SE466712B - Anordning vid hydraulmotor foer styrning av densamma - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 40 466 7':2 2 alla rörelse hos varje belastad hydraulmotor av lyftrörelser och den andra hälften av sänkrörelser och skulle man sålunda kunna tillgodogöra sig det pumpflöde som i kända hydraulsystem krävs för sänkrörelser för andra ändamål, exempelvis för andra i hydraulsystemet ingående hydraulmotorer, skulle många fördelar vinnas.

Mobila hydraulsystem innefattar ofta flera hydraulmotorer som betjänas av en enda tryckkälla eller pump och eftersom man i mobila applikationer alltid har så att säga begränsad tillgång till hydraulflöde skulle det innebära stora fördelar om man kunde eliminera något eller några av de ”onödiga” flöden som behövs i kända mobila hydraulsystem.

Syftet med föreliggande uppfinning är därför att lösa nämnda problem med onödiga flöden som förekommer i kända mobila hydraulsystem och därmed i motsvarande grad öka tillgången på pumpflöde för andra ändamål inom systemet och närmare bestämt att åstadkomma en anordning vid hydraulmotorer som är så beskaffad, att den möjliggör automatisk avlastning av hydraulsystemets pump vid sänklaster.

För klarhets skull skall även nämnas att med sänklast avses häri sådan last som inte kräver tillförsel av energi för sin förflyttning och att med lyftlast avses sådan last som kräver tillförsel av energi för sin förflyttning.

Ovannämnda syfte uppnås genom att den uppfinningsenliga anordningen uppvisar de i efterföljande patentkrav angivna särdragen och kännetecknen och i princip kan föreliggande anordning karaktäriseras som att varje inloppselement utgöres av en styrtrycksstyrd ventil anordnad i förbindelsen från pump till hydraulmotorn och som är anordnad att avkänna trycket i hydraul- motorns frånledning i en punkt mellan hydraulmotorn och det i nämnda frånledning anordnade utloppselementet som fungerar som en styrtrycksstyrt reglerbar sätesventil.

Med anordningen enligt uppfinningen uppnås automatisk pumpavlastning vid sänklaster och därmed tillgodogöres pumpflöde för andra ändamål, eftersom det i enlighet med föreliggande uppfinning icke behövs något pumptryck och pumpflöde för förflyttning av sänklaster och betänker man att hälften av alla rörelser hos belastade hydraulmotorer i hydrauliska lyftan- ordningar utgöres av sänkrörelse erhålles en total energivinst som är väsentlig. 10 15 20 25 30 35 40 3 466 712 I det följade beskrivs föreliggande uppfinning närmare under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig.1 visar ett blockschema av en hydraulmotors hydraulkrets innefattande en ventilanordning enligt denna uppfinning, fig. 2 visar i snitt ett i ventilanordnngen ingående inloppselement, fig.3 visar samma blockschema som fig.1 och åskådliggör ett annat belastningsfall än det i fig.1 återgivna, fig.4 visar ett blockschema av en ytterligare hydraulkrets som innefattar den uppfinningsenliga anordningen och åskådliggör ett ytterligare belastningsfall och fig.5 visar i snitt de båda i anordningen enligt fig.4 ingående inloppselementen.

På ritningarna betecknas generellt med 1 en hydraulmotor som visas i form av en hydraulcylinder och som innefattar en cylinder 2 och en kolv 3 med tillhörande kolvstång 4. Hydraulmotorn 1 är på sin kolvsida ansluten till ett utloppselement 5 via en ledning 6 och på sin kolvstångssidan till ett utloppselement 7 via en ledning 8 och dessa båda utloppselement 5 och 7 är anslutna till tank 9 via var sin till en returledning 10 ledande grenledning 11 resp.l2. I returledningen 10 är vidare anordnad en fjäderbelastad backventil 13 som öppnar vid ett av fjädern 13a bestämt tryck i returledningen 10, t.ex. 6 bar.

De båda utloppselementen 5,7 kan utgöras av någon i sig känd tryck- eller flödesberoende sätesventil. Emellertid är den sist- nämnda ventiltypen att föredra av många anledningar och fram- förallt av den anledningen att därigenom kan erforderliga inloppselement förenklas högst väsentligt i jämförelse med användning av tryckberoende sätesventiler som utloppselement. På ritningarna visas också pilotflödesberoende sätesventiler som utloppselement och närmare bestämt utgöres de visade utlopps- elementen 5,7 av pilotflödesstyrda sätesventiler som saluföres under det registrerade varumärket "VALVISTOR“ och som i på ritningarna visade utföranden är tryckkompenserade, såsom schematiskt antyds vid 40, och vilkas pilotventil 14 är styr- trycksstyrd.

Vidare ingår i hydraulmotorns hydraulkrets en företrädesvis men inte nödvändigtvis tryckreglerad pump 15 med variabelt deplaoement och som via en tilledning 16 står i förbindelse med två inloppselement som på ritningarna visade utföringsformer av föreliggande anordning utgöres av styrtrycksstyrda, fjäderbelas- tade eller med fjäderretur försedda ventiler 17 och 18, vilka i 10 15 20 25 30 35 40 466 712 4 pà ritningarna visat utförande fungerar som slav till var sitt utloppselement 7 resp. 5. Närmare bestämt fungerar ventilen 18 som slavventil till utloppselementet 5 och ventilen 17 som slavventil till utloppselementet 7.

Erforderligt styrtryck till utloppselementets 5 pilotventil l4 liksom till detta elements slavventil 18 fås genom en styrtrycksledning 19 och på motsvarande sätt finns anordnad en styrtrycksledning 20 till utloppselementets 7 pilotventil 14 och slavventilen 17, vilka styrtrycksledningar 19,20 visas i fig.l vara anslutna till tilledningen 16 via en styr- eller manöver- spak 41. Erforderligt styrtryck för styrning av pilotventilerna 14 och slavventilerna 17,18 kan inom ramen för föreliggande uppfinning även erhållas på något annat i sig känt sätt än det på ritningarna visade.

Varje slavventil innefattar (fig.2) en i ett cylinderrum 21 förskjutbart lagrad ventilslid 22 som av en fjäder 23 hålls i sitt ena ändläge mot ett mothåll 24, t.ex. en företrädesvis lösgörbar lås- eller stoppring. Mot slidens mot detta ändläge vända ändyta 25 är styrtrycket sålunda avsett att verka.

Ventilslidens andra ändyta 26, mot vilken fjädern 23 verkar, är anordnad att avkänna trycket i ledningen 6 resp.8 från hydraul- motorns cylinder 2 till respektive slavventils utloppselement 5,7. Närmare bestämt avkänner slavventilen 18 trycket i ledningen 6 från hydraulmotorn 1 till utloppselementet 5 genom en ledning 27 och slavventilen 17 avkänner trycket i ledningen 8 från hydraulmotorn l till utloppselementet 7 genom en ledning 28.

Mellan sina ändytor 25 och 26 är varje slavventils slid 22 försedd med ett runtomgàende spår 29 som står i förbindelse med pumpens tryckledning eller tilledning 16 i det i fig.2 visade läget, vilket utgör slavventilens stängda läge. Vidare finns i slavventilens i fig.2 icke närmare visade ventilhus 30 anordnat ett sliden 22 runtomgàende spår 31 som står i förbindelse med hydraulmotorns cylinder 2 genom ledningen 8 vad gäller slavven- tilen 18 och genom ledningen 6 vad gäller slavventilen 17 i de på ritnignarna visade utföringsformerna av föreliggande, upp- finningsenliga anordning.

Antag nu att den i fig.l visade hydraulmotorns kolv 3 påverkas av en sänklast P som ger upphov till ett tryck, t.ex. 100 bar, i cylinderrummet på kolvsidan och detta tryck råder därmed i frànledningen 6 så länge som utloppselementet 5 är 10 15 20 25 30 35 40 5 466 712 stängt. Skall nu lasten P sänkas, dvs. förflyttas i samma riktning som lasten verkar, upprättas styrtryck i styrtrycks- ledningen 19 och detta styrtryck åstadkommer att utlopps- elementets 5 pilotventil 14 öppnar medan nämnda elements slavventil 18 förblir stängd på grund av att påfört styrtryck är väsentligt lägre än det i frånledningen 6 existerande och avkända trycket. Som exempel kan nämnas att erforderligt styrtryck inte behöver vara högre än att det förmår förskjuta slavventilsliden 22 mot verkan av dess fjäder 23 och därmed öppna slavventilen. Lämpligt styrtryck kan exempelvis vara 10-25 bar.

Så fort som pilotventilen 14 öppnas åstadkommer den ett pilotflöde genom den som ställbar strypning fungerande utlopps- ventilen 5 som därmed bringas att öppna och medelst den propor- tionella pilotventilen 14 kan varje utloppsventil 5,7 öppnas steglöst för flöde från ledningen 6 till grenledningen 11 och tack vare den fjäderbelastade, i returledningen 10 anordnade backventilen 13 erhålles även ett tryck i returledningen 10 och i grenledningen 12 till det andra utloppselementet 7 som också är i form av en som variabel strypning fungerande utloppsventil.

Denna ventil 7, liksom ventilen 5, fungerar även som backventil när trycket är lägre på dess ingångssida än dess utgångssida och släpper därvid igenom hydraulmedium till hydraulmotorns 1 cylinderrum på kolvstångssidan. Hydraulmedium som inte åtgår för fyllning av cylinderrummet på kolvstångssidan går till tank 9 via returledningen 10.

Den styrtryckslösa slavventilen 17 utsätts visserligen för trycket i ledningen 8 via avkänningsledningen 28 men detta tryck verkar i det ovan relaterade fallet endast som stängningstryck och hjälper sålunda fjädern 23 att hålla slavventilen 17 stängd.

Av ovanstående exempel framgår att pumpen 15 inte behöver utnyttjas för förflyttning av en sänklast i belastningsriktningen utan man erhåller en automatisk avlastning av pumpen och därmed ett sparande av flöde och därmed energi.

Skall lasten P som verkar på hydraulmotorns kolv 3 lyftas tillses att styrtrycket upprättas i ledningen 20 (fig.3), vilket styrtryck ombesörjer dels att utloppsventilens 7 pilotventil 14 öppnar, dels att utloppsventilens 7 slavventil 17 öppnar mot verkan av fjädern 23 och eventuellt tryck i avkänningsledningen 28. När slavventilen 17 påverkas av styrtrycket förskjuts dess slid 22 så att tilledningen 16 från pumpen 15 förbinds med 10 15 20 25 30 35 40 466 712 6 ledningen 6 till hydraulmotorns cylinderrum på kolvsidan. Därmed utsätts hydraulmotorns kolv 3 för pumptrycket och kommer såleds att förskjutas så fort som utloppselementet eller -ventilen 7 tillåter passage av hydraulmedium från hydraulmotorns cylinder- rum på kolvstångssidan genom sig själv och till ledningen 12 och därmed till tank 9 via returledningen 10. Eftersom utloppsven- tilen 7 är steglöst reglerbar mellan helt stängt och helt öppet läge kan också flödet ut från hydraulmotorn 1 styras steglöst och därmed den hastighet med vilken man önskar förskjuta lasten.

För att undvika plötsliga tryckökningar i slavventilernas avkänningsledningar 27, 28 kan dessa vara försedda med var sin strypning 32 för dämpning av eventuell kraftig tryckökning, så att inte slavventilens ventilslid 22 förskjuts opåkallat.

I fig.4 och 5 visas ett utförande av den uppfinningsenliga anordningen, vid vilket hydraulmotorn 1 är vänd 1800 i för- hållande till den i övriga figurer visade hydraulmotorn och antas vara utsatt för en draglast P. Vidare skiljer sig det i fig.4 visade utförandet och även det i fig.1 visade från det i fig.3 visade utförandet genom att slavventilernas backventiler 33 är anordnade utanför respektive slavventil 17,18 i stället för inuti desamma, såsom i fig. 3 använda symboler antyder. I utförandet enligt fig.4 är anledningen till placeringen av backventilerna 33 utanför respektive slavventil den att pumpen 15 är fjärrstyrt tryckreglerad på basis av trycket ut från respektive slavventil 17,18 och härför är pumpen 15 ansluten till de båda slavventilerna 17,18 genom en ledning 34 som grenar sig i en ledning 35, vilken är försedd med en backventil 36 och är ansluten till ledningen 8 mellan slavventilen 18 och dess backventil 33, samt i en ledning 37, vilken är försedd med en backventil 38 och som är ansluten till ledningen 6 mellan slavventilen 17 och dess backventil 33. Backventilerna 38 och 36 i lastavkänningsledningens 34 grenledningar 35 och 37 är alltså anordnade att förhindra flöde från ledningen 8 till ledningen 6 och vice versa.

Vidare finns i utförandet enligt fig.4 anordnad en tryck- reduceringsventil 39 som är inställd på lägre tryck än back- ventilen 13 i returledningen 10.

Skall härvid hydraulmotorns 1 kolv 3 förskjutas i samma riktningen som draglasten P verkar, upprättas styrtryck i styrtrycksledningen 19 till utloppselementets 5 pilotventil 14 'I/ 10 15 20 25 30 35 40 "f" 466 712 och slavventilen 18 och detta styrtryck åstadkommer att utlopps- ventilen 5 öppar och släpper igenom hydraulmedium till ledningen 11 och därmed till ledningen 12 till den andra utloppsventilen 7 som, såsom tidigare har angivets, fungerar som backventil när trycket i ventilens 7 utlopp, dvs. i ledningen 12, är större än i ventilens 7 inlopp, dvs. i ledningen 8, och släpper således igenom flödet i ledningen 12 till ledningen 8 för fyllning av hydraulmotorns 1 cylinderrum pà kolvsidan. Tack vare den fjäderbelastade backventilen 13 i returledningen 10 upprätthålls ett tryck i såväl returledningen 10 som i ledningarna 11,12 och 8 samt i cylinderrumet på kolvsidan men eftersom detta cylinderrum har större tvärsnittsarea än cylinderrummet på kolvstångssidan räcker flödet från cylinderrummet på kolvstångssidan inte till volymmässigt för att fylla upp cylinderrummet på kolvsidan och därmed sjunker trycket automatiskt i ledningarna 10, ll, 12 och 8 samt i cylinderrummet på kolvsidan. När detta tryck blir ungefär detsamma som det tryck som tryckreduceringsventilen 39 är inställt på och som är lägre än den i returledningen 10 befint- liga backventilens 13 mothållstryck, möjliggör tryckreducerings- ventilen 39 att ett flöde åstadkommes från ledningen 16 till ledningen 10 via nämnda ventil 39 för utjämning av volymunder- skottet och därmed för förhindrande av uppkomst av undertryck och därmed kavitation i hydraulmotorns cylinderrum på kolvsidan.

I jämförelse med känd teknik uppnås även i detta belast- ningsfall en väsentlig besparing av energi.

Skall hydraulmotorns kolv 3 förskjutas i motsatt riktning mot den i vilken lasten P verkar i t.ex. utförandet enligt fig.4 öppnas inloppselementet 17 med hjälp av manöverspaken 41 och därmed tillåts flöde genom inloppselementet 17 från pumpen 15 och eftersom trycket härvid är väsentligt högre på utloppselementets 5 inloppssida än på dess utloppssida förblir utloppselementet 5 stängt och flödet ut genom inloppselementet 17 leds av ledningen 6 in i hydraulmotorns 1 cylinder 2 på dess kolvstångssida. Av samma styrtryck som inloppselementet 17 påverkas även utlopps- elementets 7 pilotventil 14 som därmed öppnar för ett pilotflöde för steglöst öppnande av utloppselementet 7 på i sig känt sätt som därmed förbinder ledningen 8 från hydraulmotorn 1 med returledningen 12,10 med tank 9. Härvid skall noteras att eftersom motstående, frilagda ytor 43 inuti det runtomgående spåret 29 i respektive inloppselements 17,18 ventilslid 22 är 10 466 712 8 lika stora påverkas härvid inte inloppselementets 17,18 slid 22 i någon riktning av pumptrycket utan av pumptrycket avhängiga krafter tar ut varandra.

Föreliggande uppfinning är icke begränsad till det ovan beskrivna och på ritningarna visade utan kan ändras, modifieras och kompleteras på en mängd olika sätt inom ramen för den i efterföljande patentkrav definierade uppfinningstanken. Sålunda kan ventilerna 17 och 18 som i normala fall fungerar som konven- tionella inloppselement eller -ventiler, vara av samma typ som använda utloppsventiler.

Claims (10)

466 712 PATENTKRAV

1. Anordning vid hydraulmotor för styrning av densamma, innefattande inloppselement (l7,l8) och utloppselement (7,5) i form av ventiler anordnade i en hydraulkrets som förbinder hydraulmotorn (1) med en som kraftkälla till åtminstone nämnda hydraulmotor (1) och företrädesvis men inte nödvändigtvis en eller flera ytterligare hydraulmotorer fungerande pump (15) och med tank (9), varvid varje inloppselement (l7,l8) är anordnat i hydraulkretsen på pumpens trycksida, dvs. mellan pumpen (15) och hydraulmotorn (1), medan varje utloppselement (5,7) är anordnat i hydraulkretsen på pumpens sugsida, dvs. mellan hydraulmotorn (1) och tanken (9), k ä n n e t e c k n a d av att varje inloppselement (l7,l8) är anordnat dels att avkänna rådande tryck i hydraulkretsen i en punkt mellan hydraulmotorn (1) och utloppselementet (7,5), dels att i beroende av ett separat pàfört styrtryck låta sig styras av nämnda, avkända tryck vid sänklaster för överledning av flöde från hydraulmotorns ena kolvsida till dess andra kolvsida i och för avlastning av pumpen (15).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje utloppselement (5,7) är via var sin pilotventil (14) styrtrycksstyrt av samma styrtryck och samtidigt som tillhörande inloppselement (l8,17).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, varvid varje inloppselement (l7,l8) innefattar en rörliga ventilslid (22), k ä n n e t e c k n a d av att för avkänning av trycket i hydraulmotorns hydraulkrets mellan hydraulmotorn (1) och utloppselementet (5,7) är respektive inloppselement (18,17) anslutet till en som frånledning från hydraulmotorn (1) tjänande ledning (6,8) mellan hydraulmotorn (1) och tillhörande utloppselement (7,5) genom en avkänningsledning (27 resp 28), genom vilken ledning respektive inloppselements ventilslid (22) utsätts för det avkända trycket på sin motsatta ändyta (26) mot den ändyta (25), mot vilken det separata styrtrycket är avsett att verka.

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att inloppselementets (l7,l8) ventilslid (22) är på samma sida som det avkända trycket verkar fjäderbelastad mot stängt läge.

5. Anordning enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d 466 712 '° av att i varje avkänningsledning (27,28) är anordnad en strypning (32) för dämpning av eventuella tryckstötar.

6. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att utloppselementen (5,7) är via var sin grenledning (l1,l2) anslutna till en gemensam returledning Q (10) till tanken (9).

7. Anordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att i nämnda returledning (10) till tank är anordnad en fjäderbelastad backventil (13) för upprätthållande av ett förhållandevis lågt tryck i returledningen (10).

8. Anordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d av att mellan förbindelsen från pumpen (15) till hydraulmotorn (l) och den för utloppselementen (5,7) gemensamma returledningen (10) är anordnad en tryckreducerings- ventil (39), som är inställd på ett tryck som är lägre än det tryck som den fjäderbelastade backventilen (31) i returledningen (10) förmår upprätthålla.

9. Anordning enligt något av de föregående kraven, w k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone utloppselementen (5,7) utgöres av pilotflödesstyrda sätesventiler av den typ som fungerar som backventil när trycket är lägre på dess ingångssida än dess utgångssida.

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda sätesventiler (5,7) är tryckkompenserade.