DK147472B

DK147472B - VALVE BLOCK FOR HYDRAULIC MACHINES, NAME FOR EXCAVATORS

Info

Publication number: DK147472B
Application number: DK270379AA
Authority: DK
Inventors: Bjoern Stefan Ripa
Original assignee: Akermans Verkstad Ab
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1984-08-20
Also published as: FI792024A; DK270379A; SE411566B; DK147472C; GB2024953A; NO148717B; NO792076L; DE2920235A1; FI61933C; FI61933B; NO148717C; GB2024953B; NL7904804A

Description

147472147472

Den foreliggende opfindelse angår en ventilblok til hydrauliske maskiner, navnlig til gravemaskiner, med mindst to ventilsæt, som er koblet til hver sin pumpe, hvor hydrauliske cylindre til udførelse af maskinens arbejdsbevægelser, f.eks. svingning af bom, 5 skaft og skovl, er sluttet til hver sin ventil i hvert sæt, og ventilerne er af den art, som i upåvirket tilstand slipper trykmedium igennem til den efterfølgende ventil.The present invention relates to a valve block for hydraulic machines, in particular for excavators, with at least two valve sets connected to each pump, wherein hydraulic cylinders for carrying out the machine's working movements, e.g. boom swing, 5 shaft and bucket, are connected to each valve in each set, and the valves are of the kind that, in the unaffected state, passes pressure medium to the subsequent valve.

Til regulering af bevægelsen af de hydrauliske cylindre, som i en hydraulisk gravemaskine udfører de forskellige arbejdsbevægel-10 ser, kendes der flere ventilarrangementer, f.eks. fra de svenske patentskrifter 334.129 og 394.304, men ikke altid anvendes to pumper til udførelse af disse bevægelser, hvorved man ved hjælp af primær- og sekundærventiler har mulighed for at slutte en hydraulisk cylinder til enten den ene eller begge pumper, hvorved den 15 hydrauliske cylinder kan bringes til at arbejde med lav henholdsvis høj fart. I et sådant tilfælde er ventilerne parallel koblet i to ventilsæt, som er sluttet til hver sin pumpe. Det kan forekomme, som om man med et sådant arrangement opnår alle fordele, eftersom ventilerne uafhængigt af hinanden kan tilføre de hydrauliske cylindre 20 trykmedium, så at arbejdsbevægelserne kan kombineres vilkårligt og ske med passende hastighed. I virkeligheden er det imidlertid ikke således. Ved arbejde med en gravemaskine skal man eksempelvis ofte udføre en plan horisontal skovlbevægelse, f.eks. for at tilvejebringe en plan bund ved rørlægning i grøfter. Dette medfører, 25 at de hydrauliske skaft- og bomcylindre skal køres med præcision samtidigt. I hydrauliksystemer af den ovennævnte art opstår da problemer med at styre trykmedium ud til begge de hydrauliske cylindre samtidigt, eftersom trykbehovet i de hydrauliske cylindre adskiller sig betydeligt fra hinanden. Med parallel koblede ventiler søger trykmediet 30 nemlig at strømme til den hydrauliske cylinder, som har lavest tryk.For regulating the movement of the hydraulic cylinders, which in a hydraulic excavator perform the various work movements, several valve arrangements are known, e.g. from the Swedish patents 334,129 and 394,304, but not always two pumps are used to carry out these movements, whereby by means of primary and secondary valves it is possible to connect a hydraulic cylinder to either one or both pumps, whereby the hydraulic cylinder can be made to work at low or high speeds respectively. In such a case, the valves are connected in parallel in two valve sets connected to each pump. It may appear as if such an arrangement achieves all the advantages, since the valves can independently supply the hydraulic cylinders with pressure medium, so that the working movements can be combined arbitrarily and done at the appropriate speed. In reality, however, it is not so. For example, when working with an excavator, you often have to perform a flat horizontal bucket movement, e.g. to provide a level bottom when piping into ditches. This means that the hydraulic shaft and boom cylinders must be run with precision simultaneously. In hydraulic systems of the above-mentioned type, then problems arise in controlling pressure medium to both the hydraulic cylinders simultaneously, since the pressure requirement in the hydraulic cylinders differs considerably from one another. Namely, with parallel coupled valves, the pressure medium 30 seeks to flow to the lowest pressure hydraulic cylinder.

Man må da ved delbevægelser drøvle trykket i de ventiler, hvis hydrauliske cylinder har lavest tryk for at tilvejebringe bevægelse af den hydrauliske cylinder, som kræver højst tryk. Dette er meget vanskeligt, og man får ofte skiftevis bevægelse af snart den ene hydrau-35 liske cylinder snart den anden.Then, in partial movements, the pressure in the valves whose hydraulic cylinders have the lowest pressure must be swirled to provide movement of the hydraulic cylinder which requires the highest pressure. This is very difficult and it is often alternating movement of one hydraulic cylinder soon to the other.

Formålet med den foreliggende opfindelse er ved hjælp af én ventilblok, hvis ventiler er koblet på en ny måde, at undgå ovennævnte problemer og samtidigt i hovedsagen bibeholde fordelene ved hidtidige arrangementer. Formålet med opfindelsen opnås ved, at de 147472 2 i det ene sæt indgående ventiler er seriekoblet på en sådan måde, at ventilen, som er koblet til den hydrauliske cylinder for udførelse af den første arbejdsbevægelse, er beliggende nærmest pumpen, at der dernæst følger ventilen, som er koblet til den hydrauliske 5 cylinder for udførelse af den anden arbejdsbevægelse, og at endelig ventilen, som er koblet til den hydrauliske cylinder for udførelse af den tredie arbejdsbevægelse, er beliggende længst borte fra pumpen, og at de i det andet sæt indgående ventiler ligeledes er seriekoblét, men således at ventilen, som er koblet til den hydrauli-10 sle cylinder til udførelse af den tredie arbejdsbevægelse, er beliggende nærmest pumpen, at der dernæst følger ventilen, som er koblet til den hydrauliske cylinder til udførelse af den anden arbejdsbevægelse, og at endelig ventilen, som er koblet til den hydrauliske cylinder til udførelse af den første arbejdsbevægelse, er 15 beliggende længst borte fra pumpen.The object of the present invention is by means of one valve block, the valves of which are connected in a new way, to avoid the aforementioned problems and at the same time essentially retain the advantages of previous arrangements. The object of the invention is achieved by the fact that the valves in one set of incoming valves are connected in series in such a way that the valve coupled to the hydraulic cylinder for carrying out the first working movement is located closest to the pump and then follows the valve. , which is coupled to the hydraulic cylinder for carrying out the second working movement, and that finally the valve coupled to the hydraulic cylinder for carrying out the third working movement is located furthest away from the pump and that they are included in the second set. valves are also connected in series, but such that the valve coupled to the hydraulic cylinder for carrying out the third working movement is located closest to the pump, then follows the valve coupled to the hydraulic cylinder for carrying out the second working movement, and finally that the valve coupled to the hydraulic cylinder for performing the first working movement is 15 straight from the pump.

Ved hjælp af et prioritets kobl et ventilarrangement af denne art bibeholdes muligheden for at køre de hydrauliske cylindre med lav og høj fart, samtidig med at f.eks. de hydrauliske skaft- og bomcylindre kan køres uafhængigt af hinanden, uden at trykbeho-20 vet i den ene hydrauliske cylinder påvirker den anden. Ved at konventionelle ventiler af denne art åbner og lukker gradvis, kan man også ved hjælp af et på denne måde koblet ventilarrangement udføre flere arbejdsbevægelser samtidigt. Man opnår med systemet ifølge opfindelsen en meget blødere regulering af gravebevægelserne, 25 hvilket letter navnlig planeringsarbejder, men også øvrige dele af gravecyklussen bliver betydeligt mere harmoniske.By means of a priority coupling a valve arrangement of this kind, the possibility of running the hydraulic cylinders at low and high speeds is maintained, while at the same time, for example. the hydraulic shaft and boom cylinders can be driven independently of one another without the need for pressure in one hydraulic cylinder affecting the other. By conventional valves of this kind opening and closing gradually, one can also perform several working movements simultaneously with the help of a valve arrangement in this way. The system according to the invention achieves a much softer regulation of the excavation movements, which facilitates notably planning work, but also other parts of the excavation cycle become considerably more harmonious.

Opfindelsen skal herefter forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et koblingsskema for et konventionelt ventil-30 arrangement i en gravemaskine og fig. 2 et kobiingsskema for en prioritets koblet ventiiblok ifølge opfindelsen.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which fig. 1 shows a wiring diagram for a conventional valve arrangement in an excavator; and FIG. 2 is a schematic diagram of a priority coupled valve block according to the invention.

Ved det i fig. 1 viste ventilarrangement, som er blevet anvendt i mange år, findes der to pumper 10 og 11 med en fælles tryk-35 mediumbeholder 12. Fra hver pumpe 10,11 strækker der sig en ledning henholdsvis 14 og 15, og det fremgår af fig. 1, at et antal ventiler 18,20,22,24 er koblet til ledningen 14 i et parallelarrangement, og at ventiler 19,21,23,25 er koblet til ledningen 15 ligeledes i et parallelarrangement. De nærmest pumperne 10 og 11 beliggende 3 147472 ventiler henholdsvis 18 og 19 er sluttet til hver sin hydraulikmotor henholdsvis 26 og 27 til drivning af maskinens larvebånd.In the embodiment shown in FIG. 1, which has been used for many years, there are two pumps 10 and 11 with a common pressure medium container 12. From each pump 10,11 a line extends 14 and 15, respectively, and it can be seen in FIG. 1, that a plurality of valves 18,20,22,24 are coupled to conduit 14 in a parallel arrangement, and that valves 19,21,23,25 are coupled to conduit 15 also in a parallel arrangement. The valves 10 and 11 located closest to pumps 10 and 11 are respectively connected to a hydraulic motor 26 and 27 respectively for driving the crawler belt of the machine.

Ventilerne 20 og 21 er sluttet til en hydraulisk cylinder 28, som tilvejebringer maskinens skaftbevægelse. Ventilerne 22 og 23 er 5 sluttet til en hydraulisk cylinder 29, der tilvejebringer maskinens bombevægelse, og ventilerne 24 og 25 er sluttet til en hydraulisk cylinder 30, der tilvejebringer maskinens skovlbevægelse. Hver ventil har i sin tilførseisledning en kontraventil henholdsvis 16 og 17. Naturligvis findes der i virkeligheden yderligere regule-10 rings- og overvågningsorganer, men disse er ikke medtaget i figuren for ikke unødigt at komplicere fremstillingen. Af fig. 1 fremgår det umiddelbart, at man eksempelvis ved påvirkning af ventilen 22 kan slutte pumpen 10 til den hydrauliske bomcylinder 29 og bringe denne til at arbejde med en bestemt hastighed. Hvis der-15 hos ventilen 23 påvirkes, tilsluttes også pumpen 11 til den hydrauliske cylinder 29, hvorved dennes arbejdshastighed vokser. Samtidig med denne påvirkning af ventilerne 22 og 23 kan en eller flere af de øvrige ventiler påvirkes, og således kan man tilvejebringe en vilkårlig kombination af bevægelser med ønsket hastighed. For 20 at systemet skal fungere upåklageligt, forudsættes imidlertid lige store belastninger af de forskellige hydrauliske cylindre, og dette er sjældent tilfældet i praksis, som det fremgår af det indledningsvis angivne eksempel. En uensartet belastning af de forskellige hydrauliske cylindre medfører den meget trættende og besværlige 25 indstilling af ventilerne, for at de hydrauliske cylindre skal arbejde på tilsigtet måde.Valves 20 and 21 are connected to a hydraulic cylinder 28 which provides the shaft movement of the machine. The valves 22 and 23 are connected to a hydraulic cylinder 29 which provides the machine movement of the machine and the valves 24 and 25 are connected to a hydraulic cylinder 30 which provides the bucket movement of the machine. Each valve has a check valve 16 and 17. In its supply line, of course, there are in fact additional control and monitoring means, but these are not included in the figure so as not to complicate the production unnecessarily. In FIG. 1 it is immediately apparent that, for example, by actuating the valve 22, the pump 10 can be connected to the hydraulic boom cylinder 29 and cause it to operate at a certain speed. If the valve 15 of the valve 23 is affected, the pump 11 is also connected to the hydraulic cylinder 29, thereby increasing its operating speed. Simultaneously with this actuation of the valves 22 and 23, one or more of the other valves can be affected, and thus any combination of movements at the desired speed can be provided. However, in order for the system to function impeccably, equal loads of the various hydraulic cylinders are required, and this is rarely the case in practice, as is apparent from the example set forth in the introduction. An uneven loading of the various hydraulic cylinders results in the very tiring and cumbersome adjustment of the valves in order for the hydraulic cylinders to operate in the intended manner.

Problemet løses ved hjælp af det i fig. 2 viste ventilarrangement. I denne figur anvendes de samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1, men med tillæg af 100. Der findes således pumper 30 110,111 og en trykmediumbeholder 112, der her for tydelighedens skyld er vist som to. Til pumpen 110 er sluttet ventiler 118,120, 122,124, og til pumpen 111 er sluttet ventiler 119,121,123,125.The problem is solved by means of the one shown in FIG. 2 valve arrangement. In this figure, the same reference numerals as in FIG. 1, but with the addition of 100. There are thus pumps 30, 110, 111 and a pressure medium vessel 112, which for the sake of clarity are shown here as two. Valves 118,120, 122,124 are connected to the pump 110 and to the pump 111 are valves 119,121,123,125.

Ventilerne 118 og 119 er indrettet til at drive hver sin larvebåndsmotor henholdsvis 126 og 127 og holdes indtil videre udenfor ræson-35 nementet. Pumperne 110,111 tilfører trykmedium til ventilerne henholdsvis 120,122,124 og 119,121,123 ved hjælp af en ledning henholdsvis 114 og 115. Ventilerne 118-125 er af den art, som i upåvirket tilstand slipper trykmedium igennem til den efterfølgende ventil henholdsvis trykmediumbeholderne 112 og 113. Ventilerne er 147472 4 I fig. 2 ikke parallelle, men seriekoblede på en særlig måde, nemlig således, at de til pumpen 110 koblede ventiler er anbragt i ordenen ventilen 120 for den hydrauliske skaftcylinder 128, ventilen 122 for den hydrauliske bomcylinder 129 og endelig venti-5 len 124 for den hydrauliske skovlcylinder 130. Rækkefølgen for ventilerne 121,123,125, som er koblet til pumpen 111, er omvendt, dvs. ventilen 121 for den hydrauliske skovlcylinder 130 er beliggende nærmest pumpen 111, hvorefter følger ventilen 123 for den hydrauliske bomcylinder 129, og længst borte fra pumpen 111 kom-10 mer ventilen 125 for den hydrauliske skaftcylinder 128. Ligesom i det kendte ventilarrangement findes der naturligvis forskellige regulerings- og overvågningsorganer i ventilsystemet, og af disse vises for simpelhedens skyld kun kontraventilerne 116,117, eftersom fagmanden let indser, hvad der yderligere kræves.The valves 118 and 119 are arranged to operate their respective crawler motor 126 and 127, respectively, and are so far kept out of reason. The pumps 110,111 supply pressure medium to the valves 120,122,124 and 119,121,123, respectively, by means of a conduit 114 and 115, respectively. In FIG. 2 is not parallel, but in series in a special way, namely that the valves connected to the pump 110 are arranged in the order valve 120 for the hydraulic shaft cylinder 128, the valve 122 for the hydraulic boom cylinder 129 and finally the valve 124 for the hydraulic vane cylinder 130. The order of valves 121,123,125 coupled to pump 111 is reversed, i.e. the valve 121 for the hydraulic vane cylinder 130 is located closest to the pump 111, followed by the valve 123 for the hydraulic boom cylinder 129, and furthest away from the pump 111 comes the valve 125 for the hydraulic shaft cylinder 128. Of course, as in the known valve arrangement, various control and monitoring means in the valve system, and of these, for the sake of simplicity, only the check valves 116,117 are shown, as those skilled in the art will readily understand what is required further.

15 Ventilerne for hver arbejdsbevægelse påvirkes parallelt ved hjælp af tilhørende manuelt manøvrerede manøvreorganer. I det tilfælde, hvor begge ventiler for en arbejdsbevægelse tilføres trykmedium, sker der naturligvis en bevægelse med høj fart.15 The valves for each work movement are actuated in parallel by the associated manually operated actuators. Of course, in the case where both valves for a working movement are supplied with pressure medium, a high speed movement occurs.

Hvis man ønsker bevægelse med lav fart, dvs. drivning ved hjælp ^ 20 af kun én pumpe, og ingen af de foregående ventiler i serien er ‘ påvirket, findes der en på tegningen ikke vist manuelt påvirkelig ventil, ved hjælp af hvilken den ene eller anden pumpe kan shuntes til tank.If you want low speed movement, ie operation with only 20 pumps, and none of the previous valves in the series are affected, there is a manually actuated valve not shown in the drawing by which either pump can be shunted to the tank.

Det i fig. 2 viste prioritetskoblede ventilarrangements funk-25 tion skal nu beskrives, og til formålet vælges det eksempel, som blev omtalt i beskrivelsens indledning, nemlig udførelsen af en plan horisontal skovlbevægelse. Hvis en sådan bevægelse ønskes, aktiveres ventilen 120, som tilføres trykmedium fra pumpen 110, over den ikke aktiverede ventil 118. Trykmedium tilføres derved 30 den hydrauliske skaftcylinder 128. På samme måde aktiveres ventilen 123, som tilføres trykmedium fra pumpen 111, over de ikke aktiverede ventiler 119,121. Herved tilføres den hydrauliske bomcylinder 129 trykmedium, og den ønskede bevægelse af maskinens skaft og bom kan udføres. De hydrauliske skaft- og bomcylindre 35 128,129 modtager således trykmedium fra hver sin pumpe henholds vis 110 og 111. Ventilerne 118-125 er af den konventionelle slags, som langsomt drøvler eller åbner trykmediumstrømmen, og dette udnyttes i arrangementet på følgende måde. Hvis ventilen 123 for den hydrauliske bomcylinder 129 nu lukkes noget, slippes en del 5 147472 af trykmediet igennem til ventilen 125, der er koblet til den hydrauliske skaftcylinder 128, og pi denne måde kan man reducere bombevægelsen og forøge skaftbevægelsen. På samme måde fungerer de øvrige kombinationer bom/skovl og skaft/skovl.The FIG. 2, the function of the priority coupled valve arrangements is now described, and for this purpose the example mentioned in the introduction of the description is chosen, namely the execution of a planar horizontal paddle movement. If such a movement is desired, the valve 120 supplied with pressure medium from the pump 110 is actuated over the non-activated valve 118. Pressure medium is thereby supplied to the hydraulic shaft cylinder 128. Similarly, the valve 123 which is supplied with pressure medium from the pump 111 is activated over the non-activated valve 111. activated valves 119,121. Hereby the hydraulic boom cylinder 129 pressure medium is supplied and the desired movement of the shaft and boom of the machine can be carried out. Thus, the hydraulic shaft and boom cylinders 128,129 receive pressure medium from each pump, respectively, in views 110 and 111. Valves 118-125 are of the conventional kind which slowly throttle or open the pressure medium flow and are utilized in the arrangement as follows. If the valve 123 for the hydraulic boom cylinder 129 is now closed somewhat, a portion of the pressure medium is passed through to the valve 125 which is connected to the hydraulic shaft cylinder 128, and in this way one can reduce the bomb movement and increase the shaft movement. Similarly, the other combinations are boom / bucket and shaft / bucket.

5 Ventilerne 118 og 119 for larvebåndenes hydraulikmotorer 126 og 127 er i begge tilfælde koblet nærmest pumpen 110,111, men kan naturligvis også i begge tilfælde være koblet længst bort fra pumpen, dvs. efter den respektive serie. I visse tilfælde er det også fordelagtigt at koble ventilerne 118 og 119 parallelt med til-10 hørende serie af ventiler 120,122,124 henholdsvis 121,123,125.In both cases, the valves 118 and 119 of the crawler belt hydraulic motors 126 and 127 are coupled closest to the pump 110,111, but can of course also in both cases be coupled furthest away from the pump, ie. after the respective series. In some cases, it is also advantageous to couple the valves 118 and 119 in parallel with the associated series of valves 120,122,124 and 121,123,125, respectively.

Af den ovenstående beskrivelse fremgår det, at man ved hjælp af et enkelt koblingsarrangement kan forbedre og forenkle reguleringen af gravebevægelserne betydeligt, hvilket i betydelig grad effektiviserer og letter gravearbejdet.From the above description, it can be seen that a single coupling arrangement can significantly improve and simplify the regulation of the excavation movements, which greatly improves and facilitates the excavation work.