DE973932C - Hydraulische Hebeanlage fuer an Schleppern befestigte Arbeitsgeraete - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 28. JULI 1960

B 19469 III /45 a

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hebeanlage für an Schleppern befestigte Arbeitsgeräte, bei der eine Pumpe mit einem Steuerglied und dieses durch zwei Arbeitsleitungen über je ein willkürlich mit Hilfe eines von dem Druck in der eigenen Arbeitsleitung des Ventils unabhängigen Druckes zu betätigendes, zur Absperrung dienendes Ventil mit einem Arbeitszylinder verbunden ist, und der Absperrkörper jedes dieser Ventile eine Fläche, hat, die in der Sperrstellung des Schließkörpers einen Sitz abschließt und einen in einem Zylinder gleitenden, als Kolben ausgebildeten, zur willkürlichen Betätigung dienenden Abschnit't, welcher einerseits unter dem Druck des den Schließkörper betätigenden Druckmittels, andererseits unter der Kraft eine Feder steht.

Es ist bekannt', in Arbeitsleitungen Ventile einzuschalten, bei denen der Absperrkörper mit einer Schließfeder auf dereinen und der Betätigungskolben' auf der anderen Seite des Ventilsitzes liegen. Dabei muß die Arbeitsflüssigkeit bei geöffnetem Ventil stets den Absperrkörper und seine Feder umspülen, und der Sitz wird durch einen Bolzen verengt, der als Verbindung zwischen dem Absperrkörper und dem Betätigungskolben notwendig ist. Die Strömungsverhältnisse sind deshalb schlecht, es entstehen Verluste und etwa verwendetes öl neigt zum Schäumen.

Bei den bekannten Hebeanlagen ist auch mindestens eines der zwischen einem Arbeitszylinder und einem Steuerglied befindlichen Ventile so eingerichtet, daß sich sein Schließglied in Richtung zum

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Zylinder hin öffnet, daß es also als Rückschlagventil wirkt und sich schließt, wenn vom Zylinder her ein Rückdruck ausgeübt wird. Dadurch können bei besonderen Belastungen der Anlage der Druck unzulässig hoch und die Leitungen oder Anschlüsse undicht werden oder platzen. Auch "muß man beim Öffnen solcher Ventile stets den ganzen im Zylinder herrschenden Druck überwinden; die Steuerflüssigkeit muß also stets unter hohem Druck ίο stehen. Das belastet die Pumpe und macht manche besonders einfache und zweckmäßige Ausbildungsformen der Hebeanlage unmöglich.

Für hydraulische Anlagen bei Pressen ist auch schon- ein Sperrventil bekanntgeworden, das nur in ¹S einer der Arbeitsleitungen liegt und nur zum Bremsen dient. Sein Absperrkörper liegt seitlich der abzusperrenden, zum Zylinder führenden Öffnung, so daß diese zwar bei geöffnetem Ventil frei durchströmt werden kann, der Zylinderdruck aber bei geschlossenem Ventil keinen Einfluß auf die Stellung dieses Körpers hat. Diese Maßnahmen reichen für den Betrieb einer Presse aus, bei der die Teile stets in gleicher Richtung belastet sind.

Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch vermieden, daß die Fläche des Schließkörpers auch bei geschlossenem Absperrkörper dem Druck der angeschlossenen Zylinderseite ausgesetzt bleibt, daß der Absperrkörper auf der von dem Arbeitszylinder abgewandten Seite dieses Sitzes liegt und daß die Kraft der auf das der Fläche entgegengesetzte Ende des Schließkörpers einwirkenden Schließfeder so bemessen ist, daß im Arbeitszylinder auftretende außerordentlich hohe, insbesondere die zulässige Belastung der Arbeitsleitungen überschreitende Drücke die Ventile zu öffnen \rer mögen.

Die Leitungen sind fest verlegt, und da keine un-

vorhersahbaren fremden Kräfte auftreten, sind die Belastungen der Anlage überschaubar; es genügt

■*° daher, wenn ein Überdruckventil für die ganze Anlage an einer zentralen Stelle angeordnet ist.

Das ist aber bei Schleppern nicht: der Fall, denn die Arbeitsgeräte können im angehobenen und gesenkten Zustand, insbesondere beim Fahren, unerwartet hohen Kräften ausgesetzt sein. Da die Arbeitsleitungen zu den Zylindern gewöhnlich mindestens zum Teil aus Schläuchen bestehen, können bei abgeschlossenen Sperrventilen außerordentlich hohe, wenn auch oft nur kurzzeitig auftretende Drücke entstehen. Dabei besteht die Gefahr, daß die Schläuche platzen oder abgerissen werden, während die sonstigeri^Teile der Anlage einem solchen Druck noch standhalten wurden.

Ein derartig ausgebildetes Ventil öffnet den Druckmitteldurchfluß vollständig und ohne Hindernis, so daß Druckmittel ungedrosselt durchströmen kann. Außerdem ist es bei einer Anlage nach der Erfindung nicht nötig, zum Sichern der Arbeitsleitungen besondere Überdruckventile vorzusehen, da die Sperrventile durch geeignete Ausbildung auch diese Aufgabe erfüllen. Sie können dazu abweichend vom Ansprechdruck des üblichen Überdruckventils, d. h. von der Belastbarkeit der Hauptteile der Anlage, bemessen sein, je nachdem wie stark die Arbeitsleitungen und Zylinder belastet werden dürfen. Ihr öffnungsdruck kann über oder unter dem Öffnungsdruck des Hauptüberdruckventils der Anlage liegen. Auf jeden Fall bewirken sie, daß das plötzliche Auftreten von Druckspitzen in den Arbeitsleitungen und in dem Zylinder verhindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. ι eine erste Ausführungsform in Ruhestellung,

Fig. 2 dieselbe Ausführungsform in Arbeitsstellung,

Fig. 3 eine zweite,

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform.

Von einer Pumpe 1 führen eine Druckleitung 2 und über einen Behälter 3 eine Saugleitung 4 zu einem Steuerglied, das als Hahn 5 dargestellt ist. Von diesem führen Arbeitsleitungen 6 und 7 zu einem Arbeitszylinder 8, in dem sich ein Kolben 9 befindet. Dieser Kolben bewegt mit einer Kolbenstange 10 ein Arbeitsgerät, und zwar senkt es sich, wenn sich der Kolben 9 im Zylinder 8 hebt.

Der Hahn 5 enthält einen Querkanal 11 und zwei Seitenkanäle 12 und 13. Der letztere ist mit dem Querkanal 11 durch eine kleine Bohrung 14 verbunden.

In die Arbeitsleitung 6 ist ein Ventil 15 eingeschaltet. Es enthält eine Ventilkammer 16, die ein Stück der Arbeitsleitung 6 bildet, einen Ab-Sperrkörper 17, dessen oberes Ende einen Kolben 18 trägt, und einen Zylinder 19, in dem der Kolben 8 gleitet und von einer Feder 20 nach unten gedrückt wird. Das untere Ende des Absperrkörpers 17 ist als Kegel 21 mit einem Spitzenwinkel von etwa 90⁰ ausgebildet. Der an diesen Kegel sich anschließende Schaft 22 hat einen Durchmesser, der erheblich größer ist als der Sitz 23, gegen den sich der Absperrkörper 17 in der Schließstellung legt. Das untere Ende des Zylinders 19 ist durch eine Steuerleitung 24 mit dem von dem Hahn 5 kommenden Teil der Arbeitsleitung 7 verbunden.

In die Arbeitsleitung 7 ist ein Ventil 25 eingesetzt, das·ebenso ausgebildet ist wie das Ventil 15. Es enthält eine Ventilkammer 26, Absperrkörper no 27 mit Kolben 28, Zylinder 29 und Feder 30. Der Kegel 31 an seinem Schaft 32 ist einem Ventilsitz 33 zugeordnet. Das untere Ende des Zylinders 29 ist durch eine S teuer leitung 34 mit dem vom Hahn 5 kommenden Teil der Arbeitskitung 6 verbunden.

Der Querschnitt der Ventilsitze 23 und 33 und die Spannung der Federn 20 und 30 sind so bemessen, daß bei geschlossenen Ventilen der Druck in den an den Arbeitszylinder 8 grenzenden Teilen und 36 der Arbeitsleitungen 6 und 7 die Ab-Sperrkörper erst zu heben vermag, wenn er eine die Anlage gefährdende Höhe erreicht hat.

Wenn die Pumpe nicht läuft, ist die ganze Anlage drucklos, also auch die Zylinder 19 und 29. Die Absperrkörper 17 und 27 werden daher von den Federn 20 und 30 auf ihren Sitz gedrückt, der

Arbeitskolben 9 und das Arbeitsgerät werden so in ihrer Lage festgehalten.

Setzt man die Pumpe in- Betrieb und gibt /dem Hahn 5 die Stellung nach Fig. 1, so fließt die Druckflüssigkeit durch die Druckleitung 2, den Querkanal 11 und die Saugleitung 4 zur Pumpe drucklos zurück. Die Ventile 15 und 25 bleiben geschlossen. Die Arbeitsleitung 7 ist durch die Bohrung 14 mit der Saugleitung 4 verbunden, so daß bei Überschreiten des zulässigen Drucks in dem Leitungsstück 36 Flüssigkeit den Absperrkörper 27 anheben und abfließen kann.

Soll das Arbeitsgerät gesenkt werden, so legt man den Hahn 5 in die Stellung nach Fig. 2. Es fließt dann Druckflüssigkeit von der Druckleitung 2 durch den Seitenkanal 12 und die Arbeitsleitung 6 in die Ventilkammer 16, drückt auf den Kegel 21, hebt den Absperrkörper 17 an und gelangt i 1 den unteren Teil des Arbeitszylinders 8. Gleich. it% setzt sie über die Steuerleitung 34 den unteren Teil des Zylinders 29 unter Druck und hebt dadurch den Absperrkörper 27 an. Die Flüssigkeit aus dem oberen Teil des Arbeitszylinders 8 entweicht daher durch die Ventilkammer 26, Arbeitsleitung 7, Seitenkanal 13 und Saugleitung 4 in den Behälter 3. Der Arbeitskolben hebt sich und senkt das angebaute Gerät.

Versucht das Gerät sich schneller zu bewegen als es der zugeführten Druckflüssigkeit entspricht, so sinkt der Druck in der Arbeitsleitung 6 und daher auch in der Steuerleitung 34, die Absperrkörper der Ventile schließen sich. Die wirksame Fläche des Kobens 28 ist gleich oder größer als die wirksame Fläche des Kegels 21, so daß sich das Ventil 25 gleichzeitig mit dem Ventil 15 oder vor diesem schließt, wenn der Leitungsdruck sinkt. Der Arbeitskolben 9 wird daher verzögert, die von der Pumpe nachströmende Flüssigkeit erhöht den Druck wieder, die Ventile öffnen sich und das Senken des Gerätes wird fortgesetzt.

Die mit geringem Druck abströmende Flüssigkeit läuft Gefahr zu schäumen, insbesondere wenn sie durch enge Stellen hindurchtritt. Dieses Schäumen beeinträchtigt die Wirkung der Pumpe wesentlich. Es hat sich nun gezeigt, daß der Kegel 31 und der Schaft 32 in der dargestellten Form diese Gefahr des Schäumens sehr vermindern gegenüber anders angeordneten oder ausgebildeten Ventilen.

Zum Heben des Gerätes wird der Hahn 5 so umgelegt, daß die Druckleitung 2 mit der Arbeitsleitung 7 und die Arbeitsleitung 6 mit der Saugleitung 4 verbunden ist. Die Vorgänge laufen nun entsprechend den oben beschriebenen ab, der Absperrkörper 27 wird durch den Druck auf den Kegel 31, der Absperrkörper 17 durch den über die Steuerleitung 24 zugeführten Druck in dem Zylinder 19 angehoben. Wie beim Senken öffnen sich die Ventile sofort und unabhängig von der Belastung des Kolbens 9 durch das Arbeitsgerät. Bleibt die Pumpe aus irgendeinem Grund stehen, so fällt der Leitungsdruck, die Ventile schließen sich und das Arbeitsgerät wird in seiner Lage festgehalten. '

Eine andere Steuerung der Ventile ist in der Anordnung nach Fig. 3 dargestellt. Gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 sind die S teuer leitungen 24 und 34 ersetzt durch eine Verbindungsleitung 37 zwischen den Zylindern 19 und 29 und eine Steuerleitung 38, die diese Verbindungsleitung mit der Druckleitung 2 verbindet. Die anderen Teile der 7» Anlage sind dieselben wie im vorhergehenden Beispiel. Ist der Hahn 5 in der gezeichneten Stellung, so strömt die Flüssigkeit drucklos durch den Querkanal 11; die Steuerleitung 38 ist daher ebenfalls ohne Druck und die Ventile 15 und 25 bleiben geschlossen. Legt man den Hahn zum Senken oder Heben des Arbeitsgerätes so um, daß die Druckleitung 2 mit einer der Arbeitsleitungen 6 oder 7 verbunden ist, so steigt der Druck in der Druckleitung 2 sofort an, e >enso in der Steuerleitung 38 und den Zylindern 19 und 29; die Ventile 15 und 25 werden daher durch die auf die Kolben 18 und 28 einwirkende Kraft angehoben. Die Flüssigkeit bewegt dann den Arbeitskolben 9 in der gewählten Richtung.

Versucht sich dabei der Arbeitskolben schneller zu bewegen, als es der Menge der zugeführten Flüssigkeit entspricht, so sinkt der Druck in den Leitungen 2 und 38. Die Ventile schließen sich daher. Die wirksame Fläche des Kolbens 28 ist dabei gleich oder kleiner gewählt als die entsprechende Fläche des Kolbens 18, so daß insbesondere beim Senken das Ventil 25 gleichzeitig mit oder vor dem Ventil 15 geschlossen wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Steuerleitung 38 ersetzt durch eine Steuerleitung 39, die zu einem Hahn 40 führt. Dieser ist durch eine Leitung 41 mit der Druckleitung 2 verbunden. Von dieser Druckleitung führt außerdem eine Leitung 42 über einen Hahn 43 und ein Drossel- 100. ventil 44 zu der Saugleitung 4. Die Druckseite des Drosselventils ist durch eine Leitung 45, die Saugseite durch eine Leitung 46 mit dem Hahn 40 verbunden. Dieser Hahn enthält einen T-förmigen Kanal 47, der Hahn 43 eine Bohrung 48.

In der Betriebsstellung sperrt der Hahn 43 die Leitung 42 ab. Der Hahn 40 ist so gestellt, daß er die Steuerleitung 39 mit der Leitung 41 und der Druckleitung 2 verbindet. Stellt man den Hahn S in die in Fig. 4 dargestellte Lage, so wird die 110. Arbeitsleitung 6 unter Druck gesetzt, ebenso die Steuerleitung 39; die Absperrkörper 17 und 27 werden angehoben und der Arbeitskolben 9 verschiebt sich. Dieser Vorgang spielt sich gleich ab wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3; das- 115, selbe gilt für die umgekehrte Arbeitsrichtung.

Soll das Arbeitsgerät festgehalten werden, so wird der Hahn 40 so gedreht, daß er die Steuerleitung 39 mit der Leitung 46 verbindet. Der Druck in der Steuerleitung sinkt dadurch, und die Ventile iac schließen sich. Gleichzeitig muß der Hahn 43 umgelegt werden, so daß die von der Pumpe kommende Flüssigkeit durch die Leitung 42 und die Bohrung abfließen kann.

In manchen Fällen ist es erwünscht, das Arbeitsgerät sich frei auf und ab bewegen zu lassen. Man

stellt dazu den Hahn 5 so, daß die beiden Arbeitsleitungen 6 und 7 durch den Querkanal 11 miteinander verbunden sind, und den Hahn 40 so, daß er die Steuerleitung 39 mit der Leitung 45 verbindet. Die Leitung 42 ist ebenfalls offen. Die durch diese Leitung strömende Druckflüssigkeit wird im linken Teil der Leitung durch das Drosselventil 44 auf einem bestimmten Druck gehalten. Dieser Druck reicht aus, um über die Leitung 45 und die Steuerleitung 39 die Ventile 15 und 25 zu öffnen. Die in dem Arbeitszylinder befindliche Flüssigkeit kann nunmehr frei durch -die Arbeitsleitungen und den Hahn 5 kreisen, der Kolben 9 folgt den Bewegungen des angebauten Gerätes.

Die in dem vorhergegangenen Beispiel erläuterten Grundsätze für die Bemessung der Ventile gelten auch hier. Sinkt der Druck in der Druckleitung, so schließen sich die Ventile, wobei je nach seiner Bemessung das Ventil 25 mehr oder weniger gegenüber dem Ventil 15 voreilt. Bei stillstehender Pumpe sind die Ventile geschlossen und öffnen sich nur, wenn in dem Arbeitszylinder ein unzulässig hoher Druck entsteht.

Statt der dargestellten Hahnen können auch

ag anders ausgebildete Steuerglieder verwendet werden, z. B. Schieber oder Ventile. Außer den dargestellten Leitungen können noch weitere angeordnet sein, um das Lecköl zurückzuführen, insbesondere aus den oberen Teilen der Zylinder 19 und 29.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hydraulische Hebeanlage für an Schleppern befestigte Arbeitsgeräte, bei der eine Pumpe mit einem Steuerglied und dieses durch zwei Arbeitsleifungen über je ein willkürlich mit Hilfe eines von dem Druck in der eigenen Arbeitsleitung des Ventils unabhängigen Drukkes zu betätigendes, zur Absperrung dienendes Ventil mit einem Arbeitszylinder verbunden ist und der Absperrkörper jedes dieser Ventile eine Fläche hat, die in der Sperrstellung des Schließkörpers einen Sitz abschließt und einen in einem Zylinder gleitenden, als Kolben ausgebildeten, zur willkürlichen Betätigung dienenden Abschnitt, welcher einerseits unter dem Druck des den Schließkörper betätigenden Druckmittels, andererseits unter der Kraft einer Feder steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (21; 31) des Schließkörpers auch bei geschlossenem Absperrkörper dem Druck der angeschlossenen Zylinderseite ausgesetzt bleibt, daß der Absperrkörper auf der von dem Arbeitszylinder abgewandten Seite dieses Sitzes liegt' und daß die Kraft der auf das der Fläche (21, 3ϊ) entgegengesetzte Ende des Schließkörpers einwirkenden Schließfeder (20, 30) so bemessen ist, daß im Arbeitszylinder (8) auftretende außerordentlich hohe, insbesondere die zulässige Belastung der Arbeitsleitungen überschreitende Drücke die Ventile (15, 25) zu öffnen vermögen.
2. 2. Hydraulische Hebeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (19, 29) jedes Ventils (15 oder 25) in an sich bekannter Weise mit der Arbeitsleitung (7 oder 6) zwischen dem Steuerglied (5) und dem anderen Ventil (25 oder 15) verbunden ist.
3. 3. Hebeanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei dem Ventil (25), das in die beim Senken als Rückleitung dienende Arbeitsleitung (7) eingeschaltet ist, die wirksame Fläche des mit dem Druck der anderen Arbeitsleitung (6) beaufschlagten Kolbens (28) gleich oder kleiner ist als die am Absperrkörper (17) des anderen Ventils (15) befindliche, vom Druck in dessen Arbeitsleitung (6) beaufschlagte Fläche (21), so daß bei einem Nachlassen des Drucks in der Arbeitsleitung des zweiten Ventils (15) das erstgenannte (25) zugleich mit dem zweiten oder vor diesem schließt.
4. 4. Hebeanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (19, 29) beider Ventile (15, 25) untereinander und durch eine Steuerleitung, insbesondere über ein Steuerglied, mit der Druckleitung (2) verbi nc τη sind.
5. 5. Hebeanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche des Kolbens (28) bei dem Ventil (25), das in die beim Senken als' Rückleiturig dienende Arbeitsleitung (7) eingeschaltet ist, gleich oder kleiner ist als die entsprechende Fläche bei dem anderen Ventil (15), so daß bei einem Nachlassen des Drucks in der Arbeitsleitung (6) des zweiten Ventils (15) das erstgenannte (25) zugleich mit dem zweiten oder vor diesem schließt.
6. 6. Hebeanlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die von der Pumpe (1) zum Steuerglied (5) führenden Leitungen (2, 4) eine von einem Steuerglied (43) verschließbare Kurzschlußleitung (42) gelegt ist, welche eine Drosselstelle (44) enthält, und daß von der Druck- und der Saugseite der Drosselstelle je ein verschließbarer Kanal (45, 46) zu der Steuerleitung (39) der Ventile (15, 25) führt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2324860, 2575507; britische Patentschriften Nr. 622 166, 650 387.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©509599/190 12.55 (009 561/2 7.60)