DE2726165A1 - Vorrichtung zur erhoehung der ausfahrgeschwindigkeit der kolbenstange eines druckmitteldruck verwendenden hubzylinders - Google Patents

Vorrichtung zur erhoehung der ausfahrgeschwindigkeit der kolbenstange eines druckmitteldruck verwendenden hubzylinders

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DE2726165A1
DE2726165A1 DE19772726165 DE2726165A DE2726165A1 DE 2726165 A1 DE2726165 A1 DE 2726165A1 DE 19772726165 DE19772726165 DE 19772726165 DE 2726165 A DE2726165 A DE 2726165A DE 2726165 A1 DE2726165 A1 DE 2726165A1
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pressure
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lifting cylinder
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Description

rrfe34
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft eine Beschleunigungsvorrichtung für hydraulischen oder pneumatischen Druck verwendende und in großem Umfang anwendbare Hubzylinder. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum Beschleunigen des Ausfahrens eines derartigen Hubzylinders.
Während es viele Maschinen gibt, bei denen die Beschleunigung des Ausfahrens der Kolbenstange eines Hubzylinders erforderlich ist, wird die Erfindung auf den Frontlader einer Transport- und Lademaschine angewendet zur Beschleunigung des Ausfahrens der Kolbenstange eines Zylinders und folglich zur Beschleunigung der Entladedrehung des Eimers des Frontladers, wodurch die Wirksamkeit des Betriebs verbessert wird.
Bei einer Maschine, bei der ein Eimer an das vordere Ende eines Arms angelenkt ist und zum Schaufeln und Entladen von Erde, Sand oder einer Last gedreht wird, ergibt ein einfaches Verschieben einer festgelegten Ölmenge zwischen der vorderen und hinteren Kammer des Zylinders unterschiedliche Ausfahr- und Einziehgeschwindigkeiten der Kolbenstange.
Dies ist durch die unterschiedlichen Volumen der vorderen und hinteren Kammer eines Hubzylinders bedingt. Im einzelnen ist das Volumen der vorderen Kammer bei Vorhandensein der Kolbenstange kleiner als das Volumen der hinteren Kammer, und zwar um einen dem Volumen der Kolbenstange entsprechenden Betrag. Das Ergebnis ist, daß bei Vergleich eines Falls, bei dem zum Ausfahren der Kolbenstange eine feststehende Ölmenge in die hintere Kammer gelifert wird, mit einem Fall, bei dem zum Einziehen der Kolbenstange dieselbe Ölmenge in die hintere Kammer geliefert wird, es sich ergibt, daß die Bewegungs-
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geschwindigkeit der Kolbenstange im letzteren Fall größer als im ersteren Poll ist. Daher ist im Fall der vorliegenden Haschine die Drehgeschwindigkeit des Eimers beim Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Last hoch, jedoch beim Entleeren niedrig. Hiermit kann die Wirksamkeit des Betriebs nicht verbessert werden.
Bei Maahinen mit solchen Hydraulikzylindern wurden zur Verbesserung der Wirksamkeit des Betriebs viel Zeit und Geld aufgewendet, und zwar deswegen, weil die zu ergreifenden Maßnahmen darin bestehen, daß zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der hin- und hergehenden Kolbenstange die Größe und Leistung der hydraulischen Pumpen und Elektromotoren erhöht werden müssen. Es ist ein Nachteil, daß diese Maßnahmen eine Vergrößerung der Große der Rohrleitung und einen zusätzlichen Einbau eines Verbindungssystems erfordern, wodurch die Kosten weiter erhöht werden.
Eine kürzliche Maßnahme zur Beseitigung dieser Nachteile besteht in einem sogenannten Servoventil, vergl. die Juni-Ausgäbe 1976 der Zeitschrift "Yuatsuka Sekkei" (Hydraulic Design). Dieses Ventil enthält drei Rückschlagventile, die so parallel angeordnet sind, daß öl in gegebenen Richtungen strömen kann und daß ein Teil des Rücklauf Öls von der vorderen Kammer des Zylinders sich mit dem öl aus einer vor einem Steuerventil gelegenen Pumpe vereinigen kann, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit der Zylinderstange erhöht wird. Diese Anordnung erfordert daher die Erhöhung der Größe der Steuerventile und Rohrleitungen.
Die Erfindung soll die Hubzylindern eigenen Nachteile beseitigen und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange eines Hubzylinders schaffen zur Verbesserung der Wirksamkeit des Betriebs von Hubzylinder verwendenden Maschinen.
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Hierzu sieht die Erfindung eine Beschleunigungsvorrichtung vor, die so ausgelegt ist, daß sie während des Ausfahrens der Kolbenstange eines Hubzylinders das gesamte von der vorderen Kammer des Hubzylinders rückströmende öl in die hintere Kammer des Hubzylinders strömen läßt. Diese Beschleunigungsvorrichtung enthält ein oder zwei Schieber, die bei Beaufschlagung mit hydraulischem Druck zur Ventilsteuerung betätigt werden können und zwischen einem Steuerventil und der vorderen sowie hinteren Kammer eines Hubzylinders eingebaut werden.
Gemäß der Erfindung wird die Geschwindigkeit des der hinteren Kammer eines Zylinders zugeführten Öls erhöht, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht wird. Ferner kann der folgende konstruktive Vorteil erzielt werden: Da zum Strömenlassen des Rücklauföls von der vorderen in die hintere Kammer ohne Durchlaufen des Steuerventils ein oder zwei Schieberventile verwendet werden, kann die Vorrichtung kompakt am Zylinder angebaut werden ohne Größenzunahme des Steuerventils und des Rohrstrangs. Somit ist die Anordnung einfach, frei von Störungen und billig. Die Vorrichtung kann ohne wesentlichen Umbau an vorhandenen Hubzylindern befestigt werden. Ferner kann durch Wahl eines geeigneten Kolbenstangendurchmessers die Ausfahrge schwindle it der Kolbenstange des Hubzylinders ohne Verwendung eines speziellen Richtungssteuerventils oder dgl. eingestellt werden.
Wenn die Erfindung bei Hubzylindern für Frontlader einer Transport- oder Lademaschine angewendet wird, ist die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange und folglich die Drehgeschwindigkeit der Entladung des Eimers erhöht, so daß die Wirkung des Abschleudern von Erde, Sand oder einer anderen Ladung verbessert wird bei einer Verminderung der Möglichkeit/, daß diese Ladung am Eimer kleben bleibt. Da die Wirksamkeit des Betriebs erhöht wird, können die Betriebszeiten der Machine verkürzt und Brennstoffkosten eingespart werden. Selbstverständlich ist die Beschleunigungsvorrichtung der Erfindung
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nichL nur bei hydraulischen Druck verwendenden Hubzylindern, sondern auch bei pneumatischen Druck verwendenden Hubzylindern anwendbar. Somit ist der Anwendungsbereich der Erfindung sehr groß.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
Fig. 1a eine Seitenansicht eines mit einem Frontlader ausgerüsteten Traktors;
Fig. 1b eine Seitenansicht des einen Ladevorgang ausführenden Traktors;
Fig. 2a - 2c Längsschnitte eines Hubzylinders, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;
Fig. 3 ein grundlegendes Schaltschema für das in Fig. 2a - 2c gezeigte System;
Fig. 4a und 4b Längsschnitte eines Hubzylinders, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführ uiigs form der Erfindung versehen ist;
Fig. 5 ein grundlegendes Schaltschema für das in Fig. 4a und 4b gezeigte System;
Fig. 6 einen Längsschnitt eines Hubzylinders, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung versehen ist;
Fig. 7a und 7b schematische Darstellungen von Hubzylindern, die mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung versehen sind.
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FJ-g. 1a zeigt einen Traktor A, einen am Traktor A "befestigten Frontlader und einen hydraulischen Hubzylinder, dex· mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist.
Der hydraulische Hubzylinder G dreht; einen am vorderen Ende eines Hubarms 2 angelenkten Eimer 1 zum Schaufeln und Entleeren von Erde, Sand oder einer anderen Ladung. Der Hubarm 2 wird durch einen Hydraulikzylinder 3> angehoben und abgesenkt; während des Beladens eines Lastwagens oder dgl. mit Erde, Sand oder einer anderen Ladung, vgl. Fig. 1b. An eine hydraulische Pumpe ist ein Hochdruckschlauch 4 angeschlossen. An einen Ölbehälter ist ein Hochdruckschlauch 4' angeschlossen. Zum Umschalten der Strömungsrichtung des Öls sind Steuerhebel 5» 51 vorgesehen.
Durch einen Hochdruckschlauch 6a wird Öl der vorderen Kammer b des hydraulischen Hubzylinders C zum Zurückziehen einer Kolbenstange 7 und zum Drehen des Eimers 1 im Uhrzeigersinn zugeführt, wenn Erde, Sand oder eine andere Ladung geschaufelt wird. Gleichzeitig strömt das Rücklauföl von der hinteren Kammer b des Hubzylinders G über einen weiteren Hochdruckschlauch 6b zurück in den Ölbehälter. Wenn diese Ladung entleert werden soll, wird öl der hinteren Kammer b über den Hochdruckschlauch 6b zugeführt, wodurch die Kolbenstange 7 zum Drehen des Eimers 1 im Uhrzeigersinn ausgefahren wird. Gleichzeitig strömt das Rücklauf öl von der vorderen Kammer a in die hintere Kammer b aufgrund der Funktion der im folgenden zu beschreibenden Vorrichtung der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Eine Beschleuniguijpvorrichtung 10 enthält einen Block 11 und einen Schieber 14. Der Block 11 weist zur Aufnahme des Schiebers 14· eine runde, bohrungsähnliche Kammer 12 auf, deren oberes Ende durch einen hineingeschraubten Stopfen 21 verschlossen ist. Der untere Abschnitt der Kammer 12 endet in einer Öffnung G^, die mit der hinteren Kamma? b des Hubzylinders C in Verbindung steht. Der obere Abschnitt des Blocks 11 ist mit einer
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öffnung Px, versehen, die ein Verbindung zwischen dem Hochdruckschlauch 6a und der Kammer 12 herstellt. Der untere Abschnitt des Blocks 11 ist mit einer Öffnung P- versehen, die eine Verbindung zwischen dem Hochdruckschlauch 6b und der Kammer 12 herstellt. Ferner isb zwischen den Öffnungen P^ und P^ eine Öffnung P, ausgebildet, die über ein Rohr 9 eine Verbindung
G zwischen der vorderen Kammer a des Hubzylinders und der Kammer 12 herstellt.
Der Schieber 14 weist eine abgestufte zylindrische Kontur mit einem an einem Ende vorgesehenen Vorsprung 16 auf und ist axial verschieblich in die den Schieber aufnehmende Kammer 12 des Blocks gepaßt. Die andere Endfläche des Schiebers 14 ist mit einer axialen Bohrung 17 versehen, deren inneres Ende in einer Durchgangsbohrung 18 endeC, die sich durch den Schieber 14 hindurch erstreckt und an dessen Umfangsflache mündet. Zur Ausführung seiner Punktion als Schieberventil kann der Schieber
14 in der Kammer 12 des Blocks 11 aaal bewegt werden. Im einzelnen ist die Anordnung der Öffnungen des Blocks so getroffen, daß bei einem Anheben des Schiebers 14,bis dessen Vorsprung 16 am Stopfen 21 anstößt, die Öffnung Px, von der Umfangsflache
15 des Schiebers 14 verschlossen wird, wahrend die Öffnung P^ sich mit der Durchgangsbohrung 18 des Schiebers 14 deckt und hiermit in Verbindung steht, und daß bei einer Absenkung des Schiebers 14, bis dessen untere Endfläche 29 an der am unteren Ende der Kammer 12 ausgebildeten Schulter 13 anstößt, die Öffnungen Px. und Pp über den Schieber 14 miteinander in Verbindung stehen.
Der Schieber 14 wird normalerweise durch an seinem oberen und unteren Ende angeordnete Federn 22 bzw. 2 3 in seiner neutralen Stellung gehalten, vgl. Fig. 2a. Der mit der Beschleunigungseinrichtung ausgerüstete und in obiger Weise gebaute hydraulische Hubzylinder arbeitet in folgender Weise:
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Fig. 2b zeigt den Strömungszustand von Öl "bei einer Drehung des Eimers 1 im Uhrzeigersinn zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung. Wenn der Steuerhebel 5 betätigt wird zum Zuführen von Drucköl von der Ölpumpe über den Hochdruckschlauch 6b wirkt der Druck auf die obere Endfläche 19 des Schiebers 14, wodurch dieser abwärts gedruckt wird, bis die untere Endfläche 2ü an der Schulter 13 der Kammer 12 anstößt, wobei das Drucköl durch die Öffnung P und das Rohr 9 in die vordere Kammer a des Hubzylinders G strömt. Als Ergebnis wird der Kolben 8 unter dem hydraulischen Druck bewegt und zieht die Kolbenstange 7 zurück. Gleichzeitig strömt das Rücklauföl aus der hinteren Kammer b über die Hochdruckschläuche 6b und 4' zurück in den ölbehälter. Die Rückzugsgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 im Hydraulikzylider unterscheidet sich in diesem Fall nicht von derjenigen eines herkömmlichen hydraulischen Hubzylinders.
Fig. 2c zeigt den Strömungszustand von Öl in dem mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Hubzylinders, wenn der Eimer 1 zum Entladen der Ladung im Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn der Steuerhebel 5 aus seiner neutralen Stellung betätigt wird zum Zuführen von Drucköl über den Hochdruckschlauch 6b, strömt das öl über die öffnung P^ in die hintere Kammer b und beaufschlagt den Kolben 8, vgl. Fig. 2a. Da gleichzeitig die öffnung P durch die Umfangsfläche 15 des Schiebers 14 verschlossen ist, ist für das Rücklauföl an der vorderen Kammer a kein Raum zum Entweichen vorhanden,und folglich entsteht in der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer "bein hoher Druck. Gleichzeitig hiermit wirkt aber auch der Öldruck auf die untere Endflache 20 des Schiebers 14 und drückt diesen nach oben, bis die Endfläche seines Vorsprungs 16 am Stopfen 21 anstößt, mit dem Ergebnis, daß zwischen der öffnung P^ und der Durchgangsbohrung 18 des Schiebers 14 eine Verbindung hergestellt wird, die es ermöglicht, daß sich das gesamte Rücklauföl aus der vorderen Kammer mit
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dem Drucköl aus der hydraulischen Pumpe vereinigt und hiermit in die hintere Kammer b strömt. Folglich wird die Zuführgeschwindigkeit des Öls zur hinteren Kammer b erhöht und vergrößert die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7; d.h. daß die Drehgeschwindigkeit der Entladung des Eimers 1 erhöht wird.
Fig. 3 zeigt eine grundlegende Schaltung für die obige Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung ist somit nicht auf die oben beschriebenen Ausbildungen und Anordnungen beschränkt, sondern kann in jeder Form ausgeführt werden, solange sie mit der grundlegenden Schaltung übereinstimmt.
Wenn der Steuerhebel 5 zum Schalten des Steuerventils V zur Seite V^. betätigt wird, strömt Drucköl von der Pumpe P durch eine Zwischenöffnung d der Beschleunigungsvorrichtung D^ in die hintere Kammer b des Zylinders C. Als Ergebnis wird der Öldruck in einem Vorsteuerkreis e. ausreichend erhöht zum
Schalten der Be schleunigungs vor richtung D^ zur Seite d,-. Somit vereinigt sich innerhalb der Beschleunigungsvorrichtung D^, beim Ausfahren der Kolbenstange das gesamte öl der vorderen Kammer a des Hubzylinders C mit dem Drucköl aus der Pumpe P und wird hiermit in die hintere Kammer b des Hubzylinders C gedrückt. AHs Ergebnis wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht.
Ferner wird bei Betätigung des Steuerhebels 5' zum Schalten des Steuerventils V zur Seite Vp die Beschleunigungsvorrichtung D^. zur Seite dp geschaltet aufgrund eines Druckanstiegs in einem Vorsteuerkreis ep, so daß das Drucköl aus der Pumpe P der
vorderen Kammer a des Hubzylinders C zugeführt wird, während das öl in der hinteren Kammer b über das Steuerventil V zurück in den Behälter P strömt. Als Ergebnis wird die Kolbenstange im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit wie bei einem herkömmlichen Hubzylinder zurückgezogen.
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Fig. 4a zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Eine Beschleunigungsvorrichtung 24 enthält einen Block 25 und zwei darin verschiebbar aufgenommene Schieber 29 und 32.
Der Schieber 29 hat die Funktion eines Ventils zwischen einem Ventilkopf 30, der am Schieber 29 angrenzend an den Hochdruckschlauch 6a ausgebildet ist, und einem Ventilsitz 26, der am Block 25 ausgebildet ist. Die andere, einem Rohr 9 zugewandte Endfläche 9 steht mit der vorderen Kammex1 a eines Hydraulikzylinders G in Verbindung und ist nut einem axialen hohlen Abschnitt 3I ausgebildet, der sich durch den Schieber 29 erstreckt und dessen Umfangsflache zur Zwischenkammer 25 des Blocks 25 hin mündet.
Der andere Schieber 32 hat eine abgestufte zylindrische Kontur mit einem Ventilkopfabschnitt 33 von vergrößertem Durchmesser an dessen an den Hochdruckschlauch 6b angrenzendem Ende,sowie einen Ventilschaftabschnitt 34-, und hat die Funktion eines Ventils zwischen dem Ventilkopf 35 und einem Ventilsitz am Block 25· Der Schieber 32 wird normalerweise von einer Feder 55 m seiner Ventilschkeßstellung gehalten. Der Schieber 52 und die Feder j>5 sind in eine in den Block 25 eingeschraubte Kappe eingepaßt.
Der mit der in oben beschriebener Weise gebauten Beschleunigungsvorrichtung ausgerüstete hydraulische Hubzylinder arbeitet in folgender Weise:
Fig. 4a zeigt den Strömungszustand des Öls, wenn der Eimer 1 zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Bei Betätigung des Steuerhebels 5 zum Zuführen von Drucköl von der hydraulischen Pumpe durch den Hochdruckschlauch 6a wirkt hydraulischer Druck auf den Ventilkopf 50 des Schiebers 29 und bewegt diesen, bis die gegenüberliegende Endfläche 31 am Rohranschluß 57 anstößt. Daher strömt Drucköl in die Zwischenkammer 27 des Blocks 25·
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Da die Verbindung zwischen der Zwischenkammer 27 ujdd der hinteren Kammer b des Hubzylinders C durch den SchJ&er 32 unterbrochen ist, strör.t in diesem Augenblick Drucköl in den hohlen Abschnitt 31 des Schiebers 29 durch dessen Umfang und dann durch das Rohr 9 in die vordere Kammer a des Hubzylinders C. Als Ergebnis wird der Kolben 8 beaufschlagt und zieht die Kolbenstange 7 zurück, wodurch der Eimer 1 zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Da das Rücklauföl aus der hinteren Kammer b durch den Schieber 32 am Strömen in die Zwischenkammer 27 gehindert wird, strömt es in diesem Fall durch die Hochdruckschläuche 6b und 4' in den Ölbehälter; d.h., der Betrieb des mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Druckzylinders unterscheidet sich in diesem Fall nichb vom Betrieb von üblichen hydraulJsshen Zylindern.
Fig. 4-b zeigt den Strömungszustand des Öls in dem mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Hubzylinder, wenn Erde, Sand oder eine andere Ladung entleert werden soll. Bei Betätigung des Steuerhebels 5' zum Zuführen von Drucköl durch den Hochdruckschlauch 6b strömt das Drucköl in die hintere Kammer b des Hubzylinders G und beaufschlagt den Kolben 8. Wenn der Kolben 8 in einem gewissen Ausmaß bewegt wird, übt das Rücklauföl aus der vorderen Kammer a auf den Schieber 29 einen hydraulischen Druck aus und verschiebt ihn zum Hochdruckschlauch 6a hin. Als Ergebnis wird die Verbindung zwischen dem Hochdruckschlauch 6a und der Zwischenkammer 27 des Bbcks 25 unterbrochen. Ferner unterbricht der Schieber 32 die Verbindung zwischen der Zwischenkammer 27 und der hinteren Kammer b. Folglich werden in der vorderen Kammer a und in der hinteren Kammer b hohe Drücke erzeugt. Jedoch wirkt der hydraulische Druck auf die Endfläche t>f>x des Ventilkopfs 33 des Schubers 32. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, und da die Querschnittsfläche der Endfläche 33' des Ventilkopfs 33 größer als die Querschnittsfläche der Rückseite 33"
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des Ventilkopfs 33 ist, wird darüber hinaus der Schieber 32 gegen die elastische Kraft der Feder 35 verschoben und stellt eine Verbindung zwischen der Zwischenkammer 27 und der hinteren Kammer b her. Wenn die Schübe, die in diesem Zeitpunkt von den Drücken in der vorderen Kammer b und iu der hinteren Kammer b ausgeübt werden und auf die gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 8 wirken, mit-einander verglichen werden, ergibt sich dadurch, daß die Querschnittsfläche der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des Kolbens 8 um einen Betrag, der der Querschnittsfläche der Kolbenstange 7 entspricht, kleiner ist als die Querschnittsfläche der zur hinteren Kammer b gerichteten Seite des Kolbens 8, daß der Schub auf die zur hinteren Kammer b gerichtete Seite des Kolbens 8 größer ist, so daß die Kolbenstange 7 nach vorne hinausgedrückt wird.
Diese Beziehung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Zylinderschub = Druckdifferenz am Kolben χ wirksame Kolbenflache.
Somit strömt das öl in der vorderen Kammer a in die hintere Kammter b und wird die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die hintere Kammer b durch das sich mit dem Drucköl aus der ölpumpe vereinigende Rücklauföl aus der vorderen Kammer a erhöht. Als Ergebnis wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange des Hubzylinders C größer als bei herkömmlichen Hubzylindern.
Fig. 5 zeigt eine grundlegende Schaltung für die oben beschriebene zweite Ausführungsform. Somit ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Anordnung teechrankt, sondern kann in beliebiger Form ausgeführt werden, solange sie mit dieser grundlegenden Schaltung in Übereinstimmung steht.
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Wenn das Steuerventil V zur Seite v^ geschaltet wird, strömt das Drucköl aus der Pumpe P in die hintere Kammer b des Hubzylinders G und wirkt gleichzeitig hydraulischer Druck auf die Beschleunigungsvorrichtung Dp zu deren BetaUigung, wodurch das gesamte öl m der vorderen Kammer a über die Beschleunigungsvorrichtung Dq in die hintere Kammer b strömt. Als Ergebnis wird die AusfahrgeschwindigleLt der Kolbenstange erhöht. Es ist zusätzlich em Rückschlagventil f vorgesehen.
Wennüas Steuerventil V zur Seite v~ geschaltet wird, strömt Drucköl aus der Pumpe P über das Rückschlagventil f m die vordere Kammer a des Hubzylinders C, während das gesamte öl in der hinteren Kammer b über das Steuerventil V zurück in den Behälter T strömt.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform der Erfindung. Ein Schieber j>Q besbeht aus einem Ventilkopf ^8, während ein Ventilschaft 4u mittels eines Stopfens 41 in einem Kolben 8 eingebauc ist. Der Ventilschaft 4u ist verschiebbar in den Stopfen 41 eingepaßt, während zwischen dem Ventilkopf ^9 und dem Stopfen 41 eine Feder 42 angeordnet ist, wodurch der Schieber ^8 normalerweise eine Verbindungsbohrung 44 zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b eines Hubzylinders C durch seinen mit einem Ventilsitz 43 zusammenarbeitenden Ventilkopf ;>9 schließt. Ein weiterer Schieber 45 ist zwischen der vorderen Kammer a und dem Druckschlauch 6a angeordnet, und weist einen Ventilkopf 46 auf, der -mit einem an einem Block 48 ausgebildeten Ventilsitz 49 zusammenarbeitet, um das in der vorderen Kammer a befindliche öl am Strömen in den Hochdruckschlauch 6a zu hindern, wenn die Kolbenstange 7 ausfahrt. Der Schieber 45 weist einen hohlen Abschnitt 47 auf, der an der Umfangsfläche des Schiebers 45 mündet und mit der vorderen Kammer a in Verbindung steht, um das Drucköl aus dem Hochdruckschlauch in die vordere !..Kammer a strömen zu lassen.
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Der Schieber 45 kann sich unter hydraulische:: Druck axial verschieben.
Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung bei Zuführung von Drucköl zum Hochdruckschlauch 6a wirkt hydraulischer Druck auf die obere Fläche des Ventilkopfs 46 und drückt den Schieber 45 nach unten, wobei der Ventilkopl' den Ventilsitz verlädt und in die vordere Kammer a Drucköl eintreten läiit. Das in die vordere Kammer a eintretende Drucköl versucht durch die Verbindungsbohrung 44 hindurchzutreten, wobei aber der Kolben 8 bewegt wird, da die Verbindungsbohrung 44 durch den Schieber 38 verschlossen ist. Das in der hinteren Kammer b befindliche Öl wird über die Hochdruckschläuche 6b uiü 41 zun Ölbehälter zurückgeführt. Die Bewegungsgeschvjindigkeit des Kalbens unterscheidet sich nicht von derjenigen des bisherigen Standes der Technik.
Andererseits wirkt bei einer Zuführung von Drucköl durch den Hochdruckschlauch 6b hydraulischer Druck auf den Kolben 3. Dann drückt das Rücklau.Cöl aus der vorderen Kammer a den Schieber auf, wodurch die Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und dem Ilochdruckschlauch 6a unterbrochen wird luid hohe Drücke m der vorderen Kammer a und in der hinteren Karrjner b erzeugt werden. Gleichzeitig hiermit wird der Ventilkopf 39 des Schiebers 38 den Drücken von beiden Seiten her ausgesetzt, d.h. den Drücken in der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b. Da der Querschnitt der Endfläche 39' d.es Ventilkopfs größer als derjenige seiner Rückseite 39" ist, ist jedoch der Schub aus der hinteren Kammer b stärker, so dab der Schieber 38 gegen die elastische Kraft der Feder 42 bewegt wird und eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b herstellt. Als Ergebnis strömt das Öl in der vorderen Kammer a über die Verbindungsbohrung 45 in die hintere."Kammer b, so dal* die Geschwindigkeit der Strömung
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des Öls in die hintere Kammer b erhöht wird und die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 8 vergrößert.
Fig. 7a zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Es sind eine Pumpe P, ein Ölbehälter T, ein Steuerventil V und Hubzylinder C und C1 vorgesehen. Eine Beschleunigungsvorrichtung 50 ist zwischen dem Steuerventil und den Hubzylindern C, C1 eingebaut. Während zwei Hubzylinder dargestellt sind, wird der Einfachheit wegen nur ein einziger Hubzylinder G beschrieben.
Die Beschleunigungsvorrichtung 50 v/eist einen Ölförderkanal 51a auf, der die vordero Kammer a des HubZylinders C mit dem Steuerventil V verbindet, während ein Ölförderkanal 51b die hintere Kammer b mit dem Steuerventil V verbindet. Ein dazwischenliegender Ölförderkanal 51c verbindet die beiden Ölförderkanäle 51a und 51b. Zusätzlich verbindet eine Verbindungsbohrung 61a die vordere Kammer a des anderen Hubzylinders C mit dem Ölförderkanal 51a, während eine Verbindungsbohrung 62 die hintere Kammer b des anderen Hubzylinders C' mit dem ölförderkanal 51b verbindet, wobei sich diese Verbindungsbohrungen 61, 62 vom Zeichnungsblatt nach hinten erstrecken.
Ein Rückschlagventil 52 χst etwa xn der Mitte des Ölförderkanals 51a vorgesehen. Dac Rückschlagventil 52 wxrd so von einer Feder 53 beaufschlagt, daß es normalerweise den Ölförderkanal 51a schließt, zur Verhxnderung einer Rückströmung von öl aus der vorderen Kammer a,und daß das Rückschlagventil 52 durch den vom Steuerventil V zum ölförderkanal 51a gelieferten Öldruck geöffnet wird. Der dazwisiienliegende Ölförderkanal 51c weist ein gestuftes zylindrxsches oder kolbenförmiges Umlaufventil 54- auf, bei dem dxe Endfläche 56 seines Ventilkopfs 55 mit großem Durchmesser zum ölförderkanal 51b gerichtet ist, während dessen Umfangsfläche 57 zu einem Ölförderkanal 51a1 an der Auslaßsexte
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gerichtet ist. Hierbei wird das Umlaufvenbil 5^ axial von einer Feder 6ü beaufschlagt, die zwischen der Bückseite 58 des Ventilkopfs 55 und einem Stopfen 6$ angeordnet ist und normalerweise den ölförderkanal 5"Ic schließt. Das Öffnen des Umlaufverttils 54-erfolgt durch Öldruck, der vom Steuerventil V dem Ölförderkanal 51b zugeführt wird.
Der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung erfolgt auf folgende Weise:
Wenn eine Zuführung von Drucköl zur vorderen Kammer a des Hubzylinders C zum Zurückziehen der Kolbenstange 7 gewünscht ist (um z.B. Erde, Sand oder eine andere Ladung zu schaufeln), wird das Steuerventil V so betätigt, daL· es das Drucköl von der hydraulischen Pumpe P zum ölförderkanal 51a liefert, vgl. die strichpunktierten Linien in Fig. 7a. Dann wird das bisher geschlossene Rückschlagventil 52 vom hydraulischen Druck beaufschlagt und zum öffnen gegen die elastische Kraft der Feder 53 axial bewegt. Hierdurch wird das Drucköl über den Ölförderkanal 51a in die vordere Kammer a hineingelassen, damit der Kolben 8 zurückgedrückt wird. Gleichzeitig wirkt das dem Ölförderkanal 51a zugeführte Drucköl auf die Rückseite 58a des Ventilkopfs 55 des Umlaufventils 5^· und schließt dieses dicht, da es von der elastischen Kraft der Feder 60 unterstützt wird. Daher wird das Rücklauföl, das bei Rückkehr des Kolbens 8 aus der hinteren Kammer b hinausgedrückt wird, zwangsläufig über den Ölförderkanal 51a und das Steuerventil V zum Ölbehälter T zurückgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 im hydraulischen Hubzylinder G weichb in diesem Fall nicht von derjenigen üblicher hydraulischer Zylinder ab, und es besteht keine Notwendigkeit, die Bewegungsgeschwindigkeit hiervon abweichen zu lassen.
Als nächstes wird im Hinblick auf Fig. 7t> ein Fall beschrieben, bei dem die Kolbenstange 7 ausgefahren werden soll (das ist dann der Fall, wenn Erde, Sand,oder eine andere Ladung entleert
weiden soll). 709851/1078 /20
Wenn dac Steuerventil V geschaltet wird zum Zuführen des Drucköls von der hydraulischen Pumpe P zum ölförderkanal 51b, strömt das dem Ölförderk' nal 51b zugeführte öl in die hintere Kammer b des Hubzylinders C, da das Rückschlagventil 52 von der Feder 53 geschlossen gehalten wird und das Umlaufventil 5^ von der Feder 60 ebenfalls geschlossen gehalten wird. Da für das öl in der vorderen Kammer a kein Raum vorhanden ist, in den es strömen kann, werden in diösem Zeitpunkt die hydraulischen Drücke in der vorderen Kammer a und in der hinteren Kammer b stark erhöht, während der Kolben 8 nur geringfügig bewegt wird. Die hydraulischen Drücke wirken auf das Umlauf ventil 54-· Im einzelnen wirkt der hydraulische Druck in der hinteren Kammer b auf die Endfläche 56 des Ventilkopfs 55 des Umlaufventils 54-, während der hydraulische Druck in der vorderen Kammer a auf die Umfangsf lache 57 des Umlauf ventils 54- wirkt. Da dem auf die Umfangsfläche 57 ausgeübten Druck entgegengewirkt wird, und dieser Druck die Ventilbewegung überhaupt nicht beeinflußt, wird jedoch gegebenenfalls das Umlaufventil 54 abwärtsbewegt durch den gegen die elastische Kraft der Feder 60 auf die Endfläche 56 ausgeübten Schub, bis das Ventilsystem am Stopfen 63 anstößt. Hierdurch wird der dazwischenliegende ölförderkanal 51c geöffnet und stellt eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b her.
Bei Betrachtung der Drücke, denen der Kolben 8 bei geöffnetem Umlaufventil 5^ ausgesetzt ist, ergibt .ich, daß dadurch, daß die Querschnittefläche der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des Kolbens 8 um einen Betrag, der der Querschnittsflache des Kolbens 7 entspricht, kleiner ist als die Querschnittsfläche der zur hinteren Kammer b gerichteten gegenüberliegenden Seite des Kolbens 8, daß der Schub auf der zur hinteren Kammer b gerichteten Seite des Kolbens 8 größer ist als der Schub auf der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des Kolbens 8. Daher wird der Kolben 8 in einer Richtung bewegt, die die Kolbenstange 7 gemäß dem folgenden Prinzip ausfährt:
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Zylinderschub = Druckdifferenz über dem Kolben χ wirksame
Kolbenflüche.
Gleichzeitig hiermit tritt das in der vorderen Kammer a befindliche Öl in den dazwischenliegenden Ulf order !canal 51c em und strömt in die hintere Kammer b. Als Ergebnis ist die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die hintere Kammer b um einen Betrag erhöht, der der Rücklaufströmung des Öls aus der vorderen Kammer a entspricht. Folglich wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 entsprechend erhöht.
Falls es erwünscht ist, die Ausfahrgeschwindigkeib der Kolbenstange 7 gleich deren Rückzugsgeschwindigkeit zu machen, kann dies durch Wählen des Durchmessers der Kolbenstange 7 in der Weise erzielt werden, daß die" Querschnittsfläche der vorderen Kammer a etwa gleich der Hälfte der Querschnittsfläche der hinteren Kammer b ist; d.h., wenn das gesamte Rücklauföl aus der vorderen Kammer a in die hintere Kammer b strömen darf, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die hintere Kammer b doppelt so groß wie die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die vordere Kammer a. Folglich wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 gleich deren Rückzugegeschwindigkeit.
Selbstverständlich ist der Betrieb des anderen HubZylinders C derselbe wie beim oben beschriebenen Hubzylinder C. Es ist ferner auch leicht möglich, an die oben beschriebene Beschleunigungsvorrichtung 50 zusätzliche Hubzylinder anzuschließen.
Dxe Beschieunigungsvorrichtung der Erfindung ist im hydraulischen Kreis eines Hubzylinders im wesentlichen zwischen einem SUaerventil und dem Hubzylinder eingebaut und kann mit" dem Hubzylinder verbunden oder davon getrennt sein.
Wenn auch in der obdgen Beschreibung weggelassen, so können Dichtungen, etwa O-Ringe, in den Gleitabschnitten vorgesehen werden, wo Leckverluste verhindert v/erden sollen, z.B. zwischen dem Kolben und dem Zylinder. * P«entan«^it·
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Leerseite

Claims (4)

  1. Dipl.-Ing. E EdeT DIpI--Ing. K. ScMeschke ■Mtecta4O,EliMiMtf>stra0«34
    Sanyo Kiki Kabushiki Kaisha Itami-shi, Hyogo-ken, Japan
    Vorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange eines Druckmitteldruck verwendenden Hubzylinders
    Patentansprüche
    /\J Vorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange eines Druckmitteldruck verwendenden Hubzylinders, gekennzeichnet durch eine in einen Rohrstrang (6a, 6b) eingebaute Ventileinrichtung (14; 29, 32; D1; Dp), wobei der Rohrstrang (6a, 6b) ein Steuerventil (V) mit einer vorderen Kammer (a) und einer hinteren Kammer (b) des Hubzylinders (G) verbindet und die Ventileinrichtung (14; 29, 32; D^; D2) bei Beaufschlagung mit Druckmitteldruck bewegt wird, daß bei Ausfahren der Kolbenstange (7) des Hubzylinders (C) der gesamte Rücklauf von der vorderen Kammer (a) in die hintere Kammer (b) strömt.
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  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (14; 29, 32; D^; D2) verschiebbar in einer in einem Block (11; 25) ausgebildeten Ventileinrichtungs-Aufnahmekammer (12; 27) aufgenommen wird, wobei der Block (11; 25) einstückig mit dem Hubzylinder (C) verbunden ist und die Ventil einrichtung (14-; 29, 32; D^; Do) so ausgelegt ist, daß sie bei Beaufschlagung mit dem Druck des in die vordere Kammer (a) strömenden Druckmittels eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer (a) und dem Steuerventil (V) herstellt und die Verbindung zwischen der vorderen (a) und der hinteren Kammer (b) unterbricht, und daß sie bei Beaufschlagung mit dem Druck des in die hintere "Kammer (b) strömenden Druckmittels die Verbindung zwischen der vorderen Kammer (a) und dem Steuerventil (V) unterbricht und eine Verbindung zwischen der hinteren Kammer (b) und dem Steuerventil (V) sowie eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer (a) und der hinteren Kammer (b) herstellt.
  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung als einzelner,gestufter und zylin drischer Schieber (14) ausgebildet ist, mit einem Vorsprung (16) an einer einen großen Durchmesser aufweisenden, geschlossenen Endfläche (19) und mit einer an der anderen Endfläche (20) vorgesehenen partialen Bohrung (17), deren inneres Ende in einer Durchgangsbohrung (18) endet, die durch den Schieber (14) durchläuft und an dessen Umfangsfläche (15) mündet, wobei der Schieber (14) axial in der Ventileinrichtungs- oder Schieberaufnahmekammer (12) verschiebbar aufgenommen wird, die eine erste öffliupg (P*) und eine zweite Öffnung (P^) aufweist, die mit zwei Druckmittel zum Steuerventil (V) liefernden Druckschläuchen (6a; 6b) verbunden ist, wobei eine dritte Öffnung (C*) mit der vorderen Kammer (a) und eine vierte Öffnung (P^) mit der hinteren Kammer (b) in Verbindung stehen und die Anordnung der Öffnungen (P1 - P^) so getroffen ist, daß bei einer
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    vollständigen Bewegung des Schiebers (14-) zur Seite des Vorsprungs (16) die erste öffnung (P,,) von der Umfangsflache (15) des Schiebers verschlossen wird, während die dritte öffnung (Pz) mit der Durchgangsbohrung (18) des Schiebers (14) fluchtet und die zweite öffnung (P2) mit der vierten öffnung P6.) miteinander in Verbindung stehen, und daß bei einer vollständigen Bewegung des Schiebers (14) in der entgegengesetzten Eüibung die erste öffnung (P1) mit der dritten öffnung (P5) und die zweite öfftung (Po) mit der vierten öffnung (P^.) in Verbiudung stehen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) normalerweise in seiner neutralen Stellung durch zwei Federn (22, 2^) gehalten wird, die in der Schieber-Aufnahmekammer (12) auf entgegengesetzten Seiten des Schiebers (14) eingebaut sind.
    5· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (25) einen ersten Kanal aufweist, der die vordere Kammer (a) des Hubzylinders (C) mit dem Steuerventil (V) verbindet, und einen zweiten Kanal aufweist, der die hintere Kammer (b) des Hubzylinders (C) mit dem Steuerventil (V) verbindet, wobei eine Zwischenkammer (27) die beiden Kanäle miteinander verbindet, und daß die Ventileinrichtung zwei Schieber (29, 32) aufweist, von denen der erste Schieber (29) im ersten Kanal angeordnet ist und einen Ventilkopf (30) aufweist, der durch den Druck des aus der vorderen Kammer (a) zurücket rom enden Druckmittels den ersten Kanal schließen kann, und einen hohlen Abschnitt (31) aufweist, der ständig eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer (a) und der Zwischenkammer (27) herstellt, wobei der zweite Sckieber (32) zwischen dem zweiten Kanal und der Zwischenkammer (27) angeordnet ist, eine abgestufte, zylindrische Kontur mit einem Ventilkopf (33) und einem Ventilschaft (34) auf-
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    weist, elastisch (35) vorgespannt ist, um normalerweise die Verbindung zwischen dem zweiten Kanal und der Zwischenkammer (27) zu unterbrechen, und zum öffnen durch den Druck des zur hinteren Kammer (b) gelieferten Druckmittels betätigt werden kann.
    Vorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange eines Druckmitteldruck verwendenden Hubzylinders, gekennzeichnet durch ein in einem Rohrstrang (6a, 6b) eingebautes Rückschlagventil (52), wobei der Rohrstrang (6a, 6b) ein Steuerventil (V) mit einer vorderen Kammer (a) und einer hinteren Kammer (b) des Hubzylinders (C) verbindet, und das Rückschlagventil (52) in einer zur vorderen Kammer (a) führenden Leitung angeordnet ist und durch die Kraft einer Feder (53) geschlossen sowie durch den Druck des zur vorderen Kammer (a) gelieferten Druckmittels geöffnet werden kann, und durch ein in eine Leitung eingebautes Umlaufventil (54), wobei diese Leitung die vordere Kammer (a) mit der hinteren Kammer (b) verbindet, das Umlaufventil (5^) durch die Feder (6u) geschlossen und durch den Druck des zur hinteren Kammer (b) gelieferten Druckmittels geöffnet werden kann und die Anordnung so getroffen ist, daß bei einer Druckmittelzufuhr zur hinteren Kammer (b) das Umlaufventil (54) geöffnet und dem gesamten rückströmenden Druckmittel ein Strömen in die hintere Kammer (b) ermöglicht, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange (7) des Hubzylinders (C) erhöht wird.
    Dipl. - Ing. E. Eder Dipl -Inn. K. Scöieschke 8 MOnchan 40. HtubtfMtrate 34
    709851/1078
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