DE1180589B

DE1180589B - Control with a control slide for a double-acting hydraulic consumer

Info

Publication number: DE1180589B
Application number: DEC21766A
Authority: DE
Inventors: Robert Donald Krehbiel
Original assignee: Cessna Aircraft Co
Current assignee: Cessna Aircraft Co
Priority date: 1959-06-25
Filing date: 1960-06-24
Publication date: 1964-10-29

Description

Steuerung mit einem Steuerschieber für einen doppeltwirkenden hydraulischen Verbraucher Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen doppeltwirkenden hydraulischen Verbraucher mit einem Steuerschieber für zwei Arbeitslagen, in denen zwei Verbraucherkammern wahlweise mit einer Druckkammer und einer Auslaßkammer verbunden werden, und einer Neutralstellung, in der beide Verbraucherkammern gleichzeitig von den Druckkammern und den Auslaßkammern getrennt sind, sowie einem überdruckventil.Control with a control slide for a double-acting hydraulic Consumer The invention relates to a control for a double-acting hydraulic Consumer with one control spool for two working positions in which two consumer chambers optionally connected to a pressure chamber and an outlet chamber, and one Neutral position in which both consumer chambers are simultaneously separated from the pressure chambers and the outlet chambers are separated, as well as a pressure relief valve.

Bei einer bekannten Steuerung dieser Art ist zwar auch eine Verbindung zwischen den beiden Verbraucherkammern vorgesehen, jedoch in einer vierten Stellung des Schieberkolbens, so daß sie nur in dieser Stellung gegeben ist und vom Willen der Bedienungsperson abhängt.In a known control of this type, there is also a connection provided between the two consumer chambers, but in a fourth position of the spool, so that it is only given in this position and by will depends on the operator.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, eine selbsttätige Verbindung zwischen den beiden Verbraucherkammern zwecks Verhinderung von Hohlsog herzustellen. Man verfährt dazu erfindungsgemäß dergestalt, daß die Verbraucherkammern über je ein druckabhängiges Ventil in beiden Richtungen miteinander verbunden sind und daß das Überdruckventil in einer Verbindungsleitung beider druckabhängiger Ventile mit Öffnungsrichtung zu den Auslaßkammern angeordnet ist, so daß ein vorherbestimmter Druckanstieg in einer Verbraucherkammer auf die andere Verbraucherkammer übertragen wird und ein größerer Druckanstieg zu einem Austreten des hydraulischen Druckmittels aus dem überdruckventil in den Rücklauf führt.In contrast, the invention solves the problem, an automatic Connection between the two consumer chambers to prevent cavitation to manufacture. According to the invention, one proceeds in such a way that the consumer chambers are connected to each other in both directions via a pressure-dependent valve and that the pressure relief valve is in a connecting line of the two pressure-dependent valves is arranged with the opening direction to the outlet chambers, so that a predetermined Transfer pressure increase in one consumer chamber to the other consumer chamber and a larger pressure increase leads to leakage of the hydraulic pressure medium from the pressure relief valve into the return.

Bekanntgeworden ist auch das überströmen aus einer Zylinderseite in die andere unter Zwischenschaltung von druckabhängigen Ventilen, jedoch arbeitet diese Vorrichtung nur in einer einzigen Richtung.The overflow from a cylinder side in has also become known the other with the interposition of pressure-dependent valves, however, works this device only in one direction.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention emerge from the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung erläutert.The invention is described below, for example, with reference to the drawing explained.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine durch hydraulische Motoren angetriebene Vorrichtung zum Schwenken eines Auslegers einer Kraftschaufel um eine senkrechte Achse. Die Steuerung für diese Vorrichtung ist im senkrechten Längsschnitt gezeigt.The drawing shows schematically one driven by hydraulic motors Device for pivoting a boom of a power shovel around a vertical one Axis. The control for this device is shown in vertical longitudinal section.

Eine Pumpe 12 wird aus einem Vorratsbehälter 13 durch eine Leitung 14 gespeist und liefert Druckflüssigkeit durch ein Rückschlagventil15 an einen Eimaß 16 in dem Gehäuse 17 der Steuerung.A pump 12 is fed from a storage container 13 through a line 14 and supplies pressure fluid through a check valve 15 to a measuring device 16 in the housing 17 of the controller.

Unter Steuerung durch einen verschiebbaren Steuerschieber 18 kann Druckmittel durch eine von zwei Verbraucherkammern 19 und 20 durch die Verbraucheranschlüsse 21 und 22 und Leitungen 23 und 24 an einen von zwei einfach wirkenden Motoren 25 und 26 geliefert werden, während gleichzeitig aus dem anderen Motor das Druckmittel in eine Auslaß-Leitung 27 mit den Auslaßkammern 27a und 27b sowie einer Rücklaufleitung 28 in den Vorratsbehälter 13 zurückgeführt wird.Under the control of a displaceable spool valve 18 , pressure medium can be supplied through one of two consumer chambers 19 and 20 through the consumer connections 21 and 22 and lines 23 and 24 to one of two single-acting motors 25 and 26 , while at the same time the pressure medium is in the other motor an outlet line 27 with the outlet chambers 27a and 27b and a return line 28 is returned to the storage container 13 .

Der Steuerschieber 18 trennt in der gezeigten neutralen Stellung alle Leitungen voneinander und ist verschiebbar, um wahlweise einen Motor 25 oder 26 mit dem Einlaß 16 zu verbinden, während der andere Motor 26 bzw. 25 mit der Rücklaufleitung 28 verbunden wird. Es ist auch eine Verbindungsleitung 29 vorgesehen, die mit beiden Verbraucherkammern 19 und 20 unabhängig vom Steuerschieber 18 verbindbar ist, wozu einstellbare druckabhängige Ventile 30 und 31 dienen, die die Verbindung in beiden Richtungen zwischen den Verbraucherkammern 19 und 20 und der Verbindungsleitung beherrschen, sowie ein einstellbares überdruckventil 32, welches so gerichtet ist, daß eine Strömung nur von der Verbindungsleitung 29 in die Auslaßleitung 27 zugelassen wird.In the neutral position shown, the control slide 18 separates all lines from one another and is displaceable in order to optionally connect one motor 25 or 26 to the inlet 16 , while the other motor 26 or 25 is connected to the return line 28. A connecting line 29 is also provided, which can be connected to both consumer chambers 19 and 20 independently of the control slide 18 , for which purpose adjustable pressure-dependent valves 30 and 31 are used, which control the connection in both directions between the consumer chambers 19 and 20 and the connecting line, as well as a adjustable pressure relief valve 32, which is directed so that a flow is only permitted from the connecting line 29 into the outlet line 27.

Der Steuerschieber 18 gleitet in einer Längsbohrung 33 des Gehäuses 17. Diese Bohrung 33 ist durch zwei Kammern 10 und 11 durchschnitten sowie durch zwei räumlich getrennte, aber miteinander verbundene Druckkammern 34 und 35, an die Druckmittel vom Einlaßdurchgang 16 über ein Kugelrückschlagventil 36 geliefert wird. Die Bohrung 33 ist auch durch die zwei Verbraucherkammern 19 und 20 durchschnitten, von denen jede angrenzend an eine der Kammern 34 und 35 angeordnet ist.The control slide 18 slides in a longitudinal bore 33 of the housing 17. This bore 33 is cut through by two chambers 10 and 11 and by two spatially separated but interconnected pressure chambers 34 and 35 to which pressure medium is supplied from the inlet passage 16 via a ball check valve 36. The bore 33 is also cut through the two consumer chambers 19 and 20, each of which is arranged adjacent to one of the chambers 34 and 35.

Das Überdruckventil 32, das in einer Senkbohrung im Steuerschieber 18 untergebracht ist, kann auch an irgendeiner anderen geeigneten Stelle angeordnet sein. Das Überdruckventil 32 hat einen einstellbaren Einsatz 37 mit dem Ventilsitz, dessen Längseinstellung die Zusammendrückung der Feder 38 und dadurch den Druck ändert, der erforderlich ist, um die Kugel 32 abzuheben und eine Strömung aus der Verbindungsleitung 29 durch die Kanäle 68, 69 in die Auslaßleitung 27 zuzulassen.The pressure relief valve 32, which is accommodated in a countersunk bore in the control slide 18 , can also be arranged at any other suitable location. The pressure relief valve 32 has an adjustable insert 37 with the valve seat, the longitudinal adjustment of which changes the compression of the spring 38 and thereby the pressure required to lift the ball 32 and flow from the connecting line 29 through the channels 68, 69 into the outlet line 27 to allow.

Die Ventile 30 und 31 sind in der Konstruktion identisch. Jedes dieser Ventile besteht aus zwei Einzelventilen, die getrennte Funktionen haben. Die Konstruktion dieser Ventile ist nicht Gegenstand der Erfindung.The valves 30 and 31 are identical in construction. Each of these Valves consists of two individual valves that have separate functions. The construction these valves are not part of the invention.

Die beiden einfach wirkenden Motore 25 und 26 sind mit Kolben 39 und 40 versehen. Die entgegengesetzen Enden einer Kette sind an diesen Kolben befestigt. Der Zwischenteil der Kette ist über ein Zahnrad 41 gespannt, welches so befestigt ist, daß es sich mit einer Welle 42 dreht, die in der Konstruktion 43 gelagert und an einem nicht gezeigten Ausleger befestigt ist, so daß dieser geschwenkt werden kann. Die beiden Stränge der Kette sind mit 44 und 45 bezeichnet. Die beiden Motore 25 und 26 bilden zusammen einen doppeltwirkenden Motor, der auch durch einen Druckmittelverbraucher anderer Art ersetzt werden kann.The two single-acting motors 25 and 26 are provided with pistons 39 and 40. The opposite ends of a chain are attached to these pistons. The intermediate part of the chain is stretched over a toothed wheel 41 which is mounted so that it rotates with a shaft 42 which is journalled in the structure 43 and attached to a boom, not shown, so that it can be pivoted. The two strands of the chain are labeled 44 and 45. The two motors 25 and 26 together form a double-acting motor, which can also be replaced by another type of pressure medium consumer.

Der Steuerschieber 18 wird durch eine übliche Federzentrierverbindung 46 in die neutrale Mittelstellung gedrängt. Wirkungsweise Wenn der Steuerschieber 18 nach links bewegt wird, wird die Kammer 35 mit der Verbraucherkammer 20 verbunden, und Druckmittel strömt zum Motor 26, wobei der Kolben 40 vom Zahnrad 41 fortbewegt wird. Diese Bewegung wird durch das Zahnrad 41 an die Welle 42 übertragen, welche gedreht wird, um den Ausleger im Uhrzeigersinn zu schwenken. Der Kettenstrang 44 zwingt den Kolben 39, sich gegen .das Zahnrad 41 zu bewegen. Dies drückt Flüssigkeit aus dem Motor 25 durch die Leitung 23 in die Verbraucherkammer 19, die durch den Steuerschieber 18 mit der Auslaßleitung 27 verbunden worden ist. Das Druckmittel kehrt auf diese Weise durch die Leitungen 27 und 28 in den Vorratsbehälter 13 zurück.The control slide 18 is urged into the neutral central position by a conventional spring centering connection 46. Mode of operation When the control slide 18 is moved to the left, the chamber 35 is connected to the consumer chamber 20, and pressure medium flows to the motor 26, the piston 40 being moved away by the gear wheel 41. This movement is transmitted through gear 41 to shaft 42 which is rotated to pivot the boom clockwise. The chain strand 44 forces the piston 39 to move against the gear wheel 41. This pushes liquid from the motor 25 through the line 23 into the consumer chamber 19, which has been connected to the outlet line 27 by the control slide 18. The pressure medium returns in this way through the lines 27 and 28 into the storage container 13.

Wenn der Ausleger in die gewünschte Stellung bewegt worden ist, wird der Steuerschieber 18 in die Anfangsstellung zurückgebracht. Dadurch wird die Flüssigkeit, welche aus der Verbraucherkammer 19 in die Auslaßleitung 27 fließt, blockiert, bevor die Flüssigkeit, welche aus der Druckkammer 35 in die Verbraucherkammer 20 fließt, unterbrochen ist. Dies geschieht infolge der relativen Stellungen der Schultern 47 und 48. In dieser Zwischenstellung wird der Kettenstrang 45 durch Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 40 straff gehalten, und der Kettenstrang 44 wird durch im Motor 26 und in der Verbraucherkammer 19 gefangene Flüssigkeit straff' gehalten.When the boom has been moved to the desired position, will the control slide 18 is returned to the initial position. This will make the liquid which flows from the consumer chamber 19 into the outlet line 27, blocked before the liquid which flows from the pressure chamber 35 into the consumer chamber 20, is interrupted. This happens due to the relative positions of the shoulders 47 and 48. In this intermediate position, the chain strand 45 is driven by liquid pressure is held taut on the piston 40, and the chain strand 44 is through in the engine 26 and liquid trapped in the consumer chamber 19 is kept taut.

Wenn die Trägheit des schwenkenden Auslegers groß ist, wird eine wesentliche Trägheitskraft an die Welle 42 und das Zahnrad 41 übertragen werden, die versucht, den Kolben 39 weiter gegen das Zahnrad 41 zu ziehen, wobei Flüssigkeit ausgedrückt wird und der Druck in der Verbraucherkammer 19 ansteigt. Wenn dieser Druck die Einstellung des Ventils 30 übersteigt, wird Flüssigkeit aus der Verbraucherkammer 19 durch die Öffnung 49 fließen, wird das Ventil 50 abheben und durch die Bohrung 51 und Kanäle 52 in die Verbindungsleitung 29 fließen, dann durch die Kanäle 68, wobei die Kugel 32 von ihrem Sitz gegen den Druck der Feder 38 angehoben wird, und in die Auslaßleitung 27 und zum Vorratsbehälter 13. Zu dem Zeitpunkt, wo diese Strömung durch das Ventil 30 beginnt, sind die Drücke in der Verbraucherkammer 19 und in den Kammern 53 und 54 gleich. Das Druckmittel in der Kammer 53 wirkt auf die volle Fläche des Endes des Verschlußteils 56, während das Druckmittel in der Kammer 54 nur auf die Fläche des Verschlußteils 56 wirken kann, die nicht durch den Ventilsitz 57 bedeckt ist. Da die beaufschlagten Flächen ungleich sind, sind die Gesamtkräfte, die in entgegengesetzten Richtungen auf den Verschlußteil56 ausgeübt werden, ungleich, und dieser wird durch die größere Kraft, die in der Kammer 53 ausgeübt wird, gegen seinen Sitz 57 gedrängt.If the inertia of the pivoting boom is great, a substantial inertial force will be transmitted to the shaft 42 and gear 41 which tries to pull the piston 39 further against the gear 41 , squeezing out liquid and increasing the pressure in the consumer chamber 19 . If this pressure exceeds the setting of the valve 30, liquid will flow from the consumer chamber 19 through the opening 49 , the valve 50 will lift and flow through the bore 51 and channels 52 into the connecting line 29, then through the channels 68, whereby the ball 32 is lifted from its seat against the pressure of the spring 38, and into the outlet line 27 and to the reservoir 13. At the time this flow through the valve 30 begins, the pressures are in the consumer chamber 19 and in the chambers 53 and 54 same. The pressure medium in the chamber 53 acts on the full area of the end of the closure part 56, while the pressure medium in the chamber 54 can only act on the area of the closure part 56 which is not covered by the valve seat 57. Since the areas acted upon are unequal, the total forces exerted on the closure member 56 in opposite directions are unequal, and the latter is urged against its seat 57 by the greater force exerted in the chamber 53.

Wenn jedoch das Ventil 50 abgehoben ist und Druckmittel aus der Kammer 53 zu fließen beginnt, bewirkt die Strömung durch die Öffnung 49 einen bestimmten Druckabfall in der Kammer 53. Infolge dieses Druckabfalles übersteigt die Kraft, die auf den Verschlußteil 56 in Öffnungsrichtung (nach rechts) in der Kammer 54 ausgeübt wird, bald die in Schließrichtung durch die Feder 59 und durch das Druckmittel an der Kammer 53 ausgeübte Gesamtkraft. Wenn ein solcher unausgeglichener Zustand erreicht ist, bewegt sich der Verschlußteil 56 von seinem Sitz 57 fort, und Druckmittel fließt aus dem Motor 25 durch die Verbraucherkammer 19, durch die Kanäle 60 und den Ventilsitz 57 in die Verbindungsleitung 29, um den Druck im Motor 25 freizulassen, der durch die Trägheitskräfte im Ausleger und seiner Last bewirkt wird.If, however, the valve 50 is lifted and pressure medium begins to flow out of the chamber 53, the flow through the opening 49 causes a certain pressure drop in the chamber 53. As a result of this pressure drop, the force exerted on the closure part 56 in the opening direction (to the right) exceeds is exerted in the chamber 54, soon the total force exerted in the closing direction by the spring 59 and by the pressure medium on the chamber 53. When such an unbalanced state is reached, the closure part 56 moves away from its seat 57, and pressure medium flows from the motor 25 through the consumer chamber 19, through the channels 60 and the valve seat 57 into the connecting line 29 to reduce the pressure in the motor 25 to be released, which is caused by the inertial forces in the boom and its load.

Wenn sich der Steuerschieber 18 weiter gegen die neutrale Stellung bewegt, wird der Fluß aus der Druckkammer 35 in die Verbraucherkammer 20 unterbrochen. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Trägheitskräfte im Ausleger diesen noch in seiner Anfangsrichtung bewegen und der Druck in der Verbraucherkammer 19 noch hoch ist, dann wird Druckmittel aus dem Motor 25 gedrückt, trotzdem die Druckmittelzuführung zum Motor 26 unterbrochen worden ist. In einem solchen Falle sucht der Kettenstrang 45 schlaff zu werden, und der Druck in der Verbraucherkammer 20 fällt sofort unter die Einstellung des Ventils 31. In diesem Falle befindet sich das Druckmittel in der Verbindungsleitung 29 unter einem höheren Druck als das in der Verbraucherkammer 20, und das Ventil 31 öffnet. In diesem Falle tritt das Druckmittel in das Ventil 31 durch die Kanäle 61 ein und geht durch den Sitz 62 hindurch, hebt den Verschlußteil 63 von seinem Sitz 62 ab und fließt durch die Kanäle 64 in die Verbraucherkammer 20. Da die Verschiebung der Kolben der beiden Motore 25 und 26 die gleiche ist, wird diese Strömung aus der Verbindungsleitung 29 durch das Ventil 31 in die Verbraucherkammer 20 den Hohlsog im Motor 26 verhindern und wird den Kettenstrang 45 daran hindern, schlaff zu werden. Diese Strömung wird sich fortsetzen, bis jede Bewegung des Auslegers aufgehört hat.When the spool 18 moves further towards the neutral position, the flow from the pressure chamber 35 into the consumer chamber 20 is interrupted. If at this point in time the inertial forces in the boom are still moving the boom in its initial direction and the pressure in the consumer chamber 19 is still high, then pressure medium is pressed out of the motor 25 despite the fact that the pressure medium supply to the motor 26 has been interrupted. In such a case, the chain strand 45 tries to become slack, and the pressure in the consumer chamber 20 immediately falls below the setting of the valve 31. In this case, the pressure medium in the connecting line 29 is at a higher pressure than that in the consumer chamber 20, and the valve 31 opens. In this case, the pressure medium enters the valve 31 through the channels 61 and passes through the seat 62, lifts the closure part 63 from its seat 62 and flows through the channels 64 into the consumer chamber 20. Since the displacement of the pistons of the two Motors 25 and 26 is the same, this flow from the connecting line 29 through the valve 31 into the consumer chamber 20 will prevent the cavitation in the motor 26 and will prevent the chain strand 45 from becoming slack. This flow will continue until all movement of the boom has stopped.

Die genaue Umkehr dieser Wirkung tritt ein, wenn der Steuerschieber 18 nach rechts bewegt wird. Überschüssiger Druck in der Verbindungsleitung 29 wird durch das Überdruckventil 32 in den Rücklauf 27, 28 geleitet.The exact reverse of this effect occurs when the control spool 18 is moved to the right. Excess pressure in the connecting line 29 is passed through the pressure relief valve 32 into the return 27, 28.

Claims

Claims: 1. Control for a double-acting hydraulic consumer with a control slide for two working positions, in which two consumer chambers are optionally connected to a pressure chamber and an outlet chamber, and a neutral position in which both consumer chambers are simultaneously separated from the pressure chambers and the outlet chambers, and an overpressure valve, characterized in that the consumer chambers (19, 20) are each connected to one another in both directions via a pressure-dependent valve (30, 31) and that the overpressure valve (32) is in a connecting line (29) of both pressure-dependent valves (30, 31 ) is arranged with the opening direction to the outlet chambers (27a, 27b) , so that a predetermined pressure increase in one consumer chamber is transferred to the other consumer chamber and a larger pressure increase to an exit of the hydraulic pressure medium from the pressure relief valve (32) into the return (27, 28) leads.

2. Control according to claim 1, characterized in that the pressure-dependent valves (30, 31) are adjustable for the purpose of changing the pressure difference at which they open.

3. Control according to claims 1 and 2, characterized in that the control slide (18), the pressure-dependent valves (30, 31) and the connecting line (29) are housed in a common housing. Documents considered: U.S. Patents Nos. 2,267,284, 2,448,532, 2,605,108, 2,608,824, 2,610,022, 2,665,704, 2,745,433, 2,856,960, 2,870,781, 2,873,762, 2876796. Earlier patents considered: German Patents Nos. 1097 228, 1105 247, 1128239.