DE1650339A1

DE1650339A1 - Mehrspindel-Steuerventil mit begrenztem Reihenbetrieb

Info

Publication number: DE1650339A1
Application number: DE19671650339
Authority: DE
Inventors: Scheidt James Edward; Shook Donald Lee; Dorrance Oldenburg
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1967-06-15
Filing date: 1967-12-12
Publication date: 1971-03-11
Also published as: ES347052A1; BE707143A; US3483890A; CH466656A; GB1177820A; SE322416B

Description

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PATENTANWÄLTE Dipl.-Ing. MARTI N'LI CHT

Dr. RE I N HOLD SCHMIDT

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN

8 Mönchen 2 · THEREsiENSTRASSE 33 Dipl.-Wirtsch.-lng. AXEL HANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

München,den 12.Dezember 1967

Ihr Zeichen Unser Zeichen /Ca

CATERPILLAR TRACTOR CO. SAN LEANDRO, CALIFORNIA DAVIS STREET 800
V.St. A.

Mehrspindel-Steuerventil mit begrenztem Reihenbetrieb

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Steuerung des Betriebs zweier doppelt wirkender Winden, das ein erstes Ventilteil mit zwei Stellungen für die Bewirkung des Betriebs der einen Winde in zwei Richtungen und ein zweites Ventilteil aufweist, das für die Steuerung des Betriebs der zweiten Winde in zwei Richtungen dient, und bei dem die Durchgänge zwischen den Ventilteilen so zueinander angeordnet sind, daß das zweite Ventilteil nur dann in Reihe mit dem ersten Ventilteil geschaltet ist, wenn das erste Ventil-

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Patentanwalt· Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtich.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phyt. Sebastian Herrmann t MDNCHEM 2, THERESIENSTRASSE 33 ■ Telefon1281202 < TaleQramm-Adrenei Llpatlt/MOnchen

Bankvarfcindungani Daulidia Bank AG, Filial· München, Dap.-Kana Vlktualienmarkl, Konto-Nr. 70/30438 ■•yar. Varalnibank MOndien, Zwtlgit. Oikar-von-Millar-Rliig, Kto.-Nr. 882495 ■ Poetidiack-Kontoi MOndian Nr. 1s3397

Oppmaiwr !Ort» PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

teil sich in einer seiner beiden Stellungen befindet.

Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist für den Hebe- und Kippmechanismus eines Löffelbaggers konstruiert und wird in der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit einem derartigen Mechanismus beschrieben. Seine Verwendung für andere Zwecke ist jedoch ohne weiteres möglich und geht aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Der Löffel eines herkömmlichen Löffelbaggers wird von Hubarmen getragen, die an einem Baggertraktor angelenkt sind und von diesem nach vorn oder nach hinten verlaufen. Ein Kippgestänge steuert die Stellung des Löffels an den Hubarmen und kippt ihn nach vorn in eine Auskippstellung oder nach hinten in eine Rückziehstellung. Sowohl die Hebe- als auch die Kippvorgänge werden durch hydraulische Winden gesteuert, und der Druck, mit dem die Winden beaufschlagt werden, wird für gewöhnlich durch Ventilspindeln in einem gemeinsamen Gehäuse gesteuert. In Reihe geschaltete Ventile werden allgemein für Steuerungen dieser Art bevorzugt, aber es gibt einige Fälle, in denen der Reihenbetrieb einen Nachteil darstellt. Während des Ladens des Löffels ist die verfügbare Kraft oft ungenügend, um den Löffel mit einer einzigen, nach vorn gerichteten Materialverdrängungsbewegung vollständig zu laden. Daher wird während des Ladens der Löffel in bestimmter Weise betätigt, und es wurde festgestellt, daß eine sogenannte "Fischschwanz^-Bewegung sehr wirkungsvoll ist. Diese Bewegung kann am besten erzielt werden, wenn Hebe- und Kippbewegungen gleichzeitig alt in Reihe geschalteten

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Ventilen durchgeführt werden können_?aber die Rüekziehbewegung und die Hebebewegung nicht gleichzeitig durchgeführt werden können. Dies wird in der nachfolgenden Beschreibung deutlicher erläutert.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Ventils, das in der Lage ist, in der oben beschriebenen Weise und für den oben ^ beschriebenen Zweck zu wirken, und das.die oben genannten vorteilhaften Ergebnisse erreicht, sowie weitere Vorteile, die aus der nachfolgenden"Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervorgehen. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine Seitenrißansicht des Vorderteils eines Traktors, in der ein Ladelöffel gezeigt ist und schematise!! die verschiedenen Bewegungen veranschaulicht sind, die zum Laden des Löffels durch das als Fischschwanz-Bewegung bekannte Verfahren verwendet werden, und

Fig. 2 eine teilweise schematische Schnittansicht durch ein Ventilgehäuse, das die Hebe- und Kippventileinrichtungen enthält, die die vorliegende Erfindung umfassen.

In Figur i trägt der allgemein mit 10 bezeichnete Traktor einen Ladelöffel 11 auf zwei nach vorn verlaufenden Hubarmen, von denen einer bei 12 gezeigt ist. Die Hubarme können durch hydraulische Hubwinden, von denen eine bei 14 gezeigt ist, um einen Drehpunkt 13 angehoben und gesenkt werden.

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Die Stellung des Löffels 11 an den Hubarmen wird durch ein allgemein mit 15 !bezeichnetes, bekanntes Kippgestänge gesteuert, das Kippwinden umfaßt, von denen eine bei 16 gezeigt ist. Diese Winden werden betätigt, um den Löffel um seine Gelenkverbindung 17 mit den Hubarmen über ein Gestänge zu schwenken, wie es in der Technik bekannt ist. Das Anheben und Senken des Löffels mit den Hubwinden lh verleiht den Hubarmen 12 eine Schwenkbewegung in der Richtung des mit "Heben" bezeichneten Pfeiles. Die Betätigung des Kippgesfränges durch die Kippwinden l6 bewirkt die Vor- und Rückschwenkung des Löffels um die Gelenkverbindung 17 in Richtung des mit "Zurückziehen -Auskippen" bezeichneten Pfeils.

Die Kraft, die von dem Motor des Traktors geliefert wird, der ebenfalls die Kraft für die Komprimierung des

hydraulischen Druckmittels zur Betätigung der Winden liejfert, ist unter bestimmten Umständen nicht ausreichend, um den Löffel nach vorn in einen Materialvorrat zu stoßen und mit einer einzigen Bewegung vollständig zu laden. Die Fahrer von derartigen Traktorladern haben daher Zuflucht dazu genommen, den Löffel während des Ladens so zu bewegen, daß der Löffel mit der zur Verfügung stehenden Kraft schnell und wirkungsvoll vollständig geladen wird. Eines der an meisten bevorzugten Verfahren dieser Art ist die sogenannte Fischschwanzbewegung, und die aufeinanderfolgenden Bewegungen dieses Verfahrens sind in Figur 1 angedeutet. In dieser Figur

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ist der Löffel in seiner Ladestellung gezeigt, in der sein Boden etwa parallel zu dem Erdboden verläuft, und bei der der Löffel dem zu ladenden Material 19 durch Betätigung der Hubwinden 14 zum Anheben des Löffels 11 genähert wird. Das Anheben während des Ladens wird auch bevorzugt, weil dadurch Gewicht auf den Traktor übertragen wird und die Zugkraft erhöht wird, wenn sie am meisten benötigt wird. Diese Materialverdrängungs- und Hebebewegung j wird über eine mit A-B in Figur 1 bezeichnete Strecke fortgesetzt und endet etwa an einer Stelle, an der zu erwarten ist, daß der Traktor und die Hubwinden steckenbleiben. An dieser Stelle betätigt der Fahrer die Kippwinden in RUckziehrichtung, um die Schneidkante über die Strecke B-C nach oben zu bewegen. Dies wird vorzugsweise durchgeführt, ohne die Hebebewegung fortzusetzen, um die Schneidkante so niedrig wie möglich zu halten, wenn sie die Stelle C erreicht. Diese Unterbrechung der Hebebewegung findet automatisch statt, wie in der vorliegenden Beschreibung erläutert wird. Bei -

C schwenkt der Fahrer den Ladelöffel in Richtung seiner Auskippstellung, was automatisch von einer Wiederaufnahme der Hebebewegung begleitet wird, so daß die kombinierte / Tätigkeit eine nach vorn und geringfügig nach unten gerichtete Bewegung hervorruft, die mit C-D bezeichnet ist, und sodann eine fortgesetzte Aufwärtsbewegung zu der Stelle E. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt das Rückziehen des Löffels, wie es aus Figur 1 hervorgeht, da· durch die gestrichelte Linie 20 angedeutete Abscheren des Materials, mit dem Ergebnis, daß

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genügend Material durch die Schneidkante untergraben oder erfaßt worden ist, um den Löffel vollständig zu füllen, wenn er mit den Hubarmen angehoben wird, was bei der Beendigung des Rückziehvorganges selbsttätig stattfindet.

Einer der Vorteile des in Figur 1 schematisch gezeigten Ladevorgangs besteht darin, daß der Fahrer hinsichtlich seiner Aufmerksamkeit und der Kraft, die zur Betätigung des Hubventils während des Gesamtvorganges erforderlich sind, entlastet wird. Dies trifft insofern zu, als das Hubventil automatisch während des Rückziehvorgangs des Kippzylinders ausgeschaltet wird. Infolgedessen wird auf der Strecke B-C, auf der das Anheben nicht erwünscht ist, das Hubventil außer Betrieb gesetzt, und wenn die Stelle E erreicht worden ist, wird durch das Zurückziehen des Löffels in seine waagerechte Stellung abermals das Hubventil außer Betrieb gesetzt, aber sobald der Löffel waagerecht ist, setzt der Betrieb des Hubventils automatisch wieder ein, um den Löffel in seine 'Fragstellung anzuheben.

In Figur 2, auf die nunmehr Bezug genommen wird, ist ein Ventilgehäuse 2h veranschaulicht, das eine hin-und herbewegbare Steuerspindel 25 zur Steuerung der Kippzylinder und eine ähnliche Spindel 26 zur Steuerung der Hubzylinder 14 enthält. Beide Spindeln sind mit Zentrierfederanordnungen 27 bzw. 28 versehen, die von bekannter Ausbildung sind, um die Spindeln in einer neutralen oder Haltestellung zu halten.

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Die Kippspindel 25 ist von der Haltestellung in entgegengesetzten Richtungen zwischen einer Auskippstellung und einer Rückziehstellung bewegbar, wie es am linken Ende der Spindel angedeutet ist, an dem ein Steuergestänge mit der Spindel verbunden sein kann. Die Hubspindel 26 ist von ihrer Haltestellung in entgegengesetzten Richtungen in eine Hebestellung und in eine Senkstellung sowie in eine Schwebestellung bewegbar, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung außer Acht gelassen werden kann« "-

Druckmittel unter Druck zur Betätigung der Hub- und Kippzylinder wird von einer Pumpe 30 geliefert, die Druckmittel von einem Reservoir 31 über einen Filter 32 in einen Kanal 33 in dem Gehäuse 2k fördert, Wenn sich beide Ventile in der gezeigten Haltestellung^ be finden j, gelangt das Druckmittel unter Druck durch den Zylinder der Spindel 25 an entgegengesetzte Seiten einer Spindelerweiterung 35» die mit den üblichen Meßschlitzen 36 ausgebildet ist. Dieses Druckmittel strömt weiter nach unten in einen Kanal 3? und <| strömt durch den Zylinder der Spindel 26 an entgegengesetzten Seiten einer Spindelerweiterung 38. Von dort strömt es zu einem Auslaßkanal 39» von wo es in das Reservoir zurückgeleitet wird*

Da die Spindeln der Ventile, soweit bisher beschrieben, in Reihe angeordnet sind, kann der Hubzylinder betätigt werden, wenn sich das Kippventil in seiner Haltestellung befindet. Es geht aus Figur 2 hervor, daß bei Verschiebung des Hubventils in seine Hebestellung die Spindelerweiterung 38 und eine

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Erweiterung 41 der Spindel 26 die Verbindung zwischen dem Durchgang 37 und der Auslaßöffnung 39 absperren. Nunmehr wird durch den Druck ein in seine geschlossene Stellung durch eine Feder 43 vorgespanntes Absperrventil 42 geöffnet. Das Druckmittel gelangt durch einen Kanal 44 und geeignete Meßschlitze 45 in eine Kammer 46. Diese Kammer steht mit dem Kopfende der Hubzylinder 14 über eine Leitung 48 in Verbindung. Bei Betätigung des Hübzylinders wird Druckmittel aus seinem Stangenende über eine Leitung 49 ausgestossen, die mit einer Kammer 50 in Verbindung steht, die in der Hebestellung des Ventils über Meßschlitze 5* mit einer Kammer 52 in Verbindung steht, und gelangt von dort über einen Kanal 53 in den Auslaßkanal 39» von wo es zurück in das Reservoir gelangt.

Wie zuvor erwähnt, ist es wünschenswert, den Löffel während des Hebevorgangs in eine Auskippstellung zu betätigen, aber das Anheben des Löffels zu verhindern, während er in eine Rückziehstellung betätigt wird. Um den Löffel in seine Auskippstellung zu bewegen, wird die Spindel 25 nach rechts oder in die Auskippstellung bewegt, wodurch die Druckmitteldurchgänge von der Kammer 33 zu der Spindel 26 abgesperrt werden und der Druck ein zweites Absperrventil 55 öffnet. Dadurch wird Druckmittel durch einen Kanal 56 und Schlitze 57 in eine Kammer 58 geschickt, von wo der Druck über eine Leitung 59 dem Kopfende der Kippzylinder zugeleitet wird. Das aus dem Stangenende der Kippzylinder

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ausgestossene Druckmittel wird über eine Leitung 60 in eine Kammer 62 und von dort durch Schlitze 63 in einen Kanal 64 geschickt, der in Verbindung mit dem Absperrventil 42 steht, so daß die Hebetätigkeit des Hubzylinders nicht unterbrochen wird. Wenn die Kippspindel 25 in die Bückziehstellung nach links bewegt wird, wird ebenfalls die Verbindung zwischen der Kammer 33 und dem Durchgang 37 abgesperrt, und das Ventil 55 wird ebenfalls geöffnet, wodurch der Druck durch die Schlitze 63, die Kammer 62 und die Leitung 6O dem Stangenende der Kippzylinder zugeführt wird. Da es erwünscht ist, in diesem Fall die Hebetätigkeit der Hubzylinder zu unterbrechen, strömt das aus dem Kopfende der Zylinder l6 ausgestossene Druckmittel in die Kammer 5S und von dort durch die Schlitze 57 in eine Kammer 67, die über einen in gestrichelten Linien angedeuteten Kanal in Verbindpng mit der Kammer 52 steht, und von dort über den Durchgang 53 zu der Auslassöffnung 39. Somit ist in diesem

* .■ Fall kein Druck vorhanden, um das Absperrventil 42 zu öffnen

und den Hubzylinder zu betätigen.

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Claims

PATENTANWALT E Dipl.-Ing. MARTI N LI CHT PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN Dr. R E I N H O L D SCHMIDT 8MONCHENa-THERESIENSTRASSEaS ~Λ n. ■ .»/.. ■ , Avcr lj α k· c ii α k.i wi ·.>!()«. Dipl.-Wirtsch.-Ing. A X E L HANSMANN ι C 5Q339Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN CATERPILLAR TRACTOR CO. München,den 12.Dezember 1967 SAN LEANDRO1CALIFORNIa DAVIS S1 V.St.A. Ihr Zeichen Unser Zeichen /Ca DAVIS STREET 800 Patentanmeldung; Mehrspindel-Steuerventil mit begrenztem Reihenbetrieb P_a ten t_a_n s P__r_ü c_h β

1. Ventileinrichtung zur Betätigung zweier Sätze von hydraulischen Motoren, beispielsweise in den Hub- und Kipp-Hydraiikkreisen eines Löffelbaggers, gekennzeichnet durch ein Ventil (24,25) zur Betätigung des einen Satzes ion Motoren (l6) in zwei Richtungen, und ein zweites Ventil (24,26) zur Betätigung des zweiten Satzes von Motoren (14), wobei das erste Ventil (24,25) so ausgebildet ist, daß, wenn es zur Betätigung seiner Motoren (l6) in einer Richtung eingestellt ist, das aus den ihm zugeordneten Motoren (l6) ausgestossene Druckmittel dem anderen Ventil (24,26) für einen Betrieb dieses zweiten Ventils in Reihe mit dem ersten Ventil zugeleitet wird, und daß, wenn sich das erste Ventil (24,25) in der Stellung zur Betätigung seiner Motoren (16) in entgegengesetzter Richtung befindet, das aus den ihm zugeordneten Motoren (16) ausgestossene

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÜNCHEN 2, THERES IENSTrtk^EEjSg· Τβψο/iQigtf} 0l._Bramm-Adretie: Upalli/MOnchan

Druckmittel an dem anderen Ventil (24,26) vorbeigeleitet wird, um den Betrieb der dem zweiten Ventil zugeordneten Motoren (14) zu verhindern.

2. Ventileinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil eine Spindel (25 bzw. 26) aufweist, die in einem Druckkreis in offener Mittelstellung angeordnet sind, und daß das zweite Ventil in Reihe mit dem ersten Ventil geschaltet wird, wenn das erste Ventil in einer Richtung betätigt wird, während das zweite Ventil von dem Druckmittel umgangen wird, wenn das erste Ventil in entgegengesetzter Richtung betätigt wird»

3· Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ventil (25) in dem Kippkreis eines Löffelbaggers angeordnet ist, während da» andere Ventil (26) in dem Hebekreis des Löffelbaggers angeordnet ist, und daß bei Betätigung des Kippkreisventils (25) in einer Richtung die auf das Anheben des Löffels gerichtete Betätigung des Hebekreisventils (26) verhindert wird.

4. Ventileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippkreisventil (25) in zwei Richtungen betätigbar ist, um das Rückziehen und Auskippen des Löffels zu bewirken, und daß die Betätigung des Löffelhubventils (26) unwirksam ist, solange sich das Kippventil (25) in der Rückziehetellung befindet.

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