der maximalen Druckmittelmenge erfolgt.

Somit ist es offensichtlich, daß bei genau gleicher Ausbildung der drei Ventile Va, Vc und Ve mit jeweils gleicher Federkraft und Steuerung durch das nämliche Hilfsventil 44 die Hubkraft automatisch von dem niedersten Druck bestimmt ist, gegeben durch den Durchfluß der maximalen Druckmittelmenge durch den Bypaßventilteil Va 1; die Haltekraft ist vom Maximaldruck bestimmt, welcher der öffnungsdruck der Rücklaufventile Vcbzw. Ve ist.

Wenn der Kolben B seine Arbeit in entgegengesetzter Richtung ausführen muß, wird das Steuerventil 14 aus der Mittelstellung in die rechts gelegene Betriebsstellung verschoben, in welcher der Kanal 18 für die Steuerleitung 31 zum Druckmittelbehälter 11 offen ist, während der Kanal 19 für die Steuerleitung 32 und der mittlere Kanal für die Steuerleitung 25 geschlossen sind. Die Ventile Ve und Vd mit den zugehörigen Drossel- und Absperrventilen arbeiten für die gegenüberliegende, linke Seite des Zylinders A in genau der gleichen Weise, wie oben im Zusammenhang mit den Ventilen Vc, Vb usw. für das rechte Zylinderende erläutert.

Das Rücklaufventil Ve und das Zulaufventil Vd sind nun ohne Steuerdruck, da das durch ihre Bohrung 6 fließende Steueröl über die Steuerleitung 31 freien ") Durchfluß zum Druckmittelbehälter hat. Diese Ventile geben somit dem Druckmedium freien Durchtritt: Der Bypaßventilteil Va 1 erhält vollen Steuerdruck, da die Steuerleitung 25 zur Steueröffnung 7 geschlossen ist und das Druckmittel aus der Pumpe 12 durch die Leitung 26,

ίο das Zulaufventil Vd und die Druckhauptleitung 29 zur linken Seite des Zylinders A geleitet wird. Gleichzeitig wird Druckmittel aus der rechten Seite des Zylinders A über die Leitungen 28, 28' und das Rücklaufventil Ve zum Druckmittelbehälter 11 ausgestoßen.

ι¹) Bei Arbeitsmaschinen mit einer Mehrzahl hydraulischer Zylinder und beweglicher, gleichzeitig arbeitender Hebel oder Arme, beispielsweise bei hydraulisch angetriebenen Maschinen für Erdarbeiten, kann für die jeweiligen Zylinder ein variabler Arbeitszyklus erforderlich sein, beispielsweise ein Schwebezustand in einem oder mehreren Zylindern, während andere Zylinder unter Belastungsbedingungen arbeiten. Ferner kommt eine Dämpfung des Zylinders, ein SchnellanUieb. (Differentialantrieb) u. dgl. in Frage.

Mit der oben erläuterten Steuereinrichtirhg können derartige Variationen der Arbeitsweise eines Arbeitszylinders mit Hilfe einfacher und wirksamer Einrichtungen erreicht werden.

Unter dem »Schwebezustand« eines Arbeitszylinders

jo versteht man, daß an beiden Enden des Zylinders freier Durchgang für das öl vorgesehen ist, so daß der Kolben des Zylinders während des Arbeitsvorgangs lediglich nachfolgt oder mitläuft, ohne dabei in irgendeiner Richtung einen Widerstand auszuüben.

Im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Maschine kann dies so erreicht werden, daß die Steuerleitung 43 über eine zusätzliche (nicht dargestellte) Steuerleitung mit dem Druckmittelbehälter verbunden wird. In diese zusätzliche Leitung wird ein kleines Zwei-Wege-Ventil installiert, welches beispielsweise ein Gleitventil mit axial verschieblichem oder drehbarem Schieber sein kann, oder auch ein Aufsitzventil od. dgl. Dieses Ventil ist normalerweise durch Federbelastung geschlossen, so daß Steueröl aus der Leitung 43 nicht

-15 ausströmen kann.

Beim öffnen dieses kleinen Ventils erhält das Steueröl im Steuerventil 43 jedoch über diese zusätzliche Leitung freien Zugang zum Druckmittelbehälter. Dies bewirkt, daß die Rücklaufventile Vc und Ve

so ohne Steuerdruck stehen. Wenn nun der Kolben B des Arbeitszylinders während des Arbeitens anderer Zylinder in die eine oder andere Richtung verschoben wird, üben die Ventile Vc, Ve keinen Gegendruck aus und das Druckmittel aus dem Zylinder fließt zum Druckmittelbehälter zurück.

Wenn auf diese Weise der Kolben B im Arbeitszylinder Λ nach links verschoben wird, wird Druckmittel aus der linken Seite des Zylinders A über die Leitung 27 zum Druckmittelbehälter 11 ausgestoßen. Gleichzeitig saugt die rechte Seite des Zylinders A Druckmittel direkt aus dem Druckmittelbehälter 11 über die Leitung 27 und Druckhauptle'itung 28 an, da diese vor dem Rücklaufventil Ve über eine Leitung 60 verbunden sind, die mit einem Rückschlagventil 61 ausgestattet ist. Diese Anordnung ist auf der Zeichnung in gestrichelten Linien dargestellt. Wenn der Kolben B im Zylinder A nach rechts verschoben wird, gibt das Rücklaufventil Ve freien Durchlaß für das Druckmittel im Zylinder,

während die linke Seite des Zylinders Druckmittel aus dem Druckmittelbehälter über die Leitung 27 und die Druckhauptleitung 29 sowie eine ähnliche Nebenleitung 60' mit Rückschlagventil 61' ansaugen kann.

Wenn es erwünscht ist, den Arbeitszylinder lediglich in einer Richtung im Schwebezustand zu halten, wird die erwähnte zusätzliche, mit einem Rückschlagventil versehene Nebenleitung je nach der gewählten Richtung mit der einen oder anderen Steuerleitung 31 oder 32 verbunden, und zwar zwischen den Sperrventilen 38, 42 bzw. 39, 45, so daß lediglich das betreffende gewählte Ventil vom Steuerdruck entspannt werden kann.

Auf diese Weise ist der Arbeitszylinder ständig mit öl gefüllt und da der Kolben A automatisch während eines Teils seiner Arbeitsbewegung leer läuft, wird die Belastung der Pumpe 12 dementsprechend verringert.

Wenn es erwünscht ist, eine Dämpfung des Zylinders vorzusehen, das heißt, wenn dem Arbeitszylinder ein automatischer Anschlag gegeben werden soll, um zu verhüten, daß der Kolben gegen die Stirnwände des Zylinders anschlägt, so kann dies in einfacher Weise mit kleinen, elektrisch oder mechanisch betätigten Ventilen in den Steuerleitungen bewerkstelligt werden. Der Arbeitshub des Kolbens B kann je nach Wunsch und Bedarf dazu gebracht werden, rasch oder allmählich anzuhalten und zwar im Hinblick darauf, ob der Kolben gegen eine große Last oder in Richtung auf das Zylinderende in freiem Fall arbeitet.

Wenn die Dämpfung bei kleiner Belastung oder während eines freien Falls des Kolbens und unter Verwendung eines mechanisch betätigten Ventils stattfinden soll, wird in jede der Steuerleitungen 31 und 32 vom Steuerventil 14 ein kleines, normalerweise offenes Ventil 63 bzw. 64 eingesetzt, wie F i g. 2 zeigt, von denen jedes ein kegelförmiges Schließglied, eine Feder und ein Druckglied umfaßt. Beide Ventile werden ausgehend von der Kolbenstange C des Kolbens B mechanisch betätigt. Die Betätigung kann auch ausgehend von einem Hebel od. dgl. erfolgen, welcher während des Betriebsablaufs von der Kolbenstange angetrieben wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist an der Kolbenstange C eine Stange 65 mit abgewinkelten Endabschnitten 66, 67 befestigt, die als Anschläge dienen und mit den Druckgliedern der Ventile 64 bzw. 63 zusammenwirken.

Wenn der Kolben B im Arbeitszylinder A nach links verschoben wird, ist das Steuerventil 14 in seine Linksstellung gelegt, so daß der im Zusammenhang mit F i g. 1 beschriebene Arbeitszyklus anläuft. Rückströmendes Druckmittel aus der linken Seite des Zylinders fließt dann frei zum Druckmittelbehälter 11, und zwar über das Rücklauf ventil Vc, welches keinen Steuerdruck besitzt, und über die Leitung 27. Dieser Fluß findet ungestört statt, bis der Anschlag 66 auf das Ventil 64 einwirkt, welches im folgenden als Dämpfungsventil bezeichnet wird.

Wenn die Kolbenstange C während eines bestimmten Teils ihrer Verschiebung eine Belastung auf den Kolben B ausgeübt hat, an einem bestimmten Punkt jedoch frei zu fallen begänne, würde der Kolben ohne Dämpfungsventil am benachbarten Ende des Zylinders anschlagen. Bei Verwendung eines Dämpfungsventils 64 wird dieses so eingestellt, daß der Anschlag 66 in diesem Punkt auf das Druckglied des Ventils einzuwirken beginnt, so daß die Feder zusammengedrückt wird und das Ventilglied zu schließen beginnt. Das Dämpfungsventil wirkt nun als Steuerventil für das Zulaufventil Vb und das Rücklaufventil Vc. Auf Grund des wachsenden Steuerdrucks (Gegendruck), welcher dem Rücklaufventil Vc zugeführt wird, ist ein Abfallen des Kolbens verhindert, da dessen Bewegung angehalten wird, bevor erden Boden des Zylinders A erreicht.

Da sich diese Verhältnisse auf den freien Fall des Kolbens beziehen, ist auf der rechten Seite des Arbeitszylinders kein höherer Druck erforderlich als für die Überwindung des Gegendrucks des Rücklaufventils Vc nötig. Da dieser Gegendruck auf die kleinste Fläche des Kolbens B wirkt, ist der für eine Verschiebung des Kolbens B nach links erforderliche Druck etwas kleiner als der Gegendruck. Wegen des Unterschieds zwischen den Flächen des Kolbens B und der dadurch bedingten Druckdifferenz, liefert das Zulaufventil Vb auch einen Gegendruck, der der Druckdifferenz entspricht. Das Rücklauf ventil Vc liefert den höchsten Gegendruck und infolgedessen auch den höchsten Steueröldruck, welcher sich selbst durch die Steuerleitung 32 zur Rückseite des Zulaufventils Vb ausbreitet, so daß beide Ventile Vc, Vb gleichen Druck und gleiche Kraft auf der hinteren Seite ihrer Kolben haben. Somit gibt auch das Zulaufventil Vb einen der erwähnten Druckdifferenz entsprechenden Gegendruck.-Solange der Druck für die Arbeitsbewegung niedriger als der Gegendruck ist, gibt das Zulaufventil Vb einen Gegendruck, welcher mit demjenigen Druck variiert, der für die Arbeitsbewegung nötig und hierzu proportional ist, so daß die Summe des für die Bewegung erforderlichen Drucks plus Gegendruck im Zulaufventil Vb gleich dem Gegendruck auf der linken Seite des Arbeitszylinders A ist. Auf diese Weise ist der Pumpendruck praktisch der gleiche wie der Gegendruck des Rücklaufventils Vc, das den ölausstoß aus dem Zylinder besorgt, und zwar selbst dann, wenn der für die Arbeitsbewegung erforderliche Druck niedriger ist. Tatsächlich wirkt in diesem Falle das Zulaufventil Vb als Druckreduzierventil für das Druckmittel auf der rechten Seite des Arbeitszylinders. Nachdem die Tätigkeit des Dämpfungsventils 64 begonnen hat, schreitet die Arbeitsbewegung voran. Jedoch wird hierauf die Feder des Dämpfungsventils 64 mehr und mehr entspannt, und dies führt zu einem wachsenden Gegendruck aus dem Rücklaufventil Vc und gleichzeitig zu wachsendem Arbeitsdruck des Druckmittels aus der Pumpe 12. Selbst bei steigendem Gegendruck liefert das Zulaufventil VZ? weiterhin noch Druckmittel zum Zylinder und zum Rücklaufventil Vc und entspannt das Druckmittel aus dem Zylinder. Somit schreitet die Arbeitsbewegung normal fort. Gegendruck und Arbeitsdruck wachsen nun gleichmäßig in dem Maße, wie die Arbeitsbewegung des Kolbens B mit gleichförmiger Geschwindigkeit fortschreitet Dies setzt sich fort, bis der Kolben B nahezu am Boden des Zylinders ist. In diesem Punkt ist die Feder des Dämpfungsventils 64 soweit gespannt, daß das Dämpfungsventil 64 einen höheren Druck hält, als der am Hilfsventil 44 eingestellte maximale Druck beträgt. In dem Augenblick, in dem das Dämpfungsventil 64 den erwähnten Maximaldruck übersteigt, übernimmt das Dämpfungsventil 64 die Steuerung des Rücklaufventils Vc und gleichzeitig der Druckentlastungsventileinrichtung Va, die ebenfalls über die Steuerleitung 43' und das Sperrventil 57 mit dem Hilfsventil 44 verbunden ist. Auf diese Weise steuert das Hilfsventil 44 auch den Bypaßventilteil Va 1 und in dem Augenblick, in dem der maximale Arbeitsdruck überschritten wird, wird der Bypaßventilteil Va 1 geöffnet und die ganze Druckmittelmenge aus der Pumpe 12 läuft durch denselben und

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die Leitung 27 zum Druckmittelbehälter 11. Gleichzeitig mit dem öffnen des Bypaßventilteils Va 1 wird der Kolben 1 des Zulaufventils Vb zum Aufsitzen gebracht, so daß hierdurch der Druck und die Druckmittellieferung zum Arbeitszylinder abgesperrt sind. Dies tritt deswegen ein, weil der Zylinderkolben für seine Bewegung lediglich einen beschränkten Druck benötigt und das Dämpfungsventil, welches nunmehr so sehr belastet ist, daß es einem höheren als dem Maximaldruck auf das Hilfsventil 44 standhält, dadurch dem Zulaufventil Vb den vollen Steuerdruck auflegt. Wenn die ölanlieferung sich vom Einlaß im Zulaufventil VZj bis zum Durchströmen durch den Bypaßventilteil Va 1 ändert, wird die Arbeitsbewegung des Kolbens B sanft und elastisch abgestoppt. Die ölanlieferung zum Zylinder A wird vollautomatisch abgesperrt, wenn der Maximaldruck erreicht ist. Die während der Arbeitsbewegung eingeleiteten Kräfte werden nun durch den Gegendruck im Rücklaufventil Vc sanft und ohne Stoß angehalten, bevor der Kolben den Boden des Zylinders erreicht.

Die automatische Absperrung der Druckmittelanlieferung zum Zylinder bei Maximaldruck wird dadurch erreicht, daß lediglich während des freien Falls oder so kleinen Belastungen gedämpft wird, daß der für die Arbeitsbewegung nötige Druck kleiner als der Gegendruck des Druckmittelausstoßes aus dem Zylinder wird. Unter diesen Verhältnissen und insbesondere bei Dämpfung während des freien Falls ist es wichtig, daß die Druckmittelanlieferung vom Zylinder abgesperrt werden kann, da das 'Druckmittel sonst Gelegenheit hätte, den Kolben selbst bei vollem Gegendruck an den Boden zu treiben. Die vorgeschlagene Lösung vermittelt infolgedessen ein sehr feines Anhalten der Arbeitsbewegung.

Wenn der Kolben B in Richtung auf das linke Ende des Zylinders mit gleichmäßig großer Belastung getrieben wird, wodurch der Antriebsdruck höher als der Gegendruck bei Dämpfung wäre, wird das Dämpfungsventil 64 auf rasche Wirkung eingestellt, genau bevor der Kolben B den Boden des Zylinders erreicht. Die Arbeitsbewegung des Kolbens B verläuft so lange normal, bis der Anschlag 66 oder ein entsprechender Arbeitshebel auf das Ventil 64 einwirkt, welches unmittelbar Steuerdruck zu dem Rücklaufventil Vc und dem Zulaufventil Vb gibt, und zwar bis das Rücklaufventil Vc Gegendruck liefert. Das Zulaufventil Vb gibt in diesem Falle keinen Gegendruck, da der Druck des in den Zylinder fließenden Druckmittels höher als derjenige des von dort ausgestoßenen Druckmittels ist. Daher erhält das Zulaufventil Vb gleichen Druck auf die Druckflächen am Vorderende des Kolbens und ist infolgedessen nicht in der Lage, einen größeren Gegendruck zu geben, als der Druck der

ίο schwachen Feder 8 ausmacht.

Wenn der Anschlag 66 am Dämpfungsventil 64 angreift, steigt der Gegendruck des Rücklaufventils Vc rasch und gleichmäßig an. Hierdurch wächst der Arbeitsdruck ebenfalls entsprechend. Das Dämpfungsventil 64 wird so eingestellt, daß unmittelbar bevor der Kolben B am Boden ist, der Arbeitsdruck wegen des Gegendrucks den Maximalwert erreicht hat. Dadurch öffnet sich der Bypaßventilteil Va 1 und ermöglicht den Austritt des Druckmittels über die Leitung 27 zum Druckmittelbehälter 11, die Arbeitsbewegung wird abgestoppt und der Kolben B ist daran gehindert, am Boden des Zylinders aufzuschlagen. Auch in diesem Falle wird ein sehr feines Anhalten der Arbeitsbewegung erzielt, jedoch ist die Druckmittelanlieferung zum Zylinder nicht abgesperrt. Wegen der Belastung wird das Dämpfungsventil 64 nun nicht beim Maximaldruck betätigt. Das Rücklaufventil Ve verbleibt infolgedessen offen und der volle Arbeitsdruck herrscht so lange, bis der Kolben, nachdem seine Bewegung beendet ist, abgestoppt wird. Unmittelbar nachdem das Steuerventil 14 in seine Mittelstellung zurückgekehrt ist, schließt das Zulaufventil Vb momentan und verhindert dadurch, daß Druckmittel aus dem Zylinder zur Leitung 26 zurückkehren kann.

Die Dämpfung auf der anderen Seite des Zylinders A mit Hilfe des Dämpfungsventils 63 erfolgt in der gleichen Weise wie oben erläutert.

Die Dämpfungsventile 63, 64 können auch elektrisch gesteuert sein, in welchem Falle die mit der Kolbenstange od. dgl. verbundenen Anschläge 66,67 mit Schaltern in einem Schaltkreis zusammenarbeiten und Elektromagnete erregen, die dann das Schließen des betreffenden Dämpfungsventils in der oben erläuterten Weise veranlassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem die Zu- und Abfuhr des hydraulischen Druckmittels zu und vom Arbeitszylinder beeinflussenden Ventilsystem, mit einer Pumpe und einem Druckmittelbehälter, wobei jeder Seite des Arbeitszylinders je ein Zulaufventil und ein Rücklaufventil zugeordnet ist, die beide in Druck- to hauptleitungen liegen und vom Arbeitsdruck über ein von einem Steuerventil mit Druckmittel beaufschlagbaren Steuerleitungssystem betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerleitungssystem (21, 32) ein den Steuerdruck für die '5 Rücklaufventile (Ve, Vc) überwachendes Hilfsventil (44) zugeordnet ist, dessen Auslaß über eine Leitung (49) mit dem Druckmittelbehälter (11) in Verbindung steht, und daß in an sich bekannter Weise zwischen Pumpe (12) und Druckmittelbehälter (11) in Bypaß-Schaltung eine Druckentlastungsventileinrichtung (Va) angeordnet ist, die aus einem ebenfalls vom Steuerventil (14) mit Druckmittel beaufschlagbaren Bypaß-Ventilteil (Va 1) und aus einem weiteren, mit dem Hilfsventil (44) steuermäßig verbundenen, mit dem Bypaß-Ventilteil (Va 1) in Wirkverbindung stehenden Ventilteil (Va 2) besteht.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei Zulaufventile, Rücklaufventile und Druckentlastungsventileinrich'tung einen in einer Bohrung JO verschiebbar gelagerten Kolben aufweisen, der mit seinem Vorderende einen Ventilsitz steuert und eine Verbindung zwischen Ventileinlaß und Ventilauslaß für das Druckmittel bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine enge Bohrung J5 (Bypaßleitung 6) im Kolben vom Ventileinlaß (4) zur Bohrung (2) hinter dem Kolben (1) und zu einer dort angeordneten Steueröffnung (7) läuft, die mit einer Steuerleitung (25, 31, 32) zum Steuerventil (14) verbunden ist, daß die dem Druck des Druckmittels ausgesetzte Fläche des vorderen Kolbenendes geringfügig kleiner als die der Wirkung des Steuerdrucks ausgesetzte Druckfläche am hinteren Kolbenende ist, daß das hintere Kolbenende der Wirkung einer schwachen Druckfeder (8) ausgesetzt ist und daß durch entsprechende Einwirkung auf die Steuerleitungen (25, 31, 32) durch das Steuerventil (14) der Steuerdruck am hinteren Kolbenende auf Grund der Bohrung (6) im Kolben (1) zu jeder Zeit proportional zum Druck des Druckmittels so so steigerbar ist, daß der Ventilkolben (1) in geschlossener Stellung gehalten ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (14) von einem verschiebbaren Kolben (16) selektiv mit dem Druckmittelbehälter (11) verbindbare Kanäle (18,19) aufweist, die jeweils mit den Steuerleitungen (31, 32) in Verbindung stehen und daß bei Mittelstellung des Kolbens (16) die Kanäle (18, 19) verschlossen sind und daß ein mittlerer Kanal (20') vorgesehen ist, der über eine weitere Steuerleitung (25) mit der Steueröffnung (7) des Bypaßventilteils (Va 1) in Verbindung steht und bei Mittelstellung des Kolbens (16) zum Druckmittelbehälter (11) verbunden ist.

4. Steuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1) des Bypaßventilteils (Va 1) zur Verlängerung des Verschiebungswegs zwischen Öffnungsbeginn und vollem Durchlaß ein kegelstumpfförmiges Vorderende mit gering ansteigender Schräge aufweist.

5. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (1) der Zulaufventile (Vb, Vd) zusätzlich eine Kammer (34) mit zwei jeweils durch ein Absperrventil (35', 37') gesteuerten Einlassen (35,37) aufweisen, von denen der eine Einlaß (37) mit dem Ventileinlaß (4) und der andere Einlaß (35) mit dem Ventileinlaß (5) verbunden ist und daß diese Kammer (34) über die Bohrung (6) mit dem hinteren Teil (Bohrung 2) des Zulaufventils (Vb, Vd) in Verbindung steht und daß der auf die Bohrung (2) gerichtete hintere Teil des Kolbens (1) hülsenförmig ausgebildet ist und mit einer in der Bohrung (2) angeordneten Kugel (40) in Wirkverbindung steht, wobei die Kugel als Gegenlager für die auf den Kolben (1) einwirkende Feder (8) dient, einen geringeren Durchmesser als die Bohrung (2) aufweist und von radialen Vorsprüngen (41) in der Bohrung (2) gehalten ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß deg- Einlaß des Hilfsventil (44) über eine Leitung und über Rückschlagventile (42, 45) mit den Steuerleitungen (31,32) verbunden ist.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteil (Va 2) der Druckentlastungsventileinrichtung ein Kegelventil (52) aufweist, welches unter Zwischenschaltung eines Abstandsglieds (56) das rückwärtige Auflager für die Feder (8) des Bypaßventilteils (Va 1) bildet, derart, daß die Feder (8) des Bypaßventilteils (Va 1) das öffnen des Kegelventils (52) gegen die Wirkung von dessen Feder (53) hervorruft und daß der Raum hinter dem Kegelventil (52) über eine Leitung (43') mit dem Einlaß des Hilfsventil (44) verbunden ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (53, 8) des Kegelventils (52) und des Bypaßventilteils (Va 1) auf gleichen Haltedruck eingestellt sind, und zwar entsprechend der Druckdifferenz der Druckentlastungsventileinrichtung zwischen ihrem öffnen und dem Maximalwert bei direkter Steuerung, derart, daß die Druckentlastungsventileinrichtung f VaJ eine gleichförmige Charakteristik vom öffnen bis zum vollen Druckmitteldurchfluß aufweist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der gleiche Haltedruck der Federn (8,53) vom Kegelventil (52) und Bypaßventilteil (Va 1) so eingestellt ist, daß er die Druckdifferenz übersteigt und der Bypaßventilteil (Va 1) eine fallende Druckcharakteristik aufweist.

10. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Steuerleitungen (31, 32) eingeschaltete Sperrventile (42, 45) so starke Druckfedern aufweisen, daß sich deren Wirkung zur Wirkung des Hilfsventils (44) addiert.

11. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufventile (Ve, Vc) entsprechend der Druckentlastungsventileinrichtung (Va) aufgebaut und ein zugeordnetes Kegelventil (52) aufweisen, über das sie in Reihenschaltung mit dem Hilfsventil (44) verbunden sind.

12. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (48) des Hilfsventil (44) über eine zusätzliche ein Rückschlagventil enthaltende Steuerleitung direkt mit dem Druckmittelbehälter (11) verbunden ist und zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung der von dem Hilfsventil (44) gesteuerten Rücklaufventile eine mit einem Absperrventil (61, 6Γ) versehenen Nebenleitung (60, 60') geschaltet ist, damit der Kolben (B)des Arbeitszylinders (A) frei schwebend haltbar ist.

13. Steuereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in einer durch eines der Rücklaufventile (Vc, Ve) gesteuerten Richtung frei schwebenden Stellung dadurch gehalten ist, daß die zusätzliche Steuerleitung mit einer der Steuerleitungen (31, 32) hinter dem darin angeordneten Rückschlagventil (42,45) verbunden ist.

14. Steuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung eines Anschlagens des Kolbens (B) an eine Stirnwand des Zylinders (A) in die Steuerleitungen der Zulauf- und Rücklaufventile (Vb, Vd, Ve, Vc) zwischen diesen und dem Hilfsventil (44) normalerweise offene Ventile (63, 64) eingesetzt sind, welche durch die Kolbenstange (C)des Kolbens (B) oder ein damit verbundenes Glied (65) in der Weise gesteuert sind, daß bei Annäherung des Kolbens (B) in eine Endstellung die während des Arbeitshubs offene Steuerleitung (31, 32) geschlossen ist und an der jeweiligen Vorderseite des Kolbens ein Dämpfungsdruck entsteht und daß die Ventile (63, 64) federbelastete Kegelventile sind, derart, daß sich an der Vorderseite des Kolbens (B) ein allmählich wachsender Dämpfungsdruck ausbildet.

15. Steuereinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (63, 64) direkt mit Hilfe von Anschlägen (66, 67) an der Kolbenstange betätigt sind.

16. Steuereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (66, 67) mit Schaltern in einem Steuerstromkreis zusammenwirken, die für die Betätigung des betreffenden Ventils (63,64) eine Magnetspule erregen.