DE4034852A1 - Anschlussventil fuer hydraulische antriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlußventil für hydraulische Antriebe, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Ein derartiges Anschlußventil ist in der Hydropuls- Spezifikation 2 PN-84 12 der Karl Schenck AG entnehmbar. Das zwischen einem Druckölerzeuger und einem Servoventil vor einem Druckölverbraucher in der Druckölleitung und Rückölleitung des Druckölverbrauchers angeordnete An­ schlußventil weist in einer Ausführung eine Einrichteein­ heit auf, die im Stadium des Einrichtens und Anfahrens des Druckölverbrauchers den Druck in der Druckölleitung vor dem Druckölverbraucher auf einen festen, gegenüber dem Betriebsdruck niedrigeren Druck reduziert, bevor der Betriebsdruck aufgebracht wird. Auf diese Weise wird zwar der Druckstoß beim Einrichten und Anfahren des Drucköl­ verbrauchers vermindert, beim Aufbringen des verminderten Druckes und des anschließend aufgebrachten Betriebs­ druckes verursacht der verbleibende Druckstoß insbesondere bei hohen Betriebsdrücken unkontrollierte Verlagerungen des Servoventils und damit des Druckölver­ brauchers, die eine Beschädigung oder Zerstörung des Druckölverbrauchers oder eines von dem Druckölverbraucher belasteten Gegenstandes zur Folge haben können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschluß­ ventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 an­ zugeben, das Druckstöße beim Anfahren und Einrichten eines hydraulischen Antriebs und damit eine Beschädigung oder Zerstörung des Antriebs insbesondere bei hohen Be­ triebsdrücken vermeidet.

Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die kontinuierliche Druckerhöhung beim Einrichten und An­ fahren des Antriebs in einem an den Betriebsdruck heran­ reichenden Druckbereich vermeidet beim Einrichten oder Anfahren des Antriebs Druckstöße, so daß sich der Antrieb auch bei hohen Betriebsdrücken beschädigungsfrei füllen läßt. Das dem Antrieb vorgeschaltete Ventil hat aus­ reichend Zeit um sich auf den Sollwert einzustellen, wo­ durch ein unkontrolliertes Verstellen des Antriebs ver­ mieden wird. Sollte beim Einrichten bzw. Anfahren des An­ triebs beispielsweise die eine kontinuierliche Drucker­ höhung bewirkende Regeleinrichtung ein Fehlsignal er­ zeugen, bleibt ausreichend Zeit, um in den Vorgang korrigierend einzugreifen. Der Druckbereich kann von einem niedrigen Druck oder vorzugsweise von einem Druck von 0 bar an den Betriebsdruck heranreichen. Die kontinuierliche Druckerhöhung kann nach einem beliebig vorgegebenen Druckverlauf erfolgen. Ein wesentlicher Vor­ teil ist auch darin zu sehen, daß nach dem Einschalten des Anschlußventils durch Betätigung von einem oder mehreren Schaltern die Druckerhöhung über eine Startauto­ matik erfolgen kann. Die Zeit bis zum Erreichen des Be­ triebsdruckes kann vorgegeben werden. Der Betriebsdruck läßt sich innerhalb eines größten Druckbereiches auf einen beliebigen Zwischenwert einstellen und der momentane Druck vor dem Erreichen des Zwischenwertes oder nach dem Erreichen des Zwischenwertes kann angehalten werden. Das Anschlußventil eignet sich deshalb besonders für den Antrieb schwingend beanspruchter Prüfstände, bei denen der Prüfling beim Einrichten und Anfahren der An­ lage vor unkontrollierten Verstellbewegungen bzw. un­ kontrollierten Belastungen zu schützen ist. Mit der Ver­ wendung von jeweils einem Anschlußventil zwischen einem dem Antrieb vorgeschalteten Ventil und einem Drucker­ zeuger können mehrere Antriebe ohne störende Wechsel­ wirkungen beim Einrichten und Anfahren in Betrieb gesetzt werden. Einem Antrieb kann beispielsweise ein übliches Servoventil oder vorzugsweise ein vorgesteuertes Servo­ ventil vorgeschaltet sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand von Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung mit einer Figur näher erläutert, die ein Schaltschema des Anschlußventils darstellt.

Die einzige Figur der Zeichnung stellt ein mögliches Schaltschema des Anschlußventils dar, das bei dem Aus­ führungsbeispiel in der Druckleitung eines durch einen Prüfstandszylinder gebildeten Antriebs zwischen einem den Prüfstandszylinder vorgeschalteten vorgesteuerten Servo­ ventil und einer Zapfsäule angeordnet ist. Der Prüf­ standszylinder, das Servoventil und die Zapfsäule sind bei dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. In dem Schaltschema wurde für die Zapfsäule das Symbol für eine Pumpe 1 verwendet, die stellvertretend für eine Druck­ quelle steht, die beispielsweise neben einer Zapfsäule oder Pumpe ein Speicher oder eine Zentraldruckleitung sein kann. Das Anschlußventil trennt die Druckleitungen in eine Druckzuleitung 2 und eine Verbraucherleitung 3, die mit dem nicht dargestellten Prüfstandszylinder verbunden ist. Der Prüfstandszylinder wird im Prüfstandsbetrieb über das ebenfalls nicht dargestellte Servoventil nach einem vorgegebenen Belastungsplan mit Drucköl versorgt. Um beim Einrichten bzw. Anfahren des Prüfstandszylinders Druckstöße in der Druckleitung zu vermeiden, die den Prüfstandszylinder oder einen von dem Prüfstandszylinder belasteten Prüfling beschädigen oder zerstören können, weist das Anschlußventil eine Regeleinrichtung auf, mit der nach Betätigung eines Schalters 4 der Druck in der Verbraucherleitung 3 innerhalb eines größten Druckbereiches bis zum Erreichen des maximalen Betriebsdruckes kontinuierlich erhöht wird. Ebenso ist es mit der Regeleinrichtung möglich, daß der Druck in der Verbraucherleitung 3 auf einen zum maximalen Betriebsdruck niedrigeren Betriebsdruck innerhalb des größten Druckbereiches kontinuierlich nach einer willkürlich vorgegebenen Funktion, beispielsweise linear erhöht und anschließend der Betriebsdruck angehalten wird. Der größte Druckbereich umfaßt bei dem Ausführungsbeispiel Drücke von 0 bis 300 bar. Der Druckbereich könnte auch von einem niedrigen Druck beginnen, der beispielsweise sprunghaft aufgebracht noch keine störenden Belastungen bzw. Bewegungen des Prüfstandszylinders bzw. eines entsprechenden Antriebs bewirkt. Der maximale Betriebsdruck kann selbstverständlich von dem Ausführungsbeispiel nach oben oder nach unten abweichen.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Betriebsdruck P über ein Proportional-Druckregelventil 5 auf einen beliebigen Wert innerhalb des größten Druckbereiches einstellbar. Hierzu ist an einem Bedienteil 6 ein Druckeinstellglied 7 vorgesehen, an dem der Betriebsdruck vor dem Einrichten bzw. Anfahren des Prüfstandszylinders einstellbar ist. Bei dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Druckregelung in der Verbraucherleitung 3 beim Einrichten und Anfahren mit einem dem Proportional-Druckregelventil 5 aufgesetzten Proportionalmagnet 8. Die Zeitdauer nach dem Starten der Regeleinrichtung bis zum Erreichen des Betriebsdruckes ist an dem Zeitvorgabeglied 9 ebenfalls an dem Bedienteil 6 einstellbar. Die unter dem Druckeinstellglied 7 und dem Zeitvorgabeglied 9 angegebenen Symbole deuten lediglich an, daß der Druckanstieg in der Verbraucherleitung 3 über der Zeit t bis zum Erreichen des Betriebsdruckes P linear erfolgen kann. Wie bereits angegeben, sind auch nicht­ lineare, kontinuierliche Druckerhöhungen des Druckes in der Verbraucherleitung 3 möglich. Das Anschlußventil weist ein zwischen der Druckzuleitung 2 und der Ver­ braucherleitung 3 in der Druckleitung angeordnetes Haupt­ ventil 10 auf. Das Proportional-Druckregelventil 5 ist über eine Steuerleitung 11 mit der Verbraucherleitung 3 verbunden. In einer von der Druckzuleitung abzweigenden Nebenleitung 12 ist ein Sicherheitsschaltventil 13 ange­ ordnet, das bei nicht anliegender Steuerspannung in der Elektroleitung 14 eine Sicherheitsstellung einnimmt, in der der Schließkörper 15 des Hauptventils 10 von der Druckzuleitung 12 in eine die Druckleitung sperrende Schließstellung belastet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Sicherheitsschaltventil 13 über eine Leitung 16 mit dem Proportional-Druckregelventil 5 und über die Steuerleitung 11 mit der Verbraucherleitung 3 verbunden. Die in Richtung des Pfeiles V zu dem bei dem Ausführungs­ beispiel vorgesteuerten Servoventil führende Vorsteuer­ leitung 17 ist nach Betätigung des Schalters 4 über ein von dem Schalter 4 in Durchgangsstellung geschalteten 3/2-Wegeventil 18 mit der Druckzuleitung 2 verbunden. Bei offenem Schalter 4 befindet sich das 3/2-Wegeventil 18 in einer die Vorsteuerleitung 17 von der Druckzuleitung 2 trennenden Sperrstellung, in der ein zwischen dem 3/2- Wegeventil 18 und dem Servoventil befindlicher Leitungs­ abschnitt der Vorsteuerleitung 17 mit einem Sammelbe­ hälter 19 für das Druckmedium verbunden ist. An den zwischen dem 3/2-Wegeventil 18 und dem Servoventil be­ findlichen Leitungsabschnitt der Vorsteuerleitung 17 ist ein mit einer Steuereinheit 20 und dem Stellelement des Proportionalmagneten 8 elektrisch verbundener Druck­ schalter 21 angeschlossen, der beim Unterschreiten eines Mindestdruckwertes in dem Leitungsabschnitt der Vor­ steuerleitung 17 ein sofortiges Schließen des Haupt­ ventils 10 bewirkt. In der den Druckschalter 21 mit dem Stellelement des Sicherheitschaltventils 13 verbindenden Elektroleitung 14 ist ein weiterer, von Hand zu be­ dienender Schalter 22 angeordnet. An die Verbraucher­ leitung 3 ist ein einerseits mit der Steuereinheit 20 und andererseits mit einem der Steuereinheit 20 nachge­ schalteten Proportionalverstärker 23 in Verbindung stehender Druckaufnehmer 24 angeschlossen. An die Elektroleitung 14 ist ein Not-Ausschalter 25 angekoppelt. Die Verbraucherleitung 3 und die Vorsteuerleitung 17 sind über eine Notversorgungsleitung 26 verbunden, in der ein zur Vorsteuerleitung 17 öffnendes, in die Schließstellung federbelastetes Rückschlagventil 27 angeordnet ist. An dem Bedienteil 6 ist ferner eine mit der Steuereinheit 20 verbundene Druckanzeige 28 angeschlossen, die den jeweils momentanen Druck in der Verbraucherleitung 3 anzeigt. An der Steuereinheit 20 ist ein Anschluß 29 vorgesehen, über den eine externe Startfreigabe erfolgt. Das Bedienteil 6 ist ferner mit Kontrollampen 30, 30′ ausgestattet, die anzeigen, wenn die Vorsteuerleitung 17 mit Druck beauf­ schlagt ist. Das Bedienteil 6 ist bei dem Ausführungsbei­ spiel an eine Stromquelle mit 24 V Gleichstrom ange­ schlossen.

Beim Einrichten bzw. Anfahren des nicht dargestellten Prüfstandszylinders sind zunächst der gewünschte Be­ triebsdruck an dem Druckeinstellglied 7 und die Zeitdauer bis zum Erreichen des Betriebsdruckes an dem Zeitvorgabe­ glied 9 von Hand einzustellen. Wird anschließend der Schalter 4 betätigt, verlagert sich das 3/2-Wegeventil 18 in seine Druchtrittsstellung, worauf die Vorsteuerleitung 17 des Servoventils von dem Druck der Druckzuleitung 2 beaufschlagt ist. Die Verbraucherleitung 3 ist nach wie vor drucklos. Liegt der Druck der Druckzuleitung 2 an dem Druckschalter 21 an und ist der Druck höher als ein Mindestdruck, der bei dem Ausführungsbeispiel 200 bar be­ trägt, so schaltet der Druckschalter 21 durch. Eine kontinuierliche, selbsttätige Regelung des Druckes in der Verbraucherleitung 3 auf den am Druckeinstellglied 7 ein­ gestellten Betriebsdruck beginnt jedoch erst, wenn nach Überprüfung von Sicherheitsparametern der weitere Schalter 22 gedrückt ist. Die Steuereinheit 20 erzeugt in diesem Fall eine einem kontinuierlichen Ansteigen des Druckes in der Verbraucherleitung 3 entsprechende ansteigende Ausgangsspannung für den Proportionalmagneten 8. Das Proportional-Druckregelventil 5 stellt in der Ver­ braucherleitung 3 einen der Ausgangsspannung der Steuereinheit proportionalen Druck bis zum Erreichen des voreingestellten Betriebsdruckes ein, der nach Ablauf der am Zeitvorgabeglied 9 eingestellten Zeitdauer aufrechter­ halten bleibt. Sollte eine Störung auftreten, so kann durch Betätigung des Not-Ausschalters 25 das Hauptventil 10 geschlossen und somit das Einrichten bzw. Anfahren unterbrochen werden. Ist die Vorsteuerleitung beim Ein­ richten bzw. Anfahren aufgrund einer Störung plötzlich drucklos und hat sich in der Verbraucherleitung 2 bereits ein Druck aufgebaut, so kann Druckmedium von der Ver­ braucherleitung 3 über die Notversorgungsleitung 26 in die Vorsteuerleitung 17 strömen, um ein kontrolliertes Ausregeln und Ausschalten bzw. ein Ausführen von Sicher­ heitsfunktionen zu ermöglichen.

Die Erfindung kann in zahlreichen von dem Ausführungsbei­ spiel abweichenden Ausführungen realisiert werden, denen jeweils gemeinsam ist, daß beim Einrichten bzw. Anfahren eines hydraulischen Antriebs innerhalb eines Druckbe­ reiches der Druck in der Druckleitung kontinuierlich auf den Betriebsdruck angehoben wird, um Druckstöße bzw. ein unkontrolliertes Verstellen des Antriebs zu vermeiden. Sind mehrere Antriebe vorgesehen, so ist jeder Antrieb über ein eigenes Anschlußventil an eine zugeordnete Druckleitung anzuschließen. Beim Einrichten bzw. Anfahren der Antriebe wird eine störende Wechselwirkung der An­ triebe vermieden. Einem Antrieb kann ein an sich be­ liebiges Ventil vorgeschalten sein. Für schnelle Regelungen kommen übliche oder vorgesteuerte Servoventile in Betracht. Bei der Verwendung von nicht vorgesteuerten Ventilen zur Ansteuerung des Antriebs entfällt die Vor­ steuerleitung 17 und das 3/2-Wegeventil. Ein Schalten des Druckschalters 21 ist in diesem Fall auf andere Weise zu bewirken, wenn auf den Druckschalter 21 nicht verzichtet werden kann.

Claims (12)

1. Anschlußventil für hydraulische Antriebe, das in einer Druckleitung angeordnet ist und die Druck­ leitung in eine Druckzuleitung und eine mit dem An­ trieb verbundene Verbraucherleitung trennt, mit einer Einrichtung zur Verminderung des Druckes in der Verbraucherleitung im Stadium des Einrichtens und Anfahrens des Antriebs, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Regeleinrichtung ist und beim Einrichten bzw. Anfahren über einen Schalter (4, 22) aktiviert wird und nachfolgend in einem Druckbereich eine kontinuierliche Druckerhöhung in der Verbraucherleitung (3) bis zum Erreichen eines Betriebsdruckes bewirkt.

2. Anschlußventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Betriebsdruck in einem Druckbereich von etwa 0 bis 300 bar wählbar ist.

3. Anschlußventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Betriebsdruck über ein Proportional-Druckregelventil (5) auf einen be­ liebigen Wert innerhalb eines größten Druckbereiches einstellbar ist.

4. Anschlußventil nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckregelung mit einem dem Proportional-Druckregelventil (5) aufgesetzten Proportionalmagnet (8) erfolgt.

5. Anschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zeit bis zum Erreichen des Betriebsdruckes an einem Zeitglied (Zeitvorgabeglied 9) einstellbar ist.

6. Anschlußventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Anschlußventil ein zwischen der Druckzuleitung (2) und der Verbraucher­ leitung (3) in der Druckleitung angeordnetes Haupt­ ventil (10) aufweist und das Proportional-Druck­ regelventil (5) über eine Steuerleitung (11) mit der Verbraucherleitung (3) verbunden ist.

7. Anschlußventil nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer von der Druckzuleitung (2) abzweigenden Nebenleitung (12) ein Sicherheits­ schaltventil (13) angeordnet ist, das bei nicht an­ liegender Steuerspannung eine Sicherheitsschalt­ stellung einnimmt, in der der Schließkörper (15) des Hauptventils (10) von der Druckzuleitung (2) in eine die Druckleitung sperrende Schließstellung belastet ist.

8. Anschlußventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem vor dem Antrieb in der Verbraucherleitung (3) angeordneten vorgesteuerten Servoventil, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in einer von der Druckzuleitung (2) abzweigenden Vorsteuerleitung (17) des Servo­ ventils ein von dem Schalter (4) in Durchgangs­ stellung schaltbares Wegeventil (18) angeordnet ist, das in einer die Vorsteuerleitung (17) unterbrechen­ den Sperrstellung den zwischen dem Wegeventil (18) und dem Servoventil befindlichen Leitungsabschnitt der Vorsteuerleitung (17) mit einem Sammelbehälter (19) verbindet.

9. Anschlußventil nach Anspruch 4 und 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den zwischen dem Wegeventil (18) und dem Servoventil befindlichen Leitungsab­ schnitt der Vorsteuerleitung (17) ein mit einer Steuereinheit (20) und dem Stellelement des Proportionalmagneten (8) elektrisch verbundener Druckschalter (21) angeschlossen ist, der beim Unterschreiten eines Mindestdruckwertes in dem Leitungsabschnitt der Vorsteuerleitung (17) ein Schließen des Hauptventils (10) bewirkt.

10. Anschlußventil nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der den Druckschalter (21) mit dem Stellelement des Sicherheitsschaltventils (13) ver­ bindenden elektrischen Leitung (Elektroleitung 14) ein weiterer, von Hand zu betätigender Schalter (22) angeordnet ist.

11. Anschlußventil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an die Verbraucherleitung (3) ein mit der Steuereinheit in Verbindung stehender Druck­ aufnehmer (24) und an die elektrische Leitung (Elektroleitung 14) ein Not-Ausschalter (25) ange­ schlossen sind.

12. Anschlußventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherleitung (3) und die Vorsteuerleitung (17) über eine Notver­ sorgungsleitung (26) verbunden sind, in der ein zur Vorsteuerleitung (17) öffnendes Rückschlagventil (27) angeordnet ist.