EP0965763B1 - Hydraulische Steuervorrichtung - Google Patents

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EP0965763B1
EP0965763B1 EP99111358A EP99111358A EP0965763B1 EP 0965763 B1 EP0965763 B1 EP 0965763B1 EP 99111358 A EP99111358 A EP 99111358A EP 99111358 A EP99111358 A EP 99111358A EP 0965763 B1 EP0965763 B1 EP 0965763B1
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EP
European Patent Office
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valve
line
pressure
control device
idle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99111358A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0965763A1 (de
Inventor
Martin Dipl.-Ing. Univ. Heusser
Georg Dipl.-Ing. Neumair (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
Original Assignee
Hawe Hydraulik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • Y10T137/87177—With bypass
    • Y10T137/87185—Controlled by supply or exhaust valve

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control device in the preamble of the claim 1 specified Art.
  • Hydraulic control devices for the high pressure hydraulics are upstream of the solenoid operated Directional seated valves between the pump and the return line 2/2-way switch valve arranged in seat valve design, which is actuated by a magnet if no consumer pressure is required when the maximum system pressure is reached a pressure relief valve also responds.
  • the option used in practice includes one connected to the pump line Pressure sensor with which an electrical switch for switching the pump on and off is coupled. If the set pressure is reached, the pump is switched off
  • the invention has for its object to provide a hydraulic control device Specify directional control of at least one hydraulic motor of the ultra-high pressure hydraulics which with a simple structure meet the special requirements in ultra-high pressure hydraulics is sufficient, reliable, and inappropriate loads on the pump or the pump system.
  • the pressure signal for the idle circuit is very simple from the combination of the get both black / white directional seated valves and a load holding check valve, whereby the pressure signal (pressure drop) for switching to the idle position by the relief of the system via the second black / white directional seat valve in the branch from the consumer line to the return
  • the two load holding check valves are hydraulically deactivated unlocked the other consumer line, in strict dependence from the directional control pressure in the other consumer line.
  • the control lines or pressure signals to unlock the load holding shut-off valves are additional usable to operate the idle circuit.
  • the black and white directional seated valves are solenoid operated, which leads to a favorable response behavior
  • the poppet valve design guarantees jam-free switching with relatively moderate magnetic forces.
  • a pump or pump stage is useful for the maximum working pressure low flow rate, the workload is low because of the system works leak-free with very low idle pressure
  • the idle pressure is very easily determined by the spring, the force of which is just is sufficient, the 2/2 idle directional seat valve closed when the system is depressurized hold.
  • the hydraulic actuation needs to be in the zero position not to be relieved via one of the black / white directional seat valves for the return, because the shuttle valve chain thanks to its connection to the return line provides.
  • the combination of a control valve is favorable in terms of production and assembly technology with an idle block.
  • the blocks can be combined with other blocks as required if several hydraulic motors are to be connected to the same pressure source. The result is a compact design.
  • Another idle block for one can be used instead of the end plate
  • Another hydraulic motor can be connected so that the control line connection is expanded and each additional hydraulic motor has the same 2/2 idle directional seat valve uses (modular principle).
  • Screw-in valves are expediently provided, which can be produced cost-effectively, are easily interchangeable and reliable, and contribute to the compactness of the blocks.
  • the hydraulic control device is particularly useful in a portable Integrated device that not only for weight and space reasons, but also in With regard to the energy requirement of a pump or pump stage with a small flow rate with which the maximum working pressure is reached and maintained during the idle pressure remains as low as possible
  • Fig. 1 are for directional control of a double-acting high-pressure hydraulic motor M a route control block 1 and an idle block 2 are provided, which are separated shown, but connected to each other or even in a common Housing can be arranged.
  • the consumer lines are in the basic position A, B shut off in the load holding check valves LA, LB, being upstream the load holding check valve is connected to the return line R.
  • the Line 8 is blocked at 7 leakage-free. If the directional seat valve WA through the Magnet 5 switched, then line 8 is connected to consumer line A, the load-holding shut-off valve LA automatically opens to the hydraulic motor M. In the Adjustment of the hydraulic motor M displaces pressure medium via the consumer line B, the load holding shut-off valve LB unlocked from the consumer line A and the Non-switched directional seat valve WB is pushed into the return line R.
  • the idle block 2 includes a pump line section P and a return line section R and in a connection 12 between them a 2/2 idle directional seat valve V with hydraulic actuation E.
  • the directional seat valve V contains one Valve seat 14 and on the return side a closing member 15, preferably a ball.
  • the closing member 15 is acted upon in the return line section R by a piston 16, which can be moved in a sealed manner in a chamber 18 without leakage.
  • the piston 16 is in the closing direction of the closing member 15 by a weak spring 17 and burdened by the higher load pressure of one of the control lines 9A, 9B, X, Y, via at least one shuttle valve CB, CA in idle block 2.
  • the directional seat valve V and the shuttle valves CB, CA are expediently screw-in valves.
  • Two shuttle valves CB, CA are included in series in a channel 13, which via a End plate 3 and a short-circuit channel 24 connected to the return line section R. is and opens into the chamber 18.
  • a changeover valve CB would also be sufficient to Chamber 18 to supply the higher pressure from a consumer line.
  • the shuttle valve CB has a valve body 19 with a central connection 20 and two side connections 21 and 22. Each is a side port 21 or 22 by means of a closing member 23 and two valve seats alternately with the center connection 20 connectable.
  • the second shuttle valve CA is approximately identical in construction and has a center connection 20 'and two side connections 21', 22 'and a closing member 23 '.
  • the control line X is connected to the side connection 21 of the shuttle valve CB.
  • a section 13a of the channel 13 connects the chamber 18 to the center connection 20.
  • the side port 22 is via a channel portion 13b with the Center connection 20 'of the next shuttle valve CA connected, one side connection 21 'to the control line Y and its other side connection 22' via the Section 13c is connected to the short-circuit channel 24.
  • the directional seat valve WA If the directional seat valve WA is actuated, then builds up in the consumer line A. the directional seat valve WA and the load-holding shut-off valve LA, which over the control line 9A, Y the closing member 23 'up and over the channel sections 13b, 13a in the chamber 18 takes effect. Because the exposure area of the piston 16 is advantageously larger than the cross-sectional area of the seat 14, the seat valve 15, 14 is adjusted to its shut-off position, so that the full pump line pressure or the entire delivery volume reaches consumer line A, there the load holding shut-off valve LA opens and the hydraulic motor M is acted upon.
  • the Pressure in the control line 9A acts in the chamber 10 on the control piston 11, which Load-holding check valve LB opens in the consumer line B, so that pressure medium is pushed into the return line R via the non-operated directional seat valve WB. If the directional seat valve WA is moved back to its basic position, it turns itself back on the state of FIG. 1.
  • the hydraulic control device S in FIG. 2 there are at least two hydraulic motors M, M 'each with a pair of black and white directional seated valves WA, WB in two Control valve blocks 1, 1 'combined with two idle blocks 2, 2'.
  • the idle block 2 ' 1 to the end face of the idle block 2 instead of the end plate 3 shown in FIG. 1 flanged, such that the channel section 13c with a channel section 13a Shuttle valve CB 'is connected to the central connection 20 ".
  • the idle directional seat valve V is common to all hydraulic motors M, M 'and is from each highest load pressure in a consumer line is adjusted to its shut-off position. additionally is indicated in Fig. 2 that in each pump line P to a hydraulic motor a check valve 25 is provided. With the idle directional seat valve V an in Check valve blocking the return line R to the pump line P 26 are provided.
  • a pump 27 supplying the pump line P is connected to the pump line P upstream of the valve V.
  • the function corresponds that described for
  • the directional control of a hydraulic motor that can only be acted on from one side takes place via its only consumer line A.
  • the load holding lock valve LA is a simple one Check valve in the consumer line A between one via the 2/2 black / white directional seat valve WA 'branch to the return R from the Consumer line A and the 3/2 black / white directional seat valve WA.
  • Fig. 4 is the control valve block indicated schematically, for example in Figs. 1 and 2 1 shown in constructive design and in a longitudinal section.
  • a housing 28 is made of hardened steel in a housing bore 29 Insert 30 included, which communicates on both sides via connecting channels 36, 37
  • Insert 30 included, which communicates on both sides via connecting channels 36, 37
  • Each valve seat has a closing member 33, 34, e.g. assigned a hardened and ground steel ball.
  • the pump line P is on the right chamber in Fig. 4 connected to the closing member 33.
  • the locking link 33 is pressed onto the valve seat 32 by the spring 6 and the pump line pressure (leak-free shut-off position).
  • the force of the spring 6 makes it Locking member 34 is lifted from its seat 31 so that the left chamber in FIG. 4 return line R connected to the closing member 34 via the connections 36, 37 is connected to section A 'of consumer line A, of which Section A 'branches off the control line 9A.
  • the load holding check valve LA is housed with its locking member 36 (a hardened, ground steel ball) with a Valve seat 35 cooperates with an insert also made of hardened steel.
  • the closing member 36 is by means of the control piston 11, which is in the chamber 10 can be acted upon by the valve seat 35 against the load pressure in the opening there Consumer line A can be lifted off, or by pump line pressure fed into section A '.
  • valve WA In order to actuate the 3/2-way black / white directional seat valve WA, the magnet 5 is excited, of the closing member 33 against the force of the spring 6 from an angle lever 35 Valve seat 32 lifts off and at the same time presses the closing member 34 against its seat 31 Then the connection of the pump line P via the passages 36, 37 to the section A 'and via the rising closing member 36 to the consumer line A manufactured.
  • the 3/2 black / white directional seat valve WA can be in a common housing 28 be combined with the second 3/2 black / white directional seat valve WB (FIG. 5), such that both valves are connected to the pump line and the Lead control lines 9A (9B) to the respective load holding shut-off valves LA (LB) and then in their sections X, Y to the shuttle valves, not shown in FIGS. 4 and 5 of Fig. 2 continue.

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Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuervorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
In der Höchstdruckhydraulik (Arbeitsdrücke zwischen etwa 450 und etwa 800 Bar werden im Unterschied zur Hochdruckhydraulik (Arbeitsdrücke bis etwa 400 Bar) oftmals Pumpen mit relativ kleiner Fördermenge oder mehrstufige Pumpensysteme mit einer Pumpenstufe mit kleiner Fördermenge, z.B. nur 1,0 l/min, eingesetzt, um den maximalen Arbeitsdruck zu erreichen. Dies ist beispielsweise bei transportablen Geräten mit integrierter Druckversorgung zweckmäßig, wie Schraubem, Nietgeräten, Gebäudeversetzvorrichtungen, und dgl. In der hydraulischen Steuervorrichtung läßt sich dann jedoch Leckage nicht mehr tolerieren, wie sie für Hochdruck-Hydrauliksysteme durchaus tolerierbar ist. Die Leckage nimmt nämlich mit steigendem Druck progressiv zu und führt dazu, daß der maximale Arbeitsdruck nicht erreicht oder nicht gehalten werden kann, weil die Leckage mit kleiner Fördermenge nicht mehr kompensierbar ist.
In der Hochdruckhydraulik werden (Druckschrift D 7470 B der Fa. Heilmeier & Weinlein, DE, S. 1 und 3) zur Richtungssteuerung von Hydromotoren Wegesitzventilblöcke zu verwenden, die sich bauartbedingt durch Leckagefreiheit auszeichnen. Auf S. 3 der erwähnten Druckschrift, Beispiel K, sind für einen doppelseitig beaufschlagbaren Verbraucher zwei 3/2-Wegesitzventile mit Magnetbetätigung zwischen den Verbraucherleitungen und der Druck- bzw. Rücklaufleitung vorgesehen. Die Verbraucherleitungen sind zudem durch Lasthalte-Sperrventile mit Sitzventilfunktion überwacht. In hydraulischen Steuervorrichtungen für die Hochdruckhydraulik wird stromauf der magnetbetätigten Wegesitzventile zwischen der Pumpen- und der Rücklaufleitung ein 2/2-Umschaltventil in Sitzventilbauweise angeordnet, das durch einen Magneten betätigt wird, wenn kein Verbraucherdruck nötig ist Beim Erreichen des maximalen Systemdrucks spricht zusätzlich ein Druckbegrenzungsventil an. Eine andere, in der Praxis verwendete Möglichkeit enthält einen an die Pumpenleitung angeschlossenen Drucksensor, mit dem ein elektrischer Schalter zum Ein- und Ausschalten der Pumpe gekoppelt ist. Wird der eingestellte Druck erreicht, dann wird die Pumpe abgeschaltet
Dies ist jedoch für die Höchstdruckhydraulik nicht zweckmäßig, weil dies eine sehr hohe Belastung für das Druckmittel und die Pumpe sowie eine aufwendige Steuerelektronik bedingt. Weiterhin sind für extremen Druck in der Hochdruckhydraulik übliche Wegesteuerventile in Schieberbauweise wegen konstruktiv bedingter Leckage und vor allem wegen Verklemmungsgefahr der Kolbenschieber bei den extremen Drücken unbrauchbar.
Weiterer Stand der Technik ist enthalten in: US-A-4 145 958, EP-A-0 718 504; US-A-4 835 966; EP-A-0 823 559; US-A-4 722 359; US-A-4 506 517; US-A-5 290 007; US-A-5 464 330; US-A-5 243 761.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Steuervorrichtung zur Richtungssteuerung wenigstens eines Hydromotors der Höchstdruckhydraulik anzugeben, die bei einfachem Aufbau den speziellen Anforderungen in der Höchstdruckhydraulik genügt, funktionssicher ist, und unzweckmäßige Belastungen der Pumpe oder des Pumpensystems vermeidet.
Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
In der hydraulischen Steuervorrichtung werden Leckagen zuverlässig vermieden, weil die Sitzventilbauweise mit beispielsweise aus Stahl gebildeten Schließelementen und Ventilsitzen, gegebenenfalls gehärtet, in Schließstellung absolut leckagefrei dicht sind. Dank der Leckagefreiheit können selbst höchste Arbeitsdrücke mit relativ geringer Förderleistung der Pumpe erreicht und gehalten werden. Da der Lastdruck des Hydromotors vom Lasthalte-Sperrventil gehalten wird, kann in der Grundstellung das System stromauf des Lasthalte-Sperrventils zur Schonung der Pumpe druckentlastet werden, wobei für die Druckentlastung (Leerlauf) keine elektrischen Signale erzeugt oder Drücke elektrisch abgegriffen werden, sondern das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil automatisch in seine Durchgangsstellung schaltet, so daß die Pumpe mit extrem niedrigem Gegendruck in den Rücklauf fördert und nicht abgeschaltet zu werden braucht. Zwischen der hydraulischen Betätigung und dem Rücklauf ist mit technisch einfachem Aufwand ebenfalls Leckagefreiheit gewährleistet, so daß aus der Steuerleitung kein Druckmittel zum Rücklauf leckt. Besonders zweckmäßig wird das praktisch unabhängig vom Verbraucher- bzw. Lastdruck einen Druckmittelbedarf repräsentierende Drucksignal in dem Abschnitt der Verbraucherleitung zwischen dem Schwarz/Weiß-Wegesitzventil und dem Lasthalte-Sperrventil benutzt, um leckagefrei über die hydraulische Betätigung das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventils in die Sperrstellung zu schalten. Der Leerlaufdruck und der Strömungswiderstand im Leerlauf sind extrem niedrig und für die Pumpe günstig. Das erwähnte Drucksignal resultiert aus dem Zusammenspiel zwischen dem jeweiligen Schwarz/Weiß-Wegesitzventil, dem diesem zugeordneten Lasthalte-Sperrventil, und dem das Sperrventil in der Absperrstellung haltenden Lastdruck. Im Kern wird erfindungsgemäß für die Anwendung in der Höchstdruckhydraulik die Leckagefreiheit der auch unter höchsten Drücken verklemmungsfrei schaltbaren Sitzventile mit dem sich aus der Verschaltung ergebenden Drucksignal kombiniert, um eine bedarfsabhängige, funktionssichere und steuerungstechnisch einfache und verlustarme Leerlaufschaltung zu erreichen.
Sehr einfach wird das Drucksignal für die Leerlaufschaltung aus der Kombination der beiden Schwarz/Weiß-Wegesitzventile und einem Lasthalte-Sperrventil erhalten, wobei das Drucksignal (Druckabfall) zum Schalten in die Leerlaufstellung durch die Entlastung des Systems über das zweite Schwarz/Weiß-Wegesitzventil in der Abzweigung von der Verbraucherleitung zum Rücklauf entsteht
Zweckmäßig werden für einen doppelseitig beaufschlagbaren Hydromotor zwei Drucksignale wechselweise an die hydraulische Betätigung gegeben. Die hydraulische Betätigung zum Umschalten auf die Leerlaufstellung wird über die Schwarz/Weiß-Wegesitzventile zum Rücklauf entlastet
Bei einer Ausführungsform werden die beiden Lasthalte-Sperrventile hydraulisch aus der jeweils anderen Verbraucherleitung entsperrt, und zwar in strikter Abhängigkeit vom Richtungssteuerdruck in der jeweils anderen Verbraucherleitung. Die Steuerleitungen bzw. Drucksignale zum Entsperren der Lasthalte-Sperrventile sind zusätzlich zum Betätigen der Leerlaufschaltung brauchbar.
Grundsätzlich lassen sich auch weitere Hydromotoren mit derselben Druckquelle und mit einer gemeinsamen Leerlaufeinrichtung steuern. Über die Wechselventilkette wird der jeweils höchste Lastdruck zur hydraulischen Betätigung gebracht, die stets zum Rücklauf leckagefrei dicht bleibt.
Bei einer Ausführungsform werden die Schwarz/Weiß-Wegesitzventile magnetbetätigt, was zu einem günstigen Ansprechverhalten führt Die Sitzventilbauweise garantiert ein verklemmungsfreies Schalten mit relativ moderaten Magnetkräften.
Zweckmäßig wird für den maximalen Arbeitsdruck eine Pumpe oder Pumpenstufe mit geringer Förderleistung verwendet, deren Arbeits-Belastung gering ist, da das System leckagefrei mit sehr geringem Leerlaufdruck arbeitet
Sehr einfach wird der Leerlaufdruck durch die Feder bestimmt, deren Kraft gerade ausreicht, das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil bei drucklosem System geschlossen zu halten.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Leckagefreiheit zwischen der hydraulischen Betätigung und dem Rücklauf baulich einfach gegeben. Bei großer Beaufschlagungsfläche des Kolbens reicht relativ moderater Steuerdruck und wird nur eine geringe Steuerdruckmittelmenge bewegt.
Bei einer Ausführungsform braucht die hydraulische Betätigung in der Nullstellung nicht über eines der Schwarz/Weiß-Wegesitzventile zum Rücklauf entlastet zu werden, weil dafür die Wechselventilkette dank ihrer Verbindung zur Rücklaufleitung sorgt.
Herstellungs- und montagetechnisch günstig ist die Kombination eines Steuerventils mit einem Leerlaufblock. Die Blöcke können beliebig mit weiteren Blöcken kombiniert werden, falls mehrere Hydromotoren an die gleiche Druckquelle anzuschließen sind. Es ergibt sich eine kompakte Bauform.
Alternativ kann wahlweise anstelle der Endplatte ein weiterer Leerlaufblock für einen weiteren Hydromotor angeschlossen werden, derart, daß die Steuerleitungsverbindung erweitert wird und jeder weitere Hydromotor dasselbe 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil nutzt (Baukasten-Prinzip).
Zweckmäßig werden Einschraubventile vorgesehen, die kostengünstig herstellbar, leicht austauschbar und funktionssicher sind, und zur Kompaktheit der Blöcke beitragen.
Besonders zweckmäßig ist die hydraulische Steuervorrichtung in ein transportables Gerät integriert, das nicht nur aus Gewichts- und Platzgründen, sondern auch im Hinblick auf den Energiebedarf eine Pumpe oder Pumpenstufe mit kleiner Fördermenge enthält, mit der der maximale Arbeitsdruck erreicht und gehalten wird, während der Leerlaufdruck so gering wie möglich bleibt
Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine hydraulische Richtungs-Steuervorrichtung für einen doppelt beaufschlagbaren Hydromotor, teils im Schnitt, teils als Blockschaltbild,
Fig. 2
ein Blockschaltbild einer hydraulischen Richtungs-Steuervorrichtung für mehr als einen Hydromotor,
Fig. 3
ein Blockschaltbild einer Richtungs-Steuervorrichtung für einen einseitig beaufschlagbaren Hydromotor,
Fig. 4
einen Längsschnitt eines Steuerventilblocks, und
Fig. 5
eine Seitenansicht des Steuerventilblocks von Fig. 4.
In Fig. 1 sind zur Richtungssteuerung eines doppelt beaufschlagbaren Höchstdruck-Hydromotors M ein Wegesteuerblock 1 und ein Leerlaufblock 2 vorgesehen, die getrennt dargestellt, jedoch miteinander verbunden oder sogar in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können.
Im Wegesteuerblock 1, an den der Hydromotor M über zwei Verbraucherleitungen A, B angeschlossen ist, sind zwei 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventile WA, WB als ein Wegesteuerventil W für den Hydromotor M vorgesehen, jeweils als Sitzventil 4 mit bei 7 angedeuteter leckagefreier Absperrstellung. Sie werden jeweils gegen eine Feder 6 durch einen Magneten 5 betätigt. In jeder Verbraucherleitung A, B ist ein hydraulisch entsperrbares Lasthalte-Sperrventil LA, LB enthalten. Beide Wegesitzventile WA, WB sind im Leerlaufblock 2 über eine gemeinsame Leitung 8 an eine Pumpenleitung P und an eine Rücklaufleitung R angeschlossen. In der Grundstellung sind die Verbraucherleitungen A, B in den Lasthalte-Sperrventilen LA, LB abgesperrt, wobei stromauf der Lasthalte-Sperrventile eine Verbindung zur Rücklaufleitung R hergestellt ist. Die Leitung 8 ist bei 7 leckagefrei abgesperrt. Wird das Wegesitzventil WA durch den Magneten 5 geschaltet, dann wird die Leitung 8 mit der Verbraucherleitung A verbunden, wobei das Lasthalte-Sperrventil LA selbsttätig zum Hydromotor M öffnet. Bei der Verstellung des Hydromotors M wird verdrängtes Druckmittel über die Verbraucherleitung B, das aus der Verbraucherleitung A entsperrte Lasthalte-Sperrventil LB und das nicht geschaltete Wegesitzventil WB in die Rücklaufleitung R geschoben.
An jede Verbraucherleitung A, B ist in ihrem Abschnitt A' zwischen dem Lasthalte-Sperrventil LA bzw. LB und dem Wegesitzventil WA, WB eine Steuerleitung 9A, 9B angeschlossen, die jeweils zu einer Druckkammer 10 eines Aufsteuerkolbens 11 eines Lasthalte-Sperrventils LA, LB führt und sich als Steuerleitung X, Y in den Leerlaufblock 2 fortsetzt.
Der Leerlaufblock 2 enthält einen Pumpenleitungsabschnitt P und einen Rücklaufleitungsabschnitt R und in einer Verbindung 12 zwischen diesen ein 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil V mit hydraulischer Betätigung E. Das Wegesitzventil V enthält einen Ventilsitz 14 und an der Rücklaufseite ein Schließglied 15, vorzugsweise eine Kugel. Das Schließglied 15 wird im Rücklaufleitungsabschnitt R von einem Kolben 16 beaufschlagt, der in einer Kammer 18 leckagefrei abgedichtet verschiebbar ist. Der Kolben 16 wird in Schließrichtung des Schließgliedes 15 durch eine schwache Feder 17 und durch den jeweils höheren Lastdruck einer der Steuerleitungen 9A, 9B, X, Y belastet, und zwar über mindestens ein Wechselventil CB, CA im Leerlaufblock 2. Das Wegesitzventil V und die Wechselventile CB, CA sind zweckmäßigerweise Einschraubventile.
Zwei Wechselventile CB, CA sind in Serie in einem Kanal 13 enthalten, der über eine Endplatte 3 und einen Kurzschlußkanal 24 mit dem Rücklaufleitungsabschnitt R verbunden ist und in der Kammer 18 mündet. Sofern eine andere Möglichkeit vorgesehen ist, die Kammer 18 bzw. die Druckkammern 10 der Lasthalte-Sperrventile zum Rücklauf entlasten zu können, würde auch ein Wechselventil CB ausreichen, um der Kammer 18 den jeweils höheren Druck aus einer Verbraucherleitung zuzuführen.
Das Wechselventil CB weist einen Ventilkörper 19 mit einem Mittelanschluß 20 und zwei Seitenanschlüssen 21 und 22 auf. Jeweils ein Seitenanschluß 21 oder 22 ist mittels eines Schließgliedes 23 und zweier Ventilsitze wechselweise mit dem Mittelanschluß 20 verbindbar. Das zweite Wechselventil CA ist in etwa baugleich und besitzt einen Mittelanschluß 20' und zwei Seitenanschlüsse 21', 22' sowie ein Schließglied 23'. Die Steuerleitung X ist an den Seitenanschluß 21 des Wechselventils CB angeschlossen. Ein Abschnitt 13a des Kanals 13 verbindet die Kammer 18 mit dem Mittelanschluß 20. Der Seitenanschluß 22 ist über einen Kanalabschnitt 13b mit dem Mittelanschluß 20' des nächsten Wechselventils CA verbunden, dessen einer Seitenanschluß 21' an die Steuerleitung Y und dessen anderer Seitenanschluß 22' über den Abschnitt 13c mit dem Kurzschlußkanal 24 verbunden ist.
Wird keines der Schwarz/Weiß-Wegesitzventile WA, WB geschaltet, dann herrscht in der Kammer 18 Rücklaufdruck. Der Kolben 16 wird nur durch den Rücklaufdruck und die Feder 17 belastet. Der Druck in der Pumpenleitung P hebt das Schließglied 15 vom Sitz 12 ab, so daß das Druckmittel aus der Pumpenleitung P mit geringem Widerstand direkt in die Rücklaufleitung R strömt
Wird das Wegesitzventil WA betätigt, dann baut sich in der Verbraucherleitung A zwischen dem Wegesitzventil WA und dem Lasthalte-Sperrventil LA Druck auf, der über die Steuerleitung 9A, Y das Schließglied 23' nach oben verlagert und über die Kanalabschnitte 13b, 13a in der Kammer 18 wirksam wird. Da die Beaufschlagungsfläche des Kolbens 16 zweckmäßigerweise größer ist als die Querschnittsfläche des Sitzes 14, wird das Sitzventil 15, 14 in seine Absperrstellung verstellt, so daß der volle Pumpenleitungsdruck bzw. die gesamte Fördermenge in die Verbraucherleitung A gelangt, dort das Lasthalte-Sperrventil LA öffnet und den Hydromotor M beaufschlagt. Der Druck in der Steuerleitung 9A wirkt in der Kammer 10 am Aufsteuerkolben 11, der das Lasthalte-Sperrventil LB in der Verbraucherleitung B aufsteuert, so daß Druckmittel über das nicht betätigte Wegesitzventil WB in die Rücklaufleitung R geschoben wird. Wird das Wegesitzventil WA wieder in seine Grundstellung verstellt, stellt sich wieder der Zustand gemäß Fig. 1 ein.
Wird das Wegesitzventil WB geschaltet, baut sich in der Verbraucherleitung B Druck auf, der über die Steuerleitung 9B, X das Schließglied 23 des Wechselventils CB nach oben verlagert und über den Kanalabschnitt 13a in der Kammer 18 wirksam wird, um das Leerlauf-Wegesitzventil V in seine leckagefreie Absperrstellung zu bringen. Bei der Bewegung des Hydromotors in der Gegenrichtung wird das Lasthalteventil LA aufgesteuert, um Druckmittel ausschieben zu können. Es sind maximale Arbeitsdrükke bis ca. 800 Bar einstell- und haltbar.
In der hydraulischen Steuervorrichtung S in Fig. 2 sind mindestens zwei Hydromotoren M, M' jeweils mit einem Paar Schwarz-Weiß-Wegesitzventilen WA, WB in zwei Steuerventilblöcken 1, 1' mit zwei Leerlaufblöcken 2, 2' vereinigt. Der Leerlaufblock 2' ist anstelle der in Fig. 1 gezeigten Endplatte 3 an die Endfläche des Leerlaufblocks 2 angeflanscht, derart, daß der Kanalabschnitt 13c mit einem Kanalabschnitt 13a eines Wechselventils CB' an dessen Mittelanschluß 20" verbunden ist. Das Leerlauf-Wegesitzventil V ist allen Hydromotoren M, M' gemeinsam und wird vom jeweils höchsten Lastdruck in einer Verbraucherleitung in seine Absperrstellung verstellt. Zusätzlich ist in Fig. 2 angedeutet, daß in jeder Pumpenleitung P zu einem Hydromotor ein Rückschlagventil 25 vorgesehen ist. Beim Leerlauf-Wegesitzventil V kann ein in Richtung von der Rücklaufleitung R zur Pumpenleitung P sperrendes Rückschlagventil 26 vorgesehen werden. Eine die Pumpenleitung P versorgende Pumpe 27 ist stromauf des Ventils V an die Pumpenleitung P angeschlossen. Die Funktion entspricht der zu Fig. 1 beschriebenen.
In der hydraulischen Steuervorrichtung S in Fig. 3, ebenfalls für die Höchstdruckhydraulik, erfolgt die Richtungssteuerung eines nur einseitig beaufschlagbaren Hydromotors über dessen einzige Verbraucherleitung A. Es sind ein 3/2-Schwarz/ Weiß-Wegesitzventil WA und ein 2/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA' vorgesehen, jeweils mit leckagefreier Absperrstellung. Das Lasthalte-Sperrventil LA ist ein einfaches Rückschlagventil in der Verbraucherleitung A zwischen einer über das 2/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA' zum Rücklauf R geführten Abzweigung von der Verbraucherleitung A und dem 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA. Von dem Abschnitt A' der Verbraucherleitung A zwischen dem Lasthalte-Sperrventil LA und dem 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA zweigt die Steuerleitung 9A ab, die in diesem Fall direkt zur nicht gezeigten hydraulischen Betätigung des 2/2-Leerlauf-Wegesitzventils V verläuft. Auch bei dieser hydraulischen Steuervorrichtung tritt ein Drucksignal zum korrekten Verstellen des 2/2-Leerlauf-Wegesitzventils V in seine Absperrstellung bzw. die Leerlaufstellung in der Steuerleitung 9A auf, weil bei Betätigung des Wegesitzventils WA im Abschnitt A' der Lastdruck herrscht und bei Entregen des Magneten 5 des Wegesitzventils WA der Abschnitt A' zur Rücklaufleitung R druckentlastet wird.
Um den Hydromotor in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung zu steuern, wird das 2/2-Schwarz/ Weiß-Wegesitzventil WA' betätigt, damit das Druckmittel aus der Verbraucherleitung A stromauf des Lasthalte-Sperrventils LA zum Rücklauf abströmt.
In Fig. 4 ist der beispielsweise in den Fig.1 und 2 schematisch angedeutete Steuerventilblock 1 in konstruktiver Durchbildung und in einem Längsschnitt dargestellt. In einem Gehäuse 28 ist in einer Gehäusebohrung 29 ein aus gehärtetem Stahl bestehender Einsatz 30 enthalten, der beidseitig über Verbindungskanäle 36, 37 kommunizierende Ventilsitze 31, 32 aufweist. Jedem Ventilsitz ist ein Schließglied 33, 34, z.B. eine gehärtete und geschliffene Stahlkugel, zugeordnet. Die Pumpenleitung P ist an die in Fig. 4 rechte Kammer mit dem Schließglied 33 angeschlossen. Das Schließglied 33 wird durch die Feder 6 und den Pumpenleitungsdruck auf den Ventilsitz 32 gedrückt (leckagefreie Absperrstellung). Gleichzeitg wird durch die Kraft der Feder 6 das Schließglied 34 von seinem Sitz 31 abgehoben, so daß die in der Fig. 4 linken Kammer mit dem Schließglied 34 angeschlossene Rücklaufleitung R über die Verbindungen 36, 37 mit dem Abschnitt A' der Verbraucherleitung A verbunden ist, von welchem Abschnitt A' die Steuerleitung 9A abzweigt.
Im unteren Teil des Gehäuses 28 ist das Lasthalte-Sperrventil LA untergebracht, das mit seinem Schließglied 36 (einer gehärteten, geschliffenen Stahlkugel) mit einem Ventilsitz 35 eines ebenfalls aus gehärtetem Stahl hergestellten Einsatzes zusammenwirkt. Das Schließglied 36 ist mittels des Aufsteuerkolbens 11, der in der Kammer 10 beaufschlagbar ist, vom Ventilsitz 35 gegen den Lastdruck in der dort mündenden Verbraucherleitung A abhebbar, oder durch in den Abschnitt A' eingespeisten Pumpenleitungsdruck.
Um das 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA zu betätigen, wird der Magnet 5 erregt, der über einen Winkelhebel 35 das Schließglied 33 gegen die Kraft der Feder 6 vom Ventilsitz 32 abhebt und gleichzeitig das Schließglied 34 gegen seinen Sitz 31 preßt Dann ist die Verbindung der Pumpenleitung P über die Durchlässe 36, 37 zum Abschnitt A' und über das sich abhebende Schließglied 36 zur Verbraucherleitung A hergestellt.
Das 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WA kann in einem gemeinsamen Gehäuse 28 mit dem zweiten 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil WB kombiniert sein (Fig. 5), derart, daß beide Ventile gemeinsam an die Pumpenleitung angeschlossen sind und die Steuerleitungen 9A (9B) zu den jeweiligen Lasthalte-Sperrventile LA (LB) führen und sich dann in ihren Abschnitten X, Y zu den in Fig. 4 und 5 nicht gezeigten Wechselventilen der Fig. 2 fortsetzen.

Claims (14)

  1. Hydraulische Steuervorrichtung (S) zur Richtungssteuerung wenigstens eines Höchstdruck-Hydromotors (M, M') mit Arbeitsdrücken über ca. 450 Bar aus einer Druckquelle (27), wobei der Hydromotor (M, M') über wenigstens eine Verbraucherleitung (A, B) und zwei leckagefreie Schwarz/Weiß-Wegesitzventile (WA, WB, WA') wahlweise mit der Druckquelle (27) oder einem Rücklauf (R) verbindbar ist, wobei in der Verbraucherleitung (A, B) ein Lasthalte-Sperrventil (LA, LB) in leckagefreier Sitzventilbauweise angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckquelle (27) und dem Rücklauf (R) ein 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) mit hydraulischer Betätigung (E) vorgesehen ist, das in der Absperrstellung von der Druckquelle (27) zum Rücklauf (R) und in jeder Schaltstellung von der hydraulischen Betätigung (E) zum Rücklauf leckagefrei dicht ist, und daß die hydraulische Betätigung (E) des Leerlauf-Wegesitzventils zwischen dem Lasthalte-Sperrventil (LA, LB) und einem der Schwarz/Weiß-Wegesitzventile (WA, WB) über eine Steuerleitung (9A, 9B, X, Y) mit der Verbraucherleitung (A, B) verbunden ist.
  2. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen einseitig beaufschlagbaren Hydromotor zwischen der Verbraucherleitung (A) und der Druckquelle bzw. dem Rücklauf (R) ein 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil (WA) und zwischen der Verbraucherleitung (A) und dem Rücklauf zusätzlich ein 2/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil (WA') vorgesehen sind, daß das Lasthalte-Sperrventil (LA) als Rückschlagventil zwischen dem 3/2-Wegesitzventil (WA) und einer Abzweigung der Verbraucherleitung zum 2/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil (WA') angeordnet ist, und daß die Steuerleitung (9A) zur hydraulischen Betätigung (E) des 2/2-Leerlauf-Wegesitzventils (V) an einen zwischen dem Lasthalte-Sperrventil (LA) und dem 3/2-Schwarz-Weiß-Wegesitzventil (WA) liegenden Abschnitt (A') der Verbraucherleitung (A) angeschlossen ist.
  3. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen doppelseitig beaufschlagbaren Hydromotor (M, M') zwischen jeder Verbraucherteitung (A, B) und der Druckquelle (27) bzw. dem Rücklauf (R) ein 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil (WA, WB) vorgesehen ist, daß in jeder Verbraucherleitung (A, B) ein entsperrbares Lasthalte-Sperrventil (LA, LB) angeordnet ist, daß an jede Verbraucherleitung (A, B) in ihrem zwischen dem Lasthalte-Sperrventil (LA, LB) und dem 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventil (WA, WB) liegenden Abschnitt (A') eine Steuerleitung (9A, 9B) zur hydraulischen Betätigung (E) des 2/2-Leerlauf-Wegesitzventils (V) angeschlossen ist, und daß die beiden Steuerleitungen (9A, 9B) über wenigstens ein den jeweils höheren Lastdruck zur hydraulischen Betätigung (E) führendes Wechselventil (CA, CB) verknüpft sind.
  4. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die entsperrbaren Lasthalte-Sperrventile (LA, LB) hydraulisch und wechselweise durch Verbraucherdruck über die Steuerleitungen (9A, 9B) entsperrbar sind.
  5. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Hydromotor (M) wenigstens ein weiterer Hydromotor (M') über leckagefreie Wegesitzventile und wenigstens ein Lasthalte-Sperrventil (LA, LB) an die Druckquelle (27) bzw. den Rücklauf (R) angeschlossen sind, daß das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) allen Hydromotoren (M, M') gemeinsam zugeordnet ist, und daß die Steuerleitungen (9A, 9B, 9A', 9B') der Hydromotoren (M, M') in einer Wechselventilkette (CA, CB, CA', CB') an die hydraulischen Betätigung (E) angeschlossen sind.
  6. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die 2/2- und 3/2-Schwarz/Weiß-Wegesitzventile (WA, WB) magnetbetätigt sind.
  7. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckquelle (27) eine Pumpe mit geringer Förderleistung oder eine mehrstufige Pumpenanordnung mit einer Pumpenstufe mit geringer Förderleistung, z.B. 1,0 l/min, für einen maximalen Arbeitsdruck von rund 800 Bar aufweist.
  8. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) in Richtung auf seine Absperrstellung durch eine schwache, den Leerlaufdruck bestimmende Feder (17) beaufschlagt ist.
  9. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) einen Ventilsitz (4) und ein dem Ventilsitz (14) an der Rücklaufseite zugeordnetes und durch einen Kolben (16) in Schließrichtung beaufschlagtes Schließglied (15), vorzugsweise eine Kugel, aufweist, und daß der Kolben (16) vom Lastdruck als Ausgangsdruck eines Wechselventils (CB, CA) und parallel durch die Feder (17) belastet ist, wobei die Beaufschlagungsfläche des Kolbens (16) gleich oder größer ist als die Querschnittsfläche des Ventilsitzes (14).
  10. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulischen Betätigung (E) wenigstens zwei in Reihe geschaltete Wechselventile (CB; CA) mit je zwei Seitenanschlüssen (21, 22, 21', 22') und einem wechselweise mit einem Seitenanschluß verbindbaren Mittelanschluß (20, 20') zugeordnet sind, von denen jedes an einem Seitenanschluß (21, 21') mit einer Steuerleitung (9A, 9B, X, Y) verbunden ist, während der Mittelanschluß (20) des der hydraulischen Betätigung (E) nächsten Wechselventils (CB) mit der hydraulischen Betätigung (E), der andere Seitenanschluß (22) dieses Wechselventils (CB) mit dem Mittelanschluß (20') des weiteren Wechselventils (CA) und der verbleibende Seitenanschluß (22') des weiteren Wechselventils (CA) mit der Rücklaufleitung (R) verbunden ist.
  11. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarz/Weiß-Wegesitzventile (WA, WB, WA') und die Lasthalte-Sperrventile (LA, LB) in einem Steuerventilblock (1, 1') angeordnet sind, und daß die Wechselventile (CA, CB) und das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) in einem mit dem Steuerventilblock (1, 1') verbundenen, je einen Pumpenleitungs- und einen Rücklaufleitungsabschnitt (P, R) enthaltenden Leerlaufblock (2, 2') angeordnet sind.
  12. Hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufblock (2) ein vom verbleibenden Seitenanschluß (22') des weiteren Wechselventils (CA) zu einer Blockseite führender Stichkanal (13c) verläuft, daß an der Blockseite eine Endplatte (3) mit einem Kurzschlußkanal (24) zum Verbinden des Stichkanals (13c) mit dem Rücklaufleitungsabschnitt (R) angebracht ist, und daß anstelle der Endplatte (3) ein weiterer gleichartiger Leerlaufblock (2') mit in Serie geschalteten Wechselventilen (CB', CA') anbringbar ist, der den Stichkanal (13c) mit dem Mittelanschluß (2') des ersten weiteren Wechselventils (CB') verbindet.
  13. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das 2/2-Leerlauf-Wegesitzventil (V) und die Wechselventile (CA, CB) von außen in den Leerlaufblock (2) eingeschraubte Einschraubventile sind.
  14. Hydraulische Steuervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Steuervorrichtung (S) in einem transportablen, vorzugsweise tragbaren, Gerät mit integrierter Druckversorgung für einen maximalen Arbeitsdruck um etwa 800 Bar enthalten ist, wie einem Bahnschwellen-Schrauber, einem Drehmoment-Schrauber, einem Nietgerät oder dgl.
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