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Hydraulische Steuerung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung einer Maschine mit Arbeitsorganen, die von zwei oder mehreren Druckflüssigkeit3quellen mittels hydraulischer Verbraucher angetrieben werden, die aus
Schieber-Richtungsventilen mit Umlaufkanälen und einem Richtungsventil, dem die Arbeitsflüssigkeit durch den Umlaufkanal eines oder mehrerer Richtungsventile zugeführt wird. bestehen und insbesondere bei Maschinen für Erdarbeiten Anwendung finden.
Für hydraulische Bagger mit kleinem Schaufelinhalt ist ein Doppelpumpenantrieb vorteilhaft, der unabhängige Arbeitsbewegungen des Auslegers und des Stieles ermöglicht. Die hydraulische Steuerung eines solchen Antriebes soll es zugleich ermöglichen, dass der Stiel und gegebenenfalls auch der Ausleger von beiden Pumpen angetrieben werden können, insbesondere bei der Arbeit mit einer Tiefschaufel, wo bei der Arbeit an der Erdförderung überwiegend bloss der hydraulische Zylinder des Stieles teilnimmt, während die übrigen Verbraucher entweder überhaupt nicht arbeiten, oder bloss Bewegungen zur Korrektion der Baggerdicke vollführen.
Es wurde ein Verteiler konstruiert, bei dem beim Umschieben des dem Ausleger zugehörigen Schie- bers beide Pumpen an den Auslegerzylinder angeschlossen werden, solange nicht der dem Stiel zugehörige Schieberhebel verschwenkt wird. Wenn bei diesem Verteiler bloss der Stielhebel verschwenkt wird, so werden an den Stielzylinder ebenfalls beide Pumpen angeschlossen. Wenn der Hebel des Auslegers und der Hebel des Stieles verschwenkt werden, so wird an jeden der zugehörigen Zylinder eine Pumpe angeschlossen. Es kann nicht erzielt werden, dass bei Verschwenkung bloss eines Hebels an den zugehörigen Verbraucher bloss eine Pumpe angeschlossen wird. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass der Verteiler eine besondere Konstruktion erfordert, welche keine universelle Verwendung an andern Maschinen gestattet und daher herstellungsmässig teuer wird.
Bei einer andnern bekannten Konstruktion wird zwischen die Richtungsventile, die an die Auslegerpumpe angeschlossen sind, ein Ventilmechanismus eingelegt, der entweder einen Umlaufkanal abschliesst und den Zweig der Auslegerpumpe mit dem Zweig der Stielpumpe verbindet, oder den Umlaufkanal öffnet und die Verbindung der Ausleger-Pumpenzweige mit dem Zweig der Stielpumpe verschliesst, wobei die Verbindung des Zweiges des Pumpenauslegers mit dem Eintrittskanal des Richtungsventils des Auslegers nicht unterbrochen wird. Der Ventilmechanismus wird durch ein selbständiges Betätigungsorgan betätigt, z. B. durch ein Pedal. Beim Fördern von Erdmaterial durch einen Tieflöffel, wo durch den Ausleger die Baggerungsdicke korrigiert wird, während der Stiel den überwiegenden Teil der Arbeit leistet, muss der Lenker mit beiden zugehörigen Hebeln manipulieren und das Pedal niederdrücken.
Ein weiterer Nachteil beruht darin, dass der Ventilmechanismus, der einen Schieber enthält, von besonderer nichttypisierter Konstruktion ist.
Bei einer andern bekannten Konstruktion t der Stielzylinder an ein selbständiges Richtungsventil angeschlossen, das von zwei Pumpen gespeist wird, u. zw. von der Stielpumpe direkt und von der Auslegerpumpe über einen Umführungskanal des Blocks der Richtungsventile.'Wenn die an den Block der Rich-
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tungsventile angeschlossenen Verbraucher nicht arbeiten, wird in das selbständige Richtungsventil von beiden Pumpen her Arbeitsöl eingelassen. Wenn im Block der Richtungsventile irgendein Schieber umge- stellt wird, schliesst sich der Umführungskanal und das selbständige Richtungsventil erhält Arbeitsölnur von der Stielpumpe.
Diese Anordnung ist insofern unvorteilhaft, als das selbständige Richtungsventil für eine doppelt so grosse Durchflussmenge bemessen werden muss als die übrigen Ventile, wodurch die Ein- heitlichkeit der Ventile verlorengeht. Nachteilig ist auch, dass der Führer keine Möglichkeit hat, die
Stielgeschwindigkeit zu wählen und nicht imstande ist, erforderlichenfalls die Zufuhr von Arbeitsöl aus der Auslegerpumpe in den Stielzylinder abzuschalten und den Stiel nur mittels der Stielpumpe anzutrei- ben, wenn die Schieber im Block der Richtungsventile sich in der Mittelstellung befinden. Als weite- rer Nachteil ist zu bezeichnen, dass man den Ausleger nicht durch Öl von beiden Pumpen her antreiben kann.
Bei einer andern bekannten Anordnung, bei der die beiden Verbrauchergruppen mit einer Geschwin- digkeit arbeiten können, die der Ölzufuhr aus einer oder aus zwei Pumpen entspricht, werden zwei selb- ständige Schieberventile verwendet. Um irgendeine der Verbrauchsgruppen in Bewegung zu setzen, muss der Schieber dieses Verbrauchers selbst und zwecks Geschwindigkeitsänderung der selbständige Ventilschiebers umgestellt werden. Im Hinblick auf die Kompliziertheit der Bedienung ist diese Anordnung für Erdbearbeitungsmaschinen ungeeignet.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Lösung zu schaffen, die für den Antrieb des Stiels und des Auslegers der Baggers eine einfachere Bedienung sichert und es möglich macht, entweder den Stiel oder den Ausleger durch eine oder zwei Pumpen anzutreiben. Weiters solldurchdiesekonstruktion eine Verminderung der erforderlichen installierten Leistung der Dieselmotoren und Pumpen an den Maschinen für die Ergänzungserdarbeiten erzielt werden.
Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass bei einer einleitend beschriebenen hydraulischen Steuerung der Verbraucher an ein zusätzliches Richtungsventil angeschlossen ist, dem die Arbeitsflüssigkeit durch den Umlaufkanal eines oder mehrerer Richtungsventile zugeführt wird, die an eine der Druckflüssigkeitsquellen angeschlossen sind, wobei der Verbraucher auch an ein Richtungsventil angeschlossen ist, das mit einer andern der Druckflüssigkeitsquellen in Verbindung steht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für einen Bagger mit geringem Löffelinhalt ist in Fig. 1 der Zeichnungen schematisch dargestellt. Fig. 2 zeigt ein Richtungsventil im Längsschnitt. Fig. 3 veranschaulicht die Betätigung des Richtungsventils und des zusätzlichen Richtungsventils.
Die hydraulische Steuerung des Baggers setzt sich aus Richtungsventilen in den beiden Blöcken 1 und 8 zusammen. Der Ventilblock 1 besteht aus dem Stirnkörper 2, dem Richtungsventil 3 des Löffels, dem Richtungsventil 4 des Auslegers, der Einlage 5, dem zusätzlichen Richtungsventil 6 des Stiels und dem Verschlusskörper 7. Der Ventilblock 8 besteht aus dem Stirnkörper 9, dem Richtungsventil 10 der Drehvorrichtung, dem Richtungsventil 11 des Stiels, der Einlage 12, dem zusätzlichen Richtungsventil 13 des Auslegers und dem Verschlusskörper 14. Die Richtungsventile 3, 4,10, 11 und die zusätzlichen Richtungsventile 6,13 sind von gleicher Konstruktion und bestehen aus einem Körper 15 (Fig. 2), in dessen zylindrischem Hohlraum 16 der Schieber 17 verschiebbar gelagert ist.
Der Körper 15 ist mit einem Umlaufkanal versehen, der aus einem Eintrittsteil 18 und einem Austrittsteil 19 besteht, die miteinander durch eine Ausnehmung 20 des Schiebers 17 verbunden sind. Der Körper 15 ist weiters mit dem oberen Ablasskanal 21, dem unteren Ablasskanal 22, dem oberen Verbrauchskanal 23, dem unteren Verbrauchskanal 24 und dem Zuführungskanal 25 versehen. Der Schieber 17 besitzt noch eine Ausnehmung 26 und eine Ausnehmung 27. Das Arbeitsöl wird von der Pumpe 28 bzw. 29 dem Richtungsventil 3 bzw. 10 durch den Kanal 30 im Stirnkörper 2 bzw. 9 zugeführt, der auch ein Sicherheitsventil (nicht eingezeichnet) aufweist. Der Kanal 30 mündet in den Eintrittsteil 18 des Umlaufkanals und in den Zuführungskanal 25.
Die Einlage 5 bzw. 12 verbindet durch den Kanal 31 den Austrittsteil 19 des Umlaufkanals des Richtungsventils 4 bzw. 11 mit dem Eintrittsteil 18 des Umlaufkanals und mit dem Zuführungskanal 25 des zusätzlichen Richtungsventils 6 bzw. 13, so dass dem zusätzlichen Richtungsventils 6 bzw. 13 das Arbeitsöl von der Pumpe 28 bzw. 29 zugeführt wird durch die Um- laufkanäle 18,19 der vorhergehenden Richtungsventile 3, 4 bzw. 10,11. Der Verschlusskörper 7 bzw. 14 verbindet den Austrittsteil 19 des Umlaufkanals, den oberen Ablasskanal 21 und den unteren Ablasskanal 22 des zusätzlichen Richtungsventils 6 bzw. 13 durch den Kanal 32 mit dem Ablass. An die Verbrauchskanäle 26,27 des Richtungsventils 3 bzw. 10 ist der hydraulische Zylinder 33 des Löffels bzw. 34 der Drehvorrichtung angeschlossen.
Der hydraulische Zylinder 35 des Auslegers bzw. 36 des Stiels ist an die Verbrauchskanäle 26,27 des Richtungsventils 4 bzw. 11
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und des zusätzlichen Richtungsventils 13 bzw. 6 angeschlossen.
Die dem Stielzylinder 36 zugehörigen Schieber 17 des Richtungsventils 11 und des zusätzli- chen Richtungsventils 6 werden durch einen gemeinsamen Betätigungshebel 37 (Fig. 3) mittels der
Nockenscheiben 38,39 und der Hebel 40 betätigt. Die Nockenscheiben 38 und 39 haben eine solche Form, dass in der ersten Bewegungsphase des Betätigungshebels 37 aus der Mittellage die Nok- kenscheibe 38 den Schieber 17 des Richtungsventils 11 verschiebt, während die Nockenschei- be 39 bei dem Schieber 17 des zusätzlichen Richtungsventils 6 keine Bewegung bewirkt. In der zweiten Bewegungsphase hält die Nockenscheibe 38 den zugehörigen Schieber in Ruhe in der umge- schobenen Lage, während der der Nockenscheibe 39 zugehörige Schieber von dieserScheibeverscho- ben wird.
Bei der Rückbewegung des Hebels 37 kehrt vorerst der Schieber 17 des zusätzlichen Rich- tungsventils 6 in die mittlere Lage zurück und sodann der Schieber 17 des Richtungsventils 11.
In gleicher Weise wird die Bewegung der Schieber des Richtungsventils 4 und des zusätzlichen Rich- tungsventils 13 betätigt, welche zum Zylinder 35 des Auslegers zugehörig sind. Die Schieber der
Richtungsventile 3 und 10 werden einzeln betätigt.
Löffel, Ausleger, Drehvorrichtung und Stiel sind die hydraulisch angetriebenen Arbeitsorgane des
Baggers.
Wenn sich die Schieber 17 in der eingezeichneten mittleren Lage befinden, so fliesst die Flüssig- keit, die von der Pumpe 28 bzw. 29 geliefert wird, durch die Umlaufkanäle 18,19 in den Rück- laufbehälter bzw. in den Ölsumpf. Wenn der Schieber nach oben bzw. nach unten verschoben wird, so wird der untere bzw. obere Verbrauchskanal 23 bzw. 24 mit dem Zuführungskanal 25 verbunden, der obere bzw. untere Verbrauchskanal 23 bzw. 24 wird mit dem oberen bzw. unteren Ablasskanal 21 bzw. 22 verbunden und der Durchfluss durch den Umlaufkanal 18,19 wird unterbrochen. Die Flüssigkeit aus der Pumpe tritt larch den unteren bzw. oberen Verbrauchskanal 24 bzw. 23 in den Verbraucher ein und kehrt durch uen oberen bzw. unteren Verbrauchskanal 23 bzw. 24 in den Ablass zurück.
Beim Fördern von Erdmaterial durch einen Tieflöffel verstellt der Lenker des Baggers den dem Stielzylinder 36 zugehörigen Betätigungshebel 37 auf das Ende der zweiten Bewegungsphase, wodurch der Stielzylinder 36 aus beiden Pumpen 29 und 28 mit Flüssigkeit gefüllt wird. Wenn hiebei eine Korrektionsbewegung des Auslegers stattfinden soll, verschwenkt der Lenker den zum Auslegerzylinder 35 zugehörigen Hebel 37. Gemäss der Verschwenkungsgrösse dieses Hebels wird ein Teil des Flüssigkeits v stromes oder die ganze Flüssigkeit, die von der Pumpe 28 geliefert wird, dem Auslegerzylinder 35 zugeführt und der Rest dem Stielzylinder 36. Die von der Pumpe 28 gelieferte Flüssigkeit kann daher zwischen den Auslegerzylinder 35 und den Stielzylinder 36 aufgeteilt werden.
Bei völliger Verschwenkung des dem Auslegerzylinder 35 zugehörigen Hebels 37 und teilweiser Verschwenkung des dem Stielzylinder 36 zugehörigen Hebels 37 erhält in ähnlicher Weise der Auslegerzylinder 35 die ganze von der Pumpe 28 gelieferte Flüssigkeit, während der von der Pumpe 29 gelieferte Flüs- sigkeitsstrom zwischen den Auslegerzylinder 35 und den Stielzylinder 36 aufgeteilt wird. Wenn der Lenker bloss den dem Stielzylinder 36 zugehörigen Hebel 37 verschwenkt und dies am Ende der ersten Phase seiner Bewegung und die übrigen Hebel in der mittleren Lage belassen werden, so wird der Stielzylinder 36 bloss voa der Flüssigkeit aus der Pumpe 29 angetrieben, während die Flüssigkeit aus der Pumpe 28 durch die Umlaufkanäle 18,19 in den Ölsumpf abzieht.
In ähnlicher Weise kann der Auslegerzylinder 35 durch die Flüssigkeit bloss aus einer Pumpe 28 angetrieben werden. Wenn im Block 1 der Schieber 17 des Richtungsventils 3 oder 4 verschoben wird, so wird der Durchgang durch den zugehörigen Umlaufkanal 18,19 verschlossen und durch den Kanal 31 kann die Flüssigkeit von der Pumpe 28 nicht mehr dem Zuführungskanal 25 des zusätzlichen Richtungsventils 6 zugeführt werden. Ähnlich ist dies im Block 2. Diese Wirkung hat zur Folge, dass bei Verschwenkung beider Hebel 37, von denen der eine dem Auslegerzylinder 35 und der andere dem Stielzylinder 36 zugehörig ist, bis an das Ende der zweiten Phase ihrer Bewegung, jeder der beiden Zylinder 35, 36 bloss von einer Pumpe gefüllt wird.
Der hydraulische Zylinder 33 des Löffels bzw. der Zylinder 34 der Drehvorrichtung werden mittels der zugehörigen Richtungsventile stets bloss durch eine einzige Pumpe 28 bzw. 29 gefüllt.
Die Verwendung der beschriebenen Richtungsventile schliesst nicht aus, dass das Richtungsventil 10 der Drehvorrichtung und das Richtungsventil 11 des Stiels untereinander in Serie geschaltet sind, was zur Verkürzung der Dauer des Arbeitszyklus des Baggers zweckmässig ist. Die Serienschaltung wird durch eine zwischen beide Richtungsventile 10 und 11 eingelegte Einlage (nicht eingezeichnet) ermöglicht.
Die erfindungsgemässe Einrichtung kann in einer andern Ausführung auch bei andern Maschinen zur
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Verwendung gelangen, z. B. einer Maschine zur Vollendungserdarbeit, die auf einer Drehbühne einen schwingbaren Ausleger mit Teleskopstiel und einem Werkzeug aufweist. Die Maschine hat drei Pumpen, von denen die erste das Werkzeug und die Drehbühne antreibt, die zweite den Vorschub des teleskopischen Stiels und die dritte den Ausleger. Beim Reinigen von Terrainböschungen arbeitet hauptsächlich der hydraulische Zylinder des Teleskopstiels und der Zylinder des Auslegers, während die Bühne nicht verdreht wird und das Werkzeug bloss zeitweilige Korrektionsbewegungen ausführt. Die erste Pumpe kann daher zur Verstärkung des Antriebes eines andern Organs verwendet werden, z.
B. des Antriebes des teleskopischen Stiels. Der hydraulische Zylinder des teleskopischen Stiels, der an das Richtungsventil der zweiten Pumpe angefügt ist, wird daher auch an das allfällige Richtungsventil angeschlossen, das dem Richtungsventil der ersten Pumpe zugeordnet ist. In dieser Kombination kann die zweite Pumpe eine ungefähr um die Hälfte kleinere Volumsleistung haben und der Dieselmotor, welcher die Pumpen antreibt und auf die Summe der zugeführten Leistungen aller Pumpen dimensioniert werden muss, kann für eine geringere Leistung dimensioniert werden.
In diesem Fall ist es nicht notwendig, dass die Schieber des Richtungsventils des teleskopischen Stiels und des zusätzlichen Richtungsventils des teleskopischen Stiels, die von einem gemeinsamen Betätigungshebel betätigt werden, in zwei Phasen der Hebelbewegung verstellt werden, sondern es genügt, wenn beide Schieber gleichzeitig verstellt werden.
In einer andern Ausführung, z. B. bei Maschinen, wo die Arbeitsbewegungen weniger häufig sind, kann der Schieber des Richtungsventilsr und der Schieber des zusätzlichen Richtungsventils stets für sich durch einen selbständigen Betätigungshebel betätigt werden.
Die hydraulische Steuerung gemäss der Erfindung kann auch aus Richtungsventilen einer andern Type zusammengesetzt werden, z. B. von solchen, bei denen der Umlaufkanal zwischen den Verbrauchskanälen angeordnet ist und nach Verschwenkung des Schiebers aus der Mittellage ein Teil des Umlaufkanals auch die Funktion des Zuführungskanals erfüllt.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ermöglicht es bei Baggern mit geringem Löffelinhalt, dass die Pumpen zweckmässig zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit bei der Förderung von Erdmaterial verwendet werden, wobei die Betätigung vereinfacht wird und die hydraulische Steuerung aus Schiebermechanismen der gleichen Art zusammengesetzt werden kann, die eine universale Verwendung gestatten. Bei Maschinen für Vollendungserdarbeiten ermöglicht die Einrichtung eine Herabsetzung der installierten Leistung der Dieselmotoren und Pumpen unter Beibehaltung der Arbeitsleistung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Steuerung einer Maschine mit Arbeitsorganen, welche von zwei oder mehreren Druckflüssigkeitsquellen mittels hydraulischer Verbraucher angetrieben werden, bestehend aus SchieberRichtungsventilen mit Umlaufkanälen und einem Richtungsventil, dem die Arbeitsflüssigkeit durch den Umlaufkanal eines oder mehrerer Richtungsventile zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher (36) an ein zusätzliches Richtungsventil (6) angeschlossen ist, dem die Arbeitsflüssigkeit durch den Umlaufkanal (18, - 19) eines oder mehrerer Richtungsventile (3, 4) zugeführt wird, die an eine (28) der DruckflüssigKeitsquellen angeschlossen sind, wobei der Verbraucher auch an ein Richtungsventil (11) angeschlossen ist, das mit einer andern (29)
der Druckflüssigkeitsquellen in Verbindung steht.