NL1025806C2

NL1025806C2 - Hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap.

Info

Publication number: NL1025806C2
Application number: NL1025806A
Authority: NL
Inventors: Gertrudis Maria Gerardus Gier
Original assignee: Demolition And Recycling Equip
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2005-09-27
Also published as: EP1580437A1; ES2296060T3; EP1580437B1; DE602005003696T2; PL1580437T3; ATE380940T1; DE602005003696D1; DK1580437T3

Description

Korte aanduiding: Hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap.

BESCHRIJVING

5 De uitvinding heeft betrekking op een hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap omvattende en hol cilinderlichaam met daarin opgenomen en eerste zuiger, welke eerste zuiger is samengesteld uit een holle, uit het cilinderlichaam reikende, eerste zuigerstang en een daarmee verbonden eerste zuiger-10 ichaam, waarbij het cilinderlichaam en het eerste zuigerlichaam een eerste cilinderkamer en het cilinderlichaam, het eerste zuigerlichaam en de eerste zuigerstang een tweede cilinderkamer begrenzen, alsmede, en in de holle eerste zuigerstang opgenomen tweede zuiger, welke tweede zuiger is samengesteld uit een door het eerste zuigerlichaam reikende en met het 15 cilinderlichaam verbonden tweede zuigerstang en een daarmee verbonden tweede zuigerlichaam, waarbij de eerste zuigerstang en het tweede zuigerlichaam een derde cilinderkamer en de eerste zuiger-stang, het eerste zuigerlichaam, de tweede zuigerstang en het tweede zuigerlichaam een vierde cilinderkamer begrenzen, waarbij e tweede zuigerstang 20 tenminste is voorzien van een in de derde cilinderkamer eindigende boring en waarbij de cilinderkamers verbindbaar zijn met een eerste resp. tweede toevoerlelding voor een fluïdum onder druk voor het verlengen resp. verkorten van de eerste zuigerstang.

Een hydraulisch gereedschap dat met behulp van een 25 hydraulische cilinder zoals hierboven beschreven wordt bedreven, is bekend uit bijvoorbeeld het Europees octrooi nr. 0641618 BI. In dit octrooi schrift wordt een, aan een giek van een grondbewerkingsmachine of iets dergelijk koppelbaar gestel geopenbaard, waaraan een samenstel van twee bekken koppelbaar is. Eén van de bekken is met behulp van een 30 hydraulische verstel cilinder ten opzichte van de andere bek verzwenkbaar.

Bij de uitgaande slag van de cilinderstang van de verstel- 1025806 2 cilinder wordt de verzwenkbare bek naar de andere, vaste bek verplaatst, terwijl bij de ingaande slag van de cilinderstang de verzwenkbare bek van de vaste bek af wordt verplaatst.

Een verstel cilinder van een dergelijk gereedschap wordt 5 aangestuurd c.q. bekrachtigd door de hydrauliek van de betreffende machine, waarvan de constructie min of meer de beschikbare werkdruk van het fluïdum als ook het toe te voeren fluïdumdebiet bepaalt. Een grote boringdiameter van het cilinderlichaam maakt weliswaar hoge cilinder-krachten mogelijk, echter dit vereist hoge fluïdumdebieten door het 10 hydrauliekcircuit, waardoor de cyclustijden weer onnodig lang worden.

Anderzijds is het wenselijk om het hydraulisch gereedschap met een zo laag mogelijk retourfluïdumdebiet te bedrijven, omdat het onnodig continue verpompen van hoge fluïdumstromen door het hydraulisch circuit van en naar de verstel cilinder enerzijds onnodige pompverliezen 15 (drukverlies) in de hand werkt vanwege leidingweerstanden, terwijl voorts warmteontwikkeling en het extra brandstofverbruik van de betreffende machine het rendement verder nadelig beïnvloedt.

Een hydraulische cilinder volgens bovengenoemde aanhef is bijvoorbeeld bekend uit de Duitse octrooipublicatie nr. 10121612. De 20 huidige verstel cilinders worden vooralsnog enkel tijdens de uitgaande slag van de cilinderstang gekenmerkt door lage cyclustijden, lage retourfluïdumdebieten en hoge ciünderkrachten, echter de bekende cilinders ontberen met name hoge cilinderkrachten tijdens de ingaande slag.

25 Deze laatste eigenschap is met name wenselijk bij hydraulisch sloopgereedschap, zoals schrootscharen en dergelijke, omdat het wel eens voorkomt dat ijzer tussen de bekken klem komt te zitten, dat niet zonder hoge cilinderkrachten bij de ingaande slag van de cilinderstang lost komt.

30 De uitvinding beoogt derhalve een verbeterde cilinder van bovengenoemde aanhef te verschaffen, welke zowel bij de uitgaande als de 1025806 3 ingaande slag enerzijds snelle cyclustijden en lage retourfluïdum-debieten kent, maar voorts bij zowel de uitgaande als ingaande slag hoge cilinderkrachten kan genereren.

Overeenkomstig de uitvinding wordt de cilinder hiertoe 5 gekenmerkt, doordat tenminste één drukbegrenzingsklep is voorzien, welke in afhankelijkheid van het drukverschil tussen de eerste en tweede toevoerleiding de toevoer van fluïdum onder druk naar de verschillende cilinderkamers regelt. Met de cilinder overeenkomstig de uitvinding wordt een zeer functionele cilinderkamer gerealiseerd, waarmee afhankelijk van 10 de bedrijfscondities de verschillende cilinderkamers kunnen worden verbonden met de toevoerlei dingen voor fluïdum onder druk.

Meer in het bijzonder regelt de drukbegrenzingsklep een druk geregelde klep op basis van het drukverschil tussen de eerste en tweede toevoerleiding, zodanig dat indien bij de uitgaande resp. ingaande 15 slag van de eerste zuigerstang de door de belastingweerstand veroorzaakte druk lager is dan het vooraf bepaalde drukniveau de druk geregelde klep een eerste resp. tweede uiterste stand inneemt en indien de door de belastingweerstand veroorzaakte druk hoger is dan het vooraf bepaalde drukniveau de druk geregelde klep een middenstand inneemt.

20 Indien de belastingweerstand weer afneemt zal de druk geregelde klep weer een eerste resp. tweede uiterste stand aannemen.

Bij een bijzondere uitvoeringsvorm verbindt de druk geregelde klep in de middenstand de eerste en de derde cilinderkamer met de eerste toevoerleiding en de tweede en de vierde cilinderkamer met de 25 tweede toevoerleiding, terwijl in de eerste of tweede uiterste stand de cilinderkamers eerste, tweede, derde en vierde cilinderkamers met de eerste en/of tweede toevoerleiding verbindbaar zijn.

Meer specifiek, indien bij zowel de uitgaande en de ingaande slag van de eerste zuigerstang de door de belastingweerstand 30 veroorzaakte druk lager is dan een vooraf bepaald drukniveau de bewegingssnelheid resp. de kracht van de eerste zuigerstang snel resp.

1025806 4 laag is en dat indien de door de belastingweerstand veroorzaakte druk hoger is dan het vooraf bepaalde drukniveau de bewegingssnelheid resp. de kracht van de eerste zuigerstang langzaam resp. hoog is.

Hierdoor kunnen hoge cilindersnelheden (en derhalve lage 5 cyclustijden) worden gerealiseerd en anderzijds kunnen ook bij de uitgaande en in het bijzonder bij de ingaande slag hoge cilinderkrachten worden gegenereerd.

Daarbij kan de druk geregelde klep in de eerste uiterste stand de tweede, derde en vierde cilinderkamer met de tweede toevoer-10 leiding verbinden, terwijl de druk geregelde klep in de tweede uiterste stand de derde cilinderkamer en tenminste de tweede cilinderkamer met de tweede toevoerleiding verbindt.

Anderzijds verbindt bij een bijzondere uitvoeringsvorm de druk geregelde klep in de tweede uiterste stand de vierde cilinderkamer 15 met de tweede toevoerleiding.

Volgens een bijzonder aspect van de uitvinding staan de tweede cilinderkamer en vierde cilinderkamer met elkaar in verbinding, waar bij een eerste uitvoeringsvorm de tweede cilinderkamer en vierde cilinderkamer met elkaar zijn verbonden door middel van tenminste één in 20 de eerste zuigerstang aangebrachte opening. Bij een andere uitvoeringsvorm is de tweede zuigerstang voorzien van een in de vierde cilinderkamer eindigende verdere boring, welke verdere boring de vierde cilinderkamer verbindt met een vierde toevoerleiding voor het fluïdum onder druk.

Hiermee wordt een vierde cilinderkamer gerealiseerd, die 25 onafhankelijk van de andere cilinderkamers bekrachtigd kan worden. Hiermee wordt een nog veelzijdige hydraulische cilinder verkregen.

Bij een bijzonder uitvoeringsvorm staan de tweede en derde cilinderkamer elk via een terugslagklep in verbinding staan met een opslagvat voor het fluïdum. Daarbij kan de terugslagklep voor de derde 30 cilinderkamer een druk geregelde terugslagklep en in het bijzonder een door de drukbegrenzingsklep geregelde terugslagklep zijn. Hierdoor wordt 1025806 5 het retourfluïdumdebiet door de leidingen verder verminderd door tijdens de ingaande slag een gedeelte van de retourstroom uit de tweede resp. derde ci1indérkamer tijdelijk op te vangen in een opslagvat in afhankelijkheid van de heersende retourdruk van het fluïdum.

5 Bij de uitgaande slag van de cilinderstang wordt het opgeslagen fluïdum weer aan het hydraulisch circuit afgegeven. Hierdoor wordt pompverliezen, weerstandsverliezen etc. verder verminderd.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in: 10 Figuren la en lb aanzichten van een uitvoeringsvorm van een hydraulisch gereedschap overeenkomstig de stand van de techniek gekoppeld aan de giek van een graafmachine;

Figuren 2a-2d vier bedrijfstoestanden van een basisuitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder overeenkomstig de 15 uitvinding;

Figuur 3 andere configuraties van bedrijfstoestanden van een hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding;

Figuren 4a-4d vier bedrijfstoestanden van een bijzondere uitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder overeenkomstig de 20 uitvinding;

Figuur 5 een andere uitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 6 nog een andere uitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding.

25 Voor een beter begrip van de uitvinding zullen in de hierna volgende figuurbeschrijving de overeenkomende onderdelen met hetzelfde referentiecljfer worden aangeduid.

De Figuren la en lb tonen twee aanzichten van een hydraulische gereedschap, dat door een hydraulische verstel cilinder wordt 30 aangedreven c.q. bekrachtigd. Het weergegeven gereedschap overeenkomstig de stand van de techniek omvat een gestel 1, dat een eerste gesteldeel 2 1025806 6 omvat, welk gesteldeel gekoppeld is met een tweede gesteldeel 3 door middel van een draaitafel 2'. Met behulp van de draaitafel 2' zijn de twee gestel del en 2 en 3 ten opzichte van elkaar draaibaar met behulp van (niet weergegeven) middelen, bijvoorbeeld hydraulisch bedienbare iristel-5 middelen, die op zich bekend zijn.

Het gestel deel 2 is uitgerust met op zich bekende koppelingsmiddelen 4, 4', waardoor de inrichting 1 kan worden gekoppeld aan bijvoorbeeld het einde van een graafmachine-arm van een graafmachine of een soortgelijk grondwerktuig.

10 Aan het gestel deel 3 van het gestel 1 is een eerste bek 12 bevestigd door middel van een scharnierpen 10 en een pen 11. Beide pennen 10 en 11 zijn daarbij opgenomen in overeenkomende in het gestel deel 3 aangebrachte (doch niet weergegeven) openingen of boringen. Verder is een tweede beweegbare bek 13 verzwenkbaar om de scharnierpen 10 aangebracht. 15 De tweede beweegbare bek 13 is ten opzichte van de eerste bek 12 verzwenkbaar door middel van de verstelcilinder 8, waartoe het einde 14a van een zuigerstang 14 gekoppeld is met een einde van de zwenkbare bek 13 met behulp van een pen 15. De verstelcilinder 8 is draaibaar om punt 9 in het gestel deel 3 opgenomen, teneinde het uitzetten 20 van de cilinderstang 14 mogelijk te maken.

Figuur la toont het hydraulische gereedschap in de bedrljfstoestand waarbij de cilinderstang 14 volledig is ingetrokken (ingaande slag), terwijl Figuur lb de uitgaande slag van de cilinderstang 14 toont, waarbij de bek 13 tegen de bek 12 is verplaatst.

25 Met een dergelijk hydraulische gereedschap is het mogelijk om sloop-, breek- of knipwerkzaamheden uit te voeren, waarbij grote cilinderkrachten op de bekken 12 en 13 kunnen worden overgebracht. Bij hydraulisch sloopgereedschap, zoals schrootscharen en dergelijke, komt het wel eens voor dat ijzer tussen de bekken 12 en 13 (in het bijzonder 30 tussen de snijranden 16, 16' resp. 17) klem komt te zitten, dat niet zonder hoge cilinderkrachten bij de Ingaande slag van de cilinderstang 14 1025806 7 lost komt.

Het is derhalve wenselijk een hydraulische verstel cilinder 14 in te zetten, die niet alleen tijdens de uitgaande slag van de cilinderstang 14 gekenmerkt wordt door hoge zuigerstangsnelheden en 5 derhalve lage cyclustijden, lage retourfluïdumdebieten en hoge cilinder-krachten, maar ook bij de ingaande slag (van de situatie in Figuur lb naar de situatie in Figuur la) hoge cilinderkrachten kan genereren.

In Figuren 2a-2d worden verschillende bedrijfstoestanden van een basisuitvoeringsvorm van een dergelijke hydraulische verstel-10 cilinder overeenkomstig de uitvinding getoond.

De hydraulische verstelcilinder omvat een hol cilinder-lichaam 8 met daarin opgenomen een eerste zuiger, welke samengesteld is uit een holle uit het cilinderlichaam 8 reikende eerste zuigerstang 14 en een daarmee verbonden eerste zuigerlichaam 20. De buitenafmeting van het 15 eerste zuigerlichaam 20 komt overeen met de binnenafmeting van het holle cilinderlichaam 8.

Het holle cilinderlichaam 8 en het eerste zuigerlichaam 20 begrenzen een eerste ciünderkamer 21, terwijl het holle cilinderlichaam 8, de eerste zuigerstang 14 en het eerste zuigerlichaam 20 een tweede 20 ci1inderkamer 22 begrenzen, dat de eerste zuigerstang 14 omgeeft.

Onder verwijzing naar de Figuren la en lb dient het einde 14a van de eerste zuigerstang 14 door middel van een pen 15 met bijvoorbeeld de verzwenkbare bek 13 van het in de Figuren la en lb getoonde knip- en/of breekgereedschap te worden verbonden.

25 In de holle eerste zuigerstang 14 is een tweede zuiger opgenomen samengesteld uit een door het eerste zuigerlichaam 20 reikende en met het holle cilinderlichaam 8 verbonden tweede zuigerstang alsmede een daarmee verbonden tweede zuigerlichaam ?5. De buitenafmeting van het tweede zuigerlichaam 25 komt overeen met de binnenafmeting van het holle 30 eerste zuigerstang 14.

Overeenkomstig de uitvinding is het hydraulisch circuit 1025806 8 mede opgebouwd uit een druk geregelde klep 31, welke is voorzien van een eerste toevoerleiding PI, welke in verbinding brengbaar is met de eerste ci1inderkamer 21. Indien een fluïdum onder druk (bijvoorbeeld olie) door de eerste toevoerleiding PI naar de eerste cilinderkamer 21 wordt geleid, 5 zal door de drukverhoging in de cili nderkamer 21 de zuigerstang 14 verlengen (de uitgaande slag). Hiertoe is in het ci1inderlichaam 8 een flens BI aangebracht, waarop de eerste toevoerleiding PI aansluitbaar is.

Voorts is de tweede cilinderkamer 22 voorzien van een flensaansluiting SI, welke flensaansluiting via een toevoerleiding via de 10 druk geregelde klep 31 onder andere verbindbaar is met de tweede toevoerleiding P2. De tweede toevoerleiding P2 dient met name voor het toevoeren van fluïdum onder druk voor het verkorten van de eerste zuigerstang 14 (ingaande slag).

De tweede zuigerstang 26 is voorzien van ëen eerste 15 doorgaande boring 27, welke de derde cilinderkamer 23 verbindt met een flensaansluiting B2, die vervolgens met een leiding aansluit op de druk geregelde klep 31. Verder is bij deze uitvoeringsvorm de tweede zuigerstang 26 optioneel voorzien van een tweede doorgaande boring 40, welke de vierde cilinderkamer 23 verbindt met een flensaansluiting S2, 20 die vervolgens met een leiding aansluit op de druk geregelde klep 31.

Overeenkomstig de uitvinding kan de druk geregelde klep 31 drie standen innemen, namelijk een eerste uiterste stand X (zoals weergegeven in Figuur 2a), een middenstand (zoals weergegeven in Figuur 2b en 2d) als ook een tweede uiterste stand Y (zoals weergegeven in 25 Figuur 2c).

Overeenkomstig de uitvinding wordt de druk geregelde klep 31 geregeld door een drukbegrenzingsklep 30, die op zijn beurt weer aangestuurd wordt door een kogel ventiel 32.

Figuur 2a toont een bedrijfstoestand van een basis-30 uitvoeringsvorm van de hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding, waarbij de zuigerstang 14 een uitgaande slag wordt

1025806 'I

9 opgedrongen door het hydraulisch circuit en waarbij de zuigerstang 14 een belastingweerstand ondervindt (via de niet weergegeven eerste en tweede bekken 12 resp. 13) welke belastingweerstand een druk in het hydraulisch circuit genereert, die lager is dan een voorafbepaald drukniveau.

5 Teneinde een lage cyclustijd te realiseren zijn de drukbegrenzingsklep 30 als ook de druk geregelde klep 31 zodanig geschakeld dat de eerste zuigerstang 14 met een hoge bewegingssnelheid zijn uitgaande slag doorloopt.

Bij de uitgaande slag wordt via de eerste toevoerleiding PI 10 fluïdum onder druk toegevoerd, welk fluïdum via de drukbegrenzingsklep 30 de druk geregelde klep 31 in zijn eerste uiterste stand X stelt zoals weergegeven in Figuur 2a. Het fluïdum onder druk wordt via de toevoerleiding PI en afhankelijk van de configuratie van de kiepstand X naar de verschillende flensaansluitingen B1-B2-S1-S2 en derhalve de 15 ci1inderkamers 21-22-23-24 geleid. De configuratie van de eerste uiterste kiepstand X resulteert in een bepaald cilindergedrag tijdens de uitgaande slag.

Indien tijdens bedrijf de zuigerstang 14 een toenemende belastingweerstand ondervindt, waardoor de door deze belastingweerstand 20 in het hydraulisch circuit gerealiseerde druk hoger wordt dan een voorafbepaald drukniveau, treedt het kogel ventiel 32 onder invloed van deze door de belastingweerstand veroorzaakte druk en het drukverschil tussen de leidingen PI en P2 in werking zoals getoond in Figuur 2b.

In deze bedrijfssituatie kan de fluïdumdruk in de toevoer-25 leiding PI de drukbegrenzingsklep 30 in zijn andere stand bekrachtigen. Als gevolg hiervan neemt de druk geregelde klep 31 zijn middenstand In, zoals weergegeven in Figuur 2b. De klepconfiguratie van de druk geregelde klep 31 in zijn middenstand is zodanig, dat de eerste en derde ci11nderkamers 21-23 gezamenlijk via de flensaansluitingen BI en B2 30 verbonden worden met de eerste toevoerleiding PI. Zowel de derde als de eerste cllinderkamer 23 resp. 21 worden derhalve gevoed met het fluïdum 1025806 10 onder druk dat vanuit de hoofdtoevoerleiding PI wordt toegevoerd. De tweede en vierde cilinderkamers 22 resp. 24 staan via de flensaansluitingen SI en S2 in verbinding met de tweede toevoerleiding P2.

In deze bedrijfstoestand zijn de tweede en vierde 5 cilinderkamers 22 resp. 24 drukloos en wordt het in deze kamers aanwezig fluïdum tijdens de uitgaande slag van de zuigerstang 14 uit het cilinderlichaam 8 gedrukt in de richting van de toevoerleiding P2. In deze bedrijfstoestand worden voorts de eerste en derde cilinderkamers 21-23 onder druk gebracht via het fluïdum, dat door de hoofdtoevoerleiding 10 PI wordt aangevoerd. De verstel cilinder 8 is in deze toestand in staat om met de zuigerstang 14 grote krachten uit te voeren op een hydraulisch gereedschap, bijvoorbeeld het breek- en knipgereedschap uit de Figuren la en lb.

Figuren 2c en 2d tonen twee bedrijfssituaties van de 15 basisuitvoeringsvorm van de hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding tijdens de ingaande slag van de zuigerstang 14. In deze tweede bedrijfssituaties wordt in beginsel de tweede toevoerleiding P2 benut voor het toevoeren van fluïdum onder druk.

In de bedrijfssituatie zoals getoond in Figuur 2c is de in 20 het hydraulisch circuit gecreëerde druk als gevolg van de door de zuigerstang 14 ondervonden belastingweerstand lager dan een vooraf bepaalde druk. De drukbegrenzingsklep 30 en het kogelventiel 32 staan zodanig geschakeld, dat de via de tweede toevoerlei ding P2 toegevoerde fluïdum onder druk de druk geregelde klep 31 in een tweede uiterste stand 25 Y instelt (Figuur 2c). De toevoer van fluïdum onder druk via de toevoerlei ding P2 naar de cilinderkamers 21-22-23-24 wordt bepaald door de klepconfiguratie in de uiterste stand Y.

Omdat tijdens bedrijf tussen de snijvlakken van een hydraulisch knip- en/of breekgereedschap, zoals getoond in Figuren la en 30 lb ijzer klem kan komen te zitten is het wenselijk dat ook bij de ingaande slag grote krachten door de zuigerstang 14 kunnen worden 1ÜZ t>6 06 11 uitgeoefend, teneinde de twee bekken 12 en 13 van elkaar los te maken.

Deze bedrijfssituatie wordt getoond in Figuur 2d waarbij de zuigerstang 14 een dermate hoge belastingweerstand ondervindt, dat de hierdoor in het hydraulisch circuit gegenereerde druk groter wordt dan 5 een voorafbepaal de druk zoals ingesteld door de drukbegrenzingsklep 30. De toegenomen fluïdumdruk in de tweede toevoerleiding P2 als gevolg van de toegenomen belastingweerstand schakelt het kogel ventiel 32 om en dientengevolge ook de drukbegrenzingsklep 30.

Hierdoor neemt de druk geregelde klep 31 zijn middenstand 10 in (figuur 2d), waardoor de tweede en vierde cilinderkamers 22 resp. 24 via de flensaansluitingen SI en S2 met de tweede toevoerleiding P2 worden verbonden. De eveneens met elkaar verbonden eerste en derde cilinderkamer 21 resp. 23 werken drukloos en het in deze kamers aanwezige fluïdum wordt tijdens de ingaande slag van de zuigerstang 14 uit het cilinderlichaam 8 15 gedrukt in de richting van de eerste toevoerleiding PI.

In Figuur 3 worden verschillende mogelijke klep· configuraties van de druk geregelde klep 31 getoond, waarbij de vier cilinderkamers 21-22-23-24 (B1-B2-S1-S2) zowel bij de uitgaande slag van de zuigerstang 14 (stand X) als de ingaande slag (stand Y) op 20 verschillende wijzen met de eerste en tweede toevoerleiding PI resp. P2 kunnen worden verbonden. De klep 31 staat in stand X als de zuigerstang 14 snel uit gaat en komt vervolgens in de middenstand als de cilinder de maximale kracht moet leveren. Bij de ingaande slag staat de klep 31 in stand Y als de zuigerstang 14 snel in gaat en gaat vervolgens weer in de 25 middenstand als de maximale kracht geleverd moet worden.

Er zijn een aantal schakelmogelijkheden met betrekking tot het schakel symbool X en Y. Deze klepconfiguraties worden in Figuur 3 weergegeven. Voor de eerste uiterste stand X zijn de mogelijkheden XI tot en met X10 en voor de tweede uiterste stand Y zijn de mogelijkheden Y1 30 tot en met Y5. De vier cilinderkamers 21-24 worden bij deze klepconfiguraties zodanig geschakeld, dat de zuigerstang 14 bij het Ί0?5Ρ06 12 aanbrengen van druk op de eerste toevoer!ei ding PI een resulterende uitgaande slag heeft. Bij het aanbrengen van druk op de tweede toevoer!ei ding P2 heeft de zuigerstang 14 een resulterende ingaande slag. Bij ieder ander mogelijkheid is dat niet het geval.

5 De mogelijkheden XI en Y1 zijn hetzelfde als de configuratie van de klep 31 in de middenstand, dus in feite schakelt de klep dan niet.

De klepconfiguratie XI tot en met X10 zijn zo gerangschikt, dat bij XI de cilinder 8 het langzaamst en het retourfluïdumdebiet vanuit 10 de cilinderkamers het grootst. Vanaf configuratie XI naar X10 wordt de cilinder tijdens de uitgaande slag steeds sneller en neemt het retour-fluïdumdebiet steeds verder af. Bij klepconfiguratie X6 (eerste uitsterst stand) is het retourfluïdumdebiet zelfs gelijk aan nul en bij de configuraties X7 tot en met X10 wordt het retourfluïdumdebiet zelfs 15 negatief, dat wil zeggen er moet fluïdum (water, olie, etc.) aangezogen worden.

Hiervoor is dan een speciale voorziening in het hydraulisch systeem noodzakelijk, bij voorbeeld in de vorm van een fluïdumleiding, die rechtstreeks op de voorraad- of buffertank voor het fluïdum is 20 aangesloten of een opslagvat dichter bij de cilinder 8, die het op dat moment verzamelde fluïdum weer vrijgeeft naar de cilinderkamers. Bij te grote aanzuigvolumes, bestaat echter het gevaar dat te grote onderdrukken ontstaan in de cilinderlei dingen en -kamers, wat weer cavitatie tot gevolg kan hebben.

25 Voor de tweede uiterste stand Y zijn de configuraties Y1 tot en met Y5. Van Y1 naar Y5 wordt de ingaande cilinderslag steeds sneller en het retourfluïdumdebiet wordt steeds lager.

In theorie zijn dus 10x5 verschillende configuraties van de druk geregelde klep 31 mogelijk. Echter een aantal varianten zijn 30 bijzonder: 1) Variant X10-Y5: met deze klep 31 is de cilinder 8 is zeer

1025806 'I

13 snel en bezit de kortste cyclustijden. Als nadeel treedt wel heel veel nazuiging van olie op, dus in de praktijk minder praktisch.

2) Variant X6-Y5: met deze klep 31 bezit de cilinder 8 de snelste cyclustijden en het laagste retourfluïdumdebiet, waarbij voorts 5 geen aanzuiging van olie plaats vindt.

3) Variant X6-Y3: met deze klep 31 wordt een alternatieve cilinder 8 verkregen, waarbij de cilinderconstructie te vereenvoudigen is. Hier kunnen de tweede en vierde cilinderruimtes 22 (SI) en 24 (S2) in de cilinder met elkaar worden verbonden, zodat een leiding in de 10 zuigerstang 14 en alsook een aansluitflens (S4) kan worden uitgespaard.

Echter ook andere configuraties van de druk geregelde klep 31 zijn goed inzetbaar, afhankelijk van het gewenste cillndergedrag.

In de Figuren 4a-4d worden bedrijfstoestanden van een uitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder overeenkomstig de 15 uitvinding getoond, waarbij de druk geregelde klep 31 in zijn eerste uiterste stand X de klepconfiguratie bezit, zoals in Figuur 3 aangeduid met configuratie X6 en in zijn tweede uiterste stand Y de klepconfiguratie bezit, zoals in Figuur 3 aangeduid met configuratie Y3.

Figuur 4a toont de bedrijfstoestand van de hydraulische 20 cilinder overeenkomstig de uitvinding, waarbij de zuigerstang 14 een uitgaande slag wordt opgedrongen door het hydraulisch circuit en waarbij de zuigerstang 14 een belastingweerstand ondervindt (via de niet weergegeven eerste en tweede bekken 12 resp. 13) welke belastingweerstand een druk in het hydraulisch circuit genereert, die lager is dan een 25 voorafbepaald drukniveau. Teneinde een lage cyclustijd te realiseren zijn de drukbegrenzingsklep 30 als ook de druk geregelde klep 31 zodanig geschakeld dat de eerste zuigerstang 14 met een hoge bewegingssnelheid zijn uitgaande slag doorloopt.

Bij de uitgaande slag wordt via de eerste toevoerleiding PI 30 fluïdum onder druk toegevoerd welk fluïdum via de drukbegrenzingsklep 30 wordt afgetakt en hierdoor de druk geregelde klep 31 in zijn eerste % 1025806 14 uiterste stand stelt zoals weergegeven in Figuur 4a. Het fluïdum onder druk wordt in deze uitvoeringsvorm (in tegenstelling tot de min of meer overeenkomstige Figuur 2a) via de eerste toevoerleiding PI rechtstreeks via de flensaansluiting BI de eerste cilinderkamer 21 ingeleid.

5 In de eerste uiterste stand wordt fluïdum onder druk via de eerste kleptoevoerleiding 33a en door de druk geregelde klep 31 doorgeleid naar de eerste en tweede klepafvoerlei dingen 34a resp. 34b, die aansluiten op de flensaansluitingen B2 van de boring 27 en de derde cilinderkamer 23 resp. de flensaansluiting S van de tweede cilinderkamer 10 22.

Bij deze uitvoeringsvorm is de zuigerstang 14 voorzien van één of meerdere openingen 28 waardoor de tweede cilinderkamer 22 in fluïdumverbinding staat met de vierde cilinderkamer 24. Met andere woorden het via de tweede klepafvoerlei ding 34b onder druk aangevoerd 15 fluïdum wordt via de flensaansluiting S zowel de tweede als de vierde cilinderkamer 22 resp. 24 ingevoerd.

Door de druk geregelde klep 31 in de eerste uiterste stand te brengen, zoals getoond in de Figuur 4a, wordt het via de toevoerleiding PI fluïdum onder druk naar alle vier cilinderkamers 21, 22, 23 en 20 24 geleid. Door de onderlinge maatvoering van de cilinderkamers en de eerste en tweede zuigerlichamen 20 resp. 25 wordt hierdoor de eerste zuigerstang 14 met een relatieve hoge bewegingssnelheid verlengd.

Indien tijdens bedrijf de zuigerstang 14 een toenemende belastingweerstand ondervindt, waardoor de door deze belastingweerstand 25 in het hydraulisch circuit gerealiseerde druk hoger wordt dan een voorafbepaald drukniveau, treedt het kogel ventiel 32 onder invloed van deze door de belastingweerstand veroorzaakte druk en het drukverschil tussen de leidingen PI en P2 in werking zoals getoond in Figuur 4b.

In deze bedrijfssituatie kan de fluïdumdruk in de toevoer-30 leiding PI de drukbegrenzingsklep 30 in zijn andere stand bekrachtigen. Als gevolg hiervan neemt de druk geregelde klep 31 zijn middenstand 1n, ,1025806 15 waardoor de derde ei 1inderkamer 23 via zijn boring 27, de flensaansluiting B2 en de eerste klepafvoerleiding 34a verbonden wordt met de eerste kleptoevoerleiding 33a en de eerste toevoerleiding PI. Zowel de derde als de eerste cilinderkamer 23 resp. 21 worden derhalve gevoed met 5 het fluïdum onder druk dat vanuit de hoofdtoevoerleiding PI wordt toegevoerd. De tweede en vierde cilinderkamers 22 resp. 24 staan via de flensaansluiting S en de tweede klepafvoerleiding 34b in verbinding met de tweede kleptoevoerleiding 33b en de tweede toevoerleiding P2.

In deze bedrijfstoestand zijn de tweede en vierde 10 cilinderkamers 22 resp. 24 drukloos en wordt het in deze kamers aanwezig fluïdum zoals de pijlrichting al aangeeft tijdens de uitgaande slag van de zuigerstang 14 uit het cilinderlichaam 8 gedrukt in de richting van de toevoerleiding P2. In deze bedrijfstoestand worden voorts de eerste en derde cilinderkamers onder druk gebracht via het fluïdum, dat door de 15 hoofdtoevoerleiding PI wordt aangevoerd. De verstel cilinder 8 is in deze toestand in staat om met de zuigerstang 14 grote krachten uit te voeren op een hydraulisch gereedschap, bijvoorbeeld het breek- en knipgereedschap uit de Figuren la en lb.

Figuren 4c en 4d tonen twee bedrijfssituaties tijdens de 20 ingaande slag van de zuigerstang 14. In deze tweede bedrijfssituaties wordt in beginsel de tweede toevoerleiding P2 benut voor het toevoeren van fluïdum onder druk.

In de bedrijfssituatie zoals getoond in Figuur 4c is de in het hydraulisch circuit gecreëerde druk als gevolg van de door de 25 zuigerstang 14 ondervonden belastingweerstand lager dan een vooraf bepaalde druk. De drukbegrenzingsklep 30 en het kogelventiel 32 staan zodanig geschakeld, dat de via de tweede toevoerleiding P2 toegevoerde fluïdum onder druk de druk geregelde klep 31 in een tweede uiterste stand instelt. Het via de tweede kleptoevoerleiding 33b toegevoerde fluïdum 30 onder druk door de druk geregelde klep 31 wordt geleid via de eerste en tweede klepafvoerleidingen 34a resp. 34b naar de flensaansluitingen B2 ,1025806 16 resp. S van de derde resp. tweede (en vierde) cilinderkamers 23-22 en 24.

In deze bedrijfssituatie werkt de eerste cilinderkamer 21 drukloos en wordt het in de eerste cilinderkamer 21 aanwezige fluïdum via de eerste toevoerleiding PI teruggeleid naar het hydraulisch circuit.

5 Omdat tijdens bedrijf tussen de snijvlakken van een hydraulisch knip- en/of breekgereedschap, zoals getoond in Figuren la en lb ijzer klem kan komen te zitten is het wenselijk dat ook bij de ingaande slag grote krachten door de zuigerstang 14 kunnen worden uitgeoefend, teneinde de twee bekken 12 en 13 van elkaar los te maken.

10 Deze bedrijfssituatie wordt getoond in Figuur 4d waarbij de zuigerstang 14 een dermate hoge belastingweerstand ondervindt, dat de hierdoor in het hydraulisch circuit gegenereerde druk groter wordt dan een voorafbepaalde druk zoals ingesteld door de drukbegrenzingsklep 30. De toegenomen fluïdumdruk in de tweede toevoerleiding P2 als gevolg van 15 de toegenomen belastingweerstand schakelt het kogelventiel 32 om en dientengevolge ook de drukbegrenzingsklep 30. Hierdoor neemt de druk geregelde klep 31 zijn middenstand in, waardoor de tweede en vierde cilinderkamers 22 resp. 24 via de tweede kleptoevoerleiding 33b en de tweede klepafvoerleiding 34b en de flensaansluiting S met de tweede 20 toevoerleiding P2 worden verbonden.

De eerste en derde cilinderkamer 21 resp. 23 werken drukloos en het in deze kamers aanwezige fluïdum wordt tijdens de ingaande slag van de zuigerstang 14 uit het cilinderlichaam 8 gedrukt in de richting van de eerste toevoerleiding PI.

25 Hierdoor wordt zoals in de Figuren 2a-2d en 4a-4d getoond een dubbele cilinderwerking gerealiseerd, waarmee tijdens bedrijf de verstel cilinder 8 zowel snelle verplaatsingen van de zuigerstang 14 (zowel bij de ingaande als uitgaande slag) kan realiseren, maar voorts zowel bij de ingaande als uitgaande slag grote cilinderkrachten kan 30 genereren indien de door de belastingweerstand gegenereerde druk, die de verstel cilinder 8 ontmoet groter is dan een voorafbepaald drukniveau in 1025806 17 het hydraulisch circuit.

Overeenkomstig de uitvinding wordt de verstel cilinder zoals hier omschreven in beginsel gekenmerkt door lage cyclustijden en hoge bewegingssnelheden van de zuigerstang 14 bij zowel de ingaande als 5 uitgaande slag.

Omdat bij bepaalde cilinderacties en bijbehorende klep-configuraties van de druk geregelde klep 31 hoge retourfluïdumdebieten het rendement van de basismachine, die de verstel cilinder 8 aandrijft nadelig beïnvloeden, kan bij een specifieke uitvoeringsvorm zoals getoond 10 in Figuur 5 in het hydraulisch circuit een opslagvat 35 opgenomen, waarin het retourfluïdumdebiet in opgeslagen kan worden. Onnodige fluïdumstromen die door het hydraulisch Circuit dienen te worden rond gepompt, geven aanleiding tot extra wrijvingsweerstanden in de leidingen en werken derhalve pompverliezen in de hand.

15 Derhalve blijft het retourfluïdum dat uit de verstel en inder 8 wordt gedrukt bij zowel de ingaande als uitgaande slag dichtbij de verstelcilinder 8 tijdelijk opgeslagen en kan derhalve direct weer het hydraulisch circuit in worden gevoerd, indien bij de uitgaande slag van de zuigerstang 14 extra fluïdum gevraagd wordt.

20 Het opslagvat 35 wordt bij deze uitvoeringsvorm in Figuur 5 gebruikt voor het opvangen van retourfluïdumdebieten uit de derde resp. tweede en vierde cilinderkamers 23, 22 en 24, waarbij de aansluiting B2 van de derde cilinderkamer 23 op het opslagvat 35 als ook de aansluiting van de tweede en vierde cilinderkamer (aansluiting S) op het opslagvat 35 25 door een kogel ventiel 37 resp. 36 zijn afgesloten. Het kogel ventiel 37 in de leiding tussen het opslagvat 35 en de derde cilinderkamer 23 is uitgevoerd als een druk geregelde één-wegklep (terugslagklep), welke terugslagklep 37 gestuurd wordt door de druk van het fluïdum in de tweede toevoerlelding P2.

30 Met name in de bedrljfstoestand zoals getoond in Figuur 4d wordt bij de ingaande slag van de zuigerstang 14 een grote retourfluïdum- 1025806 18 debiet gerealiseerd uit de eerste en derde cilinderkamer 21 resp. 23. Doordat in deze bedrijfstoestand de druk geregelde terugslagklep 37 door de druk in de tweede toevoerleiding P2 wordt geopend kan een gedeelte van het fluïdum uit de derde cilinderkamer 23 in het opslag vat 35 worden 5 opgeslagen en wordt zodoende het volume verminderd van dit retourfluidum dat via de druk geregelde klep 31 en de eerste toevoerleiding PI uit het hydraulisch circuit wordt weggevoerd.

Anderzijds wordt bij de uitgaande slag van zuigerstang 14, het opgeslagen fluïdum in opslagvat 35 weer afgegeven aan het circuit via 10 de terugslagkleppen 36 en 37, zodanig dat dit afgegeven fluïdum een extra puls geeft aan de uitgaande cilindersnelheid en dat het opslagvat 35 weer geheel is geleegd voor de volgende cyclus.

Bij de uitvoeringsvorm in Figuur 6 wordt de terugslagklep 37 gestuurd door de drukbegrenzingsklep 30.

15 Anderzijds kan een andere uitvoeringsvorm (niet getoond) waarbij een verstel cilinder 8 overeenkomstig de uitvinding zoals getoond in Figuren 2a-2d wordt gebruikt de eerste cilinderkamer 21 (BI) (in plaats van de derde cilinderkamer 23) en de tweede cilinderkamer 22 (SI) via de terugslagkleppen 36-37 met het opslagvat 35 zijn verbonden. De 20 derde cilinderkamer 23 (B2) en de vierde cilinderkamer 24 (S2) zijn dan via hun afzonderlijke leidingen B2 en S2 met de druk geregelde klep 31 verbonden.

Ook hier is het kogel ventiel 37 in de leiding tussen het opslagvat 35 en de eerste cilinderkamer 21 uitgevoerd als een druk 25 geregelde êën-wegklep (terugslagklep). Analoog aan dé uitvoeringsvormen uit Figuur 5 en 6 kan de terugslagklep 37 gestuurd worden door de druk van het fluïdum in de tweede toevoerleiding P2 resp. door de drukbegrenzingsklep 30.

Optioneel kan de druk geregelde klep 31 andere 30 configuraties bezitten, zodat in afhankelijkheid van de belasting-weerstand die de zuigerstang 14 bij zowel de ingaande als uitgaande slag 1025806 19 ondervindt verschillende schakelklepconfiguraties tussen de verschillende cilindèrkamers 21-24 kan worden gerealiseerd en de verstelcilinder 8 onder andere verschillende bedrijfscondities kan worden bedreven.

Kenmerkend voor de in deze aanvrage beschreven verstel-5 cilinder 8 voorzien van vier werkzame cilinderkamers 21-24 is dat bij zowel de ingaande als uitgaande slag de zuigerstang 14 hoge bewegings-snelheden en derhalve lage cyclustijden kent en afhankelijk van de ondervonden belastingweerstand zowel bij de ingaande als uitgaande slag zeer grote cilinderkrachten kan genereren. Daarnaast bezit de verstel-10 cilinder 8 een relatief lage retourfluTdumstromen waardoor pompverliezen als gevolg van wrijvingsweerstanden, warmteontwikkeling en dergelijke voorkomen worden en derhalve het rendement van de basismachine dat het hydraulisch gereedschap aandrijft wordt verbeterd.

Voorts wordt de constructie van de verstelcilinder 8 15 eenvoudig, met geringe afmetingen en gewicht waarbij gebruik kan worden gemaakt van standaard componenten en afdichtingen.

20 1025806

Claims

1. Hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap omvattende 5. een hol cilinderlichaam met daarin opgenomen een eerste zuiger, welke eerste zuiger is samengesteld uit een holle, uit het cilinderlichaam reikende, eerste zuigerstang en een daarmee verbonden eerste zuigerlichaam, waarbij het cilinderlichaam en het eerste zuigerlichaam een eerste cilinderkamer en het cilinderlichaam, 10 het eerste zuigerlichaam en de eerste zuigerstang een tweede cilinderkamer begrenzen, alsmede een in de holle eerste zuigerstang opgenomen tweede zuiger, welke tweede zuiger is samengesteld uit een door het eerste zuigerlichaam reikende en met het cilinderlichaam verbonden tweede zuigerstang en een 15 daarmee verbonden tweede zuigerlichaam, waarbij de eerste zuigerstang en het tweede zuigerlichaam een derde cilinderkamer en de eerste zuigerstang, het eerste zuigerlichaam, de tweede zuigerstang en het tweede zuigerlichaam een vierde cilinderkamer begrenzen, waarbij de tweede zuigerstang tenminste is voorzien van een in de 20 derde cilinderkamer eindigende boring en waarbij de cilinderkamers verbindbaar zijn met een eerste resp. tweede toevoerleiding voor een fluïdum onder druk voor het verlengen resp. verkorten van de eerste zuigerstang, met het kenmerk, dat tenminste één drukbegrenzingsklep is voorzien, welke in afhankelijkheid van het 25 drukverschil tussen de eerste en tweede toevoerleiding de toevoer van fluïdum onder druk naar de verschillende cilinderkamers regelt.

2. Hydraulische cilinder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de drukbegrenzingsklep een druk geregelde klep regelt op basis van het drukverschil tussen de eerste en tweede toevoerleiding, zodanig dat 30 indien bij de uitgaande resp. ingaande slag van de eerste zuigerstang de door de belastingweerstand veroorzaakte druk lager is dan het vooraf 1025806 bepaalde drukniveau de druk geregelde klep een eerste resp. tweede uiterste stand inneemt en indien de door de belastingweerstand veroorzaakte druk hoger is dan hét vooraf bepaalde drukniveau de druk geregelde klep een middenstand inneemt.

3. Hydraulische cilinder volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de druk geregelde klep in de middenstand de eerste en de derde cilinderkamer met de eerste toevoerleiding en de tweede en de vierde cilinderkamer met de tweede toevoerleiding verbindt.

4. Hydraulische cilinder volgens conclusie 2 of 3, met het 10 kenmerk, dat in de eerste of tweede uiterste stand de cilinderkamers eerste, tweede, derde en vierde cilinderkamers met de eerste en/of tweede toevoerleiding verbindbaar zijn.

5. Hydraulische cilinder volgens één of meer van de conclusie 2 tot en met 4, met het kenmerk, dat indien bij zowel de uitgaande en de 15 ingaande slag van de eerste zuigerstang de door de belastingweerstand veroorzaakte druk lager is dan een vooraf bepaald drukniveau de bewegingssnelheid resp. de kracht van de eerste zuigerstang snel resp. laag is en dat indien de door de belastingweerstand veroorzaakte druk hoger is dan het vooraf bepaalde drukniveau de bewegingssnelheid resp. de 20 kracht van de eerste zuigerstang langzaam resp. hoog is.

6. Hydraulische cilinder volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de druk geregelde klep in de eerste uiterste stand de tweede, derde en vierde cilinderkamer met de tweede toevoerleiding verbindt.

7. Hydraulische cilinder volgens conclusie 5, met het kenmerk, 25 dat de druk geregelde klep in de tweede uiterste stand de derde cilinderkamer en tenminste de tweede cilinderkamer met de tweede toevoerleiding verbindt.

8. Hydraulische cilinder volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de druk geregelde klep in de tweede uiterste stand de vierde 30 cilinderkamer met de tweede toevoerleiding verbindt.

9. Hydraulische cilinder volgens één of meer van de voorgaande 1025806 conclusies, met het kenmerk, dat de tweede cilinderkamer en vierde cilinderkamer direct met elkaar in verbinding staan.

10. Hydraulische cilinder volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de tweede cilinderkamer en vierde cilinderkamer met elkaar zijn 5 verbonden door middel van tenminste één in de eerste zuigerstang aangebrachte opening.

11. Hydraulische cilinder volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de tweede zuigerstang is voorzien van een in de vierde cilinderkamer eindigende verdere boring.

12. Hydraulische cilinder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tweede en derde cilinderkamer elk via een terugslagklep in verbinding staan met een opslagvat voor het fluïdum.

13. Hydraulische cilinder volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de terugslagklep voor de derde cilinderkamer een druk 15 geregelde terugslagklep is.

14. Hydraulische cilinder volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de terugslagklep voor de derde toevoerleiding een door de drukbegrenzi’ngsklep geregelde terugslagklep is. 20 1025806