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Hydraulische Hebevorrichtung, insbesondere zur Pflugtiefenregelung
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Auslass 9 gesteuert. Diese Verbindung wird vielmehr durch eine Leitung 10 hergestellt, die von einem Ventil 11 beherrscht wird. Dieses Ventil 11 ist von einer Schliessfeder 12 belastet. Ausserdem wirkt im öffnenden Sinne der Pumpendruck. Durch den Steuerschieber 4 wird nun in der rechten"Heben"-Stellung auf die Rückseite des Ventils 11, also in Richtung der Feder 12 wirkend, über eine Leitung 13 der Pumpendruck geleitet. Dann wirkt auf das Ventil von beiden Seiten der Pumpendruck, so dass das Ventil 11 von der Feder 12 geschlossen gehalten wird, unabhängig davon, wie hoch der Pumpendruck ansteigt.
Durch das Anheben des Pfluges wird der Steuerschieber nach links verschoben, so lange, bis die Steuerkante 6 den Kanal 13 mit dem Auslass 9 verbindet. Letzteres wirkt sich noch nicht unmittelbar auf den wirksamen Pumpendruck aus, so dass der im Zusammenhang mit Fig. 1 geschilderte nachteilige Effekt nicht eintritt. Durch die Verbindung der Leitung 13 mit dem Auslass 9 wird das Ventil 11 auf der Federseite nur von dem Auslassdruck beaufschlagt, so dass der hohe Pumpendruck die Feder 12 schlagartig überwindet und der Druckraum der Pumpe über die Leitung 10 mit dem Auslass verbunden wird. Das Rückschlagventil 3 schliesst und dieHubbewegung wird unterbrochen. Es fliesst dann nicht wie bei der erwähnten Anordnung (Fig. 1) der Ölstrom ständig durch eine enge Drosselstelle.
Vielmehr wird die Verbindung zum Auslass ungehindert hergestellt, wenn man davon absieht, dass das Ventil 11 einendurchdieKraft der Feder 12 bestimmten, geringen Überdruck von z. B. 2 atü im System aufrechterhält. Man erhält somit praktisch keine Erwärmung des Öls. Der Senkvorgang erfolgt entsprechend. Diese Anordnung hat in der Praxis den Nachteil gezeigt, dass die Verstellung der Pflugtiefe stets ruckweise erfolgt, ebenso ruckweise, wie das Ventil 11 öffnet und schliesst. - -
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gesamte Fördermenge der Pumpe in den Arbeitszylinder gefördert. Das kann zu unliebsamen Stössen füh- ren, die ausserdem starken Verschleiss zur Folge haben.
Besonders nachteilig ist dabei, dass die Geschwin- digkeit des Hubvorganges von der Pumpendrehzahl abhängt, die sich im allgemeinen mit der Motordreh- zahl ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass man beiRegelvorrichtungen der zuletzt geschilderten Art sehr einfach eine Regelung des zum Arbeitszylinder fliessenden Ölstromes erreichen kann, wenn erfindungsgemäss in derVerbindung vonPumpendruckraum undArbeitszylinder eine Drossel angeordnet ist und der die Belastung unterstützende Pumpendruck hinter dem Drosselquerschnitt abgenommen wird. Dann stellt sich nämlich ein Gleichgewichtszustand ein, in welchem die Druckdifferenz an der Drossel an dem Ventil der konstanten Belastung die Waage hält. Steigt der zum Arbeitszylinder fliessende Ölstrom über den durch die Belastung des Ventils gegebenen Sollwert an, dann steigt auch die Druckdifferenz an der Drossel.
Diese überwindet die Ventilbelastung und öffnet das Ventil weiter, so dass mehr Öl zum Auslass abfliesst und der Ölstrom zum Arbeitszylinder wieder auf den Sollwert abfällt.
Je nach der Stellung des Steuerschiebers "Halt" oder" Senken" oder aber "Heben" arbeitet das Ventil einmal als Druckreglerventil, das einen gewissen geringen konstanten Mindestdruck im System aufrechterhält oder alsMengenregelventil, das einen konstanten, von Pumpendrehzahl, Pfluggewicht oder andern Faktoren unabhängigen Ölstrom zum Arbeitszylinder einregelt. Das eine Mal balanciert die Ventilbelastung den absoluten Öldruck im System aus, das andere Mal dagegen die Druckdifferenz an der Drossel, je nachdem, ob der Steuerschieber den Auslassdruck oder den Druck hinter der Drosselstelle in Schliessrichtung auf das Ventil wirken lässt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann die Anordnung so getroffen werden, dass der Arbeitszylinder mit dem Pumpendruckraum über den Steuerschieber verbunden ist und die Drossel im Steuerschieber vorgesehen und in ihrem Querschnitt von der Stellung des Steuerschiebers abhängig ist. Durch Veränderung des Drosselquerschnittes in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerschiebers wird der Sollwert des Mengenreglers kontinuierlich verändert und damit die Stellgeschwindigkeit des Arbeitskolbens. Dadurch wird erreicht, dass dieser bei einer Störung stetig in seine neue Lage einläuft und eine ruckweise Verstellung des Pfluges vermieden wird. Wesentlich ist, dass der Drosselquerschnitt nicht zu Null wird, so dass der Arbeitskolben so lange seinen Hub - wenn auch mit sich verringernder Geschwindigkeit-ausführt, bis der Steuerschieber diese Verbindung herstellt.
Es ist auch an sich natürlich bekannt, bei hydraulischen Hebevorrichtungen die Verbindung von Pumpendruckraum und Arbeitszylinder über einen Steuerschieber herzustellen. Dabei handelt es sich aber um Tiefenregelungen anderer Art, die nicht von dem an Hand von Fig. 2 geschilderten Prinzip ausgehen.
Ein Regelventil muss leichtgängig sein. Zu diesem Zweck kann man die Anordnung so treffen, dass die durch das Ventil beherrschte Verbindung zwischen Pumpendruckraum und Auslass zusätzlich durch den.
Steuerschieber dicht absperrbar ist. Dann braucht nämlich die Passung des Ventils nicht sehr eng zu sein,
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da durch den Steuerschieber in seiner Endstellung ein zusätzlicher Abschluss erfolgt. Zweckmässig ist es, wenn das Ventil als Kolbenventil ausgebildet ist und von der Belastungsfeder zentral mit Punktberührung belastet ist, z. B. indem die Belastungsfeder auf einen Federteller drückt, welcher an dem kegelig ausgebildeten Ende des Ventilkolbens anliegt. Die Federkraft wirkt dadurch genau mittig auf den Kolben.
Um eine flachere Steuercharakteristik des Kolbenventils zu erhalten, kann man die Anordnung so treffen, dass der Ventilkolben als zum Pumpendruckraum hin offener Hohlkolben ausgebildet ist, der auf seiner Mantelfläche Steueröffnungen aufweist. Das gestattet es wieder, dass die Steueröffnungen wenigstens teilweise derart sekantial verlaufen, dass das ausströmende Öl den Kolben in Rotation versetzt, wodurch die Reibung des Kolbens in seiner Führung vermindert wird. Es ist allerdings nicht erwünscht, dass der Ventilkolben auch in der "Halt" -Stellung, in welcher das Ventil geöffnet ist und nicht alsRegelventil benötigt wird, ständig rotiert, weil dadurch nur ein unnötiger Verschleiss hervorgerufen würde. Aus diesem Grunde kann das Ventil so ausgebildet sein, dass die sekantialen Steueröffnungen in der Offenstellung des Ventils wieder abgedeckt sind.
Bei hydraulischen Hebevorrichtungen der vorliegenden Art kann es in Extremfällen vorkommen, dass der Hub des Arbeitszylinders nicht ausreicht, eine Störung (z. B. erhöhte Zugkraft des Pfluges) herauszuregeln. In einem solchen Falle bleibt der Steuerschieber in seiner Stellung "Heben", so dass ständig Öl in den Arbeitszylinder gefördert wird, auch wenn der Arbeitskolben sich schon in seiner Endstellung befindet. Der Druck steigt dann stark an und es können ausserordentlich grosse Kräfte auftreten, die zu einer Beschädigung der Einrichtung führen können. Um dies zu vermeiden, kann man ein Sicherheitsventil vorsehen, durch welches beim Überschreiten eines bestimmten, hohen Druckes im Pumpendruckraum dieser mit dem Auslass verbunden ist.
Da ein solches Sicherheitsventil naturgemäss mit einer sehr starken Feder belastet ist, fliesst dann der gesamte, von der Pumpe geförderte Ölstrom stark gedrosselt durch das Sicher- heitsventil. Es tritt dadurch eine schnelle Erwärmung des Öls mit allen ihren nachteiligen Folgen ein.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist in weiterer Ausbildung der Erfindung auf den Steuerschieber zusätz- lich eine vom Hub des Arbeitskolbens abgeleitete Stellbewegung aufschaltbar, welche die Ölförderung in den Arbeitszylinder in der Endstellung des Arbeitskolbens unterbricht. Das kann dadurch erreicht werden, dass der Steuerschieber in an sich bekannter Weise als axial quer zur Achse des Arbeitskolbens verschieb- barer Steuerkolben ausgebildet ist und mittels einer Schrägfläche durch ein vom Arbeitskolben mitgenom- menes Endlagenrückführglied verschiebbar ist, welches in einen mit dem Arbeitszylinder in Verbindung stehenden Hohlraum des Steuerkolbens hineinragt. Es braucht dann das Endlagenrückführglied nicht ab- dichtend aus dem Arbeitszylinder herausgeführt zu werden.
Ausserdem kann das Sicherheitsventil so angeordnet sein, daln bei seinem Ansprechen der hohe Pum- pendruck hinter eine Stirnfläche des Steuerschiebers geleitet wird, derart, dass er den Steuerschieber in "Halt"-Stellung zurückführt.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, bei solchen und ähnlichen hydraulischen Steuervorrichtungen den Aufbau zu vereinfachen und kompakter zu machen. Erfindungsgemäss wird zu diesem Zweck das die Verbindung zwischen Pumpendruckraum und Auslass beherrschende Ventil in den Steuerschieber eingebaut. Es bildet dann der Steuerschieber mit dem Absperr- bzw. Regelventil einen einzigen geschlossenen Bauteil.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann auch das Rückschlagventil in an sich bekannter Weise in den Steuerschieber eingebaut sein. Es sind dann sämtliche Ventile in dem Steuerschieber vereinigt, während das Steuerschiebergehäuse allein die verschiedenen Verbindungskanäle enthält.
Die Anordnung kann so getroffen werden, dass ein von dem Rückschlagventil beherrschter Kanal des Steuerschiebers je nach der Stellung des Steuerschiebers mit verschiedenen Arbeitsräumen verbindbar ist, beispielsweise indem der von dem Rückschlagventil beherrschte Kanal wahlweise mit der einen oder der andern Seite eines doppelt wirkenden Arbeitskolbens verbindbar ist. Dann wird vorteilhafterweise der Steuerschieber so ausgebildet, dass der Drosselquerschnitt des Steuerschiebers bei Verstellen des Steuerschiebers von einer mittleren Stellung aus nach beiden Richtungen vergrössert wird. Man kann dabei den Arbeitskolben vonDruck auf Zug umsteuern, wobei die Hubgeschwindigkeit beim Nulldurchgang auf einen Minimalwert absinkt.
Dieser Einbau der Ventile in den Steuerkolben ist natürlich nicht auf Ventile beschränkt, die in der oben geschilderten erfindungsgemässen Weise als Mengenregelventile wirken, sondern natürlich auch bei Schnappventilen der geschilderten bekannten Art anwendbar. Hier bietet der Einbau natürlich den besonderen Vorteil, dass eine zusätzliche Absperrung des Auslasskanals möglich ist, was bei der erforderlichen Leichtgängigkeit des Regelventils von besonderer Bedeutung ist.
DieErfindung ist hier anHand einer Pflugtiefenregelung erläutert. Es liegt auf der Hand, dass die An-
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wendbarkeit der Erfindung nicht auf Pflugtiefenregler beschränkt ist, sondern dass die Erfindung bei den verschiedensten hydraulischen Geräten anwendbar ist.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschieben :
Fig. 3 zeigt eine Hebevorrichtung nach der Erfindung in einer schematischen Darstellung, welche den eingangs behandelten Fig. 1 und 2 entspricht. Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der AnordnungnachFig. 3, ebenfalls in schematischer Darstellung und Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung in ähnlicher schematischer Darstellung. Fig. 6 zeigt die konstruktive Ausführung einer Anordnung ähnlich Fig. 5 im Schnitt, die speziell für eine Pflugtiefenregelung eingerichtet ist. Fig. 7-10 zeigen den Steuerschieber und Regler einer Anordnung ähnlich Fig. 6 in den verschiedenen Stellungen, wobei der Kolben des Reglerventils gegenüber Fig. 6 etwas abgewandeltist.
Fig. ll und 12 zeigen im Längs-und Querschnitt den Ventilkolben des Reglerventils. Fig. 13 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 7-10 mit einem doppelt wirkenden Arbeitskolben.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 2. Gleiche Teile sind dabei mit den gleichenBezugszeichen bezeichnet. Die Leitung 2, die über das Rückschlagventil 3 zum Arbeitszylinder 14 (Fig. 2) führt, ist jedoch nicht direkt von der Leitung 1 abgezweigt, sondern von dem Druckraum des Steuerschiebers 4 hinter einer Drosselstelle 15, die von einem Drosselkegel 16 des Steuerschiebers 4 und dem Schiebergehäuse gebildet wird. Der Querschnitt der Drosselstelle 15 ändert sich in Abhängigkeit von der Schieberstellung, wird jedoch nie zu Null.
Die Leitung 13 zweigt hinter der Drosselstelle io ab.
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Stellung "Halt" ist der die13, die hier im Steuerschieber 4 liegt, mündet in einer Längsnut 17, die je nach der Stellung des Steuerschiebers mit dem Druckraum hinter der Drosselstelle 15 oder mit einem Ringraum 18 in Verbindung steht, welcher letztere mit dem Auslass über einen Teil der Leitung 10 verbunden ist. Es ergibt sich demnach dadurch eine vorteilhafte geschlossene Bauweise, bei welcher praktisch alle Teile in dem Steuerschieber vereinigt sind. Ausserdem kann vorteilhaft der Kanal 10 in der rechten Endstellung des Steuerschiebers 4 durch die Steuerkante 19 abgedeckt werden. Dadurch braucht das Ventil 11 nicht absolut dicht abschlie- ssend ausgebildet zu werden, sondern man kann die Passung relativ weit machen, so dass das Ventil leichtgängig wird.
Im übrigen entspricht diese Ausführung in ihrer Wirkungsweise ebenfalls der Ausführungsform nach Fig. 3.
Fig. 6 zeigt eine konstruktive Ausführung der Anordnung nach Fig. 5.
In einem Schiebergehäuse 21 ist der Steuerschieber 4 in einer Querbohrung 23 geführt und durch ein Gestänge 22 verschiebbar. In der Bohrung 23 mündet ein Einlasskanal 1, der mit dem Druckraum einer nicht dargestellten Zahnradpumpe in Verbindung steht, der Auslasskanal 9 und der Kanal 2, welcher mit dem Arbeitszylinder 14 in Verbindung steht und das Rückschlagventil 3 enthält. Das Rückschlagventil 3 ist in den Steuerschieber 4 eingebaut und der Kanal 2 ist teils in dem Steuerschieber 4, teils in dem Steuerschiebergehäuse 21 geführt und enthält Querbohrungen 2', welche in einer Ringnut 2"des Steuerschiebers 4 mündet. Der Kanal 9 mündet in einer Erweiterung 24 an einem Ende der Bohrung 23, die durch einen Stopfen 25 mit der Feder 59 nach aussen abdichtend abgeschlossen ist.
In die Erweiterung 24 ragt das eine Ende des Steuerschiebers 4, der davor abdichtend im Gehäuse geführt ist. In einen vor der ab- dichtendenFührung liegendenRingraum 27 mündet der Kanal 2. Davor liegt ein Ringraum 28, in welchem der Kanal 1 mündet. Ringraum 27 und Ringraum 28 sind über Drosselstelle 15 miteinander verbunden, die von demDrosselkegel 16 und einemGehäuserand 29 gebildet wird. Wie geschildert, ändert sich der Drosselquerschnitt bei einer Stellbewegung des Steuerschiebers 4, jedoch bleibt ein gewisser Mindestquerschnitt stets erhalten.
Der Steuerschieber 4 weist eine Sacklochbohrung 31 auf, welche durch eine Kappe 32 abgeschlossen ist. In der Bohrung 31 ist ein Ventilkolben 11 geführt, welcher als einseitig offenerHohlkolben ausgebil- det ist und an seinem geschlossenen Ende einen'Kegel bildet. Auf die Spitze dieses Kegels wirkt über einen Federteller 32'die Feder 12. Der Ventilkolben 11 beherrscht einen seitlichen Auslass 33 der Boh- rung 31, welcher in den Raum 24 mündet. Bei Schliessstellung des Ventils sitzt der Kolben 11 auf einem
Absatz 34 auf. Der Kolben 11 teilt die Bohrung 31 in zwei Räume : Einen Raum 35, welcher die Feder 12 enthält und von der Kappe 32 abgeschlossen ist und der im folgenden als "Federraum" bezeichnet wird, und einen Raum 36 vor dem Kolben 11, den man als "Druckraum" bezeichnen kann.
Der Druckraum 36 steht durch eine seitliche Bohrung 37 mit dem Ringraum 28 in Verbindung. In ihm herrscht also stets der volle Pumpendruck. Der Raum 35 steht über eine Längsbohrung, die dem Kanal 13 in Fig. 5 entspricht, und zwei Ringnuten 38,39 je nach der Stellung des Schiebers 4 entweder mit der Erweiterung 24 oder mit dem Ringraum 27 in Verbindung.
Zur Abflachung der Steuerkennlinie des Ventils tritt das Öl durch seitliche Löcher 41 in der Mantel- fläche des Kolbens 11 aus, welche die Öffnung 33 mehr oder weniger überdecken. Diese sind, wie aus Fig. 12 deutlich ersichtlich ist, sekantial gebohrt, so dass das Öl sekantial austritt und den Kolben 11 in Rotation versetzt. Dadurch wird die Reibung vermindert.
An die Leitung ist ein Sicherheitsventil 44 mit starker Feder 45 angeschlossen, das Überdruck, z. B. bei Steckenbleiben des Hubvorganges, über Leitung 43 in Raum 46, abbläst. Dabei weicht ein Ausgleichskolben 57 gegen den Druck einer schwachen Feder 58 und dann der Steuerschieber 4 gegen den Druck der stärkeren Feder 59 bis auf Stellung "Halt" zurück, wodurch der Abblasvorgang des Sicherheitsventils beendet ist. Eventuell weiter vom Sicherheitsventil abströmendes Öl fliesst über Kante 69 ab. Nach Einleiten einer Senkbewegung drückt der Ausgleichschieber 57 über Kante 69 so viel Öl aus dem Raum 46, dass der Steuerschieber wieder nach "Heben" bewegt werden kann.
Das Gehäuse 21 schliesst den Arbeitszylinder 14 auf einer Seite ab und der Steuerschieber 4 erstreckt sich quer zur Achse des Arbeitszylinders. Der Kanal 2 ist in Axialrichtung des Zylinders quer durch den Steuerschieber 4 hindurch verlängert und wird durch eine Schrägfläche 48 des Steuerschiebers begrenzt, an welcher ein entsprechend schräg abgewinkeltes Ende einer Rückführstange 49 anliegt. Die Stange 49 ist in einer Bohrung 51 des Arbeitskolbens 52 geführt. Kurz vor Erreichen der Endlage des Arbeitskolbens 52 wird die Stange 49 von einem Anschlag 53 des Kolbens 52 mitgenommen. Das abgewinkelte Ende der Stange 49 drückt dabei über die Schrägfläche 48 den Steuerschieber 4 nach links und unterbricht damit die Ölförderung in den Arbeitskolben.
Der Raum 46 ist durch eine Führung des Steuerschiebers 4 gegen- über einem Raum 54 abgedichtet, welcher seinerseits über eine Bohrung 55 und über den Raum 24 mit
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dem Auslass 9 verbunden ist. Dadurch werden in"Heben" -StellungLeckölverluste vermieden und ausserdem wird darüber in"Senken"-Stellung das Öl aus dem Zylinder 14 abgelassen.
In Fig. 7-10 sind die verschiedenen möglichen Stellungen des Steuerschiebers dargestellt.
Fig. 7 zeigt die Stellung"Schnell Heben", bei welcher der Steuerschieber-vorzugsweise vonHand- ganz nach rechts verschoben ist. In diese Stellung wird der Steuerschieber z. B. gebracht, wenn der Pflug beim Wenden ausgehoben werden soll. In dieser Stellung ist der Auslass 9 einmal durch das Ventil 11 abgesperrt, da dieses von beiden Seiten mit dem vollen Pumpendruck beaufschlagt ist und von der Feder zugedrückt wird. Ausserdem ist die Öffnung 33 durch die Führungskante 26 abgeschlossen, so dass mögliche, durch weite Passung des Ventils 11 bedingte Leckölmengen abgesperrt werden. Die Drossel 15 ist weit geöffnet und praktisch nicht mehr wirksam. Es fliesst also der volle Ölstrom durch das aufgedrückte Ventil 3 zum Arbeitszylinder.
Fig. 8 zeigt bei einer Ausführungsform die Stellung "Heben". Hier ist die Drosselstellung 15 wirksam.
In den Federraum 35 des Ventils 11 wird über den Kanal 13 der gedrosselte Pumpendruck geleitet, in den Druckraum 36 über 28 und 37 der volle Pumpendruck. Das Ventil 11 und die Drossel 15 arbeiten in der schon geschilderten Weise als Mengenregler.
Fig. 9 zeigt den Steuerschieber in der Stellung "Halt", über den Kanal 13 wird der Auslassdruck aus dem Raum 24 in denFederraum 35 geleitet. Das Ventil 11 öffnet schlagartig. Dabei werden die Löcher 41 abgedeckt, so dass der Kolben 11 aufhört zu rotieren. Da jetzt eine direkte Verbindung zwischen Pumpendruckraum und Auslass besteht, bricht der Pumpendruck zusammen. Das Ventil 3 schliesst und derArbeits- kolben bleibt in seiner Lage stehen.
Fig. 10 zeigt die Stellung" Senken". Hier bleibt ebenfalls die Verbindung zwischen Pumpendruckraum und Auslass bestehen. Ausserdem ist der Ablasskanal 8 (= 54, 55,24) freigegeben, so dass Öl aus dem Ar- beitszylinder 14 zum Auslass strömen kann.
Fig. 13 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung eines doppelt wirkenden Kolbens 60. Die Querbohrung 2' kommt hier je nach der Stellung des Steuerschiebers 4 mit einem. Kanal 61 oder einem Kanal 62 in Verbindung, von denen der eine auf der einen und der andere auf der andern Seite des Kolbens 60 im Arbeit- zylinder 14 mündet. Die Drosselstelle wird hier von einem Doppelkegel 63 des Steuerschiebers 4 und einem Drosselring 64 gebildet. Das bewirkt, dass der Kolben 60 von beiden Seiten mit abnehmender Geschwindigkeit in die "Halt" -Stellung einläuft. Der jeweils nicht mit dem Kanal 2'verbundene Teil des Arbeitszylinders 14 ist über die Kanäle 61 bzw. 62 und Ringräume 65,66 mit dem Auslasskanal 8 verbunden.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Hydraulische Hebevorrichtung, insbesondere zur Pflugtiefenregelung, mit einem Arbeitszylinder, einer kontinuierlich fördernden Pumpe und einem in Abhängigkeit von der durch die Hebevorrichtung ver- änderbaren Grösse rückgeführten Steuerschieber, bei welcher der Druckraum der Pumpe über ein Ventil mit dem Auslass in Verbindung steht, welches einerseits vom Pumpendruck und anderseits in Schliessrichtung von einer vom Pumpendruck unabhängigen Belastung, insbesondere einer Belastungsfeder sowie über den Steuerschieber in einer Stellung desselben mit dem Auslassdruck und in einer ändern Stellung mit dem Pumpendruck belastet ist, und bei welcher der Druckraum der Pumpe über ein Rückschlagventil mit dem Arbeitszylinder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass in der Verbindung von Pumpendruckraum (1) und Arbeitszylinder (14) eine Drossel (15, 16) angeordnet ist und dass der die Belastung unterstützende Pumpendruck hinter dem Drosselquerschnitt abgenommen wird.
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Hydraulic lifting device, in particular for plowing depth control
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Outlet 9 controlled. Rather, this connection is established by a line 10 which is controlled by a valve 11. This valve 11 is loaded by a closing spring 12. In addition, the pump pressure acts in the opening sense. By means of the control slide 4 in the right "lift" position on the rear side of the valve 11, ie acting in the direction of the spring 12, the pump pressure is passed via a line 13. The pump pressure then acts on the valve from both sides, so that the valve 11 is kept closed by the spring 12, regardless of how high the pump pressure rises.
When the plow is raised, the control slide is moved to the left until the control edge 6 connects the channel 13 with the outlet 9. The latter does not yet have a direct effect on the effective pump pressure, so that the disadvantageous effect described in connection with FIG. 1 does not occur. By connecting the line 13 to the outlet 9, the valve 11 on the spring side is only acted upon by the outlet pressure, so that the high pump pressure suddenly overcomes the spring 12 and the pressure chamber of the pump is connected to the outlet via the line 10. The check valve 3 closes and the stroke movement is interrupted. The oil flow then does not flow continuously through a narrow throttle point, as in the case of the arrangement mentioned (FIG. 1).
Rather, the connection to the outlet is established unhindered, if one disregards the fact that the valve 11 has a slight overpressure of e.g. B. 2 atü maintains in the system. There is practically no heating of the oil. The lowering process takes place accordingly. In practice, this arrangement has shown the disadvantage that the adjustment of the plowing depth is always jerky, just as jerkily as the valve 11 opens and closes. - -
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total delivery rate of the pump in the working cylinder. This can lead to unpleasant bumps, which also result in severe wear and tear.
It is particularly disadvantageous that the speed of the lifting process depends on the pump speed, which generally changes with the engine speed.
The invention is based on the object of avoiding these disadvantages of the known arrangements. The invention is based on the knowledge that with regulating devices of the type just described, regulation of the oil flow flowing to the working cylinder can be achieved very easily if, according to the invention, a throttle is arranged in the connection between the pump pressure chamber and the working cylinder and the pump pressure supporting the load is removed behind the throttle cross-section. Then a state of equilibrium is established in which the pressure difference across the throttle on the valve of constant load is balanced. If the oil flow flowing to the working cylinder rises above the setpoint given by the load on the valve, then the pressure difference at the throttle also increases.
This overcomes the valve load and opens the valve further, so that more oil flows out to the outlet and the oil flow to the working cylinder falls back to the setpoint.
Depending on the position of the control spool "Halt" or "Lower" or "Raise", the valve works either as a pressure control valve that maintains a certain low constant minimum pressure in the system or as a flow control valve that provides a constant oil flow that is independent of pump speed, plow weight or other factors regulates to the working cylinder. One time the valve load balances the absolute oil pressure in the system, the other time the pressure difference at the throttle, depending on whether the control spool allows the outlet pressure or the pressure behind the throttle point to act on the valve in the closing direction.
In a further embodiment of the invention, the arrangement can be made such that the working cylinder is connected to the pump pressure chamber via the control slide and the throttle is provided in the control slide and its cross section is dependent on the position of the control slide. By changing the throttle cross-section depending on the position of the control slide, the setpoint of the flow regulator is continuously changed and thus the actuating speed of the working piston. This ensures that it constantly moves into its new position in the event of a fault and jerky adjustment of the plow is avoided. It is essential that the throttle cross-section does not become zero, so that the working piston carries out its stroke - albeit at a decreasing speed - until the control slide establishes this connection.
It is of course also known per se to establish the connection between the pump pressure chamber and the working cylinder via a control slide in hydraulic lifting devices. However, these are depth controls of a different type that are not based on the principle described with reference to FIG. 2.
A control valve must run smoothly. For this purpose, the arrangement can be made in such a way that the connection between the pump pressure chamber and the outlet controlled by the valve is also carried out by the.
Control slide can be shut off tightly. Then the fit of the valve does not need to be very tight,
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because the control slide in its end position creates an additional closure. It is useful if the valve is designed as a piston valve and is loaded centrally by the loading spring with point contact, for. B. by the loading spring presses on a spring plate which rests against the conical end of the valve piston. The spring force acts exactly in the center of the piston.
In order to obtain a flatter control characteristic of the piston valve, the arrangement can be made such that the valve piston is designed as a hollow piston which is open towards the pump pressure chamber and has control openings on its outer surface. This again makes it possible for the control openings to run at least partially in such a way that the outflowing oil sets the piston in rotation, as a result of which the friction of the piston in its guide is reduced. However, it is not desirable that the valve piston also rotates continuously in the "stop" position in which the valve is open and is not required as a control valve, because this would only cause unnecessary wear. For this reason, the valve can be designed in such a way that the secantial control openings are covered again in the open position of the valve.
In the case of hydraulic lifting devices of the present type, it can happen in extreme cases that the stroke of the working cylinder is insufficient to regulate a disturbance (e.g. increased pulling force of the plow). In such a case, the control slide remains in its "lift" position, so that oil is constantly fed into the working cylinder, even if the working piston is already in its end position. The pressure then rises sharply and extremely large forces can occur which can damage the device. In order to avoid this, a safety valve can be provided through which, when a certain high pressure is exceeded in the pump pressure chamber, it is connected to the outlet.
Since such a safety valve is naturally loaded with a very strong spring, the entire flow of oil delivered by the pump then flows through the safety valve in a strongly throttled manner. This results in rapid heating of the oil with all of its disadvantageous consequences.
To avoid these disadvantages, in a further embodiment of the invention, an adjusting movement derived from the stroke of the working piston can additionally be switched to the control slide, which interrupts the oil delivery into the working cylinder in the end position of the working piston. This can be achieved in that the control slide is designed in a manner known per se as a control piston which can be displaced axially transversely to the axis of the working piston and is displaceable by means of an inclined surface by an end position return member carried along by the working piston, which is connected to the working cylinder standing cavity of the control piston protrudes. The end position return member then does not need to be guided out of the working cylinder in a sealing manner.
In addition, the safety valve can be arranged in such a way that when it responds, the high pump pressure is directed behind an end face of the control slide in such a way that it returns the control slide to the "stop" position.
The invention is also based on the object of simplifying the structure and making it more compact in such and similar hydraulic control devices. According to the invention, the valve controlling the connection between the pump pressure chamber and the outlet is built into the control slide for this purpose. The control slide then forms a single closed component with the shut-off or control valve.
In a further embodiment of the invention, the check valve can also be built into the control slide in a manner known per se. All valves are then combined in the control slide, while the control slide housing alone contains the various connecting channels.
The arrangement can be made so that a channel of the control slide controlled by the check valve can be connected to different working spaces depending on the position of the control slide, for example by the channel controlled by the check valve being optionally connectable to one or the other side of a double-acting working piston . The control slide is then advantageously designed in such a way that the throttle cross-section of the control slide is enlarged in both directions when the control slide is adjusted from a central position. The working piston can be switched from push to pull, whereby the stroke speed drops to a minimum value when it crosses zero.
This installation of the valves in the control piston is of course not limited to valves that act as flow control valves in the manner described above according to the invention, but can of course also be used with snap valves of the known type described. Here, of course, the installation offers the particular advantage that an additional shut-off of the outlet channel is possible, which is of particular importance given the required ease of movement of the control valve.
The invention is explained here using a plow depth control. It is obvious that the
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Applicability of the invention is not limited to plow depth regulators, but that the invention can be used in a wide variety of hydraulic devices.
Some exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and described below:
3 shows a lifting device according to the invention in a schematic representation which corresponds to FIGS. 1 and 2 discussed at the outset. Fig. 4 shows a modification of the arrangement according to fig. 3, also in a schematic illustration, and FIG. 5 shows a third embodiment of the invention in a similar schematic illustration. Fig. 6 shows the structural design of an arrangement similar to Fig. 5 in section, which is specially set up for plowing depth control. 7-10 show the control slide and regulator of an arrangement similar to FIG. 6 in the various positions, the piston of the regulator valve being somewhat modified from that of FIG.
11 and 12 show the valve piston of the regulator valve in longitudinal and cross section. Fig. 13 shows a modification of the arrangement according to Fig. 7-10 with a double-acting working piston.
The embodiment according to FIG. 3 corresponds essentially to the arrangement according to FIG. 2. Identical parts are denoted by the same reference numerals. The line 2, which leads via the check valve 3 to the working cylinder 14 (Fig. 2), is not branched off directly from the line 1, but from the pressure chamber of the control slide 4 behind a throttle point 15, which is controlled by a throttle cone 16 of the control slide 4 and the valve body is formed. The cross section of the throttle point 15 changes as a function of the slide position, but never becomes zero.
The line 13 branches off behind the throttle point io.
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The "Halt" position is die13, which is located in the control slide 4, opens into a longitudinal groove 17 which, depending on the position of the control slide, is connected to the pressure chamber behind the throttle point 15 or to an annular chamber 18, which is connected to the outlet part of the line 10 is connected. This therefore results in an advantageous closed construction in which practically all parts are combined in the control slide. In addition, the channel 10 can advantageously be covered by the control edge 19 in the right end position of the control slide 4. As a result, the valve 11 does not need to be designed to be absolutely tight, but the fit can be made relatively wide, so that the valve runs smoothly.
Otherwise, this embodiment also corresponds in its mode of operation to the embodiment according to FIG. 3.
FIG. 6 shows a structural design of the arrangement according to FIG. 5.
In a slide valve housing 21, the control slide 4 is guided in a transverse bore 23 and can be displaced by a linkage 22. An inlet channel 1, which is connected to the pressure chamber of a gear pump (not shown), the outlet channel 9 and channel 2, which is connected to the working cylinder 14 and contains the check valve 3, open into the bore 23. The check valve 3 is built into the control slide 4 and the channel 2 is partly guided in the control slide 4 and partly in the control slide housing 21 and contains transverse bores 2 'which open into an annular groove 2 "of the control slide 4. The channel 9 opens into an extension 24 at one end of the bore 23, which is sealed off from the outside by a plug 25 with the spring 59.
One end of the control slide 4, which is guided in the housing in front of it in a sealing manner, protrudes into the extension 24. The channel 2 opens into an annular space 27 located in front of the sealing guide. In front of it there is an annular space 28 in which the channel 1 opens. Annular space 27 and annular space 28 are connected to one another via a throttle point 15 which is formed by the throttle cone 16 and a housing edge 29. As described, the throttle cross-section changes when the control slide 4 is actuated, but a certain minimum cross-section is always maintained.
The control slide 4 has a blind hole 31 which is closed by a cap 32. A valve piston 11, which is designed as a hollow piston open on one side and forms a cone at its closed end, is guided in the bore 31. The spring 12 acts on the tip of this cone via a spring plate 32 ′. The valve piston 11 dominates a lateral outlet 33 of the bore 31, which opens into the space 24. When the valve is in the closed position, the piston 11 sits on one
Paragraph 34. The piston 11 divides the bore 31 into two spaces: a space 35, which contains the spring 12 and is closed by the cap 32 and which is hereinafter referred to as the "spring space", and a space 36 in front of the piston 11, which is called "Pressure space" can designate.
The pressure chamber 36 is connected to the annular chamber 28 through a lateral bore 37. The full pump pressure always prevails in it. The space 35 is connected via a longitudinal bore, which corresponds to the channel 13 in FIG. 5, and two annular grooves 38, 39, depending on the position of the slide 4, either with the enlargement 24 or with the annular space 27.
To flatten the control characteristic of the valve, the oil exits through lateral holes 41 in the lateral surface of the piston 11, which more or less cover the opening 33. As can be clearly seen from FIG. 12, these are drilled secantially, so that the oil emerges secantially and sets the piston 11 in rotation. This reduces friction.
A safety valve 44 with a strong spring 45 is connected to the line, the excess pressure, for. B. if the lifting process gets stuck, via line 43 in room 46, blows off. A compensating piston 57 moves back against the pressure of a weak spring 58 and then the control slide 4 against the pressure of the stronger spring 59 to the "Halt" position, whereby the blow-off process of the safety valve is ended. Any oil flowing further from the safety valve flows off via edge 69. After a lowering movement has been initiated, the compensating slide 57 presses so much oil out of the space 46 via edge 69 that the control slide can be moved again after "lifting".
The housing 21 closes the working cylinder 14 on one side and the control slide 4 extends transversely to the axis of the working cylinder. The channel 2 is extended transversely through the control slide 4 in the axial direction of the cylinder and is delimited by an inclined surface 48 of the control slide against which a correspondingly inclined end of a return rod 49 rests. The rod 49 is guided in a bore 51 of the working piston 52. Shortly before reaching the end position of the working piston 52, the rod 49 is carried along by a stop 53 of the piston 52. The angled end of the rod 49 presses the control slide 4 to the left via the inclined surface 48 and thus interrupts the oil delivery into the working piston.
The space 46 is sealed by a guide of the control slide 4 with respect to a space 54, which in turn via a bore 55 and via the space 24 with
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the outlet 9 is connected. As a result, oil leaks are avoided in the "raise" position and, in addition, the oil is drained from the cylinder 14 in the "lower" position.
In Fig. 7-10 the various possible positions of the control slide are shown.
Fig. 7 shows the "quick lift" position, in which the control slide is moved all the way to the right, preferably by hand. In this position, the spool z. B. brought when the plow is to be lifted when turning. In this position, the outlet 9 is shut off once by the valve 11, since the full pump pressure is applied to it from both sides and is pressed shut by the spring. In addition, the opening 33 is closed by the guide edge 26, so that possible amounts of leakage oil caused by the wide fit of the valve 11 are shut off. The throttle 15 is wide open and practically no longer effective. The full flow of oil flows through the opened valve 3 to the working cylinder.
8 shows the "lifting" position in one embodiment. The throttle position 15 is effective here.
The throttled pump pressure is fed into the spring chamber 35 of the valve 11 via the channel 13, and the full pump pressure is fed into the pressure chamber 36 via 28 and 37. The valve 11 and the throttle 15 work in the manner already described as flow regulators.
9 shows the control slide in the "Halt" position; the outlet pressure is passed from the space 24 into the spring space 35 via the channel 13. The valve 11 opens suddenly. The holes 41 are covered so that the piston 11 stops rotating. Since there is now a direct connection between the pump pressure chamber and the outlet, the pump pressure collapses. The valve 3 closes and the working piston remains in its position.
Fig. 10 shows the "lowering" position. Here, too, the connection between the pump pressure chamber and the outlet remains. In addition, the outlet channel 8 (= 54, 55, 24) is released so that oil can flow from the working cylinder 14 to the outlet.
Fig. 13 shows a device for controlling a double-acting piston 60. The transverse bore 2 'comes here depending on the position of the control slide 4 with a. Channel 61 or a channel 62 in connection, one of which opens on one side and the other on the other side of the piston 60 in the working cylinder 14. The throttle point is formed here by a double cone 63 of the control slide 4 and a throttle ring 64. This has the effect that the piston 60 runs into the “stop” position from both sides at a decreasing speed. The part of the working cylinder 14 that is not connected to the channel 2 ′ is connected to the outlet channel 8 via the channels 61 or 62 and annular spaces 65, 66.
PATENT CLAIMS;
1. Hydraulic lifting device, in particular for plowing depth control, with a working cylinder, a continuously conveying pump and a control slide which is fed back depending on the variable size by the lifting device, in which the pressure chamber of the pump is connected to the outlet via a valve, which on the one hand from the pump pressure and on the other hand in the closing direction from a load independent of the pump pressure, in particular a loading spring and via the control slide in one position of the same with the outlet pressure and in another position with the pump pressure, and in which the pressure chamber of the pump is loaded via a check valve is connected to the working cylinder, characterized in that
that a throttle (15, 16) is arranged in the connection between the pump pressure chamber (1) and the working cylinder (14) and that the pump pressure supporting the load is removed behind the throttle cross-section.