DE835236C

DE835236C - Steuerorgan zur Erzeugung von Druckwirkungen durch hydraulische Kraftheber

Info

Publication number: DE835236C
Application number: DEP45622A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Molly
Original assignee: HANS MOLLY DIPL ING
Current assignee: HANS MOLLY DIPL ING
Priority date: 1949-06-12
Filing date: 1949-06-12
Publication date: 1952-03-31

Description

Die sehr unterschiedlichen Kräfteeinwirkungen auf den Arbeitszylinder eines hydraulischen Krafthebers beim lieben und Senken der Ackergeräte und die ^jbei diesen beiden Vorgängen geforderten versdiieden 'hohen Arbeitsgeschwindigkeiten werden von Zylindern mit verschieden großer Arbeitsfläche günstig aufgenommen. Insbesondere bieten Zylinder mit Differentialschaltung der beiden Kolbenflächen den Vorzug einer einfachen Regulierung, die es außerdem möglich macht, fördervolumenveränderliche Pumpen in Abhängigkeit von den im Zylinder herrschenden Drücken nach der geforderten Leistung zu regeln.

Die Steuerung des Kraftheberzylinders in Richtung Heben und Senken läßt den Wunsch aufkommen, mit diesem Gerät beim Senken auch Druckwirkungen ausüben zu können. Die einfache Bauweise eines Steuerorgans in einem Arbeitszylinder mit differentialgeschalteten Räumen läßt die Erzeugung von Druckkräften in Richtung der j Senkbewegung nur in ganz geringem Maße zu. Um wirksame Kräfte auf die Ackergeräte ausüben zu können, muß daher eine besondere Einrichtung geschaffen werden, die Gegenstand der Erfindung ist.

Diese Einrichtung, die es dem Fertiger der Ackergeräte ermöglicht, diese ohne Rücksicht auf ihre betrieblichen Eigenschaften so leicht wie es die Festigkeit zuläßt zu bauen und das gegebenenfalls für die Bearbeitung des Bodens notwendige Gewicht durch Druckwirkungen zu ersetzen, die überdies auch noch zu verändern sind, wenn es die jeweilige Bodenbeschaffenheit angezeigt erscheinen

läßt, muß mit größerem oder kleinerem Druck auf das Gerät wirken können.

Abb. ι zeigt einen Differentialkolben, der aus den beiden Stufenquersdhnitten ι und 2 zusammen- j gesetzt ist, wobei die Stufe 2 durch das Zylindergehäuse 3 nach außen hindurchgefülirt ist und den Eingriff an den Kraftheber ermöglicht. Durch den Stufenkolben wird der Zylinder in die Arbeitsräume 4 und 5 aufgeteilt. Dem Raum 4 wird über eineLeitungo Öl zugeführt. Innerhalb des Differentialkoll >ens ist ein Steuerkolben 7 angeordnet, der j über den mit seinem Arbeitsraum 4 in Verbindung stehenden Ringraum öl durch die Bohrung S in den j Arbeitsraum 5 lassen kann. Der Steuerkolben 7 wird durch eine Steuerstange 9 betätigt. Die Kraftheberwelle 10 ist durch einen Kurbelarm 11 mit dem Kolben 2 verbunden. Eine in ihrem Hubvolumen regelbare Pumpe 12, die in der Abbildung beispielsweise als räumlich arbeitende Schiefscheibenpumpe mit veränderlichem Schwenkwinkel ausgebildet ist, saugt das öl aus dem Sumpf 13 an und schickt es in die Druckleitung 6. Eine Feder 14 zieht das verstellende Organ der Pumpe 12 in die Lage der vollen Fördermenge. Ein entgegengesetzt wirkender Rückstellkolben 15 erhält von einer Leitung 16 Steueröl. Die beispielsweise angeführte Pumpe 12 rotiert mit ihrem Zylinderblock, der die Förderkolben 17 enthält, unter einer Schiefscheil>e 18. die im Bereich des Winkels 19 zur Hubveränderung geschwenkt werden kann.

Die Leitung 16 mündet in einen Druckregler 24, der eine Betätigungsstange 25, einen Kolben .26, eine Feder 27 und einen Steuerkolben 28 enthält, der einerseits im Gehäuse 24 und anderseits auf einem Rohr 29 verschiebbar angeordnet ist, dessen zwei öffnungen 30 und 31 durch Verschieben des Steuerkolbens 28 geöffnet und geschlossen werden können. Eine Leitung 32 sorgt für den Druckausgleich zwischen beiden Kolben. Sie ist mit dem Arbeitsraum 5 verbunden. Über der Betätigungsstange ist schematisch mit einem Dreieck 33 der veränderbare Druck auf das Ackergerät angedeutet. Am Kurbelarm 11 zeigt ein Pfeil die Richtung Heben an und ein zweiter Pfeil die Richtung, in der das Gerät senken und drücken kann.

Abb. 2 zeigt ein analog aufgebautes System; die Bezeichnungen von 1 bis 19 sind der Abb. 1 entnommen und mit einem Indexzeidhen 1' bis 19' versehen. Die Rückstellung der Pumpe auf kleineres Fördervolumen wird durch einen doppelt wirkenden Kolben 20 vorgenommen, der einerseits über eine Leitung 21 mit dem Druckregler 24' im Sinne ] einer Hubverringerung verbunden ist, während die andere Seite des Kolbens 20 über eine Leitung 22 vom Arbeitsraum 5' Druck erhält und im Sinne einer Hubvergrößerung auf den Kolben 20 einwirkt. Die Positionen des Druckreglers 24' bis 33' sind die gleichen wie in Abb. 1 und mit einem Indexzeichen versehen. Entsprechend sind auch am Kurbelarm 11' durch Pfeil die Richtungen Heben, Senken und Drücken angegeben.

Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Die Betätigungsstange 25 in Abb. 1 ist so gestellt, daß keine bzw. nur geringste Druckwirkungen vom Kraftheber ausgeübt werden. Soll ein Hubvorgang eingeleitet werden, so wird die Steuerstange 9 in entsprechender Richtung bewegt. Der Steuerkolben 7 gibt einen Querschnitt der Bohrung 8 frei und läßt den im Arbeitsraum 5 vorhandenen Druck ab. Hierdurch wird der Öldruck vor dem Rückstellkolben 15 ebenfalls absinken und die Feder τ4 die Pumpe auf größeren Schwenkwinkel und größere Förderleistung bringen. Die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum 5 und der Leitung 16 ist für diesen Vorgang gesichert, da die Lage der Betätigungsstange 25 dem Kolben 28 ermöglicht, den Arlieitsraum 5 mit Leitung 16 unmittelbar zu verbinden* Der Hubvorgang ist in dem Augenblick beendet, in dem der Differentialkolben den Steuerschieber 7 wieder erreicht hat und die Bohrung 8 versperrt. Nunmehr entwickelt sich im Arbeitsraum 5 und vor dem Rückstellkolben 15 ein Öldruck, der die Pumpe auf Fördermenge XuIl zurückverstellt. Ein entsprechender Vorgang ermöglicht das Senken. Hierbei wird Arbeitsraum 4 über den Steuerschieber 7 und die Bohrung 8 mit dem Arbeitsraum 5 verbunden. Der Vorgang Senken ist nur mit geringer Kraftäußerung möglich, da die wirksame Kolb-enfläche im Raum 5 infolge des vollen Gegendruckes im Raum 4 nur gleich der Differenz des vollen Kolbenquerschnittes 1 und der Kolbenringfläche im Raum 4, also gleich dem Querschnitt des Kolbenteiles 2 ist, der nur etwa ein Viertel des vollen Kolbenquerschnittes bei ι beträgt. Soll hierbei eine größere Druckwirkung, wie sie eingangs als gefordert bezeichnet wird, erzielt werden, so wird der Steuerschieber 7 in eine Lage gebracht, die dem Serikvorgang entspricht, und die Betätigungsstange 25 in eine gewünschte Druckstellung, also nach links, geschoben. Hierbei wird die Feder 27 den Steuerkolben 28 mitverschieben, die Leitung 16 vom Arbeitsraum 5 durch Überschleifen der Öffnung 30 absperren und über eine Öffnung 31 drucklos machen. Der Druck im Arbeitsraum 4 und damit der gleiche Druck im Arbeitsraum 5 steigen so lange an, bis der Steuerkolben 28 den Widerstand der Feder 27 überwindet, sich nach rechts verschiebt und schließlich die Öffnung 30 freigibt, nachdem er vorher die öffnung 31 verschlossen hat. Nunmehr erhält die Leitung 16 und mit ihr der Rückstellkolben 15 Öldruck, der ein Rückstellen der Pumpe auf Null bewirkt. Eine Leitung 32 leitet bei diesem Vorgang Drucköl aus dem Arbeitsraum 5 auf den Kolben 26, der das Widerlager der Druckregelfeder 27 bildet. Da das Rohr 29 und die Betätigungsstange 25 gleichen Durchmesser l>esitzen, ist das Federkolbensystem 26, 27, 28 kräftemäßig vollständig ausgeglichen und von außen her ohne Kraftaufwendung verstellbar. Es ist zweckmäßig. die Betätigungsstange 25 und die Steuerstange 9 bzw. den Heberarm 11 in solcher Weise miteinander zu verbinden, daß der Drückvorgang auf den Senkvorgang nach Überschreiten der tiefsten Senkstellung des Geräts folgen kann und daß der Hubvorgang nur bei ausgeschaltetem Steuerorgan möglieh ist.

Claims

Entsprechend ist die Wirkung der Abb. 2. In dieser wird jedoch nicht der Gegendruck aus dem Arbeitsraum 5' gesteuert, sondern der Differenzdruck zwischen den Arbeitsräumen 5' rind 4'. Wie das Bild andeutet, ist l>ei diesem Ausführungsl >eispiel der Querschnitt des Kolbenteiles 2' größer als die Kolbenringfläche im Raum 4'. Die Flächen oder Querschnitte verhalten sich etwa wie eins zu drei. Durch die Differenzdruckwirkung arbeitet der lieber nach rechts mit größerer Kraft, da in diesem Falle der Druck im Raum 5' gegen den vollen Gegendruck im Raum 4' wirkt, und die wirksame Kolbenfläche im Raum 5', wie bereits oben erwähnt, dem Querschnitt des nunmehr gegenüber der Ringfläche im Raum 4' größeren Kolbenteiles 2' entspricht. Infolgedessen sind auch Hel>en und Senken bei dieser Anordnung vertauscht gegenüber der Abb. 1. Dementsprechend muß die Pumpe in anderer Weise beeinflußt werden. Wird durch die Bewegung der Steuerstange 9' der Vorgang Heben eingeleitet, so gelangt Drucköl von der Pumpe 12' über die Leitung 6' in den Arbeitsraum 4' und durch den Steuerkolben 7' und die Bohrung 8' in den Arbeitsraum 5'. Seine überwiegend größere Fläche gegenüber 4' bringt den Kraftheber in Richtung Heben zum Laufen. Der Druck im Arbeitsraum 5' teilt sich über die Leitung 22 dem Kolben 20 mit, der die Lage der Sehiefscheilx; 18 der ölpumpe in voller Anschwenkung 19' hält.

Wie auc'h in Abb. 1 wird der Druckregler 24' sich /unächsi in der Stellung geringstes Drücken befinden und vom Kolben 28' Drucköl über die Leitung 21 vor dem rechten Kolben 20 gelangen lassen.

Solange der Steuerschieber 7' die Arbeitsräume 4' und 5' miteinander verbindet, liegt auch vor den beiden Kolben 20 gleicher Öldruck, so daß die Feder 14' allein die volle Winkellage 19' sichert. Mit Abschließen der Bohrung 8' durch den Steuerschieber 7' wird im Arbeitsraum 4' der Druck über den des Arbeitsraumes 5' steigen, so daß der Druck der Leitung (V, 21 eine größere Wirkung auf den Κοίΐκίη 2o ausübt als der Druck aus der Leitung 22. Die Pumpe verstellt sich also auf Null. Der Senk-Vorgang wird durch Schieben der Steuerstange 9' in Richtung Senken eingeleitet, wobei der Steuerschieber 7' den Arbeitsraum 5' über 8' öffnet. Das Drucköl wird abgelassen und der im Arbeitsraum 4' herrschende Öldruck vermag ein Vorbewegen des Arbeitskolbens durchzuführen, das zu einem Absinken des Druckes in der Leitung 6' führt, der schließlich von der Feder 14' durch den Kolben 20 überwunden wird und die Pumpe auf volle Fördermenge (gml.ler Winkel 19') bringt.

Der Drückvorgang wird durch Verstellen der Steuerstange 9' auf Senken und durch Einstellen der Betätigungsstange 25' auf den gewünschten Druck 33' eingeleitet. Die Feder 27' sichert hierbei den in der Leitung (·>' zum Drücken benötigten Öldruck, ohne daß sich in der Leitung 21 ein Gegendruck zu entwickeln braucht. Erst beim Überschreiten des gewünschten Öldruckes wird der Steuerkolben 28' die Öffnung 30' freigeben und ein Rückstellen der Pumpe über die Leitung 2r und den Kolben 20 bewirken. Die Betätigung der Stange 25' ist in der gleichen Weise, wie das bei Abb. ι Ix-schrieben ist, durch die Leitung 32' rückwirkungsfrei von den durch sie gesteuerten Öldrücken.

Abb. ι und 2 zeigen zwei schaltungsmäßig mögliehe Anordnungen von Differentialkolben, bei denen infolge der Differenzdruckwirkung der Kolbenflächen für den Hubvorgang ein größerer Kraftquerschnitt zur Verfügung steht als für den Senkvorgang. Beide Differentialkolben sind in einem Zylinder untergebracht, aus dem die kleinere Stufe durch eine Stopfbuchse herausragt. Das geschilderte Verfahren läßt sich in gleicher Weise auch für differentialgeschaltete Kolben ausbilden, die als Tauchkolben in zwei gegenüberliegende Zylinder hineinragen. Hierbei sind ebenfalls die Fälle nach Abb. 1 und 2 verwirklichbar, je nach dem, wie das Größenverhältnis der beiden Kolben zueinander gewählt wird.

PATKNTANSPIi(T. HE:

τ. Steuerorgan zur Erzeugung von Druckwirkungen durch hydraulische Kraftheber, die nach der Differentialkolbenbauart arbeiten und mit einer selbsttätig geregelten Pumpe versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerorgan (24 bis 32) dem Rückstellmechanismus (15 bzw. 20) der Pumpe (12, 17, 18) Drucköl zur Betätigung der Rückstellung erst dann zufließen läßt, wenn der Öldruck vor dem Arbeitskolben (1) die zum Drücken gewünschte Höhe erreicht hat.-
2. Steuerorgan nach Anspruch 1, dadurch ge- too kennzeichnet, daß sein Steuerkoll>en (28) und ein an der Betätigungsstange (25) angeordneter Gegenkolben (26) eine den Kraftheberdruck bestimmende Feder (27) zwischen sich einschließen.
3. Steuerorgan nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Ausgangslage der Feder (27) innerhalb des den Steuer- und Gegenkolben (28, 27) führenden Zylinders (24) einstellbar ist.
4. Steuerorgan nach Anspruch 2, dadurch ge- no kennzeichnet, daß der Steuerkolben (28) innerhalb des Steuerzylinders (24) auf einem Rohrstück (29) verschiebbar sitzt, das zu öffnende und zu schließende Bohrungen (30,31) aufweist, die ihrerseits die Verbindungen mit dem Rück-Stellkolben (15 bzw. 20) der Pumpe (12, 17, 18) herstellen.
5. Steuerorgan nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits Steuerkolben (28) und Gegenkolben (27) und anderseits das Rohrstück (29) und die Betätigungsstange (25) jeweils gleichen Querschnitt haben und eine die beiden wirksamen Kolbenflächen verbindende Entlastungsleitung (32) vorgesehen ist, so daß das Steuerorgan von den zu steuernden Drücken rückwirkungsfrei ist.
6. Steuerorgan nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß seine Betätigungsstange (25) mit dem Hebergestänge (9 bzw. 11) in der Weise gekuppelt oder verblockt ist, daß der Hubvorgang nur bei ausgeschaltetem Steuerorgan (24 bis 32) erfolgt.
7. Steuerorgan nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß seine Betätigungsstange (25) mit dem Gestänge (9 bzw. 11) des Krafthebers in der Weise verblockt oder gekuppelt ist, daß seine druckerzeugende Wirkung erst nach Überschreiten der tiefsten Senkstellung einsetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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