DE1188397B

DE1188397B - Automatic hydraulic control device for double-acting working cylinders

Info

Publication number: DE1188397B
Application number: DEH43747A
Authority: DE
Inventors: Don S Strader
Original assignee: Frank G Hough Co
Current assignee: Frank G Hough Co
Priority date: 1961-09-29
Filing date: 1961-09-29
Publication date: 1965-03-04

Description

Selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für doppeltwirkende Arbeitszylinder Die Erfindung betrifft eine selbsttätige hydraulische Steuereinrichtung für doppeltwirkende Arbeitszylinder, die zwischen die Zuleitungen zu den beiden Zylinderseiten geschaltet ist und ein Überströmen der Flüssigkeit von der Kolbenstangenseite zum Kopfende des Zylinders gestattet.Automatic hydraulic control device for double-acting working cylinders The invention relates to an automatic hydraulic control device for double-acting Working cylinder, which is connected between the supply lines to the two cylinder sides and an overflow of the liquid from the piston rod side to the head end of the cylinder.

Es sind bereits hydraulische Steuereinrichtungen für doppeltwirkende Arbeitszylinder bekannt, bei denen das Rücklauföl von der Kolbenstangenseite zur Rücklaufleitung oder zum Kopfende des Hydraulikmotors geleitet wird. Hierzu wird eine Einrichtung zwischen die Zuleitungen zu den beiden Zylinderseiten geschaltet, die einen Schieber, mehrere Rückschlagventile und ein Vorspannventil enthält. Das Rücklauföl von der Kolbenstangenseite wird bei dieser bekannten Ausführung über Rückschlagventile zum Kopfende des Zylinders geleitet, solange der Druck in der Arbeitsleitung geringer ist als der eingestellte Druck des Vorspannventils. Die Umschaltung erfolgt also in Abhängigkeit vom Druck auf der Kolbenstangenseite, und das Rücklauföl wird beim Rücklauf stets auf den eingestellten Druck vorgespannt. Das bedeutet, daß der Öffnungsdruck des Ventils nur sehr niedrig eingestellt werden kann und die Anlage nur dann zweckmäßig ist, wenn eine äußere Kraft vorhanden ist, die in Ausfahrrichtung auf den Arbeitszylinder einwirkt.There are already hydraulic controls for double-acting Working cylinder known in which the return oil from the piston rod side to Return line or is routed to the head end of the hydraulic motor. This is done a device connected between the supply lines to the two cylinder sides, which contains a slide, several check valves and a preload valve. That Return oil from the piston rod side is over in this known design Check valves passed to the head end of the cylinder as long as the pressure is in the Working line is lower than the set pressure of the preload valve. the Switching takes place depending on the pressure on the piston rod side, and the return oil is always preloaded to the set pressure when it is returned. This means that the opening pressure of the valve can only be set very low can and the system is only functional if there is an external force, which acts on the working cylinder in the extension direction.

Mit dieser Einrichtung ist die Aufgabe der Erfindung nicht lösbar. Diese besteht darin, eine hydraulische Steuereinrichtung für einen doppeltwirkenden Motor zu schaffen, die abhängig von geringer oder großer auf den Motor wirkender Last selbsttätig arbeitend eine relativ langsame Ausfahrgeschwindigkeit des Kolbens unter großer Last und eine erhöhte Geschwindigkeit bei geringerer Last bewirkt, ohne die Fördermenge der Pumpe zu erhöhen.The object of the invention cannot be achieved with this device. This consists in providing a hydraulic control device for a double-acting To create engine that depends on the smaller or larger acting on the engine Load automatically working a relatively slow extension speed of the piston causes under heavy load and increased speed with lower load, without increasing the delivery rate of the pump.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter Schieberkolben eine Steuerfläche aufweist, die je nach Stellung die Leitung zur Kolbenstangenseite mit der Leitung zum Kopfende oder mit der Leitung zum Hauptsteuergerät bzw. zum Rücklauf verbindet, wobei die Schaltung selbsttätig in Abhängigkeit vom Gegendruck erfolgt.This object is achieved in that a known slide piston has a control surface which, depending on the position, the line to the piston rod side with the line to the head end or with the line to the main control unit or to the Return connects, the circuit automatically depending on the back pressure he follows.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further details of the invention emerge from the subclaims.

Die Zeichnung zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und einen damit verbundenen Hydraulikmotor.The drawing shows an enlarged cross section through an exemplary embodiment of the invention and an associated hydraulic motor.

Die Einrichtung weist ein Gehäuse 20 mit einer durchgehenden Bohrung 21 auf, deren eines Ende 14 durch einen Gewindestopfen 22 verschlossen ist. Das Gehäuse 20 hat außerdem vier Öffnungen, an die Leitungen 11,16,17 und 18 angeschlossen sind. Diese vier Öffnungen stehen in direkter Verbindung mit vier Ringnuten 23, 24, 25 und 26. Außerdem ist in der -Bohrung 21 eine Ringnut 27 vorgesehen, die zwischen den Ringnuten 24 und 25 liegt und durch einen Kanal 19 in die Öffnung mündet, an die die Leitung 17 angeschlossen ist.The device has a housing 20 with a through bore 21, one end 14 of which is closed by a threaded plug 22. The housing 20 also has four openings to which lines 11, 16, 17 and 18 are connected. These four openings are in direct connection with four annular grooves 23, 24, 25 and 26. In addition, an annular groove 27 is provided in the bore 21 , which lies between the annular grooves 24 and 25 and opens through a channel 19 into the opening to which the line 17 is connected.

Ein Schieberkolben 15 ist in die Bohrung 21 von der durch den Stopfen 22 verschlossenen Seite eingeführt. Ein Ende des Schieberkolbens 15 ragt aus dem Gehäuse 20 heraus und weist eine Ringnut 28 auf. Ein Sperriegel 29 ist am Gehäuse 20 beweglich befestigt. Wenn der Sperriegel sich in der in der Zeichnung gezeigten Lage befindet, liegt er an einer Seite der Ringnut 28 an und begrenzt damit die Auswärtsbewegung des Schieberkolbens 15. Wenn der Sperriegel 29 in die Ringnut 28 eingelegt wird, hält er den Schieberkolben 15 in der in der Zeichnung gezeigten Lage fest. Der Schieberkolben 15 ist außerdem mit einer einzigen Steuerfläche 30 versehen, die in Längsrichtung etwa in der Mitte des Schieberkolbens liegt. In Ringnuten liegen Dichtungsringe 31 und 32.A slide piston 15 is inserted into the bore 21 from the side closed by the plug 22. One end of the slide piston 15 protrudes from the housing 20 and has an annular groove 28 . A locking bolt 29 is movably attached to the housing 20. When the locking bolt is in the position shown in the drawing, it rests on one side of the annular groove 28 and thus limits the outward movement of the slide piston 15. When the locking bolt 29 is inserted into the annular groove 28, it holds the slide piston 15 in the position shown in FIG position shown in the drawing. The slide piston 15 is also provided with a single control surface 30 which lies in the longitudinal direction approximately in the middle of the slide piston. Sealing rings 31 and 32 are located in annular grooves.

Ein überdruckventi113 befindet sich im Schieberkolben 15 und besteht aus einem Verschlußstück 33, einer Schraubenfeder 34 und einer Einstellschraube 35. Das Verschlußstück 33 arbeitet mit einem Ventilsitz zusammen, der sich am inneren Ende einer Ventilkammer 36 befindet. Das andere Ende der Ventilkammer 36 öffnet sich zu dem geschlossenen Ende 14 der Bohrung 21 hin. Der Ventilsitz ist über einen Kanal 37 mit der Außenfläche des Schieberkolbens 15 verbunden, und zwar an einer Stelle, die in Längsrichtung neben der Steuerfläche 30 auf der dem Stopfen 22 abgewandten Seite liegt. Die Einstellschraube 35 ist in die Ventilkammer 36 eingeschraubt und besitzt eine Anzahl von Längsbohrungen 38, die den Durchfluß der Druckflüssigkeit ermöglichen. Die Schraubenfeder 34 liegt zwischen dem Verschlußstück 33 und der Einstellschraube 35 und drückt das Verschlußstück gegen den Sitz, um den Kanal 37 von der Ventilkammer 36 abzuriegeln. Mit der Einstellschraube 35 kann der Anpreßdruck des Verschlußstücks 33 gegen den Ventilsitz verändert werden. Ein weiterer enger überlaufkanal 39 verbindet die Ventilkammer 36 mit der Außenfläche des Schieberkolbens 15, und zwar neben der Steuerfläche 30 auf der dem Stopfen 22 zugewandten Seite. Dieser Kanal dient als Verbindung, um ein Klemmen des Schieberkolbens zu verhindern und um seine Bewegungszeit zu steuern.An overpressure valve 113 is located in the slide piston 15 and consists of a closure piece 33, a helical spring 34 and an adjusting screw 35. The closure piece 33 cooperates with a valve seat which is located at the inner end of a valve chamber 36. The other end of the valve chamber 36 opens towards the closed end 14 of the bore 21. The valve seat is connected to the outer surface of the slide piston 15 via a channel 37, specifically at a point which lies in the longitudinal direction next to the control surface 30 on the side facing away from the plug 22. The adjusting screw 35 is screwed into the valve chamber 36 and has a number of longitudinal bores 38 which allow the pressure fluid to flow through. The coil spring 34 lies between the closure piece 33 and the adjusting screw 35 and presses the closure piece against the seat in order to seal off the channel 37 from the valve chamber 36. With the adjusting screw 35 , the contact pressure of the closure piece 33 against the valve seat can be changed. Another narrow overflow channel 39 connects the valve chamber 36 to the outer surface of the slide piston 15, specifically next to the control surface 30 on the side facing the plug 22. This channel serves as a connection to prevent the spool from jamming and to control its movement time.

Wie schon festgestellt, ist die Auswärtsbewegung des Schieberkolbens durch den Sperrriegel 29 begrenzt, während das geschlossene Ende 14 der Bohrung 21 die innere Begrenzung darstellt. Die Ringnuten 23, 24, 27, 25 und 26 und die Steuerfläche 30 sind zueinander derart angeordnet, daß bei Außenstellung des Schieberkolbens 15, wie in der Zeichnung dargestellt, die Ringnut 27 durch die Steuerfläche 30 versperrt wird, während die Ringnuten 23 und 24 miteinander in Verbindung stehen. Wird der Schieberkolben in seine innerste Stellung gebracht, werden die Ringnuten 23, 24 und 27 miteinander verbunden, während die Ringnut 25 durch die Steuerfläche 30 versperrt wird.As already stated, the outward movement of the slide piston is limited by the locking bolt 29, while the closed end 14 of the bore 21 represents the inner limitation. The annular grooves 23, 24, 27, 25 and 26 and the control surface 30 are arranged with respect to one another in such a way that when the slide piston 15 is in the external position, as shown in the drawing, the annular groove 27 is blocked by the control surface 30, while the annular grooves 23 and 24 with one another stay in contact. If the slide piston is brought into its innermost position, the annular grooves 23, 24 and 27 are connected to one another, while the annular groove 25 is blocked by the control surface 30.

Ein doppeltwirkender Hydraulikmotor, der aus einem Zylinder 12 und einem Kolben mit einer Kolbenstange 10 besteht, ist am Kopfende an die Leitung 18 und am Kolbenstangenende an die Leitung 17 angeschlossen. Ein Vorratsbehälter für die Pumpe und entsprechende Ventile stehen mit den Leitungen 11 und 16 in Verbindung, um unter Druck stehende Hydraulikflü'ssigkeit wahlweise über die Leitung 11 oder 16 anzuliefern, während jeweils die andere Leitung als Rücklauf dient.A double-acting hydraulic motor, which consists of a cylinder 12 and a piston with a piston rod 10 , is connected to the line 18 at the head end and to the line 17 at the end of the piston rod. A reservoir for the pump and corresponding valves are connected to lines 11 and 16 in order to deliver pressurized hydraulic fluid either via line 11 or 16 , while the other line serves as a return.

Wird unter hohem Druck stehende Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 16 angeliefert, während die Leitung 11 an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, so wird die Flüssigkeit in die Ringnut 26, über die Bohrung 21 in die Ringnut 25 und durch die Leitung 17 an die Kolbenstangenseite des Hydraulikmotors fließen. Vom Kopfende des Hydraulikmotors wird die Flüssigkeit durch die Leitung 18 in die Ringnut 23, durch die Bohrung 21 in die Ringnut 24 und durch die Leitung 11 in den Vorratsbehälter zurückfließen. Das Überdruckventil 13 wird in diesem Fall nicht betätigt, da der Druck im Kanal 37 gering ist. Der Flüssigkeitsdruck, der in der Ringnut 25 auf die rechte Seite der Steuerfläche 30 wirkt, wird den Schieberkolben 15 in seiner Außenlage halten, wie in der Zeichnung dargestellt, und der Kolben des Hydraulikmotors wird eingezogen.If hydraulic fluid under high pressure is supplied via line 16 while line 11 is connected to the reservoir, the fluid will flow into annular groove 26, through bore 21 into annular groove 25 and through line 17 to the piston rod side of the hydraulic motor . From the head end of the hydraulic motor, the liquid will flow back through the line 18 into the annular groove 23, through the bore 21 into the annular groove 24 and through the line 11 into the reservoir. The pressure relief valve 13 is not actuated in this case, since the pressure in the channel 37 is low. The fluid pressure acting in the annular groove 25 on the right side of the control surface 30 will keep the slide piston 15 in its outer position, as shown in the drawing, and the piston of the hydraulic motor will be retracted.

Wird nun die Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck über die Leitung 11 angeliefert, während die Leitung 16 an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, wird die Druckflüssigkeit bei der Annahme, daß eine relativ schwere Last auf die Kolbenstange 10 wirkt, von der Leitung 11 in die Ringnut 24 und in den Kanal 37 und in die Bohrung 21 gelangen. Von der Bohrung 21 aus wird die Flüssigkeit über die Ringnut 23 in die Leitung 18 und dann in das Kopfende des Hydraulikmotors fließen. Die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit im Kanal 37 wird eine Kraft gegen das Verschlußstück 33 ausüben, die ausreicht, um es anzuheben, so daß die Flüssigkeit durch die Ventilkammer 36 und die Kanäle 38 der Einstellschraube 35 zum geschlossenen Ende 14 der Bohrung 21 fließen kann. Da der Schieberkolben 15 so ausgebildet ist, daß er an der Seite, die an dem geschlossenen Ende 14 der Ventilbohrung liegt, eine größere wirksame Druckfläche besitzt als an der Seite der Steuerfläche 30, wird die Druckflüssigkeit am Ende 14 einen ausreichend großen Druck auf den Schieberkolben 15 ausüben, um ihn in der gezeichneten Stellung zu halten. Wenn also der Kolben des Hydraulikmotors unter relativ hoher Belastung ausgefahren wird, wird die Hydraulikflüssigkeit vom Kolbenstangenende durch die Leitung 17 in die Ringnut 25, durch die Bohrung 21 in die Ringnut 26 und über die Leitung 16 in den Vorratsbehälter zurückfließen.If the hydraulic fluid is now delivered under high pressure via the line 11 while the line 16 is connected to the reservoir, the pressure fluid, assuming that a relatively heavy load acts on the piston rod 10, is transferred from the line 11 into the annular groove 24 and get into the channel 37 and into the bore 21. From the bore 21 , the liquid will flow through the annular groove 23 into the line 18 and then into the head end of the hydraulic motor. The high pressure liquid in channel 37 will exert a force against plug 33 sufficient to lift it so that the liquid can flow through valve chamber 36 and channels 38 of adjusting screw 35 to closed end 14 of bore 21 . Since the slide piston 15 is designed so that it has a larger effective pressure surface on the side that lies at the closed end 14 of the valve bore than on the side of the control surface 30, the pressure fluid at the end 14 is a sufficiently high pressure on the slide piston Exercise 15 to keep it in the position shown. If the piston of the hydraulic motor is extended under a relatively high load, the hydraulic fluid will flow back from the piston rod end through the line 17 into the annular groove 25, through the bore 21 into the annular groove 26 and via the line 16 into the reservoir.

Wenn Hydraulikflüssigkeit unter hohem Druck durch die Leitung 11 zugeführt wird, während die Leitung 16 an den Vorratsbehälter angeschlossen ist, und wenn die Belastung der Kolbenstange 10 relativ gering ist, wird die Flüssigkeit im Kanal 37 nicht genügend Druck haben, um das Verschlußstück 33 anzuheben. Aber die Flüssigkeit in der Ringnut 24 wird auf die linke Seite der Steuerfläche 30 wirken, und da die andere Seite der Steuerfläche über die Leitung 16 mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, wird die Druckflüssigkeit den Schieberkolben 15 in seine innerste Stellung verschieben. Dann wird die Flüssigkeit von der Ringnut 24 durch die Bohrung 21 in die Ringnut 23 und über die Leitung 18 in das Kopfende des Hydraulikmotors fließen. Wenn also der Kolben des Hydraulikmotors unter relativ geringer Belastung ausgefahren wird, wird die Flüssigkeit vom Kolbenstangenende des Zylinders durch die Leitung 17 und den Kanal 19 in die Ringnut 27 und durch die Bohrung 21 in die Ringnut 24 fließen.If hydraulic fluid is supplied under high pressure through the line 11 while the line 16 is connected to the reservoir, and if the load on the piston rod 10 is relatively low, the fluid in the channel 37 will not have sufficient pressure to lift the plug 33. But the liquid in the annular groove 24 will act on the left side of the control surface 30, and since the other side of the control surface is connected to the reservoir via the line 16, the pressure fluid will move the slide piston 15 into its innermost position. Then the liquid will flow from the annular groove 24 through the bore 21 into the annular groove 23 and via the line 18 into the head end of the hydraulic motor. Thus, when the piston of the hydraulic motor is extended under a relatively low load, the liquid will flow from the piston rod end of the cylinder through the line 17 and the channel 19 into the annular groove 27 and through the bore 21 into the annular groove 24 .

Auf diesem Weg wird sie zu der von der Pumpe kommenden Flüssigkeit hinzugefügt, wodurch die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht wird. Da in dieser Stellung des Schieberkolbens die Ringnut 26 keine Verbindung mit der Ringnut 25 hat, kann keine Flüssigkeit durch die Leitung 16 in den Vorratsbehälter zurückfließen.In this way it becomes the liquid coming from the pump added, increasing the extension speed of the piston rod. There in this position of the slide piston, the annular groove 26 has no connection with the annular groove 25, no liquid can flow back through the line 16 into the storage container.

Angenommen, während des Ausfahrens der Kolbenstange unter geringer Belastung, wie soeben beschrieben, würde die Belastung bis zu einem relativ hohen Grad zunehmen. Da der Kanal 37 über die Bohrung 21 noch mit der Ringnut 24 in Verbindung steht, wird der durch die relativ hohe Belastung anwachsende Druck in der Ringnut 24 sich auf den Kanal 37 ausdehnen und das Verschlußstück 33 anheben, so daß Flüssigkeit in das geschlossene Ende 14 strömen kann. Der Flüssigkeitsdruck im geschlossenen Ende 14 wird den Schieberkolben 15 in seine äußerste Stellung schieben, wie in der Zeichnung dargestellt, und dadurch die Ringnut 27 verschließen und die Leitung 17 mit der Leitung 16 verbinden. Dadurch wird eine Verringerung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erreicht.Assume that while the piston rod is being extended under light load, as just described, the load would increase to a relatively high degree. Since the channel 37 is still in communication with the annular groove 24 via the bore 21, the pressure in the annular groove 24, which increases due to the relatively high load, will expand onto the channel 37 and raise the closure piece 33 so that liquid enters the closed end 14 can flow. The liquid pressure in the closed end 14 will push the slide piston 15 into its outermost position, as shown in the drawing, and thereby close the annular groove 27 and connect the line 17 to the line 16 . This results in a reduction in the extension speed of the piston rod.

Wenn die Kolbenstange unter großer Belastung ausgefahren wird und die Last während dieses Vorgangs abnimmt, wird der geringer werdende Druck im Kanal 37 das Verschlußstück 33 entlasten, so daß das Überdruckventil schließt, und der Flüssigkeitsdruck in der Ringnut 24 wird den Schieberkolben 15 in seine innerste Stellung verschieben. Dann wird die Flüssigkeit aus dem geschlossenen Ende 14 und aus der Ventilkammer 36 durch den überlaufkanal 39 in die Bohrung 21 fließen.If the piston rod is extended under high load and the load decreases during this process, the decreasing pressure in the channel 37 will relieve the closure piece 33, so that the pressure relief valve closes, and the fluid pressure in the annular groove 24 moves the slide piston 15 to its innermost position move. The liquid will then flow from the closed end 14 and from the valve chamber 36 through the overflow channel 39 into the bore 21 .

Claims

Claims: 1. Automatic control device for double-acting working cylinders, which is connected between the supply lines to the two cylinder sides and allows the liquid to flow over from the piston rod side to the head end of the cylinder, characterized by a slide piston (15) known per se, which has a control surface (30 ), which, depending on the position, connects the line (17) to the piston rod side with the line (18) to the head end or with the line (11 or 16) to the main control unit or to the return line, the circuit taking place automatically depending on the counter pressure.

2. Hydraulic control device according to claim 1, characterized in that the slide piston (15) in itself known way has a differential pressure area that depends on the pressure in the line (18) can be acted upon towards the head end and thus the slide piston into the position moves, in which the line (17) to the piston rod side with the line to the head end communicates.

3. Hydraulic control device according to claim 2, characterized in that one side of the slide bore of the housing (20) is open and the other side is closed by a cover (22) , so that a pressure chamber (14) is created which is via an adjustable pressure relief valve ( 13) is connected to the line (18) to the head end and via a throttle bore (39) to the line (17) to the piston rod side and the movement of the slide piston (15) is limited by a stop (29).

4. Hydraulic control device according to Claim 3, characterized in that the adjustable pressure relief valve (13) and the throttle bore (39) are arranged in the slide piston (15) itself.

5. Hydraulic Control device according to one of the preceding claims, characterized in that that the slide piston (15) can be locked in the neutral position. Considered Publications: German Patent No. 728 436; German interpretative document no. 1060 681; German utility model No. 1767 651; French patent specification no. 873178, 1025 728; U.S. Patent Nos. 2,267,284, 2,483,312.