DE1634816C - Hydraulisches Steuersystem für Schaufelbagger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Hierdurch wird erreicht, daß in Abhängigkeit von

Steuersystem für Schaufelbagger, bei denen die Aus- ' der Höhen- bzw. Schwenkstellung der Auslegerarme legerarme mittels hydraulischer Hubzylinder gehoben die von der Niederdruckpumpe geförderte Druck- und gesenkt werden und bei denen an den freien flüssigkeit unwirksam bleibt und nur der Druck der Enden der Auslegerarme Arbeitswerkzeuge gelagert 5 Hochdruckpumpe die Hubzylinder der Auslegerarme sind, mit einer Hochdruckpumpe und einer Nieder- beaufschlagt.

druckpumpe, deren Förderstrom bei Heben der Aus- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist

legerarme in dem Bereich ihres Hubweges, in dem der Ventilkolben durch eine Feder beaufschlagt, die der Kraftbedarf verhältnismäßig gering ist, zur Er- den Ventilkolben in die die Niederdruckpumpe mit höhung der Hubgeschwindigkeit mittels eines selbst- io dem Sammelbehälter verbindende Stellung zu drücken tätig arbeitenden Umschaltventils dem Förderstrom sucht,
der Hochdruckpumpe zugeführt wird. · In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die

Bei Schaufelbaggern ändert sich während des kleinere Fläche des Ventilkolbens einerseits über eine Arbeitsablaufes der Leistungsbedarf für den Antrieb Drossel mit dem Druckkanal verbunden und steht der Arbeitswerkzeuge verhältnismäßig stark. Beim 15 andererseits mit dem Sammelbehälter über ein Aushub und Aufnehmen von zu lösendem Boden Steuerventil in Verbindung, welches von den Ausmittels des Arbeitswerkzeugs, beispielsweise einer legerarmen über ein Betätigungsgestänge so betätigt Schaufel, ist mehr Leistung erforderlich als beim wird, daß es nach einer kleinen Senkbewegung der Heben der gefüllten Schaufel. Mit zunehmendem Auslegerarme aus deren oberen Endstellung geschlos-Heben der Schaufel werden auf Grund der Konstruk- ao sen wird. Durch die Einschaltung der Drossel wird tion und der Anordnung der Auslegerarme und der erreicht, daß beim öffnen des Steuerventils nicht zusie bewegenden Hubzylinder die Momentarme zur viel Druckflüssigkeit abströmen kann, um einen höchsten Stellung der Schaufel hin zunehmend klei- Druckabfall zu erreichen. Die Einbeziehung des C t ner, so daß der Leistungsbedarf wieder größer wird. Steuerventils in den Kreislauf des Umschaltventils er-

Es wurden bereits hydraulische Steuereinrichtun- 35 gibt die Möglichkeit einer einfachen Endabschaltung gen entwickelt, die zwei Pumpen und mit diesen zu- der Niederdruckpumpe bei einem vorgegebenen sammenwirkende Umschaltventile aufweisen, um die Druckbereich im oberen Schwenkbereich der AusHydraulikzylinder mit zwei Geschwindigkeiten be- legerarme.

tätigen zu können. Nachteilig ist es jedoch bei diesen Ein Ausführungsbeispiel eines Steuersystems nach

Steuereinrichtungen, daß die Umschaltventile nur auf 30 der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, einen einzigen vorbestimmten Flüssigkeitsdruck an- Es'ieigt

sprechen, wobei die von beiden Pumpen geförderte F i g. 1 einen Schaufelbagger in Seitenansicht,

Druckflüssigkeitsmenge eine schnelle Bewegung der F i g. 2 ein Umschaltventil und

Hydraulikzylinder bis zu einer gegebenen Höchst- Fig. 3 einen Betätigungsmechanismus, der als

belastung ermöglicht, wonach durch Verstellen der 35 elektromagnetische Verstelleinrichtung ausgebildet ist. Umschaltventile nur noch eine Pumpe Druckflüssig- Ein in F i g. 1 dargestellter Schaufelbagger 10 be-

keit zu den Hydraulikzylindern fördert. sitzt Auslegerarme 12 .und eine an diesen kippbar ge-

Eine einmalige Geschwindigkeitsumstellung ist je- lagerte Ladeschaufel 14. Zum Schwenken der Ausdoch für einen wirtschaftlichen Einsatz eines legerarme 12 dienen hydraulisch beaufschlagbare Schaufelbaggers noch nicht ausreichend, da mit zu- 40 Hubzylinder 16. Die Ladeschaufel 14 wird durch ein nehmendem Heben der Auslegerarme eine Druck- Hebelgestänge 20 betätigt, an welchem ebenfalls Steigerung im Hydrauliksystem erforderlich wäre. hydraulisch beaufschlagbare Kippzylinder 18 an-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlossen sind. Die zum Betätigen der Hubzylinder hydraulisches Steuersystem für Schaufelbagger zu 16 und der Kippzylinder 18 erforderliche Druck- £ schaffen, bei dem mit zunehmendem Heben der Aus- 45 flüssigkeit wird von einer Hochdruckpumpe 26 und legerarme eine Drucksteigerung in den hydraulischen einer Niederdruckpumpe 24 gefördert, welche von Hubzylindern erfolgt. einem Antriebsmotor 28 angetrieben werden. Die

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Er- Hochdruckpumpe 26 und die Niederdruckpumpe 24 findung darin, daß das Umschaltventil einen Druck- stehen über eine Saugleitung 30 mit einem Sammelkanal für den Förderstrom der Hochdruckpumpe und 5° behälter 22 in Verbindung. Von der Niederdruckeinen als Differentialkolben ausgebildeten Ventil- pumpe 24 gelangt über eine Leitung 32 Druckflüssigkolben besitzt, der in seiner, durch Beaufschlagung keit von niedrigem Druck an ein Umschaltventil 36, seiner größeren Fläche bewirkten Endstellung den welches mit der Hochdruckpumpe 26 über eine Lei-Fördersrom der Niederdruckpumpe in den Sammel- tung 34 verbunden ist. Das Umschaltventil 36 steht behälter leitet, in der anderen Endstellung dagegen 55 über eine Rücklaufleitung 56 mit dem Sammelbehäldie Verbindung nach dem Sammelbehälter hin ab- ter22 in Verbindung und ist über eine Leitung 48 sperrt und dadurch die Förderung des Förderstromes mit einem Steuerventil 38 verbunden, welches die Bein den Druckkanal über eine Bohrung bewirkt, die wegungen der Auslegerarme 12 und der Ladeschaufel .durch ein Einwegventil entgegen dieser Strömungs- 14 steuert. Das Steuerventil38 ist über eine Rückrichtung versperrbar ist, und daß der Kolbenraum 60 laufleitung 54 mit dem Sammelbehälter 22 verbunauf der Seite der größeren Fläche des Ventilkolbens den. Ein Steuerschieber 40 des Steuerventils 38 kann mit dem Druckkanal über ein Druckbegrenzungs- mittels eines Steuerhebels 44 derart verstellt werden, ■ ventil verbunden ist, welches bei einem dem Höchst- daß über Leitungen 50 den Hubzylindem 16 zum druck der Niederdruckpumpe entsprechenden Druck Heben und Senken der Auslegerarme 12 Druckim Druckkanal anspricht und die Verbindung frei- 65 flüssigkeit zugeführt werden kann. In ähnlicher Weise gibt, während der Kolbenraum auf der Seite der klei- kann über einen zweiten Steuerhebel 46 ein weiterer neren Fläche des Ventilkolbens mit dem Druckkanal Steuerschieber 42 des Steuerventils 38 verstellt werverbunden ist. den, um durch Zuführen von Druckflüssigkeit durch' ·

Leitungen 52 zum Kippzylinder 18 die Ladeschaufel tung 120 geerdet ist. Durch die Erregung der Magnet-

14 zu betätigen. . spule 110 kann das Steuerventil 62 betätigt wer-

Ein Steuerventil 62 erhält über eine Leitung 58 den.

Druckflüssigkeit vom Umschaltventil 36 und steht In der unteren Stellung der Auslegerarme 12 ist über eine Leitung 60 und die Rücklaufleitung 56 un- 5 das Steuerventil 62 durch das Betätigungsgestänge 68, mittelbar mit dem Sammelbehälter 22 in Verbindung. die Nockenscheibe 66 und den einstellbaren Nocken-Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 stößel64 geöffnet, so daß Druckflüssigkeit aus dem wird das Steuerventil 62 über ein Nockengestänge in Kolbenraum 104 über die Leitungen 58, 60 und die Abhängigkeit von der Stellung der Auslegerarme 12 Rücklaufleitung 56 zum Sammelbehälter 22 abgeleitet betätigt. Dieses Nockengestänge besteht aus einem io werden kann. Dadurch kann kein Druck an der klei-Betätigungsgestänge 68, einer Nockenscheibe 66 und neren Fläche des Ventilkolbens 96 aufgebaut werden, einem Nockenstößel 64. Der Nockenstößel 64 kann so daß die Feder 99 den Ventilkolben 96 in seine vom Bedienungsstand aus eingestellt werden, um in rechte Endstellung drückt, wodurch Niederdruck-Abhängigkeit von verschiedenen Stellungen der Aus- flüssigkeit über die Leitung 32 in die untere Kammer legerarme 12 das Steuerventil 62 zu betätigen. 15 74 strömt, aus der sie dann über die Rücklaufleitung

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, besitzt ein Ventil- 56 in den Sammelbehälter 22 zurückströmt,
gehäuse 70 des Umschaltventils 36 einen Druckkanal Während des Umlaufes der Niederdruckflüssigkeit 72, der eine direkte Verbindung zwischen den Lei- fördert gleichzeitig die Hochdruckpumpe 26 Drucktungen 34 und 48 herstellt. Im Druckkanal 72 ist ein flüssigkeit durch die Leitung 34 in den Druckkanal Einwegventil 78 eingebaut, das durch eine Feder 80 20 72 des Umschaltventils 36. Da das Einwegventil 78 geschlossen gehalten wird. In der offenen Stellung des durch die Feder 80 geschlossen gehalten wird, strömt Einwegventils 78 steht der Druckkanal 72 über eine die Hochdruckflüssigkeit aus dem Druckkanal 72 Bohrung 76 mit einer als horizontale Bohrung aus- über die Leitung 48 zum Steuerventil 38 und von dort gebildeten unteren Kammer 74 in Verbindung, in der zu den Hubzylindern 16, die sich nunmehr mit langein Ventilkolben 96 verschieblich gelagert ist. Die 35 samer Geschwindigkeit ausdehnen. Mit zunehmender Bohrung 76 steht mit der zur Niederdruckpumpe 24 Belastung der Ladeschaufel 14 baut der Druck in den führenden Leitung 32 und der Rücklaufleitung 56 in Hubzylindern 16 über das Steuerventil 38 einen verVerbindung. Der in der unteren Kammer 74 ver- größerten Druck in der Leitung 48 auf, der über die schiebbare Ventilkolben 96 weist verstärkt ausgebil- Steuerleitung 102 in den Kolbenraum 104 übertragen dete Endteile 98 und 100 auf, von denen der Endteil 30 wird und über die Leitung 58, das geöffnete Steuer-98 eine größere Fläche als der Endteil 100 aufweist ventil 62, die Leitung 60 und die Rücklaufleitung 56 und in der Darstellung der F i g. 2 mit Abstand vom zum Sammelbehälter 22 hin langsam abgebaut wird, linken Ende der unteren Kammer 74 angeordnet ist. Dadurch wird in der unteren Stellung der Ausleger-Eine Feder 99 sucht den Ventilkolben 96 in der arme 12 eine langsame Hubgeschwindigkeit aufrecht-Zeichenebene nach rechts zu drücken. 35 erhalten.

Ein im Umschaltventil 36 vorgesehenes Druck- Erreichen die Auslegerarme 12 eine vorbestimmte begrenzungsventil 86 steht über eine Pilotleitung 82 Hubstellung, so wird über das Betätigungsgestänge mit dem Druckkanal 72 in Verbindung und wird 68, die Nockenscheibe 66 und den Nockenstößel
durch eine Feder 88 in geschlossener Stellung gehal- das Steuerventil 62 geschlossen, wodurch der durch ten. In der geöffneten Stellung des Druckbegrenzungs- 40 Rückstau bedingte zusätzliche Druckaufbau in dem ventils 86 wird einer die Feder 88 aufnehmenden Kolbenraum 104 nicht mehr ausgeglichen werden Kammer 84 über die Pilotleitung 82 Druckflüssigkeit kann, vielmehr zu einer Beaufschlagung des Endteiles zugeführt, welche dann aus der Kammer 84 über 100 des Ventilkolbens 96 führt, wodurch der Ventileinen Kanal 90 in den linken Teil der unteren Kam- kolben 96 in seine linke Stellung gegen die Wirkung mer 74 strömen kann. Der Ventilkolben 96 ist von 45 der Feder 99 gedrückt wird. In dieser Stellung wird einer Bohrung 92 durchsetzt, die eine Drosselstelle die Verbindung der Niederdruckpumpe 24 mit dem 94 aufweist und eine Verbindung zwischen dem lin- Sammelbehälter 22 über die untere Kammer 74 unterken und dem mittleren Teil der unteren Kammer 74 brachen, und die Druckflüssigkeit der Niederdruckbildet. Die Bohrung 92 mit der Drosselstelle 94 kann pumpe 24 strömt über die Leitung 32 und die untere bei entsprechender Stellung des Ventilkolbens 96 50 Kammer 74 zur Bohrung 76 und öffnet hierdurch das auch eine Verbindung mit der Rücklaufleitung 56 Einwegventil 78, so daß auch diese Druckflüssigkeit herstellen. in den Druckkanal 72 einströmen kann. Die ver-

Auf der 'der Feder 99 abgewandten Seite des einigte Druckflüssigkeitsmenge der Niederdruck-Ventilkolbens 96 ist ein Kolbenraum 104 vorgesehen, pumpe 24 und der Hochdruckpumpe 26 gelangt vom der über eine Steuerleitung 102 mit der Leitung 48 55 Druckkanal 72 in die Leitung 48, von hier über das verbunden ist. In dieser Steuerleitung 102 ist eine Steuerventil 38 zu den Hubzylindern 16, die nunmehr Drossel 106 vorgesehen, um die Durchflußmenge zum mit einer schnelleren Geschwindigkeit der Ausleger-Kolbenraum 104 zu begrenzen, der ferner mit der arme 12 die Ladeschaufel 14 anheben. Der Druck, zum Steuerventil 62 führenden Leitung 58 in Verbin- bei dem die Druckflüssigkeit der Niederdruckpumpe dung steht. 60 24 zusätzlich zuschaltbar ist, kann durch die Feder

In einer weiteren Ausführungsform des die Aus- 99 reguliert werden. Es hat sich als zweckmäßig erlegerarme 12 mit dem Steuerventil 62 verbindenden wiesen, die Hochdruckpumpe 26 mit einem maxima-Betätigungsmechanismus ist ein Gestänge 118 mit len Druck von 175 kg/cm² und die Niederdruckeinem in einem Stromkreis angeordneten Schalter 112 pumpe 24 mit einem höchsten Druck von 140 kg/cm² verbunden. Eine über eine Leitung 128 geerdete 65 zu betreiben. Ein Zuschalten erfolgt zweckmäßiger-Stromquelle 116 versorgt über einen Schalter 114 und weise dann, wenn sich in der Leitung 48 ein Druck den Schalter 112 sowie eine Leitung 122 die Wick- von etwa 17,5 kg/cm² aufgebaut hat. Das Steuerlung einer Magnetspule 110, welche über eine Lei- ventil 62 wird dann geschaltet, sobald die Lade-

Claims (3)

schaufel 14 beispielsweise über einen Bereich von 0 bis 1,2 m Höhe bewegt worden ist. Nach Vereinigung der Flüssigkeitsmengen aus der Hochdruckpumpe 26 und der Niederdruckpumpe 24 werden die Auslegerarme 12 relativ schnell in die höchste Hubstellung bewegt. Bedingt durch die Konstruktion eines Schaufelbaggers, nimmt jedoch hierbei der Hebelarm des Drehmomentes am Angriffspunkt der Auslegerarme 12 an der Ladeschaufel 14 mit zunehmender Hubstellung ab. Zum Ausgleich benötigen die Hubzylinder 16 einen höheren Druck, der nur dadurch erreicht werden kann, daß ausschließlich Druckflüssigkeit von der Hochdruckpumpe 26 den Hubzylindern 16 zugeführt wird, während die Druckflüssigkeit der Niederdruckpumpe 24 mit dem Sammelbehälter 22 kurzgeschlossen wird. Zu diesem Zweck dient das Druckbegrenzungsventil 86, welches so eingestellt ist, daß es bei Überschreiten beispielsweise eines Druckes im Druckkanal 72 von 140 kg/cm2 geöffnet wird, so daß der 140 kg/cm2 übersteigende Druck über die Pilotleitung 82 und den Kanal 90 auf den federbelasteten Endteil 98 des Ventilkolbens 96 in dem Sinne einwirkt, daß dieser wieder in seine rechte Endlage verschoben wird, in der die Niederdruckflüssigkeit führende Leitung 32 über die Rücklaufleitung 56 mit dem Sammelbehälter 22 in Verbindung steht. Die Verschiebung erfolgt auf Grund der größeren wirksamen Fläche des Endteiles 98 im Verhältnis zur wirksamen Fläche des gegenüberliegenden Endteiles 100. Nach dieser Verschiebung wird der Druckkanal 72 des Umschaltventils 36 ausschließlich mit Druckflüssigkeit von der Hochdruckpumpe 26 versorgt, so daß die Hubzylinder 16 mit langsamerer Geschwindigkeit gehoben werden. Die beim Verschieben des Ventilkolbens 96 in seine rechte Endstellung in der-unteren Kammer 74 verdrängte Druckflüssigkeit gelangt über eine Bohrung 108 zur Rücklaufleitung 56 und damit zum Sammelbehälter 22. Durch die den Ventilkolben 96 axial durchsetzende Bohrung 92 wird ein zu hoher Druckaufbau vor dem Endteil 98 verhindert. Die Drosselstelle 94 in der Bohrung 92 ist so bemessen, daß der Ventilkolben 96 in seiner rechten Endstellung verbleibt. Nach Erreichen der höchsten Hubstellung der Auslegerarme 12 wird der Steuerhebel 46 betätigt, um die gefüllte Ladeschaufel 14 zu entleeren. Anschließend wird der Steuerhebel 44 betätigt, um die Senkbewegung einzuleiten. Während des Senkens der Auslegerarme 12 verringert sich der Druck in der Leitung 48, so daß das Druckbegrenzungsventil 86 schließt und der Druck in der Leitung 48 aber noch über 17,5 kg/cm2 liegt.- Dieser Druck gelangt über die Steuerleitung 102 zum Kolbenraum 104 und verschiebt den Ventilkolben 96 in seine linke Endstellung, so daß das Umschaltventil 36 nunmehr die vereinigte Druckflüssigkeitsmenge der Hochdruckpumpe 26 und der Niederdruckpumpe 24 dem Steuerventil 38 zuführen kann. Die Auslegerarme 12 werden dann so weit gesenkt, bis durch das Betätigungsgestänge 68 die Nockenscheibe 66 und den Nockenstößel 64 das Steuerventil 62 erneut betätigt wird, um die Druckflüssigkeit in der Leitung 48 über den Kolbenraum 104 und die Leitungen 58 und 60 zur Rücklaufleitung 56 abfließen zu lassen. Durch den Druckabbau in der Leitung 48 verschiebt sich der Ventilkolben 96 wieder in seine rechte Endstellung, in der die Niederdruckpumpe 24 mit dem Sammelbehälter 22 verbunden ist. Das Umschaltventil 36 fördert demnach nur noch Druckflüssigkeit von der Hochdruckpumpe 26 zu den Hubzylindern 16, so daß sich eine langsame Senkgeschwindigkeit einstellt. Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform betätigt die Magnetspule 110 unmittelbar das Steuerventil 62 je nach Lage der Auslegerarme 12. In der abgesenkten Stellung der Auslegerarme 12 wird der ίο Schalter 112 durch das Gestänge 118 geschlossen gehalten. Ist auch der Schalter 114 geschlossen, so bleibt das Steuerventil 62 durch die erregte Magnetspule 110 geöffnet, und die Leitung 58 steht über die Leitung 60 und die Rücklaufleitung 56 mit dem Sammelbehälter 22 in Verbindung. Erreichen die Auslegerarme 12 beim Heben eine vorbestimmte Stellung, so wird der Schalter 112 geöffnet, so daß der Stromkreis zu der Magnetspule 110 unterbrochen und das Steuerventil 62 geschlossen wird. Es stellt sich dann der gemeinsame Druckflüssigkeitskreislauf ein, und die Auslegerarme 12 können mit erhöhter Geschwindigkeit gehoben werden. a5 Patentansprüche:

1. Hydraulisches Steuersystem für Schaufelbagger, bei denen die Auslegerarme mittels hydraulischer Hubzylinder gehoben und gesenkt werden und bei denen an den freien Enden der Auslegerarme Arbeitswerkzeuge gelagert sind, mit einer Hochdruckpumpe und einer Niederdruckpumpe, deren Förderstrom bei Heben der Auslegerarme in dem Bereich ihres Hubweges, in dem der Kraftbedarf verhältnismäßig gering ist, zur Erhöhung der Hubgeschwindigkeit mittels eines selbsttätig arbeitenden Umschaltventils dem Förderstrom der Hochdruckpumpe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (36) einen Druckkanal (72) für den Förderstrom der Hochdruckpumpe (26) und einen als Differentialkolben ausgebildeten Ventilkolben (96) besitzt, der in seiner durch Beaufschlagung seiner größeren Fläche bewirkten Endstellung den Förderstrom der Niederdruckpumpe (24) in den Sammelbehälter (22) leitet, in der anderen Endstellung dagegen die Verbindung nach dem ^Sammelbehälter (22) hin absperrt und dadurch die Förderung des Förderstromes in den Druckkanal (72) über eine Bohrung (76) bewirkt, die durch ein Einwegventil (78) entgegen dieser Strömungsrichtung versperrbar ist, und daß der Kolbenraum auf der Seite der größeren Fläche des Ventilkolbens (96) mit dem Druckkanal (72) über ein Druckbegrenzungsventil (86) verbunden ist, welches bei einem dem Höchstdruck der Niederdruckpumpe (24) entsprechenden Druck im Druckkanal (72) anspricht und die Verbindung freigibt, während der Kolbenraum (104) auf der Seite der kleineren Fläche des Ventilkolbens (96) mit dem Druckkanal (72) verbunden ist.

2. Hydraulisches Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkolben (96) durch eine Feder (99) beaufschlagt ist, die den Ventilkolben (96) in die die Niederdruckpumpe (24) mit dem Sammelbehälter (22) verbindende Stellung zu drücken sucht.

3. Hydraulisches Steuersystem nach An-

spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Fläche des Ventilkolbens (96) einerseits über eine Drossel (106) mit dem Druckkanal (72) verbunden ist und andererseits mit dem Sammelbehälter (22) über ein Steuerventil (62) in Ver-

bindung steht, welches von den Auslegerarmen (12) über ein Betätigungsgestänge (68) so betätigt wird, daß es nach einer kleinen Senkbewegung der Auslegeranne (12) aus deren oberen Endstellung geschlossen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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