NL2010952C2 - Hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap. - Google Patents

Description

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

BESCHRIJVING

De uitvinding heeft betrekking op een hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap omvattende tenminste één zuiger/cilinder-combinatie samengesteld uit een cilinderlichaam en een in het cilinderlichaam opgenomen zuiger voorzien van een uit het cilinderlichaam reikende zuigerstang, waarbij het cilinderlichaam en het zuigerlichaam een eerste cilinderkamer en het cilinderlichaam, het zuigerlichaam en de zuigerstang een tweede cilinderkamer begrenzen, en waarbij tijdens bedrijf de zuiger onder invloed van via een eerste resp. een tweede leiding naar de eerste resp. tweede cilinderkamer gevoerd medium onder druk afwisselende uitgaande resp. ingaande arbeidscycli uitvoert, en een stuurventiel, welke de toevoer van fluïdum onder druk via de eerste resp. tweede leiding naarde zuiger/cilinder-combinatie regelt.

Een hydraulisch gereedschap dat met behulp van een hydraulische cilinder zoals hierboven beschreven wordt bedreven, is bekend uit bijvoorbeeld het Europees octrooi nr. 0641618. In dit octrooischrift wordteen, 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 hydraulische verstelcilinder (een dubbelwerkende zuiger/cilinder-combinatie) ten opzichte van de andere bek verzwenkbaar.

Bij de uitgaande slag van de zuigerstang van de verstelcilinder wordt de verzwenkbare bek naar de andere, vaste bek verplaatst, terwijl bij de ingaande slag van de zuigerstang de verzwenkbare bek van de vaste bek af wordt verplaatst. Hiertoe is een dergelijke hydraulische verstelcilinder dubbelwerkend uitgevoerd.

Over het algemeen worden grote en dure hydraulische verstelcilinders met een verschilventiel (ook veelal aangeduid als een differentiaalventiel) toegepast in sloopinrichtingen, zoals betoncrushers en schrootscharen etc. Het verschilventiel zorgt ervoor dat de zuiger (en zuigerstang) onbelast snel wordt uitgestuurd door het regenereren van het gebruikte fluïdum (olie) van de zuigerstangzijde van de zuiger. Hierdoor wordt kortere cyclustijden bereikt. Pas als de zuigerstang belast wordt schakelt het verschilventiel zodanig, dat het fluïdum aan de zuigerstangzijde vrij retour stromen kan naar het hydraulisch systeem van de sloopinrichting (b.v. een hydrauliektank). De zuiger kan dan de maximale kracht leveren.

In praktijk bestaan er verschillende variaties op het concept verschilventiel, maar de principewerking blijft hetzelfde. De hydraulische verstelcilinders werken over het algemeen met hoge werkdrukken (350-380 bar) en hoge fluïdumdebieten (» 300 I olie/min) en meestal gepaard gaande met hoge piekdrukken. Een verstelcilinder van een dergelijk gereedschap wordt aangestuurd c.q. bekrachtigd door het hydraulisch systeem 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 risico bij de bestaande hydraulische verstelcilinders is dat als gevolg van de herhalend optredende hoge piekdrukken en fluïdumstromen door de leidingen tijdens gebruik een storing of blokkering in het hydraulieksysteem kan optreden. Indien bijvoorbeeld de hydrauliekleiding, die afvoer van fluïdum uit de tweede cilinderkamer mogelijk maakt, geblokkeerd is en de hydrauliekleiding naar de eerste cilinderkamer is wel open, heeft dit fatale gevolgen voor het verschilventiel en met name de hydraulische verstelcilinder.

Door de plotseling optredende hoge backpressure als gevolg van een storing in de betreffende hydrauliekleiding zal het verschilventiel direct blokkeren. Aldus ontstaat een zeer hoge piekdruk op de zuigerstangzijde van de verstelcilinder, welke piekdruk afhankelijk van de verhouding boring/stang van de verstelcilinder aanzienlijk kan worden vergroot in de verstelcilinder. Bij dergelijke optredende piekdrukken ontstaat blijvende schade aan de bewegende onderdelen van de verstelcilinder als ook aan de verschillende leidingen en/of afdichtingen, waarbij onderdelen blijvend vervormd worden (opgeblazen) en dure reparaties tot gevolg heeft.

Deze schade kan worden voorkomen door bijvoorbeeld een afblaasventiel in het systeem op te nemen, die of via een extra lekleiding fluïdum afvoert naar het hydraulisch systeem van de grondbewerkingsmachine of het fluïdum naar buiten in het milieu loost. Echter aan beide oplossingen kleven nadelen. Een extra lekleiding maakt het hydraulisch systeem duurder, complex en extra gevoelig voor storingen, terwijl de tweede oplossing ongewenste milieuschade tot gevolg heeft.

De uitvinding beoogt derhalve een verbeterde verstelcilinder van bovengenoemde aanhef te verschaffen, welke in geval van de bovengeschetste noodsituaties direct ingrijpt op het hydraulisch systeem en blijvende schade aan de verschillende onderdelen voorkomt.

Overeenkomstig de uitvinding wordt de hydraulische cilinder hiertoe gekenmerkt, dat deze een veiligheidsventiel omvat, welke in een eerste stand passief is en indien de druk in de tweede cilinderkamer hoger is dan een vooraf ingestelde belastingdruk in een tweede stand de tweede cilinderkamer via het verschilventiel verbindt met de eerste cilinderkamer.

Op deze wijze wordt voorkomen dat het verschilventiel geblokkeerd blijft, doch door het veiligheidsventiel geopend wordt, zodat de druk in de verstelcilinder kan nivelleren en niet verder op kan lopen dan de maximale werkdruk. De verstelcilinder is tenminste tot deze maximale werkdruk ontworpen, zodat schade niet zal optreden.

Doordat het veiligheidsventiel in het hydraulische systeem opgenomen en het fluïdum in het systeem blijft, zijn extra lekleidingen niet noodzakelijk. Hierdoor is de hydraulische cilinder minder complex qua ontwerp. Bovendien wordt bij de toepassing van lekleidingen de werkdruk (en derhalve fluïdum) - in het geval van een calamiteit - vrij naar buiten afgeblazen in het milieu, hetgeen onwenselijk is gelet op de aldus ontstane vervuiling.

Bij een eerste uitvoeringsvorm is het verschilventiel als een tussen de eerste en tweede leiding opgenomen terugslagklep uitgevoerd, terwijl bij een andere uitvoeringsvorm het verschilventiel als een differentiaalventiel is uitgevoerd. Daarbij kan het differentiaalventiel een tussen de eerste en tweede leiding opgenomen terugslagklep omvatten.

Verder kan het differentiaalventiel een in de tweede leiding opgenomen klep omvatten , welke klep de tweede cilinderkamer met de tweede leiding verbindt indien de druk in de eerste cilinderkamer hoger is dan vooraf ingestelde waarde. Op deze wijze kan de zuiger dan de maximale kracht leveren.

Overeenkomstig een nader kenmerk van de uitvinding omvat het veiligheidsventiel een klep, welke in de eerste stand de druk in een aanstuurleiding van het verschilventiel handhaaft en in de tweede stand de druk in de aanstuurleiding van het verschilventiel afblaast. Zodoende kan de druk in de verstelcilinder nivelleren en niet verder oplopen dan de maximale werkdruk. De verstelcilinder is tenminste tot deze maximale werkdruk ontworpen, zodat schade niet zal optreden.

Verder omvat het veiligheidsventiel een eerste terugslagklep, welke de tweede leiding verbindt met een aanstuurleiding van de klep en is voorts het aanstuurvlak van de klep getrapt is uitgevoerd. Zodoende wordt voorkomen dat bij een dergelijke opgetreden storing de verstelcilinder bedrijfbaar blijft. De klep van de veiligheidsklep blijft zodoende uitgeschakeld, omdat het onder druk staande fluïdum in de aanstuurleiding wordt ingesloten door de betreffende terugslagklep en het getrapte aanstuurvlak van de klep. De klep schakelt derhalve bij een hoge piekdruk (veroorzaakt door de storing in de hydrauliekleiding), maar blijft vervolgens ook bij een lagere genivelleerde druk in deze geschakelde stand houd.

Verder omvat het veiligheidsventiel overeenkomstig de uitvinding een verdere terugslagklep, die de tweede leiding verbindt met de aanstuurleiding van het verschilventiel. Hiermee kan bij normaal bedrijf de aanstuurleiding van het verschilventiel worden ontlast.

De uitvinding zal nu aan de hand van een tekening nader worden toegelicht, welke tekening achtereenvolgens toont in:

Figuren 1a en 1b aanzichten van een uitvoeringsvorm van een hydraulisch gereedschap overeenkomstig de stand van de techniek gekoppeld aan de giek van een graafmachine;

Figuur 2 een basisuitvoeringsvorm van een hydraulische cilinder volgens de stand van de techniek;

Figuur 3 en 4 configuraties van een hydraulische cilinder overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 5 een uitvoeringsvoorbeeld van een veiligheidsventiel overeenkomstig de uitvinding.

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

De Figuren 1a en 1b tonen twee aanzichten van een hydraulische gereedschap, dat door een hydraulische verstelcilinder wordt aangedreven c.q. bekrachtigd. Het weergegeven gereedschap overeenkomstig de stand van de techniek omvat een gestel 1, dat een eerste gesteldeel 2 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 gesteldelen 2 en 3 ten opzichte van elkaar draaibaar met behulp van (niet weergegeven) middelen, bijvoorbeeld hydraulisch bedienbare instelmiddelen, die op zich bekend zijn.

Het gesteldeel 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.

Aan het gesteldeel 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 gesteldeel 3 aangebrachte (doch niet weergegeven) openingen of boringen. Verder is een tweede beweegbare bek 13 verzwenkbaar om de scharnierpen 10 aangebracht.

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 hydraulische verstelcilinder 8 is draaibaar om punt 9 in het gesteldeel 3 opgenomen, teneinde het uitzetten van de zuigerstang 14 mogelijk te maken.

Figuur 1a toont het hydraulische gereedschap in de bedrijfstoestand waarbij de zuigerstang 14 volledig is ingetrokken (ingaande slag), terwijl Figuur 1b de uitgaande slag van de zuigerstang 14 toont, waarbij de bek 13 tegen de bek 12 is verplaatst. 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.

Figuur 2 toont in meer detail een uitvoeringsvorm van het hydraulisch systeem met een hydraulische verstelcilinder volgens de stand van de techniek. Referentiecijfer 8 toont een dubbelwerkende hydraulische zuiger/cilinder-combinatie, bijvoorbeeld een hydraulische perscilinder die toegepast kan worden bij een hydraulisch gereedschap zoals geopenbaard in de figuren 1a en 1b. De dubbelwerkende hydraulische zuiger/cilinder-combinatie 8 is opgebouwd uit een cilinder 20 waarin een zuiger 14a heen en weer beweegbaar is opgenomen. De zuiger 14a is voorzien van een zuigerstang 14 die uit het cilinderhuis 20 reikt. De zuiger 14-14a deelt het cilinderhuis 20 op in een tweetal kamers. De eerste cilinderkamer 21a wordt gevormd door de zuiger 14a en de cilinderkamer 20, terwijl de tweede cilinderkamer 21b wordt gevormd door de zuiger 14a, de zuigerstang 14 en de cilinderkamer 20.

Een fluïdum, bij voorkeur olie, wordt met behulp van een stuurventiel 24 en eerste respectievelijk tweede fluïdumleidingen 25a-25b tijdens bedrijf en onder druk van en naar de beide cilinderkamers 21a-21b geleid.

Het stuurventiel 24 maakt daarbij deel uit van de pershydrauliek van bijvoorbeeld de giek van een grondbewerkingsmachine, terwijl de zuiger/cilinder-combinatie 8 deel uitmaakt van een hydraulisch hulpgereedschap dat aan de giek van de grondbewerkingsmachine dient te worden gekoppeld met behulp van een mechanische koppeling. De hydraulische koppeling wordt gevormd door de leidingkoppelingen 26a respectievelijk 26b waarmee de hydrauliekleidingen 25a en 25b aan de hydrauliekleidingen 25c respectievelijk 25d worden gekoppeld. De hydrauliekleidingen 25c-25d maken samen met het stuurventiel 24 deel uit van het hydraulisch systeem van de betreffende grondbewerkingsmachine.

In de figuur 2 wordt het stuurventiel 24 in zijn neutrale middentoestand getoond. Voor het uitsturen van de zuigerstang 14 uit de cilinder 20 dient het stuurventiel 24 naar een linkerpositie in de figuur 2 te worden gebracht zodat fluïdum onder druk via de leidingen 25c en 25a naar de eerste cilinderkamer 21a kan worden geleid. Tijdens het uitsturen van de zuigerstang 14 zal het in de tweede cilinderkamer 21b aanwezige fluïdum hieruit worden gedrukt en via het verschilventiel 30 in het bijzonder de terugslagklep 31 terugstromen naar de eerste cilinderkamer 21a.

Het verschilventiel (ook wel differentiaalventiel genoemd) 30 regelt in afhankelijkheid van de druk tussen de eerste en de tweede cilinderkamer 21a respectievelijk 21 b de afvoer van fluïdum onder druk vanuit de tweede cilinderkamer 21b. Het verschilventiel 30 treedt met name in werking op het moment dat de uitgestuurde zuigerstang 14a wordt belast waardoor de druk in de toevoerleiding 25a en in het bijzonder de eerste cilinderkamer 21a verder toeneemt. De toegenomen fluïdumdruk zal via de aanstuurleiding 32a de doorlaatklep 32 omschakelen zodat fluïdum onder druk rechtstreeks vanuit de tweede cilinderkamer 21b via de retourleiding 25b, de omgeschakelde klep 32 en de hydrauliekleiding 25d en het stuurventiel 24 terug kan stromen naar het hydraulieksysteem van de grondbewerkingsmachine, in het bijzonder naar een niet weergegeven hydrauliektank.

Opgemerkt wordt dat de referentiecijfers 27a respectievelijk 27b die zijn opgenomen in de eerste hydrauliekleiding 25c-25a respectievelijk tweede hydrauliekleiding 25d-25b zogenoemde beveiligingsventielen zijn van de grondbewerkingsmachine. Deze beveiligingsventielen zijn ontworpen voor een iets hogere druk dan de maximale werkdruk van de grondbewerkingsmachine.

Bij de geopende klep 32 stroomt fluïdum onder druk vanuit de tweede cilinderkamer 21b vrij retour naar het hydraulieksysteem van de grondbewerkingsmachine. Door de hoge druk in de toevoerleiding 25a dan wel de eerste cilinderkamer 21a zal de terugslagklep 31 gesloten blijven, zodat geen fluïdum onder druk tussen de eerste cilinderkamer 21a en de tweede cilinderkamer 21b kan stromen. Hierdoor wordt een kortsluiting in het systeem vermeden.

In Figuur 3 wordt een aanpassing van het bestaande hydraulieksysteem zoals getoond in figuur 2 geopenbaard, welke is voorzien van een veiligheidsvoorziening (referentiecijfer 40) in het geval van een blokkering in het hydraulieksysteem in het bijzonder in het geval van een blokkering in de tweede toevoerleiding 25b.

In de bestaande systemen kan een blokkering optreden in de tweede toevoerleiding 25b, bijvoorbeeld als gevolg van een incorrect aangebrachte of losgeschoten koppeling 26b of een defecte koppeling ten gevolge van hoge piekdrukken in de leiding. In een dergelijke ongewenste situatie zal de druk in de leiding 25b zeer snel toenemen, waardoor het verschilventiel (of differentiaalventiel) 30 geblokkeerd raakt als gevolg van de hoge back-pressure in de leiding 25a en de cilinderkamer 21a.

Hierdoor ontstaat, mede door het uitsturen van de cilinderstang 14 een zeer hoge druk in het systeem, welke druk mede afhankelijk van de verhouding tussen de diameter van de cilinderkamer 20 en de diameter van de zuigerstang 14 kan leiden tot zeer hoge drukken op de contactvlakken van de zuiger in de tweede cilinderkamer 21b. Bij gangbare hydraulische systemen kan op deze wijze een werkdruk van 350-380 bar met een factor twee worden verhoogd tot 700-800 bar.

Deze uitzonderlijk hoge werkdrukken in de tweede cilinderkamer 21b kunnen blijvende schade veroorzaken aan de bewegende onderdelen van de zuigercilindercombinatie. In het bijzonder kunnen blijvende vervormingen aan de cilinderkamer 20 dan wel beschadigingen aan leidingen en afdichtingen optreden, welke naast langdurige stilstand teven dure reparaties tot gevolg heeft. In het ergste geval kan de dubbel werkende hydraulische verstelcilinder 8 worden “opgeblazen”.

De veiligheidsventielen 27a en 27b van de grondbewerkingsmachine bieden in een dergelijke situatie geen oplossing, daar de blokkering in de leiding 25b zich tussen de veiligheidsventielen 27a en 27b en de “bedreigde” hydraulische verstelcilinder 8 bevindt.

De in Figuur 3 getoonde oplossing voor dit probleem betreft een veiligheidsventiel aangeduid met het referentiecijfer 40. Opgemerkt wordt dat in Figuur 3 een vereenvoudigde versie van het hydraulisch systeem wordt getoond, waarbij het verschilventiel is uitgevoerd als een enkele eenwegklep 31.

Het veiligheidsventiel 40 omvat een klep 41 dat bij normaal bedrijf van de hydraulische perscilinder 8 een eerste stand inneemt zoals weergegeven in Figuur 3. In deze stand is de klep passief en zal pas in een tweede stand geschakeld worden indien de druk in de tweede cilinderkamer 21b hoger is dan een vooraf ingestelde belastingdruk. Deze druk zal met name pas optreden indien de leiding 25b is geblokkeerd en de werkdruk in de leiding 25b en de tweede cilinderkamer 21b onverantwoordelijk hoog wordt, doordat fluidum onder druk niet kan worden afgevoerd c.q. afgeblazen, doordat de verschilklep 31 is geblokkeerd.

De vooraf ingestelde belastingdruk wordt bepaald door de veerkracht van de klepveer 41e. Indien de klep 41 in de tweede stand is geschakeld wordt overeenkomstig de uitvinding de aanstuurleiding van het verschilventiel 31 ontlast, waardoor de blokkade van ventiel 31 wordt opgeheven en daardoor de tweede cilinderkamer 21b via het verschilventiel 31 verbonden wordt met de eerste cilinderkamer 21a.

De functionaliteit van het veiligheidsventiel en in het bijzonder de klep 41 is gelegen in het feit dat deze actief inschakelt, indien als een gevolg van een storing in de tweede toevoerleiding 25b de druk in de tweede toevoerleiding 25b en derhalve in de tweede cilinderkamer 21b een ongewenste hoge drukwaarde bereikt. Zoals hiervoor is geschetst kunnen dergelijke hoge drukwaarden in de tweede toevoerleiding 25b en in de tweede cilinderkamer 21b resulteren in zeer hoge piekdrukken, die beschadigingen cq. vervorming aan de cilinder, veiligheidskleppen en leidingen veroorzaken.

Omdat in een dergelijke situatie het verschilventiel 31 geblokkeerd staat, kan het fluïdum onder druk zich niet via de eenwegklep 31 ontlasten naar de eerste toevoerleiding 25a en de eerste cilinderkamer 21a. Zoals getoond in Figuur 3 is de aanstuurleiding 31a van de eenwegklep 31 verbonden met de ingang 41b van de klep 41 van het veiligheidsventiel 40. In de eerste, passieve stand van de klep 41 is de ingang 41b één op één doorverbonden met een eerste uitgang 41c van de klep 41. In de eerste schakelstand van de klep 41 zoals getoond in Figuur 3 is de eerste uitgang 41c van de klep 41 geblokkeerd door enerzijds een gesloten ontlaatventiel 44 en anderzijds door een eerste eenwegklep 42 dat in verbinding staat met de tweede toevoerleiding 25b.

In deze eerste stand van de klep 41 is de onder druk staande aanstuurleiding 31a van de eenwegklep 31 afgesloten, waardoor de eenwegklep 31 zich niet kan openen en fluïdum onder druk niet kan afblazen vanuit de tweede cilinderkamer 21b naar richting van de eerste cilinderkamer 21a. De aanstuurleiding 31a is ook verbonden via een tweede terugslagklep 43 met de leiding 25b, maar deze tweede terugslagklep 43 is eveneens gesloten door de hoge druk in de leiding op 25b. Het verschil- cq. differentiaalventiel is deze situatie geblokkeerd. De tweede terugslagklep 43 heeft als functie om bij normaal bedrijf de aanstuurleiding 31a van het verschilventiel 31 te ontlasten.

Bij het optreden van een dergelijke ongewenste bedrijfssituatie is overeenkomstig de uitvinding het veiligheidsventiel 40 ontwikkeld en zoals getoond in de figuren 3 en 4 in het hydraulisch systeem opgenomen.

Een verdere toename in de werkdruk in de toevoerleiding 25b en de tweede cilinderkamer 21b tot boven een vooraf ingestelde belastingdruk zorgt ervoor dat de eerste smoring of eerste eenwegklep 42 geopend wordt. De in de tweede toevoerleiding 25b en de tweede cilinderkamer 21b heersende druk komt hierdoor via de geopende eerste smoring 42 op de aanstuurleiding 41a van de klep 41 te staan. Hierdoor wordt de klep 41 vanuitzijn eerste passieve stand geschakeld naar de tweede actieve stand, waarbij de ingang 41b van de klep 41 doorverbonden wordt met de open tweede uitgang 41 d.

Hierdoor kan de onder druk staande aanstuurleiding 31a van het geblokkeerde verschilventiel 31 zich drukloos ontlasten via de tweede uitgang 41 d. Daarbij komt een minimum aan fluïdum (olie) vrij. Door het wegvallen van de druk in de aanstuurleiding 31a kan de eenwegklep 31 van het verschilventiel 30 zich onder invloed van de in de tweede toevoerleiding 25b en de tweede cilinderkamer 21b heersende druk openen. Fluïdum onder druk kan vanuit de tweede cilinderkamer 21b via het verschilventiel 31 geleid worden naar de eerste cilinderkamer 21a. Zodoende treedt drukvereffening op tussen de cilinderkamers.

Doordat de eenwegklep 31 geopend is bevindt de verstelcilinder 8 zich in de differentiaalstand en zal de zuigerstang 14 zich tot de maximale uitslag verplaatsen. De maximale druk, die aldus in het hydraulisch systeem kan ontstaan is gelijk aan de maximale werkdruk. Daar het hydraulisch systeem en de hydraulische verstelcilinder 8 voor deze maximale werkdruk is ontworpen, wordt het hydraulisch systeem (bewegende onderdelen, leidingen en veiligheidskleppen) niet langer onderworpen aan een ongewenste hoge piekdruk in de leidingen. Ongewenste beschadigingen en vervormingen in het systeem en de verstelcilinder (en derhalve stilstand en dure reparaties) worden zodoende vermeden.

Door de configuratie van de klep 41 zal deze in de tweede stand gehandhaafd blijven. Het fluïdum onder druk dat via de tweede toevoerleiding 25b en de eerste eenwegklep 42 is aangebracht op de aanstuurleiding 41a en het aanstuurvlak 41e van de klep 41 blijft ingesloten door enerzijds de thans afgesloten eerste uitgang 41c en de in de blokkeerstand staande eenwegklep 42 en het ontlaatventiel 44.

Doordat overeenkomstig de uitvinding het aanstuurvlak 41e van de klep 41 getrapt is uitgevoerd, blijft de klep 41 in zijn tweede stand gehandhaafd en zal deze bij een lagere druk in de leiding niet terugschakelen naar zijn eerste passieve stand. Dit garandeert dat op het moment dat de klep 41 van het veiligheidsventiel 40 omschakelt van zijn eerste naar zijn tweede stand de verstelcilinder 8 via de differentiaalklep 31 in differentiaalstand kan worden uitbewogen, maar vervolgens niet meer op een normale manier kan worden bedreven.

Men is derhalve genoodzaakt om eerst de storing, die ervoor gezorgd heeft dat het veiligheidsventiel 40 werd ingeschakeld, wordt verholpen en de ingesloten druk (bij de tweede stand van de klep 41) op de aanstuurleiding 41a (en 41c) wordt ontlast door handmatig het ontlaatventiel 44 te openen. Het veiligheidsventiel 40 wordt zodoende gereset.

De uitvoeringsvorm in Figuur 3 openbaart een eenvoudig verschilventiel in de vorm van een eenwegklep 31 terwijl de uitvoeringsvorm in Figuur 4 een hydraulisch systeem openbaart voorzien van een differentiaalventiel zoals getoond in Figuur 2 voorzien van een veiligheidsventiel overeenkomstig de uitvinding. Bij deze uitvoeringsvorm heeft het verschilventiel 31 naast een - hierboven toegelichte - veiligheidsfunctie ook een functionaliteit in de differentiaalschakeling 30, namelijk het regenereren van fluïdum van cilinderkamer21b naar cilinderkamer21a.

Voor toepassing van het veiligheidsventiel 40 zoals beschreven in Figuur 3 en 4 kan dit ventiel als een apart ventiel in het hydrauliek systeem worden opgenomen.

Echter ventiel 40 kan ook gecombineerd met het differentiaalventiel 30 (31) worden en zo als een eenheid in het hydrauliek systeem worden opgenomen.

Een voorbeeld van een veiligheidsventiel 41 wordt getoond in Figuur 5. Ventiel 41 is opgebouwd uit een klephuis 410, waarin een kleplichaam 411 verplaatsbaar is opgenomen. Het klephuis 410 bezit een verbrede kamer 419 waarin een klepzitting 412 geschroefd. De klepzitting 412 bezit een eerste boring 412a, welke overgaat in een tweede boring 412b, waarin een einde 411b van het kleplichaam in beweegbaar is. De diamter van de eerste boring 412a is groter dan de diameter D2 van de twee boring 412b.Boring 412b bezit een diameter D2, welke groter is dan de diameter van het kleplichaameinde 411b. Het kleplichaamdeel 441 d bezit een diameter gelijk aan de diameter D2 van de boring 412b, doch kleiner dan de diameter van de eerste boring 412a.

De klepzitting 412 en in het bijzonder de boring 412b is nabij aanslagrand of klepzittingrand 412c afsluitbaar door een kogel 414, dat met behulp van een kogelzitting 418 en een klepveer 41e tegen de klepzitting 412 wordt gedrukt. De kogelzitting 418 en de klepveer 41e zijn opgenomen in een veerhuis 413, dat op het klephuis 410 is geschroefd. Het veerhuis 413 is voorzien van doorboringen 41 d, welke door middel van een O-ring 416 zijn afgedicht. De ruimte 417 in het veerhuis 413 is met lucht gevuld en staat via de doorboringen 41 d met de atmosfeer in verbinding.

Het kleplichaam 411 (in feite het kleplichaamdeel 411e) bezit een diameter D1, die iets kleiner is dan de boring 410b van het klephuis 410, waarin het kleplichaam 411 is opgenomen. Er bestaat derhalve een kleine (geringe) speling tussen het kleplichaamdeel 411e en de boring 410b. Het kleplichaam 411 steunt enerzijds met zijn einde 411b tegen de kogel 414 en is met zijn andere einde 411a geborgd in het klephuis 410 door middel van een borgpin 415. Het kleplichaam 411 kan zowel in het klephuis 410 bewegen, doch er niet uit vallen.

Het klephuis 410 bezit een ingang 41b (zie ook Figuur 3 en 4), welke ingang 41b is verbonden met de aanstuurleiding 31a van het verschilventiel (differentiaalventiel) 31. In de eerste, passieve stand is de ingang 41b direct verbonden met de ingang 41c (via het afgeschuinde vlak 411c van het kleplichaameinde 411a). Ingang 41c is zoals getoond in Figuur 3 en 4 verbonden - via de eerste eenwegklep 42 - met de tweede toevoerleiding 25b.

De stand zoals getoond in Figuur 5 betreft de ‘passieve’ stand van het veiligheidsventiel zoals hiervoor in combinatie met Figuur 3 en 4 toegelicht. De klepveer 41e drukt de kogel 414 in de klepzitting 412 en sluit deze rondom de klepzittingrand 412c lekvrij af. De verbrede kamer 419 van het klephuis 410, alsmede de eerste boring 412a en de tweede boring 412b (dat een diameter gelijk aan D2 bezit) van de klepzitting 412 zijn derhalve afgesloten van de ruimte 417 in het veerhuis 413, doch staan in de passieve stand via de speling tussen de boring 410a en het kleplichaamdeel 411e in drukverbinding met de ingang 41a en 41c. Anders gezegd, de druk die via de aanstuurleiding 31a heerst op de ingang 41b, is tevens aangebracht op de ingang 41c en heerst op de kogel 414 die door de klepveer 41e tegen de klepzitting 412 is gedrukt.

Deze “passieve” positie van de veiligheidsklep 41 blijft gehandhaafd, zolang de druk aan de ingangen 41b-41c lager is dan een vooraf ingestelde belastingdruk. Deze vooraf ingestelde druk zal met name pas optreden, indien de leiding 25b is geblokkeerd en de werkdruk in de leiding 25b en de tweede cilinderkamer 21b onverantwoordelijk hoog wordt. Wordt deze vooraf ingestelde belastingdruk overschreden, dan verplaatst het kleplichaam 411 zich in het klephuis 410, waardoor het kleplichaameinde 411b de kogel 414 uit de klepzitting 412 (tegen de veerdruk van veer 41e in) drukt.

Hierdoor treedt onmiddellijk een drukafbouw plaats van de verbrede kamer 419 en de eerste boring 412a, de tweede boring 412b via de ruimte 412d (langs de kogel 414) naar de ruimte 417 in het veerhuis 413, waardoor het kleplichaam 411 met zijn afgeschuinde vlak 411c tegen de klephuisrand 410a wordt gedrukt en de verbinding tussen de ingang 41c en 41b afsluit. Daar de diameter D1 groter is dan de diameter D2 van de boring 412b, kan het kleplichaam 410 thans bij een kleinere werkzame druk in deze gesloten stand gehandhaafd worden.

In de gesloten stand zijn tevens de ingangen 41c en 41b niet langer met elkaar verbonden. Ingang 41b staat echter via de speling tussen het kleplichaam 411 en de boring 410b (en de kamer 419 en de boring 412a-412b in verbinding met de ruimte 417 in het veerhuis 413. Zodoende kan de aanstuurleiding 31a van het geblokkeerde verschilventiel 31 zich via de ingang 41 b en de verbinding gevormd door de speling tussen het kleplichaam 411 en de boring 410b, de verbrede kamer 419, de boring 412a, de ruimte 412d langs de kogel 414 en de ruimte 417 drukloos ontlasten naar de atmosfeer. Het aldus vanuit de aanstuurleiding 31a afgeblazen hoeveelheid fluïdum wordt hierdoor in de ruimte 417 van het veerhuis 413 opgevangen, zodat verontreiniging van het milieu wordt voorkomen.

Door de twee verschillende diameters D1 en D2 van het kleplichaam 411 bezit het kleplichaam een getrapt aanstuurvlak, waarop het fluïdum onder druk werkzaam kan zijn. Doordat D2 kleiner is dan D1 is een grotere druk nodig om de kogel 414 uit de klepzitting 412 en tegen de veerkracht van veer 41e in te drukken, om zo het klepventiel 41 vanuit zijn eerste, passieve stand in zijn tweede, actieve stand te brengen. Bij een uitvoeringsvorm is de veerdruk van veer 41e zodanig ingesteld dan de kogel 414 uit de klepzitting 412 gelicht wordt van een werkdruk van minimaal 400 bar uitgeoefend op de oppervlakte gevormd door de boring 412b met diameter D2.

Indien het oppervlak met diameter D1 bijvoorbeeld 2x zo groot is dan het oppervlak met diameter D2 zal het ventielventiel 41 in zijn tweede stand gehandhaafd blijven, zolang de druk in leiding 41c (dat heerst op kleplichaameinde 411a) niet onder de 400/2 = 200 bar komt. Dit wordt bereikt als door handmatig het ontlaatventiel 44 te openen, waardoor leiding 41c wordt ontlast.

Claims (9)

1. Hydraulische cilinder bijvoorbeeld voor toepassing bij een hydraulisch gereedschap omvattende tenminste één zuiger/cilinder-combinatie samengesteld uit een cilinderlichaam en een in het cilinderlichaam opgenomen zuiger voorzien van een uit het cilinderlichaam reikende zuigerstang, waarbij het cilinderlichaam en het zuigerlichaam een eerste cilinderkamer en het cilinderlichaam, het zuigerlichaam en de zuigerstang een tweede cilinderkamer begrenzen, en waarbij tijdens bedrijf de zuiger onder invloed van via een eerste resp. een tweede leiding naar de eerste resp. tweede cilinderkamer gevoerd medium onder druk afwisselende uitgaande resp. ingaande arbeidscycli uitvoert, een stuurventiel, welke de toevoer van fluïdum onder druk via de eerste resp. tweede leiding naar de zuiger/cilinder-combinatie regelt, alsmede een verschilventiel, welke in afhankelijkheid van de druk tussen de eerste en tweede cilinderkamer de afvoer van fluïdum onder druk vanuit de tweede cilinderkamer regelt, alsmede een veiligheidsventiel, welke in een eerste stand passief is en indien de druk in de tweede cilinderkamer hoger is dan een vooraf ingestelde belastingdruk in een tweede stand de tweede cilinderkamer via het verschilventiel verbindt met de eerste cilinderkamer.

2. Hydraulische cilinder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verschilventiel als een tussen de eerste en tweede leiding opgenomen terugslagklep is uitgevoerd.

3. Hydraulische cilinder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verschilventiel als een differentiaalventiel is uitgevoerd.

4. Hydraulische cilinder volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het differentiaalventiel een tussen de eerste en tweede leiding opgenomen terugslagklep omvat.

5. Hydraulische cilinder volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het differentiaalventiel verder een in de tweede leiding opgenomen klep omvat, welke klep de tweede cilinderkamer met de tweede leiding verbindt indien de druk in de eerste cilinderkamer hoger is dan een vooraf ingestelde druk hoger.

6. Hydraulische cilinder volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het veiligheidsventiel een klep omvat, welke in de eerste stand de druk in een aanstuurleiding van het verschilventiel handhaaft en in de tweede stand de druk in de aanstuurleiding van het verschilventiel afblaast.

7. Hydraulische cilinder volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het veiligheidsventiel een eerste terugslagklep omvat, welke de tweede leiding verbindt met een aanstuurleiding van de klep.

8. Hydraulische cilinder volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het aanstuurvlak van de klep getrapt is uitgevoerd.

9. Hydraulische cilinder volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het veiligheidsventiel een verdere terugslagklep omvat, die de tweede leiding verbindt met de aanstuurleiding van het verschilventiel.