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Hydraulischer Kraftheber mit durch eine ständig laufende Druckförderpumpe
zu betätigendem Zweiwege-Arbeitszylinder Die Erfindung bezieht sich auf,einen hydraulischen
Kraftheber mit durch eine ständig laufende Druckförderpumpe zu betätigendem Zweiwege-Arbeitszylinder,
d. h. mit einem doppelseitig b.eaufsichlagbaren Arbeitskolben, und einem Steuerschieber
zur wahlweisen Herstellung eines Hochdruck-Arbeitskreislaufs der Druckflüssigkeit
in einer R@.chtung bei geöffnetem Steuerschieber und eines Niederdruck-Überströmkreislaufs
in der neutralen Stellung des Steuerkolbens, wobei der überströmkreislauf durch
öffnen eines Rückschlagvenitils ausgelöst wird, das auf den Druck anspricht, der
in einer von der Pumpenausgangsleitung zum Steuerschieber führendien Regelleitung
herrscht. Bei bekannten hydraulischen Krafthebern ist das Überströmventi.l in der
zum Steuerschieher führenden Pumpenauisgangsleitung so angeordnet, daß es durch
eine Schließfeder auf den Ventilsitz gedrückt wird und sich beim Schließen des 'Steuerschiebers
unter dem in der Pumpenausgan:gsleitung ansteigenden Druck öffnet, damit das Druckmittel
durch ,eine überströmteitung in den Vorratsbehälter ,entweichen kann. Diese Ventilanordnung
eignet sich nicht ;gut für Kraftheber, bei denen der Steuers:chieb:er in Abhängigkeit
von der Arbeitskolbenb:ewegun;g sielbsttätig in die neutrale Stellung zurückgeführt
wird, denn. diese Betriebsweise erfordert einen möglichst konstanten Arbeitsdruck
in der
Hydraulikanlage bei geöffnetem Steuerschieber. Mit der genannten
Ventilanordnung ist die Einhaltung eines konstanten Arbeitsdrucks jedoch ,nicht
möglich, da dieser :durch das Wechselspiel zwischen Schlveßfederdruck und Staudruck
bei. Veränderung der Schigeberdurchlaßweäte einer 'Schwankung unterliegt.
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Die Erfindung geht daher von einer Kraftheberanlage :aus, bei der
.das Üb,erströmventil unter Mitwirkung des in der zum Steuerschieber führenden Pumpenaus;gangsleitung
herrschenden Drucks bei geöffnetem Steuerschieber in der 'Schließstellung gehalten
wird. Durch eine zusätzlich von der Pumpenaus;gangsleitung abgezweigte und turn
Steuerschiieber führende, Regelleitung wird dabei das kolbjenförmigerweiterte Schaftende
des Ventils in entgegengesetzter Richttmg bieaufschlagt, so .daß der Staudruck in
der Regelleitung Bein Öffnen des üb:erström:ventils @entgegen dem Druck in der Pumpenaus;gangsleitungerst
dann bewirkt, wenn der Steuerschneber völlig geschlossen ist.
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In, bekannten. Hydraulikanlagen mit zusätzlicher Regelleitung war
der Steuerschüeberkalben bisher mit wenigstens vier in axialem Abstand .angeordneten
ringförmigen. Wandabschnitten oder Steuerflächen ,ausgebildet. Infolge der bei den
bisher angewendeten Kreislaufsystemen in großer Anzahl vorgesehenen S:chneberöffnungen
war der Steuerschleb:er notwendigerweise von beträchtlicher Länge, so daß sich Schwierigkeiten:
bei der Herstellung und beim Zusammenbau ;ergaben. Diese Schwierigkeiten sind in
der großen Genauigkeit begründet, mit der der Stewerko#lben in der 'S:chieberbohrung
eingepaßt stein muß. Die zulässigen Toleranzen für die Anordnung der Durchlässe
zueinander bind in bgezug auf die ringförmigen Steuerflächen des Kolbens sind gleichfalls
sehr gering, und bei der Herstellung der infolge der verschiedenen Steuerflächen
sehr langen Steuerkolben bat sich die Einhalt,Lmg derartig kleiner Toleranzen als
sehr kostspielig gerwiesen.
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Dier Erfindung liegt deshalb vor ,allem die Aufgabe zugrunde, Beine
neuartige Anordnung des, hydraulischen Steuerkreislaufs zu schaffen, durch die sich
die Zahl der am Steuerkolben :erforderlichen Steuerflächen auf drei verringert,
so daß der Steuerkolben Beinmal kürzer gehalten stein kann und zum ;anderem weniger
maßhaltig herzustelleulde Flächen: bearbeitet werden müssen. Dies wird :erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß sämtliche in den Steuerschieber mündenden: Diruckmittelleitungen
durch Beingen Kolben i mit nicht mehr als drei ringförmigen Gleit- oder Steuerflächen
s:teugerbar sind.
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Um die :einwandfreie Arbeitsweise des Stenerschiebers in gewissem
Maße unabhängiger von der genauen Über @einstimmumgg der im Schi:eberggehäuse angeordneten
Durchlässe mit deal ihnen zugeordneten Steuerflächen dies Kolbens zu machen, sind
weiter nach der Erfindung für die Hauptdurchläsis,e ZUsatzöffnunb 11 vorgesehen.
Diese :sind sowohl in b@ezug .auf die Achsrichtung wie ,auch auf die Umfangsrichtung
des Schiebers den Hauptdurchlässen gegenüber versetzt angeordnet, und zwar so, daß
ihre äußeren Ränder im -wesentlichen mit der betreffenden Kante der jeweils zugeordneten
Steuerfläche des Kolbens abschließen, während der D[urehmesser des Hauptdurchlasses
nicht bis ,an diese Kanten heranreicht.
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Solange die Hauptdurchlässe mit den 'Steuerflächen: möglichst übereinstimmend
hergestellt werden mußten, bedurfte ges lediglich ;einer geringen Abweichung von
den gegebenen Maßen, um eine sichelförmigen Abschnitt eines der Durchlässe von der
betreffenden Steuerfläche unbedeckt zu lassen. Solch Beine sichelförmige Öffnung
stellte immerhin eine gerhebliche Leckstelle dar. Degeggen wäre dieselbe Maßungenauigkeit
bei der erfindungsgemäßen Anordnung der wesentlich kleineren Zusatzöffnungen von
nur untergeordneter Bedeutung.
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Einte Ausführungsform der Erfindung ist ,als Beispiel im, den Zeichnungen
dargestellt; und zwar ist Fig. 1 Bein senkrechter Längsschnitt durch ,einen hydraulischen
Kraftheber mit einem Steuerschieber giemäß der Erfindung, wobei die Dlrwckanlage
und der Arbeitszylinder schematisch angedeutet sind, Fig. 2 ;eine Seitenansicht
der @Sehieberbuchse und. Fig. 3 und ¢ Querschnitte derselben längs der Linnen 3-3
bzw. ¢-¢ in Fig. 2.
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Dler in einer Baugruppe zus;ammengefaßte hydraulische Kraftheber 11
ist von ;einem Gehäuse 15 umgeben, dessen Sockel 12 zur Befestigung auf einem Schlepper
eingerichtet ist. Drm Gehäuse 15 ist ials Ganzes -mit :einem Block 16 ;gegossen,
der die auswechselbaren Teile in von der Rückwand 13 aus reingelassenen Bohrungen
aufnimmt, wobei das Aggregat iduurch eine Platte 14 abgeschlossen ist. Die Bohrung
18 zur Aufnahme des Arbeitskolbens 19 mit der stach vorn heraustretenden Kolbenstamigie
21 liegt außerhalb der Schnittebene der Figg. i und ist deshalb schematisch dargestellt.
Der untere Teil des Gehäuses 15 dient als Vo:rratsbiehälter für die Diruckflüssigkeit,
i die von der ebenfalls schematisch ,angedeuteten Dgruckpumpe P durch Beine Leitung
22 angesaugt wird. Die Ausgangsleitung 23 der Pumpe mündet in eineKamm:er 24, welche
über :eineng Durchläß 25 und die S.chveb,er,öffniung 26 mit der Zylinderbohrung
37 der SChiebierbuchSie 27 verbunden ist. Die ScIii.eberbuchse 27 ruht meiner horizontalen
Bohrung 29 des Blocks 16 und ist mit um die Außenwand verlaufenden Ringnuten 31,
32, 33 und 34 versehen, die mit der Zylinderbohrung 37 übe- Steueröffngun gen 36,
39, 26 bzw. 41 verbunden sind.
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Dier in der Schieberbuchse 27 gleitbäme -Steuerkolben. 38 hat drei
ringförmige Gleit- oder Steuerflächen. Die am äußersten linken Ende .angeordnete
Steuerfläche ¢2 deckt in der in Fig. 1 gezeigten neutralen Stellung des. iSchiebers
die D!urchl:ässe 36 zur Schi:eb:erbuchs,en,-Ring-nut 31 ab, während eine mittlere
Steuerfläche 43 die Durchlässe 39 zur Ringnut 3 2 und Beine nahe dem rechten Ende
des Steuuerkolbjens- vorgesehene iSteuerfläch:e 44 die D,urchIässe 41 zur Ringnut
34 verschließen.
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Zwischen geiner das äußere oder linke Ende der Scheberbuchsie 27 verschließenden
Dichtwrngsplatte 46 und der Stirnfläche des Steuerkolbens 38 ist
ein
freier Raum 45 vo_-jesehen. Dxe ringförmige Aussparung zwischen dien Steuerflächen
42 und 43 bildet :einen Abflußraum 47, und der Zylinderhohlraum rechtsseitig der
Steuerfläche 44 dient als ein zweiter, zum Gehäuseinnern hin offener Abflußabschnitt
48. Eine von der linken Stirnfläche des Steuerkolbens 38 in das Kolbeninnere führende
axiale Boihruing 49 ist mit radialen Dlurchlässen 51 und 52 zu dien Abflußabschnitten
47 bzw. 48 versehen. Somit stehen die Abschnitte 45 und 47 untereinander und mit
dem zum Vorratsbehälter hin offenen Abflußabschnitt 48 in Vierbindung, unter Umgehung
dies nvischen den Steuerflächen 43 und 44 vorgesehenen Abschnittes 35, der über
die Dorchlässie 26 zur Ringnut 33, dien Kanal 25 und die K mm.er 24 mit der Hochdruck-Pumpenleitung
23
verbunden isst.
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Von dien Ringnuten 32 und 34 aus führt je eine Umkehrleitung
54 bzw. 55 zu ieinem Paar an sich bekannter Sperrventile 56, 57, deren gegeneinandergerichtete
Ventilkörper 58 und 62 je durch eine Deuckfeder 59 bzw. 63 zur Anlage gegen Ventil-,
sitze 61 bzw. 64 gebracht werden. Ein m einer zwischen den Ventilsitzen 61, 64 :angeordneten
Bohrung 66 gleitbarer Flugkolben 65 hat an beiden Enden :eine Ansichlaigstange 67
-bzw. 68 zum wechselweis:en Offnien der Ventile. Bei geöffnetem Ventil 56 fließt
Druckflüssigkeit aus der Leitung 54 am Ventilkörper 58 vorbei und durch darin vorgesehene
Schlitze 69 in einen D;urchlaß 71 rund von dort durch die schematisch ,angedeutete
Leitung 72 zum Kopfende des Arbeitszylinders 18. Bei geöffnetem Ventil 57 fließt
die Druckflüssigkeit am Ventakörper 62 entlang durch Schlitzte 73 in einen
Durchlaß 74 und weiter durch leine Leitung 75 in das Kolben.-s.tangenende des Arbeitszylinders
18.
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Die in- der neutralen Schiebers.tellung Rückführung des durch die
Ptunpenauisgangsleitung 23 geförderten Druckmittels zum Vorrats;biehälter bzw. zur
Einlaßsieite der Diruckpuimpe erfolgt unter geringem Druck übler ein an sich bekanntes
Druckregelventi18i. Diesels besteht aus dem Ventilsitz 82 und seinem durch leine
Druckfeder 84 in die Schließstellung gezwungenen Ventilkörper 83. In der in Fig.
i gezeigten offenen Ventilstellung fließt die in die Kanuner 24 gelangende Druckflüssigkeit
am Ventü entlang in eine Kammer 85, von der das Druckmittel durch einen Kanal 186
in dien Vorratsbehälter 87 entweicht. Während dieses übierströimz@ustandes wird
das Ventil 81 durch ein kolbenförmig ausgebildetes Betätigungsglied 88, von dem
,eine Anschlagstange 89 auf die Hinke Stirnfläche des Ventilkörpers 83 wirkt, in
der gieöffnieten Stellung gehalten. Aus der Kammer 24 fließt D.ruckflüssigkieit
auch über einte Leitung 9i in leine Bohrung 92, weiter durch ein Filterelement 93
und eiirre D)rossiel:öffnung 94 irreine Aussparung 95 der Gehäuseabschlußplatte
14, von wo das Druckmittel durch einen von der Gehäusiebolirung 29 und dem linken
Ende der Schieberbuchsie 27 gebildeten ringförmigen Schlitz zu dein Schieb:eröffnungen
36 gelangt. Solange die Steuerfläche 42 die Öffnungen 36 verschließt, übt das in
der Aussparurig 95 leingeschlossene Druckmittel einen Druck auf die linke Stirnfläche
des Ventilbetätigungskolbiens 88 aus. Obgleich dieser Druck während des Überströmzustandes
des Ventils 88 verhältnismäßig gering ist, hat ier doch im wesentlichen die gleche
Höhe wie der in der Kammer 24 :auf idie rechte Seite des Ventilkörpers. 83 wirkende
Druck- Die heaufschlagte Fläche am Betätigungskolben 88 ist zudem größer als die
wirksame Fläche :des Ven.tilkörpiers 83, so daß der auf den Betätigungskolben 88
wirkende Druck imstande ist, den Ventilkörper 83 ,gegen dien vereinten Druck der
Ventilfeder 84 und der Druckflüssigkeit in der Kammer 24 vom Ventilsitz 82 abzuhebien.
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In der Diarstellung nach Fig. i befindet sich der Steuerkolben 38
in der neutralen Stellung, in der die Steuerflächen 42, 43 und 44 die zugehörigen
Schieberdurchlässe 36, 39 und 41 abdecken; das Dlruckregelventil 8 i ist geöffnet
und die Pumpe P arbeitet in dem geschilderten Niiederdruckzustand. DLe Sperrventile
56 und 57 sind geschlossen und verhindern somit ein Entweichen des. Deuckmittels
aus dem Arbeitszylinder 18, so daß der Arbeitskolbien i 9 hydraulisch gesperrt ist.
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Wenn nun der Arbeitskolben i9 nach rechts hin ausgezogen werden soll,
wird ein Handhebiel i i i vom Bieschauer ,aus gesehen entgegen dem Uhrziei,gersinn
im gewünschten Verhältnis zurr Kolbenauszuig verschwenkt. Hierdurch wird ein nicht
zum Erfindungsgegenstand gehöriges Differentialgetriebe 96 betätigt und der Steuerschieber
38 nach links bewegt. Blei der ierfolgenden Freigabe der Schieberdurchlässe !entsteht
übler dien Schiebiereinlaßabschnitt 35 eine Verbindung der Pump-enausigangsleitung
23 mit der zum Sperrventil 56 führenden Umkehrleitunig 54. Gleichzeitig ist Brie
Umkehrleitung 55 mit dem Schieberauslaßabschnitt 48 verbunden, mit dem über die
Steuerkolbenbohrungen 52, 49 und dien Schieberauslaßabsichnitt 47 auch die Aussparung
95 verbunden ist. Die in der Aussparung 95 ang:estaute Druckflüs.sigkext kann somit
zum Gehäuseinnern bzw. zum Vorratsbehälter entweichen, und unter dem Druck der Feder
84 schließt sich das Venti18i. Infolge der Drosselöffnung94 entweicht das. Druckmittel
aus der Aussparung 95 schneller als, es. nachfließen kann, so daß das Regelventil
81 so lange geschlossen bleibt, bis die Schieberdurchlässe 36 wieder völlig geschlossen
sind.
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Dias Druckmittel ist @rnun gezwungen, aufs. der Leitung 23 unter ierhöhtem
Druck zum Sperrventil 56 zu fließen, diesles: zu öffnen und seinen Wieg zum linksseitigen
Kopflende des Arbeitszylinders 18 zu nehmen. Beim Öffnen des. Sperrventils; 56 wird
unter dem Einfluß des Druckmittels :auch der Flugkolbien 65 nach rechts gedrückt,
der dabei das Ventil 57 öffnet, so. daß das am Kolbienstangenende des: Arbieitszyhnders
verdrängte Druckmittel durch die Umkehrleitung 55 :entweichen kann.
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Durch die sich ergebende Bewegung desArbeitskolbiems nach rechts wird
über die Verbindung der Kolbienstangiie 21 mixt dem 96 der Steuerkolbiein 38 nach
rechts zur neutralen Stellung hin bewegt, bis die vorherbestimmte Auszugsbiewegung
des
Arbeitskolbens i9 beendet ist und der Steuerschiebier 28 geschlossen ist.
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Die Sperrventile 56; 57 schließen sich wieder und der Arbeitskolben
ist hydraulisch in seiner Lage festgehalten. Das Druckmittel staut sich mit Schließen
des Schieberdurchlasses 36 in der Ausspaxung 95 an und öffnet über den Betätigungskolben
88 das Regelventil 81, so daß der überströmzustand wiederhergestellt ist.
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In entsprechender Weise spielt sich der Vorgang ab, wenn der Steuerschieber
zum Einziehen der Arheitskolbenstange 21 nach rechts bewegt wird. In diesem Falle
:gelangt die Druckflüssigkeit über den Einlaßabschnitt 3 5 in die Umkehrleitung
5 5, wähnend sie aus der Umka-leitung 54 über den Auslaßabschnitt 47 und die Steuerkolbenbohrungen
51, 49,52 zum Vorratsbiehälter 87 abfließt. DieAussparung 95 ist dabei über .den
Auslaßabschnitt 45 und die Bohrungen 49, 52 mit dem zum Gehäuseinnern offenen Auslaßabschnitt
48 in Verbindung.
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Außer der durch die besondere Anordnumig ,der Schieberdurchläseeermöglichten
Verringerung der Steuerflächen ,auf drei, um den Steuerschieber entsprechend kürzer
gestalten zu können und die Möglichkeit vom Maßabweichungen bei .der Herstellung
zu mindern, schlägt die Erfindung weitere Maßnahmen vor, die Auswirkungen solcher
Maßabweichungen zu mildern.
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Die in Fig. 2 .angegebene Strecke S ist die Breite der- mit dem Schieberdurchlaß
39 zusammenwirkenden: Steuerfläche 43. Um ein sofortiges Ansprechen des Arbeitszylinders
auf die Schiebersbellung zu gewährleisten, müßbe z. B. der Durchlaß 39 diese Strecke
S ausfüllen. Eine geringe axiale Verschicbua-ig der Bohrung 39 würde jedoch bereits
ein sichelförmii;ges Segment der Bohrung von der Steuerfläche- unbedeckt lassen.
Deshalb wird erflndungsgelmäß vorgeschlagen, die Bohrung 39 kleiner als die Strecke
S zu halten. Dafür werden der Hauptbohrung 39 zwei kleinere Bohrungen 131 und 132
zugeordnet, deren Mittelpunkte auf den Umfangsebenen 135, 136 der Hauptbohrung,
quer zur .Schieberachse gesehen, liegen. Die Zusatzb@ohru gen 131, 132 sind dabei
gegenüber der H,auptbohrun;g 39 in der Umfangsrichtung versetzt angeordnet, so daß
sie sich in dieser Ebene 'mit der Hauptbohrung überschneiden, während ihr jeweiliger
Durchmesser mit der betneffenden Kante der Strecke S abschließt. In gleicher Weise
sind dem Durchlaß 41 zwei Zusatzöffnungen 133, 134 zugeordnet.
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Eine weitere Verbesserung der Reaktionsfähigkeit des Sbeuerschlebers
wird in der Form der Steueröffnungen 36 gesehen, die als Querschlitze mit parallelen
Seitenwänden 36a und 36b in die 'Schieberbuchsie 27 reingelassen sind, wodurch
sich eine größere Durchlaßöffnung ,als. bei einer runden Bohrung ergibt, Beim Freigeben
dieser. Duirchlässe 36 erfolgt ein derart schnelles Entweichen des Druckmittels
aus der Aussparung 95, daß das Regelventil 81 unverzüglich geschlossen und der Hochdruck-Förderzustand
hergestellt wird. Unigekehrt ermöglicht diese Durchlaßöffnung beim Rückführen des
Steuerschiebers zur neutralen Stellung bis zum völlige, Schließen einen starken
Abfluß des Druckmittels, so daß das Regelventil 81 so. lange geschlossen bleibt,
wie der Hochdruck-Kreislauf ,aufrechterhalten -werden muß.