NO742760L - - Google Patents

Description

Styreinnretning for motoriserte/hydrauliske grabber

Oppfinnelsen vedrorer en styreinnretning for motoriserte, hydrauliske grabber, hvor griperedskapene åpnes og lukkes av en eller flere arbeidssylindre som drives parallelt og betjenes ved reversibilitet av matestrommen for en hydraulisk pumpe, hvorved det i hovedledningen for trykkmedium mellom pumpen og arbeidssylindrenes stempelbunnside og i den andre hovedledning for trykkmedium mellom pumpen og arbeidssylindrenes stempelstangside er anordnet hver sin tilbakeslagsventil med passasjeretning mot arbeidssylindrene, hvorved begge hovedledninger er sikret ved hver sin balansert trykkbegrensningsventil og den hydrauliske pumpe på sugesiden er forbundet med hovedledninger som forer tilbake trykkmediet og/eller med tanken. Hovedproblemet ved bruk av reversible, hydrauliske pumper for motoriserte, hydrauliske grabber ligger i det forhold at de ak-tive stempelflater på begge sider av en arbeidssylinder er inn-byrdes forskjellige på grunn av stempelstangen som er anordnet på den ene siden, slik at det blir en tilsvarende forskjell mellom'de trykkmedium-mengder som skal mates frem til arbeidssylindrene hhv. strommer tilbake fra disse. Det er derfor ikke mulig ganske enkelt å forbinde en reversibel, hydraulisk pumpe med begge sine tilkoblinger med stempelstangsiden og stempelbunnsiden for en normal arbeidssylinder. Når det nemlig fores trykkmedium til sylindrenes stempelbunnside, vil den trykkmedium-mengde som strommer tilbake fra stempelstangsiden ikke strekke til for mating av den hydrauliske pumpe. Når derimot stempelstangsiden tilfores trykkmedium fra den hydrauliske pumpe, vil den trykkmedium-mengde som skyves ut fra stempelbunnsiden være for stor til fullt ut å kunne ledes tilbake til pumpen.

Ved de kjente motoriserte, hydrauliske grabber har man derfor for bortstyring av overskytende trykkmedium fra stempelbunnsidene anordnet en sylindrisk styresJcyver, som åpnes slik av matetrykket i hovedledningen mellom pumpen og stempelstangsiden at den overskytende trykkmedium-mengde via denne skyver kan stromme tilbake til tanken. Ved den kjente styreinnretning vil den trykkmedium-strom som strommer tilbake fra stempelbunnsiden, mellom den balanserte tilbakeslagsventil og pumpen deles i to strommer, av hvilke den ene går direkte til pumpen, mens den andre ledes direkte til styreskyveren.

Til betjening av stempelbunnsiden med trykk er det kjent to utforelser av styreinnretningen. I den enklere utforelse fores det trykkmedium som skyves ut av arbeidssylindrenes stempelstangside, via en tilbakeslagsventil som åpnes av matetrykket, til pumpen, som suger etter den ytterligere nodvendige trykkmedium-mengde fra tanken via en treveis-tilbakeslagsventil som ligger i hovedledningen mellom pumpen og stempelstangsiden.

Idet utkjoringen av arbeidsstemplene fra arbeidssylindrene

skjer langsommere enn innkjoringen av stemplene, er det utvik-let en såkalt hurtiggående utforelse, hvor trykkmediets til-

bakestromning fra stempelstangsiden til pumpen hemmes av en enkel tilbakeslagsventil og det tilbakestrommende trykkmedium ledes direkte til arbeidssylindrenes stempelbunnside. Den hydrauliske pumpe suger automatisk den nodvendige tilleggsmengde av trykkmedium fra tanken, via nevnte treveis-tilbakeslagsventil. Ved de kjente styreinnretninger benyttes en styreskyver, som er utvidet med en koblingsstilling i forhold til den styreskyver som alene benyttes for bortledning av trykkmedium-overskuddet fra stempelbunnsiden. Denne styreskyver styres slik av matetrykket i hovedledningen mellom pumpen og stempelbunnsiden at den frigir en forbineelsesledning mellom de to hovedledninger. Ved et arealforhold på 2:1 mellom stemplenes kortsider og ved konstant pumpeeffekt oppnåes derved like sto-re stempelhastigheter ved inn- og utkjoring av stemplene.

De kjente innretninger har den ulempe at de krever en styreskyver som er en meget omfattende og kostbar konstruksjonsdel.

Til grunn for foreliggende oppfinnelse ligger derfor den oppgave å tilveiebringe en styreinnretning for motoriserte, hydrauliske grabber av innledningsvis nevnte type, hvor det formål som ved de kjente innretninger oppnåes med bruk av en styreskyver, .oppnåes med langt enklere og rimeligere midler.

Ifolge oppfinnelsen loses denne oppgave ved at det fra hovedledningen mellom pumpen og arbeidssylindrenes stempelbunnside, fra hovedledningens parti mellom den enkle tilbakeslagsventilen og stempelbunnsiden går en forbindelsesledning for felles tilbakeledning fra de to trykkbegrensnings-ventiler, hvorved det i forbindelsesledningen er anordnet en balansert tilbakeslagsventil med passasjeretning mot stempelbunnsiden, hvilken ventil åpnes av et betjeningsstempel, som kan påvirkes med trykkmedium via en styreledning, som er forbundet med den andre hovedledning mellom pumpen og arbeidssylindrenes stempelstangside, og at tilbakeforingsledningen for trykkbegrensningsventilene via en enkel tilbakeslagsventil er forbundet med partiet mellom pumpen og tilbakeslagsventilen av hovedledningen som leder til arbeidssylindrenes stempelbunnside, hvorved nevnte enkle tilbakeslagsventil sperrer i retning av returled-

ningen.

Oppfinnelsen har folgende virkemåte:

Når arbeidssylindrenes stempelstangside betjenes med trykkmedium, trekkes stempelstengene inn og trykkmediet skyves ut fra sylindrenes stempelbunnside. Forst er tilbakelopet for trykkmediet blokkert, idet både den enkle tilbakeslagsventilen i hovedledningen og den balanserte.tilbakeslagsventilen i forbindelsesledningen til den felles returledning for de to trykkbegrensningsventiler er lukket. Derved stiger trykket i trykkmedium-ledningen til stempelstangsiden til en verdi som er tilstrekkelig for at den balanserte tilbakeslagsventil skal åpnes via den styreledning som er anordnet for formålet. Når nevnte trykk er overskredet, åpnes den balanserte tilbakeslagsventil og hele trykkmedium-mengden fra arbeidssylindrene fores til returledningen for de to trykkbegrensningsventiler.

Da det mellom denne returledning og hovedledningen som leder tilbake til pumpens sugeside er opprettet fornindelse via en enkel tilbakeslagsventil, vil den returnerende trykkmedium-mengde de-le seg. En andel som svarer til pumpens mateeffekt blir suget opp av denne, den overskytende andelen strommer så å si trykkfritt til tanken.

Oppfinnelsens trekk som erstatter de hittil nodvendige styre-skyvere, består folgelig i at det for den trykkmedium-mengde som strommer tilbake fra stempelbunnsiden er anordnet en separat ledning, hvori det er anordnet en balansert trykkbegrensningsventil og fra hvilken en enkel forbindelsesledning med en enkel tilbakeslagsventil med passasjeretning til pumpens sugeside leder til hovedledningen for trykkmedium. I den hovedledning som leder til stempelbunnsiden er det i stedet for en balansert tilbakeslagsventil bare nodvendig å anordne en enkel tilbakeslagsventil til.

Styreskyveren som benyttes ved de kjente styreinnretninger er således erstattet av to enkle tilbakeslagsventiler. Disse konstruk-sjonsdeler er meget enkle sammenlignet med en styresJcyver og er folgelig langt rimeligere.

Ved ovenfor omtalte form av styreinnretningen vil den trykkmedium-mengde som skyves ut fra stempelstangsiden ved betjening av stempelbunnsiden med trykkmedium, fullt ut fores til pumpens sugeside. Det foreslåes en hurtigvirkende styreinnretning for dette tilfelle, fortrinnsvis ved at det fra det parti av hovedledningen mellom pumpen og stempelstangsiden, som ligger mellom den enkle tilbakeslagsventil og sylindrenes stempelstangside går en forbindelsesledning til ledningspartiet av den andre hovedledning for trykkmedium, som ligger mellom den enkle tilbakeslagsventil og pumpen, hvorved det i forbindelsesledningen er anordnet en balansert tilbakeslagsventil med sperreretning mot stempelbunnsiden, hvilken ventil kan åpnes via en styreledning som står i direkte forbindelse med hovedledningen, mellom pumpen og stempelbunnsiden.

På denne måte oppnåes uten anvendelse av en styreskyver som ved de kjente styreinnretninger, at den trykkmedium-mengde som skyves ut fra stempelstangsiden, under omgåelse av pumpen fores til arbeidssylindrenes stempelbunnside, hvorved pumpen automatisk suger den nodvendige tilleggsmengde av trykkmedium fra tanken.

Virkemåten av de derved anvendte balanserte tilbakeslagsventiler er som folger: Når stempelbunnsiden av arbeidssylindrene betjenes med trykkmedium, kjores stempelstengene ut og folgelig skyves trykkmediet ut fra stempelstangsiden. Forst er tilbakestromningen blokkert for trykkmediet, idet både. den enkle tilbakeslagsventilen i hovedledningen og den balanserte tilbakeslagsventil i forbindelsesledningen mellom de to hovedledninger er lukket. Derved stiger trykket i trykkmedium-ledningen til stempelbunnsiden til en verdi som er tilstrekkelig til åpning av den balanserte tilbakeslagsventil i forbindelsesledningen. Når nevnte trykk er overskredet, åpnes den balanserte tilbakeslagsventil og hele trykkmedium-mengden fra■arbeidssylindrene fores til stempelbunnsiden.

Også ved den hirtiggående utforelse av grabbstyreinnretningen ifolge oppfinnelsen er en styreskyver gjort unnværlig av en enkel og rimelig konstruksjonsdel.

Både ved normalutfDreisen og den hurtiggående utforelse av styreinnretningen er det hensiktsmessig anordnet et filter i returledningen fra trykkbegrensningsventilene, stromningsmessig bak ledningsgrenen til pumpen. Dette filter vil ha en strupevirkning på trykkmedium-strommen fra sylindrenes stempelbunnside, slik at trykkmediet fortrinnsvis strommer via den enkle tilbakeslagsventilen til pumpens sugeside.

Ved styreinnretningen ifolge oppfinnelsen er betjeningsstemplet for de balanserte tilbakeslagsventiler fortrinnsvis på begge sider påvirkbart med trykkmedium på en slik måte at den ene stempelside via en styreledning står i forbindelse med hovedledningen mellom pumpen og stempelbunnsiden, mens motstående kortside av betjeningsstemplet via styreledninger står i forbindelse med hovedledningen mellom pumpen og arbeidssylindrenes stempelstangside. Derved hindres at eventuelt opptredende trykkstot i hovedledningene nettopp forer til åpning av den balanserte tilbakeslagsventil som i lukket tilstand skal opprettholde det nodvendige trykk i arbeidssylinderen. Slike trykkstot opptrer f.eks., når det skjer en tilbakedreining av pumpen ved oppnådd maksimaltrykk og derav folgende utkobling av den elektriske drivmotor. Denne tilbakedreining skyldes lagret energi og elastisk deformering av hele grabben og toyning av trykkmedium-slanger og -ledninger. Denne kortvarige tilbakedreining av pumpen forer igjen til et trykkstot i tidligere lavtrykkside av det hydrauliske anlegg, slik at nettopp den tilbakeslagsventil åpnes, som skal opprettholde trykket i sylindrene. I lbpet av kort tid, inntil den lagrede energi er redusert, opptrer åpning og lukking av tilbakeslagsventilen, som forer til rykklignende åpnings- og lukningsbevegeler av grabben. Ved at betjenings-stemplene for de styrte tilbakeslagsventiler på omtalt måte er påvirkbare på begge sider, hvorved' annen kortside av betjeningsstemplet ikke som hittil står i forbindelse med tanken, men med den andre hovedledning, unngåes disse ulemper. Hvis det, som nevnt inntreffer en tilbakedreining av pumpen, vil det opptredende trykkstot riktignok påvirke betjeningsstemplets kortside i "åpnings"-retning, men på den andre siden er det et trykk i

"luknings"-retning, som forårsaket pumpens tilbakedreining. Åpning av tilbakeslagsventilen og dermed forbundet uonsket åpning

og lukking av grabben unngåes således med sikkerhet. En slik hydraulisk sperring av balanserte tilbakeslagsventiler er hittil ikke kjent for motoriserte, hydrauliske grabber.

Oppfinnelsen skal i det fSigende beskrives nærmere under henvisning til to utforelseseksempler som er vist i tegningen. Fig. 1 er en skjematisk gjengivelse av en grabbstyreinnretning i "normal"-utforelse. Fig. 2 er en skjematisk gjengivelse av en grabbstyring i "hurtiggående" utforelse.

Styreinnretningen ifolge fig. 1 omfatter en reversibel, hydraulisk pumpe 1, som tjener til beskikning av to parallelt drevne arbeidssylindre 15 og 16. Skal stempelstangsidene 11 og 12 for sylindrene beskikkes med trykkmedium, vil pumpen mate trykkmediet gjennom treveis-tilbakeslagsventilen 2, som sperrer adkoms-ten til tanken 26P til parti 4 av hovedledningen for trykkmedium, gjennom den balanserte tilbakeslagsventil 52, strupe-tilbakeslagsventilen 8, parti 9 av hovedledningen, til ledningen 10 som forbinder stempelstangsidene for de to sylindre med hverandre.

Derved er hovedledningen sikret.via en eldning 5 gjennom en trykkbegrensningsventilo Trykkbegrensningsventilens konstruksjon er ikke vist i detalj. Fra denne ventil 6 leder en returledning 33 via et filter 34 tilbake til tanken 26.

Stempelstengene trekkes inn under trykkmediets påvirkning og vil derved skyve trykkvæsken ut fra stempelbunnsiden 13 og 14 av arbeidssylindrene. Denne trykkvæske går via en felles forbindelsesledning 42 til partiet 17 for den andre hovedledning for trykkmedium. Denne hovedledning er lukket av en enkel tilbakeslagsventil 45, som har passasje i retning av stempelbunnsiden. Mellom stempelbunnsiden og denne tilbakeslagsventil 45 går det en forbindelsesledning 46 fra hovedledningen, via en balansert tilbakeslagsventil 47 og en forbindelsesledning 50 til returledningen 33. Den balanserte tilbakeslagsventil 47 har passasje mot stempelbunnsiden som tilbakeslagsventilen 45.• Derved vil det ved returstromning av trykkmedium fra sylindrenes stempelbunnside bygges opp et trykk i partiene 4 og 9 av hovedledningen til en verdi som er nodvendig for forskyvning av betjeningsstemplet for den balanserte tilbakeslagsventilen 47 via styreledningen 49 og derved åpne tilbakeslagsventilen. Den trykkvæske som foreligger i parti 17 av hovedledningen, kan da stromme bort gjennom den åpnede tilbakeslagsventil 47 og ledningene 50 og 33.

Fra returledningen 33 som også er returledning for den andre trykkbegrensningsventilen 36, går en forbindelsesledning 35 til parti 32 av hovedledningen mellom pumpen 1 og stempelbunnsidene. I denne forbindelsesledning er det en enkel tilbakeslagsventil 51, som sperrer i retning av returledningen 33. Den trykkmedium- • mengde som strommer tilbake fra stempelbunnsidene via returledningen 33, kan således stromme videre til pumpen 1 via den enkle tilbakeslagsventilen 51 og treveis-tilbakeslagsventilen 3. Trykkmediet vil med fordel velge denne bane, idet filteret 34 i returledningen .33 utover en strupevirkning. På denne måte vil det trykkmedium som strommer tilbake fra sylindrenes stempelbunnside riktignok med fordel fores til pumpens 1 sugeside, men den overskytende trykkmedium-del som pumpen ikke kan oppta, vil dog så

å si trykkfritt avgis til tanken 26 via filteret 34.

Ved treveis-reversibilitet av pumpen 1 strommer trykkmedium gjennom treveis-tilbakeslagsventilen som er lukket mot tanken, ledningen 32, den enkle tilbakeslagsventilen 45, ledningen 17 og forbindelsesledningen 42 til arbeidssylindrenes 15 og 16 stempelbunnside 13 og 14. Trykkmediets returstromning fra stempelstangsiden 11 og 12 hindres forst, fordi den balanserte tilbakeslagsve tilen 52 sperrer passasjen til pumpen. Folgelig vil trykket i hovedledningene 32 og 17 stige til en tilstrekkelig verdi for forskyvning og dermed åpning av betjeningsstemplet for den balanserte tilbakeslagsventil 52 via•styreledningen 44. Derved fri-gis passasjen for det tilbakestrommende trykkmedium og dette strommer gjennom hovedledningen 4 og treveis-tilbakeslagsventilen 2 til pumpens sugeside.

Da pumpen imidlertid mater mer trykkmedium til stempelbunnsiden 13 og 14 enn det strommer trykkmedium tilbake fra stempelstangsiden 11 og 12, suger pumpen 1 den nodvendige ekstramengde auto matisk fra tanken 26 via treveis-tilbakeslagsventilen 2.

Når stempelstengene ved utkjoring når sin endestilling og det oppnåes maksimaltrykk i hovedledningene 17 og 32, oppstår det en tilbakedreining av tryktanedium-pumpen som folge av den etterfølgende utkobling av den elektriske drivmotor på grunn av den lagrede energi ved elastisk deformering av hele grabben og toyning av de hydrauliske slanger og ledninger. Denne kortvarige tilbakedreining av pumpen forer på den annen side til et trykkstot på den tidligere lavtrykksiden, dvs. i ledningene 4 og 9, idet treveis-tilbakeslagsventilene 2 og 3 ved oyeblikkelig lukking hindrer en hurtig reduksjon av dette trykkstot. Dette trykkstot soker nettopp å åpne den balanserte tilbakeslagsventil 47, som i lukket tilstand skal opprettholde det nodvendige trykk i arbeidssylindrene. Dette kunne i lopet av kort tid,frem til reduksjon av den lagrede energi, fore til åpning og lukking av tilbakeslagsventilen med en rykkvis lukking og åpning av grabben som folge. Dette hindres dog ved at den styrte tilbakeslagsventilen 47 er hydraulisk sperret, dvs. at begge kortsider av betjeningsstemplet er påvirkbare med trykkmedium - på den ene siden, som nevnt, via styreledningen 49. fra hovedledningen 4 for åpning av ventilen 47, når tryklcme-dium strommer tilbake i ledningen 17, og på den andre siden via en ledning 48 som står i forbindelse med hovedledningen 32. "Når det, som nevnt, inntreffer en tilbakedreining av pumpen, vil trykkstotet riktignok virke på betjeningsstemplets kortside i "åpnings"-retning, men mot dette står det på den andre kortsiden et "luknings"-trykk i ledningen 48, forårsaket av pumpens tilbakedreining. /Åpning av tilbakeslagsventilen 47. og dermed forbundet utilsiktet åpning og lukking av grabben hindres dermed med sikkerhet.

På samme måte er også den andre balanserte tilbakeslagsventilen 5 2 hydraulisk sperret via ledningen 43.

Styreinnretningen ifolge fig. 2 har i det vesentlige samme konstruksjon som den innretning som er vist i fig. 1, slik at det for så vidt kan vises til beskrivelsen av sistnevnte figur» Styreinnretningen ifolge fig. 2 skiller seg fra den omtalte ved

at den trykkmedium-mengde som skyves ut av sylindrenes stempelstangside ■ ikke_ i full utstrekning ledes til pumpens 1 sugeside, men under omgåelse av pumpen fores direkte til stempelbunnsiden .av arbeidssylindreneo For dette formål er det i hovedledningen 4 og 9 i stedet for en balansert tilbakeslagsventil nå anordnet

en enkel tilbakeslagsventil 7, som sperrer i retning av treveis-tilbakeslagsventilen 2. Fra parti 9 av hovedledningen går en forbindelsesledningsgren 28 og 29 til parti 32 for den andre hovedledning, hvorved det i forbindelsesledningen er anordnet en balansert tilbakeslagsventil 27 med sperreretning mot stempelbunnsiden. Denne balanserte tilbakeslagsventil vil ved beskikning av stempelbunnsiden åpnes av det trykk som bygger seg opp i hovedledningen 32, via styreledningen 29a, slik at den trykkmedium-mengde som skyves ut fra sylindrenes stempelstangside går via ventilen 27 til hovedledningen 32 og dermed til stempelbunnsiden under omgåelse av pumpen. Pumpen 1 suger den nodvendige tilleggsmengde trykkmedium automatisk fra tanken 26 via treveis-tilbakeslagsventilen 2.

Også den balanserte tilbakeslagsventilen 27 er på omtalt måte hydraulisk sperret via ledningen 30.

Oppfinnelsen'er ovenfor inngående beskrevet under henvisning til en grabb. Den er dog også anvendelig ved andre hydraulisk drevne redskaper som oppviser lignende problemer, dvs. hvor det er anordnet dobbeltsidig påvirkbare arbeidssylindre, hvor stemplene kjores ut og inn med hyppige vekslinger. Som eksempel i denne forbindelse skal nevnes muddermaskiner.

Claims (4)

1. I» Styreinnretning for motordrevne hydrauliske grabber, hvor gripeorganene åpnes og lukkes av en eller flere arbeidssylindre som drives parallelt og betjenes tosidig ved reversibilitet av matestrommen fra en hydraulisk pumpe, hvorved det i hovedledningen for trykkmedium mellom den hydrauliske pumpen og arbeidssylindrenes stempelbunnside og i den andre hovedledning mellom pumpen og sylindrenes stempelstangside er anordnet hver sin

   tilbakeslagsventil med passasjeretning mot arbeidssylindrene, hvorved begge hovedledninger er sikret ved hver sin balansert trykkbegrensningsventil og pumpen på sugesiden er forbundet med den hovedledning som returnerer trykkmedium . og/eller med tanken, karakterisert ved at det fra hovedledningen (17,32) mellom pumpen (1) og sylindrenes stempelbunnside (13,14), fra hovedledningens avsnitt (17) mellom den enkle tilbakeslagsventilen (45) og stempelbunnsiden (13,14) går en forbindelsesledning (46,50) til den felles returledningen (33) for de to trykkbegrensningsventilene (6,36), hvorved det i forbindelsesledningen (46,50) er anordnet en balansert tilbakeslagsventil (47) med passasjeretning mot stempelbunnsiden (13, 14), som åpnes av et betjeningsstempel, som kan beskikkes med trykkmedium via en styreledning (49) som er forbundet med den andre hovedledningen (4,9) mellom pumpen (1) og sylindrenes stempelstangside (11,12), og at returledningen (33) for trykkbegrensningsventilene er forbundet med partiet (32) mellom pumpen (1) og tilbakeslagsventilen (45) for den hovedledning (17,132) som leder til sylindrenes stempelbunnside, via en enkel tilbakeslagsventil (51) som sperrer i retning av returledningen 33=
2. 2. Styreinnretning som angitt i krav 1, karakterisert ved at det fra partiet (9) mellom den enkle tilbakeslagsventil (7) og sylindrenes (15,16) stempelstangside (11,12) av hovedledningen (4,9) mellom pumpen (1) og sylindrenes stempelstangside (11,12) går en forbindelsesledning (28,29) til ledningspartiet (32) for den andre hovedledning (32,17) mellom den enkle tilbakeslagsventilen (45) og pumpen (1), hvorved det i forbindelsesledningen (28,29) er anordnet en balansert tilbakeslagsventil (27) med sperreretning mot stempelbunnsiden (13,14),hvilken ventil kan åpnes via en styreledning (29a), som står i direkte forbindelse med hovedledningen (17,32) mellom pumpen (1) og stempelbunnsiden (13,14)„
3. 3. Styreinnretning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at returledningen (33) for trykkbegrensningsventilene (6,36) stromningsmessig bak grenledningen (35) til pumpen (1) omfatter et filger (34),
4. 4. Styreinnretning som angitt i et av foranstående krav, karakterisert ved at betjeningsstemple- ne for de balanserte tilbakeslagsventiler (27,47,52) kan beskikkes slik med trykkmedium på begge sider at den ene stempelsiden via en styreledning (29a,48,44) står i forbindelse med hovedledningen (17 ,32) mellom pumpen (1) og arbeidssylindrenes stempelbunnside (13,14), mens motstående kortside av betjenings-stemplene via styreledninger (30,43,49) står i forbindelse med hovedledningen (4,9) mellom pumpen (1) og sylindrenes stempelstangside (11,12).