DK154312B - Instrument til automatisk regulering af motoromloebstallet af en jordbearbejdningsmaskine - Google Patents

Description

DK 154312 B

Opfindelsen angår en indretning til automatisk regulering af motoromløbstallet af en jordbearbejdningsmaksine med forbrændingsmotor, især en hydraulisk gravemaskine, mellem et til en bestemt arbejdsopgave tilpasset arbejdsomløbstal og et under 5 dette arbe jdsomløbs_tal liggende andet omløbstal ved hjælp af et styreled, der på den ene side står i forbindelse med en manuelt betjenelig styrestang i nærheden af forersædet og på den anden side står i forbindelse med en omløbstal-styrestang, der indvirker på brændstofregulatoren til motoren.

10

Motoren af en jordbearbejdningsmaskine, såsom en hydraulisk gravemaskine, er i almindelighed en dieselmotor med en brændstof regul ator til via en omløbstal-styrestang at indstille den brændstofmængde, der pr. tidsenhed tilføres til dieselmotorens 15 forbrændingskamre til drift af motoren ved et bestemt omløbstal, som på sin side er et mål for den af motoren afgivne effekt .

Eftersom operatøren i reglen også er føreren, som ved den respektive jordbearbejdningsmaskine sidder i et førerhus og der- 20 fra styrer forløbet såvel som særlige arbejdsbevægelser, er der sædvanligvis i nærheden af førersædet indrettet en styrestang (gaspedal), ved hjælp af hvilken føreren via et på styrestangen indvirkende forbindelsesled (i givet fald via en kæde) kan indstille omløbstallet og derigennem foretage en ef-25 fektregulering fra førersædet.

Ved dette "forbindelsesled" kan det dreje sig om en såkalt "ledstang" og/eller et Bowden-træk eller lignende. Kun ved en betjening af den i nærheden af førersædet anbragte styrestang 30 vil man kunne indvirke på omløbstal-styrestangen af brændstofregulatoren, således at motorens omløbstal og dermed effekt vil kunne indstilles ved hjælp af denne styrestang.

Ved pågyndelsen af en arbejdsopgave indstiller operatøren ved 35 hjælp af styrestangen motoren til det omløbstal, der kræves ved den pågældende arbejdsopgave (eksempelvis aflæsning af rørafsnit fra en lastvogn) og dermed motorens effekt, hvorefter arbejdsopgaven påbegyndes.

DK 154312B

2

Under udførelsen af arbejdsopgaven opstår der ofte længere pauser, eksempelvis når der skal aflæsses sand fra en lastvogn med anhænger, og anhængeren skal aflæsses efter aflæsningen af selve lastvognen. Der er andre anvendelser, ved hvilke der un-5 der udførelse af bestemte arbejdsopgaver opstår mere eller mindre tvungne pauser.

I disse pauser lader operatøren det forudvalgte og optimalt indstillede omløbstal indstille, medens motoren under arbejds-pauserne løber videre med det førnævnte arbejdsomløbstal, således at operatøren ikke skal foretage en ny indstilling ved genoptagelse af en arbejdsopgave. Dette fører til et utilladeligt højt energiforbrug. Brændstofforbruget af en motor afhænger som bekendt af omløbstallet, hvortil kommer, at eksempel-jg vis dieselmotoren af en hydraulisk gravemaskine også driver de hydrauliske pumper o.s.v., således at der også i de førnævnte pauser er et uforholdsmæssigt højt brændstofforbrug.

Fra tysk patentskrift nr. 2 502 221 kendes en indretning, ved hvilken operatøren ved hjælp af styrestangen indstiller et 20 grundtomgangsomløbstal, til et over tomgangsomløbstallet liggende omløbstal, der betegner som "hvileomløbstallet". Under udførelse af gravearbejdet betjenes styrestangen, eftersom der ved udførelse af en arbejdsbevægelse føres trykmiddel til forsyningsledningen, idet pumpen sluttes til bestemte ledningsaf-2 5 snit. Derved bliver et stemoel af en stempe1-cy1 inderenhed forskudt mod en fjeder, og stempe1-cylinderenheden bliver længere, således at den stang, der indvirker på indsprøjtningspumpen, drejes, og motorens omløbstal forøges.

30 Hvis trykket i ledningen til pumpen ophæves, opstår der et tilsvarende trykfald i forsyningsledningen, hvorved stemplet af stempe1-cylinderenheden under indvirkning af den førnævnte fjeder vender tilbage til hvilestilling (og trykmidlet via en ledning og en drossel vent i 1 strømmer tilbage i trykmiddelbe-35 holderen). Den på indsprøjtningspumpen indvirkende stang bringes følgelig ved hjælp af cylinderen af stempelcylinderenheden meget hurtigt i "løbsk" stilling, medens den er væsentlig længere tid om at vende tilbage til tcmgangsstΠ 1 ing.

3

DK 154312 B

Med denne kendte indretning drejer det sig om en forstyretryk-afhængig omløbstalsregulering mellem tomgangsomløbstallet {henholdsvis et over tomgangsomløbstallet liggende hvileomløbstal) og det maksimale omløbstal, hvor motoren under påvir-5 kning af et konstant tryk kører med et maksimalt omløbstal.

Dette er ikke helt tilfredsstillende, eftersom et udfald af styreenergi nødvendigvis medfører, at motoren forbliver ved det førnævnte grundtomgangsomløbstal, hvorved jordbearbejd-ningsmaskinen ikke længere vil kunne arbejde.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en indretning af den indledningsvis nævnte art, hvor energiforbruget og støjbelastningen i arbejdspauserne er lavt. Derudover skal indretningen være således indrettet, at jordbearbejdningsmaskinen og-15 så ved udfald af den styreenergi, der udløser den i og for sig tilsigtede automatisk regulering, stadig er i stand til at arbejde, idet der i øvrigt tilstræbes et lavt trykforbrug af hydraulikken, således som der f.eks. i arbejdseksemplet "sænkning af last" arbejdes med brændstofbesparende lave omløbstal o 0 og ikke med tvangsmæssigt indstillede høje omløbstal, idet omløbstallet er tvangs indsti 11 et ved den kendte indretning, og styrestangen må udstyres ved genoptagelse af arbejdsopgaven.

Ved automatikken ifølge opfindelsen skal der ikke foretages nogen egentlig omløbstalsregulering, således som dette er ti 1 — 25 fældet ved den kendte indretning. Det til den respektive arbejdsopgave tilpassede arbejdsomløbstal indstilles derimod som tidligere via et tovtræk.

Dette formål er ifølge opfindelsen opnået ved, at der ved en 30 afbrydelse af arbejdsopgaven over et givet tindsinterval frembringes et første signal til et styreleddet styrende styreoi— gan, der uden indstilling af styrestangen bevirker, at styreleddet bringer den på brændstofregulatoren indvirkende omløbstal -styrestang i en til tomgangsstillingen af motoren svarende 35 stilling, og at der ved en genoptagelse af arbejdsopgaven frembringes et andet signal for styreorganet, der bevirker, at styreleddet igen bringer omløbstal-styrestangen i en til arbejdsopgaven svarende og ved arbejdsopgavens begyndelse ved 4

DK 154312 B

hjælp af styrestangen indstillet indstilling, hvorhos der er indrettet en forsinkelsesindretning, ved hjælp af hvilken den automatiske omkobling af motoren fra et arbejdsomløbstal til tomgangsomløbstallet sker efter et givet tidsinterval Δ t.

5

Foretrukne udførelsesformer for opfindelsen fremgår af underkravene .

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 viser en indretning ifølge opfindelsen til automatisk regulering af motoromløbstallet af en jordbearbejdningsmaskine, i arbejdsti 11 ing, fig. 2. et diagram over indgangs- og udgangsimpulserne for et tidsrelæ, der indgår i reguleringsindretningen, fig. 3 et diagram over en nødudkobling, fig. 4 den i fig. 1 viste reguleringsindretning i pausestil-20 ling, og fig. 5 den i fig. 1 viste regulerings indretning set i perspektiv.

Fig. 1 viser et diagram over en indretning til automatisk til-25 pasning af motoromløbstallet af en hydraulsk jordbearbejd-ningsmaskine, såsom en gravemaskine til de respektive arbejdsopgaver mellem et arbejdsomløbstal og et andet omløbstal, der er lavere end arbejdsomløbstallet evt. tomgang-omløbstallet.

Ved udførelse af en bestemt arbejdsopgave indstiller operatø-30 ren maskinen til et passende omløbstal ved hjælp af en styrestang (gasstang), således at gravemaskinen arbejder med en bestemt effekt. Ved optrædelse af en forud bestemt pasue unde*' en arbejdspause tilbagestilles motoromløbstallet automatisk t i 1 t omgå rigs om 1 øbstal let. Ved genoptagelse af arbejdsopgaven 3 5 tilbagestilles automatisk til det af operatøren indstillede omløbsta1.

I fig. 1 betegner 1 en dieselmotor i en hydraulisk jordbearbejdningsmaskine, der via en mekanisk kobling 2 er koblet til

DK 154312 B

s hydrauliske pumper 3 og 4. Pumperne forsyner et ledningssystem 6, som fører til forbrugere, som antydet ved hjælp af pilen 7.

I ledningssystemet 6 er der en skifteventil 8, som aftager det _ højere tryk af pumperne 3 og 4. Skifteventilen 8 står i for-5 bindelse med en trykfølsom kontakt 11, som kan indstilles til f.eks. 40 bar. Ved opnåelse af et tryk på 40 bar sluttes kontakten 11, hvorved der føres strøm til et tidsrelæ 12 med en indgang 13 og en udgang 14.

Fra udgangen 14 af tidsrelæet 12 er der ført ledninger 16 til et relæ 17 til styring af en luftventil 18, hvilken luftvent il ligger i en stiplet vist luftledning 19, der fra luftventilen 38 fører til en stempel-cylinderenhed 21, nærmere bestemt til enden 22 af cylinderen 23 af stempel-cylinder-enheden 21. Ved 15 denne ende 22 af stempel-cylinder-enheden 21 angriber et Bowden-træk 24, som ved sin anden ende er fastgjort til en styrestang 26, der er svingbar ved sit fodpunkt.

En trykfjeder 29 indvirker på indersiden af stemplet 28 af 20 stempel-cylinderenheden 21. Trykfjederen 29 støtter med sin anden ende mod indersiden af cylinderen 23 og presser stemplet 28 mod venstre i fig. 1.

Stempelstangen 31 af stemplet 28 er ved sin frie ende dreje-25 ligt {ved 32) forbundet med en i midten ledagtigt understøttet stang 33, der i sin frie ende påvirkes af en fjeder 34. Stangen 33 indvirker på regulatoren for brændstofti Iførsien til for dieselmotoren 1 og tjener til indstilling af omløbstallet.

Et anslag 36, der flugter med stempelstangen 31 kan indstilles 30 ved hjælp af en skrue 37 eller lignende.

Som før nævnt indstiller operatøren inden udførelsen af en bestemt arbejdsopgave ved hjælp af styrestangen 26 den ved førersædet til et passende omløbstal, der ligger højere end tom-35 gangsomløbstallet. Styrestangen 26 virker ikke direkte brændstofregulatoren, men derimod via Bowden-trækket 24, stempel-cy1 i nder-enheden 21 og omløbstal-i ndsti 11 i ngsstangen 33 , således at den tidligere almindeligvis stive kobling imellem styrestangen 26 og indstillingsstangen 33 ikke forekommer.

DK 154312 B

6 I den i fig. 1 udførelsesform er stempelt 28 af stempel-cylin-der-enheden 21 anbragt til venste umiddelbart foran dødpunktsstillingen i cylinderen 23, svarende til at operatøren har indstilet omløbstallet til den højeste værdi. Alternativt kan 5 der være indstillet til et omløbstal imellem motorens højeste omløbstal og tomgangsomløbstallet, således som dette hyppigt er tilfældet, og hvortil indretningen ifølge opfindelsen er velegnet.

I denne tilstand er motoromløbstallet f.eks. 2300 Ο/min., medens tomgangsomløbstallet af motoren, ved hvilket brændstofforbruget går tilbage til 1/6 til 1/8, sædvanligvis ligger mellem 700 og 1000 0/min.

Når trykket under en arbejdspause falder i ledningssystemet 6, 15 åbner afbryderen 11 i trykføleren 9, hvorpå indgangssignalet ved indgangen 13 af tidsrelæet 12 går til "0", medens signalet s, som stadig antager værdien "1", endnu ikke forekommer ved udgangen 14 af tidsrelæet 12. Først efter en vis forsinkelse Δ t på f .eks. 5 sek. svarende til at arbejdspausen er længere 20 end til f.eks. at optage et nyt rør eller lignende, går også udgangssignalet til "0", således som dette er vist ved visningen af det tilsvarende relæ S}3 af indgangen 13 henholdsvis sj4, idet fig. 2 viser den tidslige afhængighed og tilordningen af signalerne sj-3 og s^4 og deres tidsafhængighed.

25

Ved overskridelse af tidsforskinkelsesintervallet Δ t, åbner tidsrelæet 12, hverved der skabes gennemgang gennem luftventilen 18 til den afbrudte luftledning 19·, således at der via luftledningen 38 strømmer trykluft ind i cylinderen 23, og 30 stemplet 28 føres tilbage mod virkningen af trykfjederen 29 fra den i fig. 1 viste stilling til den i fig. 6 viste stilling, som begrænses af, at den frie ende (ved 32} af stempelstangen 31 rammer det indstillelige anslag 36, således at stemplerne 28, 31 ikke kan bevæges yderligere.

Ved denne bevægelse af stemplerne 28, 31 fra den i fig. 1 viste stilling til den i fig. 4 viste stilling drejes indstillingstangen 33 om leddet 39 (der tjener som leje) og motorens 35 7 ·

DK 154312 B

omløbstal stilles derved automatisk tilbage til tomgangsom-løbstallet fra omløbstallet indstillet ved hjælp af styrestangen 26, således at energiforbruget af motoren under arbejds-pauserne reduceres, idet motortabet ved et omløbstal på f.eks.

5 700 0/min. som bekendt er væsentligt mindre end ved et omløbs tal ' fra 1500 eller endog 2300 Ο/min., og også vandtabet af pumpen, der arbejder med høje omløbstal henholdsvis det højeste omløbstal ved fuldt fremføringsvolumen, og ved et reduceret omløbstal, er meget lille.

10

Det ses, at omløbstallet i en arbejdspause, der er længere end Δ t, automatisk kobles tilbage til tomgangsomløbstallet selvom operatøren ikke har ændret indstillingen af styrestangen 26. Denne bliver blot i den stilling, som til at begynde med er g valgt af operatøren til den respektive arbejdsopgave.

Hvis operatøren efter en (passende lang) pause genoptager arbejdet, opbygges der i ledningssystemet 6 igen et tryk, som registreres af trykføleren 9. Når dette tryk overstiger den før nævnte forudinsti1lelige værdi på f.eks. 40 bar, sluttes 20 afbryderen 9 igen, hvorpå indgangssignalet s 13 og derved også udgangssignalet S14 af tidsrelæet 12 antager værdien "1", således at relæet 12 lukker svarende til at magnetafbryderen 17 bevirker, at trykluftledningen 19 igennem luftventilen 18 igen afbrydes. Samtidigt sørges der automatisk for - hvilket ikke 25 er vist på tegningen - at trykket mellem stemplet 28 og den ovenfor liggende cylindervæg afgives gennem åbningen i cylinderen 23, således at stemplet 28 tilligemed stempe1 stangen føres tilbage fra den i fig. 4 viste stilling til den i fig. 1 viste stilling ved hjælp af trykfjederen 29. Dette giver en 3 0 forstilling af indstillingsstangen 33 fra den i fig. 4 viste stilling til den i fig. 1 viste stilling, og dermed en forøgelse af motorens omløbstal til den værdi, der ved arbejdets begyndelse er blevet indstillet af operatøren ved hjælp af styrestangen 26.

En særlig fordel ved indretningen ifølge opfindelsen er, at systemet, for hvilket omløbstallet nedsættes ved optrædelse af længere arbejdspauser, ved udfald af styreenergien tillader at 35 8

DK 154312 B

maskinen arbejder videre - om end det ikke er muligt med brændstofbespare!sen ifølge opfindelsen - hvilket ikke er tilfældet ved de hidtige indretninger af tilsvarende art, eftersom en afbrydelse af tilførslen af styreenergi bevirker, at 5 det til at begynde med indstillede arbejdsomløbstal indstilles påny, medens udfaldet af styreenergi ved den ovenfor beskrevne kendte indretning bevirker, at motoren forbliver ved tomgangs-omløbstallet eller indstiller sig på dette og følgelig ikke mere er i stand til at arbejde.

10

Denne omløbstalsreduktion sker ikke øjeblikkeligt, men derimod med en forudbestemt tidsforsinekelse for at undgå, at der i korte arbejdspauser sker en reduktion af omløbstallet, hvilket ellers kunne give anledning til urolig drift og ikke mindst stille uforsvarligt høje krav til motor og styredel.

En anden fordel ved indretningen ifølge opfindelsen er, at omløbstallet i tilfælde af, at belastningen ikke kræver energi og endog står til rådighed, således som dette f.eks. er tilfældet ved arbejdsspillet "Last Absenken", bliver lavt (sva- 20 rende til tomgangsomløbstallet), da arbejdshydraulikken signalerer små trykforbrug, medens der ved de kendte indretninger gennem den nødvendige udstyring af styrestangen sker en acceleration af motoren, således at denne også f.eks. ved arbejds- spillet "Last absenken" eller lignende arbejdsopgaver med højt 25 omløbstal og tilsvarende brændstofforbrug.

Fig. 3 viser endnu en nødudkoblingskreds for indretningen i-følge opfindelsen, hvor anslaget 36 ligger i et elektrisk kredsløb. En sådan udformning er hensigtmæssig ved dieselmoto-30 rer, hvis (forsætlig) udkobling ikke sker gennem et særligt Bowden-træk eller lignende, men på en anden måde gennem en forholdsvis stor tomgangsindsti11 ing, således at indretningen ifølge opfindelsen ved sådanne motorer i givet fald i pausetilstand henholdsvis ved pausekobling, kan føre til en fuld-35 stændig udkobling af motoren, hvilket ikke er iagttaget og især ved dieselmotorer, som bekendt også er omstændeligt -bortset fra påvirkningerne ved start - eftersom starten af dieselmotorer kun én .gang er noget vanskeligere en ved Otto-

Claims (7)

1. 9 ’ DK 154312 B motorer. I et sådant tilfælde sørger anslaget 36 for at der ved en omløbstal reduktion i pauser ikke sker en udkobling af motoren, der derimod løber videre med tomgangsløbstal. e Patentkrav. 5
2. 1. Indretning til automatisk regulering af motoromløbstallet af en jordbearbejdningsmaskine, især en hydraulisk gravemaskine, mellem et til en bestemt arbejdsopgave tilpasset arbejds- 10 omløbstal og et under dette arbejdsomløbstal liggende andet omløbstal, ved hjælp af et styreled (21), der på den ene side står i forbindelse med en manuelt betjenelig styrestang (26) i nærheden af førersædet og på den anden side står i forbindelse med en omløbstal-styrestang, der indvirker på brændstofregula-15 toren til motoren (1), kendetegnet ved, at der ved en afbrydelse af arbejdsopgaven over et givet tidsinterval frembringes et første signal til et styreleddet (21) styrende styreorgan (18), der uden indstilling af styrestangen (26> bevirker, at styreleddet (21) bringer den på brændstofregula- 20 toren indvirkende omløbstal-styrestang (33.) i en til tomgangsstillingen af motoren (1) svarende stilling, og at der ved en genoptagelse af arbejdsopgaven frembringes et andet signal for styreorganet (18), der bevirker, at styreleddet (21) igen bringer omløbstal-styrestangen (33) i en til arbejdsopgaven 2 5 svarende og ved arbejdsopgavens begyndelse ved hjælp af styrestangen (26) indstillet stilling, hvorhos der er indrettet en forsinkelsesindretning (12), ved hjælp af hvilken den automatiske omkobling af motoren fra et arbejdsomløbstal til tomgangsomløbstallet sker efter et givet tidsinterval (Δ t). 30 2c Indretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at tidsintervallet (Δ t) er indstilleligt.
3. 3. Indretning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 35 ved, at forsinkelsesindretningen er et tidsrelæ (12), hvis udgangssignal følger indgangssignalet efter en bestemt tidsforsinkelse (Δ t). DK 154312 B
4. 4. Indretning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at styreorganet (18) til styring af styreleddet (21) er styret af en i hydraulikkredsen (6) anbragt trykmåler (9), hvorhos det første signal frembringes ved en underskridelse, og det ® andet signal frembringes ved en overskridelse af et forudbestemt grænsetryk i hydraulikkredsen.
5. 5. Indretning ifølge krav 4, kendetegnet ved, at der som styreled er indrettet en stempel-cylinderenhed (21), 10 hvis fjederpåvirkede stempel (28) i den ene ende er forbundet med styrestangen (26), og hvis stempelstang (31) står i forbindelse med den på brændstofregulatoren indvirkende omløbstal-styrestang (33).
6. 6. Indretning ifølge krav 4 eller 5, kendetegnet ved, at stempel-cylinderenheden (21) er forbundet med styrestangen (26) over et Bowden-træk.
7. 7. Indretning ifølge et eller flere af de foregående krav, 2 0 kendetegnet ved, at styreorganet (17,18), der styres af trykmåleren (9) i hydraulikkredsen (6)/udgøres af en magnetisk styret luftventil, ved hjælp af hvilken en til stempel-cylinderenheden (21) førende trykluftledning (19) kan åbnes/luk- kes i afhængighed af trykket i hydraulikkredsen. 25 30 35