DE2723854A1

DE2723854A1 - Lasttragendes stroemungsmittelsystem

Info

Publication number: DE2723854A1
Application number: DE19772723854
Authority: DE
Inventors: Joseph Anthony Schurger
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1977-05-26
Publication date: 1977-12-08
Also published as: US4088151A; GB1555617A; JPS52144575A; CA1051752A

Description

Lasjttrajtjendes_ Strömungsmittelsystem

Die Erfindung betrifft ein lasttragendes Strömungsmittelsystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei bestimmten Strömungsmittelsteuersystemen wird ein Strömungsmittelmotor zum Anheben und Absenken einer Last verwendet. Zum Adaeben der Last kann ein einfach wirkender Hydraulikzylinder verwendet werden, wobei die Schwerkraft zum Absenken der Last ausgenutzt wird.

Bekannte derartige Systeme enthalten ein Ventil mit einem Steuerschieber, der innerhalb einer Bohrung verschiebbar ist. Notwendigerweise muß ein radiales Betriebsspiel zur Beweglichkeit des Schiebers vorgesehen sein. Normalerweise lenkt die Bewegung des Ventilschiebers in die Hubstellung Hydraulikmittel zum Hubzylinder, so daß die hiervon getragene Last angehoben wird. Wenn der Hubzylinder die Last in angehobener Position trägt, bildet der radiale Abstand zwischen dem Ventilschieber und der zugehörigen Bohrung einen Leckweg; dies kann zu einer langsamen Abwärtsbewegung der Last führen.

Ein Versuch, dieses Leckproblem zu lösen, bestand darin, ein Rückschlagventil zwischen dem Hubzylinder und dem Steuerventilschieber vorzusehen. Wenn die Last abgesenkt werden soll, muß das Rückschlagventil geöffnet werden, so daß das Strömungsmittel aus dem Hubzylinder abgeleitet werden kann. In bestimmten Fällen wird das

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Rückschlagventil über den Steuerventilschieber entlüftet. Dies setzt einen komplizierten, genau bearbeiteten Schieber voraus. Wiederum kann es zu Leckagen kommen, die zu einem Abwärtsdrift der Last führt.

Oft wurde auch irgendeine Form einer Piloteinrichtung für das Rückschlagventil verwendet, die auf Strömungsmitteldruck anspricht. Dies setzt voraus, daß dauernd unter Druck stehendes Strömungsmittel verfügbar ist, was wiederum zu unnötig großem Energieverbrauch führt. Wenn außerdem ein Fehler im Steuersystem auftritt oder ein Motor stillsteht, kann der Strömungsmitteldruck plötzlich nicht mehr zur Verfügung stehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strömungsmittelsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile nicht mehr auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen erläutert.

Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für den Zylinder ist hauptsächlich zur Verwendung an einem Hubkarren mit Gegengewicht verwendet, der normalerweise einen einfach wirkenden Hubzylinder verwendet. Ein Steuerventil leitet Hydraulikmittel zum Anheben der Last in einen Zylinder. Das Absenken erfolgt durch Ablassen des Hydraulikmittels aus dem Zylinder, wodurch ein Ab-

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sinken unter Wirkung der Schwerkraft möglich wird. Die Zylinderverriegelungseinrichtung verhindert die Leckage von Strömungsmittel über den Steuerschieber hinweg, die zu einer Drift des Zylinders führen könnte. Das Hydraulikmittel wird nicht von dem Abstand zwi schen Schieber und Bohrung zurückgehalten, sondern vielmehr durch ein zuverlässig abdichtendes Rückschlagventil der Tellerbauweise. Beim Anheben wirkt das Rückschlagventil in bekannter Weise. Beim Absenken wird das Rückschlagventil durch ein Pilotventil betätigt, das wiederum von Hand durch Bewegung des Steuerschiebers getriggert wird.

Das Pilotventil verwendet einen Differenzzonenteller. Es ist so gebaut, daß die Kräfte, welche den Pilotteller auf seinen Sitz drücken, minimalisiert werden. Dies ist deshalb erstrebenswert, weil der Pilotteller von Hand geöffnet wird, wenn der Steuerventil schieber betätigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; die einzige Figur zeigt ein Strömungs mittelsystem mit einem Steuerventil, welches einen einfach wirken den Hydraulikzylinder betätigt.

In der Zeichnung ist ein Hydrauliksystem mit einer Strömungsmittelsteuereinrichtung Io dargestellt. Das System enthält eine Pumpe 12, die über eine Leitung 14 aus einem Reservoir 16 Hydraulikmittel ansaugt. Sie lenkt das unter Druck stehende Strömungsmittel über eine Leitung IR zur Strömungsmittelsteuereinrichtung lo. Die Ein-

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richtung Io dient dazu, den Strömungsmittelfluß über eine Leitung 2o zum einfach wirkenden Hubzylinder 22 beim Anheben der Last zu steuern. Der Hubzylinder 22 enthält ein Kopfende 24, welches unter Druck stehendes Strömungsmittel aus der Einrichtung Io empfängt. Das Stangenende 26 des Hubzylinders 22 steht in Strömungsmittelver bindung mit dem Reservoir 16 über eine Leitung 28. Die Einrichtung Io dient auch dazu, den Strömungsmittelfluß aus dem Kopfende 24 des Hubzylinders 22 zum Reservoir 16 über eine Leitung 3o zu steuern.

Die Einrichtung Io enthält ein Gehäuse 32, in der eine Bohrung 34 mit abgestuften Abschnitten 36,38,4o ausgebildet ist. Das Gehäuse 32 enthält außerdem einen Einlaßkern 42, eine Innenkammer 44 und einen Rückfährkern 46. Ein innerer Kanal 48 verbindet die Bohrung 34 mit der Kammer 44. Ein weiterer innerer Kanal 5o verbindet die Kammer 44 mit dem Abschnitt 36 der Bohrung 34.

Ein Einlaßkanal 52 verbindet den Einlaßkern 4 2 mit dem äußeren des Gehäuses 32, wodurch eine Strömungsmittelverbindung mit der Leitung 18 hergestellt wird. Ein Arbeitskanal 54 verbindet die Kammer 44 mit dem Äußeren des Gehäuses 32, wodurch eine Strömungsmittelverbindung mit der Leitung 2o hergestellt wird. In ähnlicher Weise verbindet ein Rückführkanal 56 den Rückführkern 46 mit dem Äußeren des Gehäuses 32, wo eine Strömungsmittelverbindung mit der Leitung 3o hergestellt wird.

Ein Steuerschieber 58 ist in der Bohrung 34 verschiebbar. Der Ven-

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tilschieber 58 besitzt Stege 6o,6 2_f64. Eine herkömmliche Feder drückt den Ventilschieber 58 in die mittlere, neutrale Stellung, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser Stellung blockiert der Steg 6o die Verbindung zwischen dem Einlaßkern 4 2 und dem Kanal 48; der Steg 6 2 blockiert die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Kanal 48 und dem Rückführkern 46.

Am Ventilschieber 58 befindet sich außerdem ein Vorsprung 66, der sich vom Steg 64 aus erstreckt. Ein innerer Strömungsmittelkanal 68 innerhalb des Stegs 64 verbindet die Bohrung 34 mit dem Rückführkern 46.

Ein Rückschlagventil 7o enthält einen Ventilsitz 72 in der Kammer 4 4 in Nähe des Kanals 48. Ein Rückschlagventilteller 74 ist innerhalb der Kammer 44 verschiebbar; dieser enthält eine Mehrzahl von Öffnungen 76, wodurch der Arbeitskanal 54 mit dem Inneren der Kammer 44 hinter dem Teller 74 verbunden wird. Eine geeignete Feder drückt den Teller 74 auf den Sitz 72.

Ein Pilotventil 8o enthält einen Ventilsitz 8 2 in der Bohrung 34 in Nähe des Abschnitts 36. Ein Ventilteller 84 des Pilotventils ist in den Bohrungsabschnitten 38,4o verschiebbar. In ihm ist ein Kanal 86 ausgebildet, welcher den Bohrungsabschnitt 36 mit dem Bohrungsabschnitt 38 verbindet. Der Teller 84 besitzt eine Differenzzonenbauweise, so daß die Strömungsmitteldrucke in den Bohrungsabschnitten 36,38 eine minimale Kraft entwickeln, welche den Ventilteller

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84 auf den Sitz 82 drückt. Die Kraft, welche den Ventilteller 84 auf dem Sitz 8 2 hält, variiert mit dem Druck, der vom Hubzylinder 22 erzeugt wird. Wenn der Lastdruck anwächst, wächst auch die Kraft, die auf den Teller 84 wirkt. Die Differenzzone kann z.B. so ausgelegt sein, daß bei einem Lastdruck von 3ooo psi nur Io Pfund zum Abheben des Tellers 84 vom Sitz 8 2 benötigt werden. Eine Feder 88 innerhalb des BohrungsabSchnitts 4o drückt den Teller 84 zusätzlich auf den Sitz 8 2. Die Feder 88 ergibt eine verhältnismäßig geringe Vorspannkraft, hauptsächlich, um auf den Teller 84 wirkende Ilemmkräfte zu überwinden. Wenn sich der Teller 84 auf dem Sitz 82 befindet, liegt ein geringer Abstand von dem Vorsprung 66 des Ventilschiebers 58 vor, wenn sich der Ventilschieber 58 in der neutralen Stellung befindet.

Es sei nun angenommen, daß im Betrieb vom Hubzylinder 22 eine Last getragen wird. Der Lastdruck wird zur Kammer 44 über den Kanal 54 und die öffnungen 76 des Rückschlagventils 7o geleitet. Der Strömungsmitteldruck hält so den Teller 74 gegen den Sitz 7 2. Der über den Kanal 5o geleitete Lastdruck hält den Teller 84 am Sitz 8 2. Zum Anheben der Last wird der Ventilschieber 58 aus der neutralen Stellung nach rechts in die Hubstellung gebracht. Beim Anheben stellt der Steg 6o eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaßkern 4 2 und dem Kanal 48 her. Der Steg 64 blockiert die Strömungsmittelverbindung aus dem Kanal 48 zum Rückführkern 46.

Das Strömungsmittel wird von der Pumpe 12 auf einen Druckwert gebracht, der etwas oberhalb des Lastdruckes ist. Der Teller 74 wird

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vom Sitz 7 2 abgehoben; eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Kanal 4 8 über das Rückschlagventil 7o und den Kanal 54 und die Leitung 2o zum Kopfende des Hubzylinders 22 wird hergestellt. Im Ergebnis wird die Last angehoben.

Wenn die Last angehoben ist, wird der Ventilschieber 58 in die Neutralstellung zurückgeführt. Der Hubzylinder 22 übt einen Lastdruck auf das Rückschlagventil 7o aus, so daß der Teller 74 gegen den Sitz 7 2 gedrückt wird. Der Druck, der auf das Pilotventil 8o ausgeübt wird, hält den Teller 84 gegen den Sitz 82.

Zum Absenken der Last wird der Ventilschieber 58 aus der neutralen Stellung nach links in die Absenkposition gebracht. Bei dieser Betriebsweise stellt der Steg 6 2 eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Kanal 48 und dem Rückführkern 46 her. Der Steg 6o blokkiert die Strömungsmittelverbindung zwischen dem Einlaßkern 4 2 und dem Kanal 48. Der Vorsprung 66 hebt den Teller 84 physikalisch vom Sitz 8 2 ab. Dies erzeugt eine Pilotströmung, wodurch Strömungsmittel aus der Kammer 4 4 über das Pilotventil 8o und den Kanal 86 zum Rückführkern 46 und zum Reservoir 16 abgelassen wird. Im Ergebnis fließt Strömungsmittel aus dem Kopfende 24 des Hubzylinders 22 durch die Öffnungen 76 des Tellers 74. Dies entwickelt einen Druckabfall an den öffnungen 76, der ausreicht, die Kraftbalance am Teller 74 zu verändern, wodurch sich dieser vom Sitz 7 2 abhebt. Wenn dies eintritt, ist ein Hauptströmungsweg vom Kopfende 24 des Hubzylinders 7.2 über das Rückschlagventil 7o und den Steg 6 2 des Ventilschiebers 58 zum Rückführkern 46 und zum Reservoir 16 hergestellt.

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Die vom Hubzylinder 22 getragene Last wird so unter dem Einfluß der Schwerkraft abgesenkt.

Der Hauptvorteil dieser Vorrichtung besteht in der zuverlässigen Abdichtcharakteristik, bei der wenig oder überhaupt keine Leckage über den Ventilschieber 58 möglich ist. Dies führt zu einer minimalen Drift des Zylinders. Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß die Last ohne Ansaugleistung vom zugehörigen Hubkarren abgesenkt werden kann. Dies ist besonders wichtig, wenn elektrisch betriebene Hubkarren in Betracht gezogen werden.

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Claims

1. Lasttragendes Strömungsmittelsystem mit einem einfach wirkenden Strömungsmittelmotor, der eine Last anhebt und absenkt und eine Lasttragekammer besitzt, mit einer Quelle unter Druck stehenden Ströraungsmittels, mit dem der Motor betrieben wird, gekennzeichnet durch ein von Hand betätigtes Steuerventil (58), welches wahlweise die Quelle und die Lasttragekammer (24) miteinander zum Anheben und Absenken der Last verbindet, durch ein Rückschlagventil (7o), welches zwischen dem Steuerventil (58) und dem Motor (22) angeordnet ist und einen Strömungsmittelfluß zum Motor (22) züBßt und den Strömungsmittelfluß von dem Motor blockiert und eine Steuerkammer (44), eine Drosseleinrichtung (76), welche die Steuerkammer (44) mit der Lasttragekammer (24) verbindet, umfaßt und auf Strömungsmitteldruck in der Lasttragekammer (24) so anspricht, daß es in die Schließstellung vorgespannt wird, in der es den Strömungsmittelfluß aus der Lasttrage kammer (24) verhindert, durch ein Pilotventil (8o), welches die Steuerkammer (44) zum öffnen des Rückschlagventils (7o) entlüf-

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tet, wodurch ein Strömungsmittelfluß aus der Lasttragekammer (24) möglich wird, wobei das Pilotventil (8o) von Hand zur Belüftung der Steuerkammer (44) durch das Steuerventil (58) bedient wird.

2. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (58) ein Ventilelement (58) enthält, wel ches in einer Bohrung (34) beweglich ist, daß das Pilotventil (8o) sich in dieser Bohrung (34) in Nähe des Ventileleraentes (58) befindet und hierdurch berührt und in die Betriebsstellung bewegt werden kann, wenn das Ventile leinen t (58) in die Stellung zur Absenkung der Last bewegt wird.

3. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (8o) auf den Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer (44) so anspricht, daß es in die unwirksame Stel lung gedrückt wird.

4. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pilotventil (Bo) eine Differenzflächenbauweise aufweist, so daß eine minimale Vorspannung durch den Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer (44), der auf das Pilotventil wirkt, entwickelt wird.

5. Strömungsmittelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische Einrichtung (7Ü) , welche das Rückschlagventil (9o) in die Schließstellung vorspannt.

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6. Strömxmgsmittelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elastische Einrichtung (88) , welche das Pilotventil (8o) in die unwirksame Stellung vorspannt.

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