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Einrichtung zur Beeinflussung des Arbeitsmittels von hydraulischen
Vorrichtungen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beeinflussung des Arbeitsmittels
von hydraulischen Vorrichtungen mit einfach- oder doppeltwirkenden Hydrozylindern,
die untereinander in Leitungsverbindung stehen, bestehend aus einem Steuerorgan,
das mit einer Kolbenpumpe zum Nachfüllen von Arbeitsmittel und einem Vorratsbehälter
für Arbeitsmittel baulich vereinigt ist.
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Bei hydraulischen Vorrichtungen mit mehreren Hydrozylindern, in welchen
hohe Drücke auftreten und ein häufiger Wechsel zwischen Druck und Drucklosigkeit
erforderlich ist, bereitet es die größten Schwierigkeiten, den für einen gewünschten
Kraft-oder Arbeitszustand erforderlichen Druckzustand des hydraulischen Mittels
herzustellen und für eine bestimmte Zeit aufrechtzuerhalten. Selbst bei sorgfältigster
Ausbildung der Abdichtungen zwischen den sich gegeneinander bewegenden Teilen der
Hydrozylinder und des Steuerorgans lassen sich Leckverluste oder die Bildung von
Luftpolstern auf die Dauer schwerlich vermeiden. Dem ist bei bekannten Vorrichtungen
dadurch Rechnung getragen, daß aus einem Vorratsbehälter mittels einer Pumpe diä
jeweils erforderliche Menge Arbeitsmittel, z. B. Öl, den Zylindern nach Bedarf
zugeführt werden kann. Der Nachfüllvorgang erfordert jedoch eine besondere Manipulation,
die meist von dem vorgenommen wird, der auch das Steuerorgan betätigt.
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Aus Gründen der -baulichen Vereinfachung, der vorteilhafteren Unterbringung
und der erleichterten Handhabung, hat man bereits vorgeschlagen, das Steuerorgan,
den Vorratsbehälter und die Pumpe baulich zu vereinigen. Die nach diesem Vorschlag
ausgebildeten Einrichtungen besitzen aber noch gewisse Mängel. Sie tragen, wie sich
herausgestellt hat, den praktischen Bedürfnissen nicht ausreichend Rechnung. So
ist es z. B. möglich, durch einen handbetätigten Pumpvorgang den Arbeitsmitteldruck
in unerwünschter Weise zu erhöhen. Bei Vorrichtungen, in denen das Arbeitsmittel
einem ständigen Wechsel zwischen Druck und Drucklosigkeit unterworfen ist, kann,
wenn sehr hohe Drücke auftreten, eine Lockerung der Schraubverbindung zwischen dem
Gehäuse des Steuerorgans und dem Gehäuse der Pumpe eintreten, was dann einen unerwünschten
Druckabfall zur Folge hat.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen.
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Eine Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß
der Schieber des Steuerorgans mit dem Kolben der Pumpe zwangläufig gekoppelt ist,
wobei der in an sich bekannter Weise mit dem Vorratsbehälter über ein Saugventil
und mit den Leitungen zu den Hydrozylindern über ein oder mehrere Druckventile in
Verbindung stehende Verdrängungsraum der Pumpe über ein Sperrventil nochmals mit
dem Vorratsbehälter verbunden ist.
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Damit ist erreicht, daß mit dem Steuervorgang gleichzeitig auch ein
Pumpvorgang bewirkt wird, durch deii aber erst dann die Hydrozylinder nach-oder
aufgefüllt werdend, wenn ein Sperrventil betätigt wird. Durch die, zwangläufige
Xopplung zwischen dem Steuerorgan und der Pumpe hat man es in der Hand, dafür zu
sorgen, daß von der Pumpe nur ein genau bestimmter Druck erzeugt wird. Vorzugsweise
wird von einem Längsschieber als Steuerorgan ausgegangen, dessen Steuerkolben an-
seinem freien Ende als Pumpenkolben ausgebildet ist, wobei die Bohrung für den Steuerkolben
auch den Zylinder der Pumpe bildet.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Einrichtung beispielsweise
in Anwendung bei einer solchen hydraulischen Vorrichtung dargestellt, welche zur
Abstützung der Pendelachsen von geländegängigen Fahrzeugen, wie Autobagger, Autokrane
u. dgl. bestimmt ist. Es zeigt F i g. 1 einen nach Linie IJ in F i
g. 2 geführten Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, F
i g. 2 eine nach Linie 11-II teilweise geschnittene Draufsicht auf die Einrichtung
nach F i g. 1,
F i g. 3 ein Schaltschema der mit der erfindungsgemäßen
Einrichtung ausgestatteten hydraulischen Vorrichtung.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist, wie F i g. 3
erkennen
läßt, in dem zweckmäßig zentral angeordneten Gehäuseblock 1 einer hydraulischen
Vorrichtung
zur Abstützung einer nicht näher dargestellten Pendelachse,
beispielsweise eines geländegängigen Autobaggers, zusammengefaßt. Derartige Pendelachsen
haben bekanntlich die Aufgabe, es den Bagaem zu ermöglichen, sich den Bodenunebenheiten
des zu befahrenden Geländes anzupassen. Sie müssen jedoch während des Baggerns mit
dem Fahrgestell eine starre Einheit bilden. Zu diesem Zweck sind am Fahrgestell
des Baggers, dem sogenannten Unterwagen, für jede Pendelachse zwei Hydrozylinder
2 und 3 vorgesehen, welche mit den freien abgerundeten Enden ihrer Kolbenstangen
4 und 5 auf entsprechenden Stützflächen 6 und 7 der Pendelachse
aufsitzen. Durch Rohrleitungen 8 und 9 sind die Hydrozylinder 2 und
3 mit dem Gehäuseblock 1 verbunden, durch dessen Steuerorgan eine
hydraulische Verbindung zwischen den Druckräumen der Hydrozylinder 2 und
3 hergestellt oder eine bestehende Verbindung wieder getrennt werden kann.
Die Betätigung des Steuerorgans erfolgt pneumatisch durch Betätigung eines Luftventils
10, durch welches von dem Kompressor 11 des Baggers über die Luftleitung
12 Druckluft dem Druckluftzylinder 13 des Gehäuseblocks 1 zugeführt
wird.
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Der Gehäuseblock 1 besteht, wie die F i g. 1 und 2 zeigen,
aus einem im wesentlichen rechteckigen Gehäuse 14, welches an seiner Deckfläche
15 mit einem zylindrischen Ansatz 16 und an seiner Stimfläche
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mit einem Schraubansatz 18 versehen ist. Auf den zylindrischen Ansatz
16 ist ein Vorratsbehälter 19
abgedichtet aufgeschoben, welcher an
seinem anderen Ende durch einen Deckel 20 dicht abgeschlossen ist der mittels zweier
axial verlaufender Schrauben 21 gegen das Gehäuse 14 festgespannt ist und eine zentrische,
durch eine Füllverschraubung 22 verschlossene Einfüllöffnung besitzt.
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Der Vorratsbehälter 19 steht durch eine zentrische Sackbohrung
23 des Gehäuses 14 mit einer im Schraubansatz 18 zentrisch ausmündenden
waagerechten Bohrung 24 des Gehäuses 14 in Verbindung. In der Ausmündung der Sackbohrung
23 ist ein Sangventil 25 eingesetzt, welches sich gegen das geschlossene
Ende der Sackbohrung 23 hin Öffnen kann. Die waagerechte Bohrung 24 nimmt
den Schieber 26 auf, dessen vorderes Ende 27 als Pumpenkolben ausgebildet
ist, dessen mittlerer Teil eine Querbohrung 28 aufweist und dessen zweckmäßig
abgesetztes rückwärtiges Ende 29 als Kolben für Druckluft ausgebildet ist,
welcher mit der auf den Schraubansatz 18 aufgesehraubten zylindrischen Kappe
13 einen Druckluftzylinder bildet. Die Bohrung 24 steht mit zwei koaxialen
Gewindebahrungen » und 31 in Verbindung, von denen die eine
30 in der Deckfläche 15
die andere 31 in der Fußfläche
32 des Gehäuses 14 ausmündet. Diese beiden Gewindebohrungen 30 und
31, welche dem Anschluß der zu den Hydrozylindern 2, 3 führenden Verbindungsleitungen
8, 9 dienen, stehen ihrerseits über Querbohrungen 33, 34 mit
je
einer an der Seitenfläche 35 des Gehäuses 14 ausmündenden Gewindebohrung
36 bzw. 37 in Verbindung, welche mittels einer Schraube,
38 verschlossen sind und ein Einweg-Druckventil 39 enthalten, welches
den Durchfluß in Richtung auf die Querbohrung 33 bzw. 34 freigibt. Die beiden
Gewindebohrungen 36 und 37 sind untereinander durch eine zu ihnen
i senkrechte, in der Fußfläche 32 ausmündende und dort verschlossene Bohrung
40 verbunden, die ihrerseits mit einer zur Seitenfläche 35 parallelen Längsbohrung
41 in Verbfhdung steht, welche einerseits durch eine in der Seitenfläche
35 ausmündende und dort verschlossene Bohrung 42 mit der Sackbohrung
23 verbunden ist, andererseits sich in eine Gewindebohrung 43 fortsetzt,
welche in der Stirnfläche 414 ausmündet, in die ein Sperrventil 45 eingeschräubt
ist Die Gewindebohrung 43 steht durch eine senkrecht verlaufende Bohrung 46 mit
dem Vorratsbehälter 19 in Verbindung.
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Im Nachfolgenden wird ausgehend von dem in der Zeichnung dargestellten
Funktionszustand die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung näher erläutert:
Der Druckluftzylinder 13 steht unter Luftdruck, somit befindet sich der LuftkoIbenteil
29 und damit auch der gesamte Schieber 26 in seiner rechten Endstellung,
was die Trennung der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden Hydrozylindern
2 und 3 zur Folge hat. Stehen diese Zylinder unter Druck, dann ist die starre
Verbindung zwischen den Pendelachsen und dem Fahrgestell des Baggers hergestellt.
Wünscht nun der Baggerführer, um fahren zu können, die starre Abstützung der Pendelachsen
aufzuheben, dann bedarf es lediglich einer Betätigung des im Bedienungsstand angeordneten
Luftventils 10
in dem Sinne, daß die Druckluftzufuhr zum Druckluftzylinder
13 gesperrt und die Luftleitung 12 entlüftet wird. Durch die Rückholfeder
47 wird dann der Luftkolbenteil 29 und damit auch der Schieber
26
in seine linke Endstellung bewegt, in welcher die Querbohrung
28 mit den Gewindebohrungen 30 und 31 fluchtet, so daß über
die Leitungen 8 und 9 nunmehr die Hydrozylinder 2 und 3 hydraulisch
miteinander verbunden sind, so daß die an den Kolbenstangen 4 und 5 dieser
Zylinder abgestützte Pendelachse um ihre Lagerung pendeln kann. Durch entsprechende
Dimensionierung der Querbohrung 28, an deren Stelle auch eine Ringnut treten kann,
läßt sich das überströmen des Draeköles von einem zum anderen Hydrozylinder drosseln,
womit auf einfache Weise eine Dämpfung des Pendelvorganges erzielt wird.
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Die Rückführung des Schiebers 26 in die linke Endstellung hat
aber, weil sich der vom vorderen, einen Pumpenkolben bildenden Ende 27 des
Steuerorgans abgegrenzte, von der Säckbohrung 23 und der in diese einmündenden
Bohrung 24 gebildete Hohlraum vergrößert, ein Nachströmen von Öl aus dem
Vorratsbehälter 19 über das sich selbsttätig öffnende Saugventil
25 zur Folge. Dieses Öl muß, wenn der Schieber in die rechte Endstellung
gebracht wird, wieder verdrängt werden. Es fließt, solange das Sperrventil 45, wie
dargestellt, geschlossen ist, über die Bohrungen 42, 41, 40 in die Gewindebohrungen
36, 37 und gelangt von dort über die Druckventile 39
in die
Verbindungsleitungen 8, 9, sofern in diesen und damit auch in den Hydrozylindern
2, 3 der Druck niedriger ist, als in dem durch die vorgenannten Bohrungen
gebildeten Pumpsystem. Somit wird Drücköl in das hydraulische Kraftsystem nachgefüllt,
wodurch entweder Leekölverluste ausgeglichen oder die Anlage entlüftet oder auch
die Vorspannung des Arbeitsmittels im Kraftsystem in gewünschter Weise erhöht werden
kann, um die Starrheit der Abstützung zu verbessern bzw. aufrechtzuerhalten.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine unzulässige Erhöhung
der Vorspannung , des Arbeitsmittels nicht möglich. Ausgehend von einem durch
den Kompressor des Baggers üblicherweise erzeugten
Luftdruck von
4 bis 6 atü, ist die Druckfläche des Luftkolbenteiles 29 im Verhältnis
zum Pumpenkolbenteil 27 des Schiebers 26 so dimensioniert, daß keine
Erhöhung der Vorspannung des hydraulischen Arbeitsmittels durch Nachpumpen über
einen Druck von beispielsweise 40 atü erzielt werden kann.
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Hat der Schieber26 lediglich seine Steuerfunktion zu erfüllen, dann
kann durch Öffnen des Sperrventils 45 der zwangläufig mit der Steuerbewegung einhergehende
Pumpvorgang gewissermaßen neutralisiert werden. Der Pumpenteil 27 fördert
dann das im Pumpsystem und dem Vorratsbehälter befindliche Öl lediglich im
Kreislauf, weil durch Öffnung des Sperrventils 45 über die Bohrung 43 und die Bohrung
46 eine Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter und der ein Teil des Pumpsystems
bildenden Bohrung 41 hergestellt ist.