FI90584B

FI90584B - Methods and devices for conducting pressure medium to activators

Info

Publication number: FI90584B
Application number: FI911706A
Authority: FI
Inventors: Seppo Ensio Nisula; Ali Markku Juhani Nisula
Original assignee: Seppo Ensio Nisula; Ali Markku Juhani Nisula
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1991-04-10
Publication date: 1993-11-15
Also published as: FI90584C; FI911706A; FI911706A0; WO1993022233A1

Description

9058490584

MENETELMÄ JA LAITTEET PAINEVÄLIAINEEN JOHTAMISEKSI TOIMILAITTEILLE - FÖRFARANDE OCH ANORDNINGAR FÖR ATT LEDA TRYCKMEDIUM TILL AKTIVATORERMETHOD AND EQUIPMENT FOR CONDUCTING THE PRESSURE MEDIUM FOR ACTUATORS - REFERENCE TO A PRESSURE OF A TRYCKMEDIUM FOR ACTIVATOR

Keksintö kohdistuu useilla paineväliaineella toimivilla toimilaitteilla , kuten hydraulisylintereillä , varustettuihin , liikettä suorittaviin koneisiin ja laitteisiin. Keksinnön mu kaan estetään tai pienennetään korkeassa paineessa olevan väliaineen purkautumista työtä tekemättä alhaiseen paineeseen tai vapaaseen tilaan.The invention relates to a variety of actuating machines and devices with pressure medium actuators, such as hydraulic cylinders. According to the invention, the discharge of a high-pressure medium is prevented or reduced without work to a low pressure or free space.

Ennestään tunnetaan paineväliainekäyttöisenä laitteena mm. puutavaranostureita, joissa hydraulisylinter ien avulla liikutellaan kahta tai useampaa toisiinsa peräkkäin kytkettyä puomia. Nosto- ja kuormausliikkeiden aikana usein kahta tai useampaakin sylinteriä käytetään yhtäaikaisesti. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että ainakin kahdelle sylinterille pitää pumpun paineen ja tilavuusvirran riittää samanaikaisesti. Tästä on seurauksena, että nosturi varustetaan suurituottoi-sella pumpulla ja vastaavasti vaaditaan isoa moottoritehoa pumpun käyttämiseen. Lisäksi nostureissa on myös useita muita huomattavasti pienemmällä virtauksella toimivia laitteita, joita usein käytetään aivan yksinäänkin. Tällaisia ovat mm. nosturipylvään pyöritys- ja puutavarakouran pyörityslaite.It is already known as a device using a pressure medium e.g. timber cranes in which two or more booms connected in series are moved by means of hydraulic cylinders. During lifting and loading movements, often two or more cylinders are used simultaneously. In practice, this means that for at least two cylinders, the pump pressure and volume flow must be sufficient at the same time. As a result, the crane is equipped with a high-output pump and correspondingly high motor power is required to operate the pump. In addition, cranes also have a number of other devices with much lower flow, which are often used on their own. Such are e.g. crane mast rotation and timber grapple rotation device.

Nostureissa paineväliaineputkistot johdetaan ohjausventtii-leiltä suoraan sylintereille, jolloin kaikki sylinterit ovat itsenäisiä ja sylintereiltä palaavat väliaineet purkautuvat hydraulinestesäi1iölle johtavaan paluulinjaan vaikka väliaineella olisi suurikin paine ja virtausmäärä. Väliaineen paine-energiaa siis menetetään enemmän tai vähemmän riippumatta siitä, että sitä juuri sillä hetkellä voitaisiin hyödyntää. Nykyisestä järjestelystä on seurauksena , että laitteisiin pitää valita suurituottoinen pumppu ja vastaavasti isotehoi-nen pumpun käyttölaite.In cranes, the pressure medium piping is led directly from the control valves to the cylinders, whereby all the cylinders are independent and the media returning from the cylinders are discharged into the return line to the hydraulic fluid tank, even if the medium has a high pressure and flow rate. Thus, the pressure energy of the medium is more or less lost, regardless of whether it could be utilized at that very moment. As a result of the current arrangement, a high-throughput pump and a high-performance pump drive must be selected for the devices.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla vältetään nämä epäkohdat ja keksinnölle on ominaista se, mitä on esitetty patenttivaati muksissa .The solution according to the invention avoids these drawbacks and the invention is characterized by what is stated in the claims.

2 905842 90584

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää, että väliaineeseen painetta kehittävä kiertopumppu ja sen käyttömoottori voidaan mitoittaa entistä pienemmiksi , koska juuri suurta väliaine-virtausta vaativien toimi laitteiden liikkeitä voidaan yhdistää siten, että toisessa toimilaitteessa syntyvä korkeapaineinen paluuvirtaus voidaan ohjata toisen toimilaitteen hyväksi. Lisäksi yhdistämällä täten kaksi toimilaitetta ja suorittamalla niiden avulla samanaikaista 1iikesuoritusta, tulevat niiden 1iikesuoritukset toisistaan riippuviksi ja tällä saavutetaan suuri haliinnallinen etu toistuvien 1iikesarjojen suorittamisessa hallitusti.The most important advantage of the invention is that the circulating pump generating pressure in the medium and its drive motor can be dimensioned even smaller, because the movements of actuators requiring high medium flow can be combined so that the high-pressure return flow in one actuator can be directed to another actuator. In addition, by thus combining the two actuators and performing simultaneous motion execution by means of them, their motion performances become interdependent, and this achieves a great advantage in the execution of repetitive motion sequences in a controlled manner.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin, viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossaIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which

Kuvio 1 esittää puomeilla varustettua nosturia.Figure 1 shows a crane with booms.

Kuvio 2 esittää erästä paineputkistokytkentää kuvion 1 mukai-kaisen nosturin sylintereille.Fig. 2 shows a pressure piping connection for the cylinders of the crane according to Fig. 1.

Kuviossa 1 on esitetty pylvään 2 varassa kääntyvä puutavara-nosturi 1, jolla on puomit 3 ja 4. Puomia 3 liikutetaan sylinterin 5 avulla ja puomia 4 liikuttaa sylinteri 6. Sylinteri 5 on yksitoiminen ja sylinteri 6 on kaksitoiminen, putket 7,8 ja 9 ovat hydrau1iputkia. Tällä rakenteella on selvästi yleisin toiminta se, että sylinterit 5 ja 6 toimivat yhtäaikaa. Kun toinen sylinteri 5 pitenee niin toinenkin 6 pitenee, ja toisen lyhentyessä toinenkin lyhenee. Näin tapahtuu kun nosturilla kurotetaan ja viedään koura 17 kauemmas ja otetaan taakka ja siirretään se lähemmäs , samoin myös kun taakka siirretään kauemmas. Kuvion 1 esittämässä rakenteessa on käyttötilanteessa paine!etkuissa 7 ja 9 aina jonkin verran painetta myös taakan puuttuessakin. Kun kouraa 17 pyritään siirtämään lähes vaakatasossa, toimivat sylinterit 5 ja 6 silloin yhtäaikaa ja puomien koukistustilanteessa on paine-letkusta 9 mahdollisuus johtaa painenestettä sylinteriin 5, koska letkussa 7 vallitsee alhaisempi paine. Letkusta 9 poistuvaan nesteeseen syntyy huomattavan korkea paine, koska painetta on nostamassa sekä koura ja puomin 4 paino että letkua 8 pitkin männän toiselle puolelle sylinterissä 6 johdettu 3 90584 paine. Kuviossa on lisäksi puomin pidennyssylinteri 18.Figure 1 shows a timber crane 1 pivoting on a column 2 with booms 3 and 4. The boom 3 is moved by means of a cylinder 5 and the boom 4 is moved by a cylinder 6. The cylinder 5 is single-acting and the cylinder 6 is double-acting, the tubes 7,8 and 9 are hydrau1iputkia. By far the most common operation of this structure is that the cylinders 5 and 6 operate simultaneously. As the second cylinder 5 lengthens, the other 6 also lengthens, and as the other shortens, the other also shortens. This is the case when the crane 17 reaches and moves the grapple 17 further and takes the load and moves it closer, as well as when the load is moved further. In the structure shown in Fig. 1, in use, the pressure front 7 and 9 always have some pressure, even in the absence of a load. When it is attempted to move the grapple 17 almost horizontally, the cylinders 5 and 6 then operate simultaneously, and in the case of bending the booms, it is possible to supply pressure fluid from the pressure hose 9 to the cylinder 5 because there is a lower pressure in the hose 7. A considerably high pressure is created in the liquid leaving the hose 9, because the pressure is increased both by the weight of the grapple and the boom 4 and by the pressure 90904 applied in the cylinder 6 to the other side of the piston along the hose 8. The figure also shows a boom extension cylinder 18.

Puomin oikaisutilanteessa, jolloin kouraa siirretään kauemmas, sylinteristä 5 on käytettävissä paineenalaista nestettä. Tämä voidaan johtaa silloin letkua 9 pitkin lyhentämään sy-, linteriä 6, tosin sylinterien poikkipinta-aloista riippuen.In the case of straightening the boom, when the grapple is moved further away, pressurized fluid is available from the cylinder 5. This can then be led along the hose 9 to shorten the cylinder 6, albeit depending on the cross-sectional areas of the cylinders.

Hyödynnettävät paineenalaiset nesteet voidaan johtaa suoraan toisille sylintereille tai ne voidaan, milloin mahdollista johtaa hydraulipumpun 11 painepuolelle, jolloin ne menevät minkä tahansa toimilaitteen hyväksi.The pressurized fluids to be utilized can be led directly to the second cylinders or, whenever possible, they can be led to the pressure side of the hydraulic pump 11, in which case they benefit any actuator.

Kuviossa 2 on esitetty eräs paineputkistokytkentä paineen-alaisen sylinteriltä poistuvan väliaineen hyödyntämiseksi. Kaaviossa on venttii1ipöytä 10, josta paineputket 7,8,9 lähtevät sylintereille 5 ja 6. Paine venttiileille (ei näytetty) venttii1ipöydässä tulee pumpulta 11. Paluulinjaa 12 pitkin paineneste palaa nestesäiliön kautta pumpulle. Kuvion mukaisessa esimerkkiratkaisussa johdetaan letkuun 9 muodostuvaa painetta sylinterin 5 pitenemisliikkeeksi. Putkistossa käytetään paineohjattua venttiiliä 14 ja suuntaventtii1iä 15 linjassa, joka johtaa sylinterille 5. Paineohjatulla venttiilillä 14 estetään sylinterin 6 piteneminen aiheettomasti. Piteneminen ja paluunesteen johtaminen sylinterille 5 sallitaan vasta kun paine johdetaan sylinterille 6 letkua 8 myöten. Suuntaventtii1i 13 estää paineellisen nesteen purkautumisen hukkaan venttii1ipöydän kautta paluulinjaan 12. Katkoviiva-linjalla 16 on esitetty vaihtoehtoinen paineenalaisen nesteen hyödyntämistapa, johtamalla se pumpun 11 painepuolelle lisäämään pumpun tilavuusvirtaa. Tässä vaihtoehdossa sylinteri 5 saa hyödynnetyn 1 isätilavuusvirran venttii1ipöydän 10 kautta tulevasta kokonaisnestevirrasta. Kuviossa 2 on esitetty kaavio vain yhden sylinterin paluunesteen hyödyntämisestä, mutta myös muiden sylinterien ja toimilaitteiden paluunestettä voidaan vastaavalla kytkennällä johtaa toisten toimilaitteiden syöttönesteeksi, jos vain muodostunut paine on riittävä. Tällainen sylinteri on luonnollisesti sylinteri 5 sekä myöskin kuvion 1 sylinteri 18, jolla esim. kourassa 17 olevaa taakkaa laskettaessa alemmas alaviistossa puomin 4 asennossa, saadaan 4 90584 kaksitoimisen sylinterin paluupuolelta korkeassa paineessa oleva nestevirta, jota voidaan käyttää hyväksi jossain toisessa samaan aikaan toiminnassa olevassa laitteessa.Figure 2 shows a pressure piping connection for utilizing the pressurized medium leaving the cylinder. The diagram shows a valve table 10 from which the pressure pipes 7,8,9 go to the cylinders 5 and 6. The pressure for the valves (not shown) in the valve table comes from the pump 11. Along the return line 12, the pressure fluid returns through the liquid tank to the pump. In the exemplary solution according to the figure, the pressure generated in the hose 9 is applied to the elongation movement of the cylinder 5. The piping uses a pressure-controlled valve 14 and a directional valve 15 in a line leading to the cylinder 5. The pressure-controlled valve 14 prevents the cylinder 6 from being unduly elongated. Elongation and conduction of the return fluid to the cylinder 5 is allowed only when pressure is applied to the cylinder 6 up to the hose 8. The directional valve 13 prevents the discharge of pressurized fluid through the valve table to the return line 12. The dashed line 16 shows an alternative way of utilizing the pressurized fluid by directing it to the pressure side of the pump 11 to increase the pump volume flow. In this alternative, the cylinder 5 receives the utilized parent volume flow 1 from the total fluid flow coming through the valve table 10. Figure 2 shows a diagram of the utilization of the return fluid of only one cylinder, but the return fluid of the other cylinders and actuators can also be led to the supply fluid of the other actuators by a corresponding connection, if only the pressure generated is sufficient. Such a cylinder is, of course, cylinder 5 as well as cylinder 18 of Figure 1, which, e.g. when lowering the load in the grapple 17 in the lower oblique position of the boom 4, provides a high pressure fluid flow from the return side of the double acting cylinder 4 which can be used in another operation

Keksinnön hyödyntämisessä venttiilit (kuten kuviossa 2) voivat olla sähköisesti ohjattuja, jolloin ne voidaan helposti kytkeä toimintaan tai toiminnasta pois. Tällaisessa rakenteessa keksinnön mukainen energiansäästötapa on nopesti kytkettävissä toimintaan kun sille on edellytyksiä ja vastaavasti voidaan nopeasti myös siirtyä perinteiseen toimilaitteiden ohjaustapaan kun sellaista halutaan.In utilizing the invention, the valves (as in Figure 2) can be electrically controlled, so that they can be easily switched on or off. In such a structure, the energy-saving method according to the invention can be quickly switched on when there are conditions for it and, correspondingly, it is also possible to quickly switch to the traditional actuator control method when such is desired.

Keksinnön avulla voidaan pienentää esim. hydraulipumpun kapa-sitetttia ja myös tehon tarvetta. Keksintöä sovellettaessa myös hydraulinesteen lämpiämisestä ei tule sellaista ongelmaa kuin nykyisissä järjestelmissä, jotka toimivat suurella tila-vuusvirralla ja joissa kaikki neste kiertää pumpun kautta.By means of the invention, it is possible to reduce, for example, the capacity of a hydraulic pump and also the need for power. When applying the invention, the heating of the hydraulic fluid also does not become such a problem as in current systems which operate at a high volume flow and in which all the fluid circulates through the pump.

Keksintö ei ole rajoittunut vain esitettyyn nosturiin, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksintöä voidaan soveltaa useisiin paineilmaa tai painenestettä käyttäviin laitteisiin jolloin toimilaite voi olla sylinteri, turbiini, pumppu tai moottori. Olennaista on, että toimilaitteessa muodostuu tai säilyy sellainen paine väliaineessa, että sitä voidaan edelleen hyödyntää. Paine voi muodostua painovoiman aiheuttamana, jarrutusliikkeestä, massan hitaudesta tms.The invention is not limited to the crane shown, but can be modified within the scope of the inventive idea set out in the claims. The invention can be applied to several devices using compressed air or liquid, in which case the actuator can be a cylinder, a turbine, a pump or an engine. It is essential that the actuator develops or maintains a pressure in the medium that can be further utilized. Pressure can be created by gravity, braking motion, slowness of mass, etc.

Claims

1. Method for conducting pressure medium removing an activator, for use in devices, especially in cranes (I) / loader and in mining machines, comprising at least two pressure medium driven actuators (5), (6), which make different * work embodiments characterized in that the pressure of the pressure medium, which is formed due to external force, load or gravity in one or more of said activators, is conducted as a pressure volume flow to one or more of other types of work execution with pressure medium acting activator, when said pressure volume current is diverted from the first mentioned activator (s).

A method according to claim 1, characterized in that the pressure medium is directed to another conductor (5) conductive pressure line (7).

Method according to claim 1, characterized in that the pressure medium is fed to the pressure side of a pressure generator (II) to increase the volume flow of the feeding pressure medium.

4. A method according to claims 1-3, characterized in that valves are limited and / or controlled by the use of said removing pressure medium in other activators.

Method according to claims 1-4, characterized in that the actuators together led the pressure medium's volume flow exceeding the volume generator production volume (11) temporarily or partially or completely during a movement embodiment.

6. A method according to claims 1-5 characterized in that cylinders, motors, pumps, turbines or the like are used as activators with pressure medium. e 90584

7. Device in cranes, mining machines, etc. operating with pressure medium. devices corresponding to different operating embodiments, to realize the process according to claim 1, characterized in that the device comprises pressure medium tubes from one or more activators (6) for conducting pressure medium under pressure to one or more activators (5), which make different types of work execution and food pressures of which are lower or in food pipes of which there are dA lower pressures.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the apparatus comprises pressure medium tubes between activators (5,6), which tubes are equipped with pressure or current adjusting means (13,14,15).

Device according to claim 7 or 8, characterized in that the device comprises electrically controlled valves in the pressure medium tubes.

Device according to any of the preceding claims 7-9, characterized in that it comprises the pressure medium tube (16) from At least one activator to the pressure side of the pressure generator (11).