SE501941C2 - Hydraulsystem för drift av ett arbetsorgan - Google Patents

Description

501 941 komma ett enkelt hydraulsystem som kan utnyttjas för hand- verktyg, även skaftmonterade sådana, och medge enhands- manövrering av verktyget med utnyttjande av så få delar och speciellt så få rörliga delar och därmed även tätningsytor och genomföringar som möjligt.

Det speciellt karakteristiska för ett hydraulsystem av det i första stycket angivna slaget är därvid enligt förelig- gande uppfinning att ventilen är inrättad att styras auto- matiskt av ingångstrycket, som verkar på en i ventilkamma- ren anordnad, tryckstyrd ventilslid, som kan omställas mot verkan av en förspänningsfjäder, så att i viloläge, d.v.s. vid lågt ingångstryck, sliden håller tryckporten stängd under det att arbetsporten står i förbindelse med retur- porten, medan vid ökat ingångstryck ventilsliden omställes mot fjäderförspänningen, så att arbetsporten kommer att stå i förbindelse med tryckporten under det att returporten är stängd.

Medelst ett sådant hydraulsystem kan således exempelvis ett skaftmonterat arbetsverktyg förbindas med tryckkällan via en enda ledning, som endast överför olja med högt tryck under själva arbetsmomentet. Verktyget kan vidare styras genom till- och frånkoppling av en hydraulpump, som således endast behöver alstra högt tryck under själva arbetsslaget.

Detta minskar även oljans uppvärmning och reducerar kravet på tankvolym för kylning av oljan. Vidare behöver ej något komplicerat tungt ventilpaket utnyttjas för omkoppling av ett högt oljetryck.

Till- och frånkopplingen av hydraulpumpen kan ske medelst en varvtalsberoende koppling, lämpligen en s.k. centrifu- galkoppling, inkopplad mellan pumpen och dennas drivmotor.

Pumpens till- och frånkoppling kan således ske genom varv- talsreglering av drivmotorn, vilket i fallet med en för- bränningsmotor enkelt kan ske via ett på exempelvis ett 501 941 manöverskaft anordnat gasreglage.

Arbetsorganets hydraulcylinder är därvid lämpligen försedd med fjäderretur.

Den tryckberoende ventilen kan lämpligen vara monterad direkt på hydraulpumpen med tryckporten ansluten till pumpens utlopp och returporten förbunden med den till pumpen kopplade tanken. Detta ger en mycket kompakt enhet.

Lämpligen är därvid ventilens tryckport utförd i form av en ihålig skruv, vilkan skruvas fast i pumpens utlopp för fastmontering av ventilen på pumpen under åstadkommande av direkt flödesförbindelse mellan tryckporten och pumpens utlopp.

För uppnående av en ytterst kompakt enhet kan därvid pumpen och ventilen vara nedsänkta i oljan i tanken, vilken före- trädesvis är helt sluten och försedd med en så belägen påfyllningsöppning att tanken ej kan fyllas helt.

En sådan kompakt enhet blir mycket lätt och kan enkelt medföras av operatören vartill den kommer att uppvisa endast en yttre slangförbindelse, vilket ger en enkelt hanterbar och flexibel enhet. _ Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hänvisning till den på bifogade ritningar såsom exempel visade utföringsformen.

Fig. 1 illustrerar användningen av ett med ett hydraulsys- tem enligt uppfinningen utfört handverktyg.

Fig. 2 visar den i fig. 1 använda drivmotorn med hydraul- PumP- 501 941 Fig. 3 är en mot fig. 2 svarande vy med oljetankens ändför- slutning avlägsnad.

Fig. 4 är en sidovy över en del av utrustningen i fig. 2, delvis i sektion.

Fig. 5 och 6 är vertikalsektioner genom en vid utförandet enligt fig. 4 utnyttjad ventil i två olika tillstånd.

Fig. 7 är en sidovy över arbetsverktyget i den i fig. 1 visade utrustningen.

Fig. 8 och 9 visar arbetsverktyget enligt fig. 7 i två olika arbetslägen och delvis i sektion.

Fig. 10 och ll visar arbetsverktyget enligt fig. 7 sett uppifrån respektive underifrån.

Fig. 12 och 13 illustrerar monteringen av en del av arbets- verktyget enligt fig. 7."_ I fig. 1 visas en operatör 1 som medelst ett på ett skaft 2 monterat arbetsverktyg 3 av sekatörtyp kan skära av högt belägna grenar i ett träd. För drift av arbetsverktyget bär operatören en förbränningsmotor 4 med på denna monterad hydraulpump. Hydraulpumpen är via en enda slangledning 5, vilken under största delen av sin längd löper i skaftet 2, förbunden med arbetsverktyget 3, vilket drivs av en enkel- verkande hydraulcylidner med fjäderretur. Medelst ett gas- reglage 6, som via en gasvajer 7 är förbunden med förbrän- ningsmotorn 4, kan operatören reglera förbränningsmotorns varvtal. Mellan motorns utgångsaxel och hydraulpumpen finns en varvtalsberoende koppling, som medför att pumpen endast aktiveras vid uppnående av ett i förväg bestämt varvtal.

Operatören 1 kan således styra arbetsverktygets 3 arbets- slag med hjälp av gasreglage 6. 501 941 Den i fig. 1 visade enkla anslutningen av hydraulpumpen till arbetsverktyget uppnås genom att hydraulslangen 5 utnyttjas som såväl tryckledning som returledning under olika skeden. Detta innebär även att den intill kroppen befintliga ledningen endast överför olja under högt tryck under mycket korta arbetsmoment, vilket väsentligt reduce- rar olycksriskerna. Ej heller i övrigt förekommer något högtryck utan hela systemet är väsentligen trycklöst för- utom under själva arbetsmomenten.

I fig. 2 och 3 visas förbränningsmotorn 4 med ett till denna anslutet hus 8 med en ändförslutning 9, som är av- lägsnad i fig. 3. Huset 8 tjänstgör som tank för hydraul- olja och inkapsling av en i oljan nedsänkt hydraulpump 10, vilken är försedd med en tryckstyrd ventil 17.

Som framgår av sektionsvyn i fig. 4 är en centrifugalkopp- ling 12, endast schematiskt visad, anordnad mellan motorn 4 och hydraulpumpens 10 drivaxel 13. Drivaxeln 13 avslutas i form av en orund tapp som med visst spel passar i en mot- svarande öppning i en av centrifugalkopplingen 12 driven kopplingshylsa 14, vilken är lagrad medelst kullager 15.

Detta arrangemang reducerar kraven på inriktningsnoggranhet mellan motorns och pumpens drivaxlar.

Pumpen 10 är helt nedsänkt i oljan 11 i tanken 8 och suger in olja via ett inlopp 16, se fig. 5 och 6, och matar ut tryckolja till den på pumpen monterade ventilen 17. Denna är försedd med en arbetsport 26 med en anslutningsnippel 18, som är förbunden med ledningen 5, se fig. 2, för tryck- olja till och returolja från ett tillkopplat arbetsverktyg.

Till ventilen 17 återförd returolja återgår till tanken via ett utlopp 19. Tankens 8 oljepåfyllningsöppning 20 ligger på en sådan nivå att tanken ej kan fyllas helt. Det finns således alltid plats för returolja i denna. Då tanken är helt sluten uppstår ett visst undertryck i denna vid ut- 501 941 matning av olja under ett arbetsslag. Detta underlättar returoljans återgång och kolvens i hydraulcylindern åter- gångsrörelse efter ett arbetsslag.

Den i fig. 4 visade enheten blir mycket kompakt, då såväl hydraulpumpen 10 som ventilen 17 är anordnade i oljetanken.

Konstruktionen förenklas ytterligare av att ventilen 17, se fig. 5 och 6, är monterad direkt på pumpen 10 medelst en ihålig skruv 21, som skruvas direkt in i pumpens 10 utlopp.

Skruven 21 tjänstgör således dels som monteringsorgan för ventilen 17, dels som ingångsport 22 till Ventilkammaren 23, i vilken en slid 24 är förskjutbar mot verkan av en förspänningsfjäder 25. Ventilkammaren 23 är dessutom för- sedd med returporten 19 samt arbetsporten 26 med vilken anslutningsnippeln 18 till ledningen 5 är förbunden.

Systemets funktion blir därvid följande. Då förbrännings- motorn 4 drivs vid så lågt varvtal att centrifugalkopp- lingen 12 ej aktiverats befinner sig pumpen 10 i vila.

Därvid kommer ventilsliden 24, såsom visas i fig. 5, att befinna sig i sitt viloläge i avsaknad av högt oljetryck vid porten 22. Arbetsporten 26 står därvid via Ventilkamma- ren 23 i direkt förbindelse med returporten 19, vilket innebär att systemet är väsentligen trycklöst, varvid det tillkopplade arbetsorganet 3 hålls i utgångsläget av en på tillhörande arbetscylinder verkande returfjäder.

Då operatören medelst gasreglaget 6 ökar motorns varvtal kommer pumpen 10 att inkopplas av centrifugalkopplingen 12 och mata in olja under högt tryck genom porten 22 till ventilkammaren 23. Detta tryck medför därvid att ventilsli- den 24 omställes mot verkan av fjädern 25 till det i fig. 6 illustrerade läget. I detta läge förbinds porten 22 med arbetsporten 26, vilket innebär att olja under tryck till- föres arbetsverktyget 3 för utförande av ett arbetsslag.

När operatören åter minskar gaspådraget stannar pumpen 10, 501 941 varvid fjädern 25 återför ventilsliden 24 till utgångs- läget, så snart trycket sjunkit under ett i förväg bestämt värde, lämpligen 1-3 bar. Härvid öppnas åter returförbin- delsen mellan arbetsporten 26 och returporten 19.

Den ovan beskrivna på pumpen 10 monterade ventilen 17 medger ett mycket kompakt utförande och eliminerar kravet på filter och liknande, då hela enheten är inkapslad och nedsänkt i oljan. Även läckagerisken minimeras, då det krävs endast en genomföring till en yttre ledning. Ventilen 17 kan emellertid, om så önskas, ersättas medelst en se- parat ventil, vars tryckport och returport kan anslutas till en hydraulpump respektive tillhörande tank via kon- ventionella ledningar medan dess arbetsport förbindes med det aktuella arbetsorganet med en enda ledning på samma sätt som beskrivits ovan.

I fig. 7 visas en sidovy av det som sekatör användbara arbetsverktyget 3 i fig. 1. Verktyget innefattar en fram och åter rörlig kniv 31, vilken samverkar med en på ett fast mothåll 32 anbringad dyna 33 av mjukare material än knivens för att medge fullständig avskärning även av tunna fibrer.

Som framgår av fig. 8 och 9 drivs verktyget av en i en hydraulcylinder 34 förskjutbar kolv 25. Kolven påverkas av tryckolja som tillföres cylindern via den i skaftet 2 förlagda slangen 5 enligt fig. 1.

I fig. 8 visas hydraulcylindern i trycklöst tillstånd och med en gren 36 införd mellan kniven 31 och dynan 33.

Fig. 9 visar tillståndet vid slutet av ett arbetsslag, då tillförd tryckolja förskjutit kolven 35, så att kniven 31 pressats mot dynan 33 under avskärning av grenen 36. Därvid har även energi upplagrats i den mellan cylinderhuset 34 501 941 och kolven 35 infästa returfjädern 37, som då hydraultryc- ket sjunker drar tillbaka kniven till utgångsläget inför nästa arbetsoperation.

Kniven 31 är via en tapp 28 ledbart förbunden med kolvens 35 topp. Tappen 28 har en relativt lös passning i ett motsvarande hål i kolven, så att kraftöverföringen från kolven till kniven 31 väsentligen sker via samverkande ytor 37 hos kolvtoppen och kniven. Under sin förskjutningsrörel- se styrs kniven 31 i en ränna mellan den av två samman- bundna sidostycken 38 och 39 bildade stativbalken 40, såsom tydligare framgår av fig. 10-13. Knivens 31 styrning i vertikalled sker därvid med hjälp av två rullar 41, 42 som passerar genom motsvarande hål i kniven 31 och styrs i längsgående spår 43, 44 i respektive sidostycke 38, 39.

Detta ger en mycket stabil styrning av kniven 31 utan risk för att denna skall kärva eller fastna i något läge. Spåren 43 och 44 kommer att hållas rena till följd av rullarnas 41 och 42 rörelse i dessa, varvid eventuellt skräp i spåren av rullarna pressas ut vid dessas avrundade avslutningar, se den förstorade detaljbilden i fig. 9.

Fig. 12 och 13 illustrerar knivens 31 enkla montering, som medger snabbt utbyte om så skulle krävas. Före montering avlägsnas den som extra mothållsplatta tjänande dynan 33, varefter kniven 31 i det i fig. 12 visade läget förskjutes till en position nära intill mohållet 32. En rulle 41 kan därvid införas genom ett hål 45 i sidostyckena 38 och 39, vilket i detta läge befinner sig mittför ett av ett par monteringshål 46 i kniven 31. Därefter vrides kniven 31 moturs och placeras så att dennas andra monteringshål kommer mittför hålet 45, se fig. 13, varefter den andra rullen 42 föres in i nämnda monteringshål. Därpå förskjutes kniven till kolvens 35 ände och förbindes med denna med hjälp av den ovan nämnda monteringstappen 28, som föres igenom ett något överdimensionerat hål i kniven. 501 941 Förutom som en konventionell sekatör kan anordningen ut- nyttjas för andra ändamål, exempelvis vid röjningsarbeten, stamkvistning och liknande. Kniven såväl som dynan kan utbytas mot annat verktyg för utförande av önskad arbets- operation.

Ett hydraulsystem enligt uppfinningen kan emellertid ut- nyttjas i många andra sammanhang oberoende av arbetsverkty- gets utförande. Till följd av utnyttjandet av en enkelver- kande hydraulcylinder måste även tillses att medel för kolvens returrörelse finns. Detta kan ske med utnyttjande av en fjäderkraft, såsom visats, eller annan återförande kraft, såsom gravitationen. Även en manuell returrörelse kan utnyttjas. Förutom för arbetsverktyg kan hydraulsyste- met givetvis även utnyttjas för t.ex. manöverorgan och liknande.

Den ovan beskrivna utföringsformen av ett hydraulsystem enligt uppfinningen kan varieras i flera avseenden inom ramen för patentkraven. Således kan hydraulpumpen drivas av annan motor t.ex. en elmotor eller kan hydraultrycket erhållas från annan till- och frånkopplingsbar tryckkälla.

Pumpen och ventilen behöver ej vara inneslutna i tanken utan kan på konventionellt sätt vara separerade från denna.

Ventilen kan även integreras i pumpen. Drivenheten kan förutom i en bärsele medföras på annat sätt och t.ex. hängas på en höj- och sänkbar arbetsplattform.

Claims (10)

501 941 10 PATENTKRAV

1. Hydraulsystem för drift av ett på avstånd från en tryckkälla för hydraulolja beläget arbetsorgan, såsom ett handverktyg (3), som drivs medelst en enkelverkande hy- draulcylinder (34), vilket hydraulsystem för att medge enkelledningsanslutning av arbetsorganets hydraulcylinder (34) innefattar en vid tryckkällan (10) med tillhörande tank (8) inkopplad ventil (17) med en ventilkammare (23), som har en tryckport (22) för mottagande av tryckolja från källan (10) och en returport (19) för avgivande av retur- olja till tanken (8), samt en arbetsport (26) för avgivande av tryckolja till och mottagande av returolja från hydraul- cylindern (34) via en enda mellan ventilen och cylindern inkopplad gemensam tryck- och returledning (5), k ä n - n e t e c k n a t a v att ventilen (17) är inrättad att styras automatiskt av ingångstrycket, som verkar på en i ventilkammaren (23) anordnad, tryckstyrd ventilslid (24), som kan omställas mot verkan av en förspänningsfjäder, så att i viloläge, d.v.s. vid lågt ingångstryck, sliden (24) håller tryckporten (22) stängd under det att arbetsporten (26) står i förbindelse med returporten (19), medan vid ökat ingångstryck ventilsliden (24) omställes mot fjäder- förspänningen, så att arbetsporten (26) kommer att stå i förbindelse med tryckporten (22) under det att returporten (19) är stängd.

2. Hydraulsystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att ventilen (17) är monterad direkt på en hydraulpump (10) med tryckporten (22) ansluten till pumpens utlopp och returporten (19) förbunden med den till pumpen kopplade tanken (8).

3. Hydraulsystem enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att ventilens tryckport (22) är utförd i form av en ihålig skruv (21), vilken kan skruvas fast i pumpens (10) 501 941 ll utlopp för fast montering av ventilen (17) på pumpen under åstadkommande av direkt flödesförbindelse mellan nämnda tryckport och pumpens utlopp.

4. Hydraulsystem enligt krav 2 eller 3, k ä n n e - t 0 c k n a t a v att pumpen (10) och ventilen (17) är nedsänkta i oljan i tanken (8).

5. Hydraulsystem enligt något av krav 2-4, k ä n n e - t e c k n a t a v att tanken (8) är helt sluten och försedd med en så belägen påfyllningsöppning (20) att tanken ej kan fyllas helt.

6. Hydraulsystem enligt något av krav 1-5, k ä n n e - t 0 c k n a t a v att hydraulumpen (10) är till- och frånkopplingsbar för styrning av hydraulcylinderns (34) arbetsslag.

7. Hydraulsystem enligt något av krav 1-6, k ä n n 0 - t a c k n a t a v att det innefattar en av en förbrän- ningsmotor (4) driven pump (10), och att en varvtalsbe- roende koppling (12), lämpligen en s.k. centrifugalkopp- ling, är anordnad mellan motorns utgångsaxel och pumpen, för att medge styrning av hydraulcylinderns (34) arbetsslag i beroende av motorns varvtal. _

8. Hydraulsystem enligt något av krav 1-7, k ä n n e - t e c k n a t a v att den arbetsorganet drivande hydraul- cylindern (34) är försedd med fjäderretur (37).

9. Hydraulsystem enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t a v att hydraulcylindern (34) är anordnad vid änden av ett manöverskaft (2) och att enkelledningen (5) till cylindern är förlagd i skaftet. 501 941 12

10. Hydraulsystem enligt krav 8 eller 9, k ä n n e - t e c k n a t a v att arbetsorganet (3) är ledbart förbundet med kolven (35) i hydraulcylindern (34) och att det styrs i en ränna i en stativbalk (40).