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Hydraulischer Antrieb für grosse Hubwege, insbesondere für
Wehrverschlüsse, Hubbrücken u. ähnl. Bauwerke
Bei hydraulischen Antrieben mit geradem Hubzylinder und darin gleitendem Kolben entspricht in der
Regel der Bewegungsweg der Last der Länge von Kolbenstange und Zylinder. Es wird daher als Nachteil empfunden, dass für grosse Hubwege der Last unter Umständen sehr lange Hubzylinder und Kolbenstangen erforderlich werden, deren Herstellung sehr teuer und meist unwirtschaftlich ist.
Man hat daher zur Überwindung grosser Hubwege mit derartigen hydraulischen Antrieben beispiels- weise an die Kolbenstange ein Gestänge angeschlossen, das in mehrere Teilstücke unterteilt ist, die durch leicht lösbare Kupplungen verbunden sind. Diese Antriebe arbeiten in stetem Wechsel von Lasthub, Ab- fangen der Last durch besondere Haltevorrichtungen, Herausnehmen (bzw. Einsetzen beim Senken der
Last) der Gestängeteilstücke und Kuppeln der Kolbenstange mit den Teilstücken bzw. der einzelnen Stilkke untereinander so lange, bis der ganze Hub- bzw. Senkweg der Last zurückgelegt ist. Die Bewegungen über den ganzen Hubweg erfolgen also stufenweise und sind sehr zeitraubend.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, ist z. B. für den Antrieb eines Doppelschutzes eines Wehrverschlusses schon vorgeschlagen worden, einen verhältnismässig kurzen Hubzylinder an dem Unterschutz zu befestigen und die Kolbenstange an dem Oberschütz dieses Verschlusses angreifen zu lassen. Diese bekannte Antriebseinrichtung arbeitet in der Weise, dass zum Heben des Verschlusses das Oberschütz und das Unterschütz abwechselnd in der Wehmische verriegelt werden, so dass der Wehrverschluss stufenweise kletternd bewegt wird, wobei abwechselnd das Unterschütz an dem Oberschlitz hängt bzw. sich das Oberschütz gegen das Unterschütz abstützt. Das wechselweise Anheben und Verriegeln von Unterschütz und Oberschütz geschieht so lange, bis beide Schütze die ganze Hubhöhe durchfahren haben.
Diese hydraulische Antriebseinrichtung hat ausser dem Nachteil, dass die Hub- und Senkbewegungen stufenweise erfolgen, den weiteren Nachteil, dass die Antriebseinrichtung unter Umständen in der wassergefüllten Nische liegt oder bei geöffnetem Verschluss dem Spritzwasser ausgesetzt ist.
Es ist auch schon ein hydraulischer Antrieb bekanntgeworden, bei dem an dem freien Ende der Kolbenstange ein Ritzel befestigt ist, über das eine Kette läuft, deren eines Ende an dem festen Bauwerk und deren anderes Ende an der zu bewegenden Last befestigt ist. Auch dieser Antrieb hat den Nachteil, dass der Weg der zu bewegenden Last durch die Länge des Hubzylinders bestimmt wird und, bei Verwendung lediglich des Umlenkritzels für die Kette an der Kolbenstange, nur der doppelten Länge des Hubzylinders entspricht.
Es ist auch schon für Einlassschütze von Schleusen ein hydraulischer Antrieb ausgeführt worden, bei dem die Kolbenstangen zweier nebeneinanderliegender Hubzylinder durch Zahnstangen verlängert sind, die gemeinsam, einander gegenüberliegend, auf ein Antriebsritzel wirken. Beide Antriebszylinder arbeiten stets gleichzeitig in einander entgegengesetzten Richtungen, so dass sie das Ritzel, das über eine Welle zwei mit Zahnstangen in Eingriff stehende Zahnräder treibt und damit die Schütztafel bewegt, stets in gleicher Richtung drehen. Dieser Antrieb weist zwar nur verhältnismässig kurze Zylinder auf, doch ist auch hier der grösste Bewegungsweg der Last, von begrenzt möglichen Übersetzungen in den Zahnrädern abgesehen, gleich der Länge der Hubzylinder.
Nach einem andern Vorschlag sind an dem festen Bauwerk zwei geradlinige Zylinder-Kolben-Aggre- gate mit hohler Kolbenstange angeordnet, die zur kontinuierlichen Bewegung der Last wechselweise auf ein gemeinsames Zwischenhubmittel arbeiten, z. B. eine Kette, das durch den Kolben hindurchgeführtist.
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Die vorliegende Erfindung bringt eine Lösung, bei der ebenfalls zwei aus verhältnismässig kurzen Hubzylinder und Kolbenstangen bestehende hydraulische Antriebe für die Überwindung grosser Hubwege verwendet werden, die die Last einander abwechselnd im gleichen Sinne bewegen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass an den freien Enden der Kolbenstangen beider Zylinder-Kolben-Aggregate Haken oder Zahnräder gelenkig bzw. drehbar gelagert sind, und dass das freie Ende jeder Kolbenstange oder der an ihr gelagerte Haken bzw. das Zahnrad durch eine gegen das Zwischenhubmittel bzw. von diesem fest mittels an sich bekannter Einrichtungen bewegbare Gegenführung derart geführt ist, dass der Haken bzw. das Zahnrad beim Arbeitshub in das Zwischenhubmittel eingreift, beim Leerhub des Kolbens jedoch ohne Eingriff am Zwischenhubmittel vorbeibewegt wird.
Das Einrücken der Haken oder Zahnräder in das Zwischenhubmittel bzw. das Ausrücken aus ihm, geschieht dabei durch Vor- und Zurückbewegen oder Schwenken ihrer Führungseinrichtung mit Hilfe an sich bekannter elektrischer, mechanischer oder hydraulischer Bewegungseinrichtungen.
Die Gegenführungseinrichtungen der Haken bzw. Zahnräder sollen auch die Kolbenstangen der hydraulischen Antriebe von horizontalen Kräften freihalten, durch die Biegebeanspruchungen in den Kolbenstangen hervorgerufen würden. Bei Verwendung von Haken, die in das Zwischenhubmittel eingreifen, lässt sich dieses Ziel besonders vorteilhaft dadurch erreichen, dass die Haken unter Zwischenschalten von Lenkern an den freien Enden der Kolbenstangen befestigt werden, zweckmässigerweise werden die Haken dabei durch übereinander angeordnete Rollen in Schlitzen oder [- Schienen der Gegenführungseinrichtungen geführt, so dass sie, relativ zu ihrer Gegenführungseinrichtung, Kipp- oder Schwenkbewegungen nicht ausführen können.
Werden an Stelle von Haken Zahnräder verwendet, die sich um eine am freien Ende des Lenkers angeordnete Achse drehen können, so werden diese zweckmässig mit Hilfe an sich bekannter Schwingen od. ähnl. wirkender Mittel an Triebstock - bzw. Zahnstangen - Gegenführungseinrichtungen geführt. Bei je- dem Last- oder Leerhub wälzen die Zahnräder auf der zugehörigen Gegenführung. Bei jedem Lasthub sind die Zahnräder ausserdem mit dem Zwischenhubmittel in Eingriff, während sie bei jedem Leerhub ohne Eingriff an dem Zwischenhubmittel vorbeilaufen. In vielen Fällen wird an jedem freien Kolbenstangenende nur ein Zahnrad angeordnet werden.
Beim Arbeitshub des betreffenden Kolbens wälzt dieses Zahnrad auf dem Gegenführungstriebstock und legt hier den gleichen Weg zurück wie die Kolbenstange ; hiedurch legt das Zwischenhubmittel-und damit auch die Last - einen Weg zurück, der gleich der doppelten Länge des Hubweges der Kolbenstange ist.
Um die Bewegungsgeschwindigkeit und den Bewegungsweg der Last gegenüber derjenigen der Kolbenstange in einem vorher festzulegenden Verhältnis zu verringern oder zu vergrössern, können erfindungsgemäss an dem freien Ende des an der Kolbenstange beweglich angeordneten Lenkers zwei Zahnräder verschiedener Teilkreisdurchmesser auf gemeinsamer Achse befestigt werden, von denen das eine in die Ge- genführung und das andere beim Arbeitshub in das Zwischenhubmittel eingreift.
Da die Kolbenstangen beim Arbeitshub parallel zu dem Zwischenhubmittel verlaufen müssen, wird erfindungsgemäss eine weitere Lösung vorgeschlagen, die dadurch, dass für jeden der beiden hydraulischen Antriebe zum Einrücken oder Ausrücken der in das Zwischenhubmittel eingreifenden Zahnräder nur eine Bewegungseinrichtung vorhanden zu sein braucht, besonders vorteilhaft ist. Erfindungsgemäss werden die Gegenführungen starr mit den Zylindern der hydraulischen Antriebe verbunden ; sie kragen in Richtung der ausgefahrenen Kolbenstangen, parallel zu diesen, über den Abschluss der Zylinder hinaus. Die Antriebszylinder sind um Gelenke oder auf Kipplagern schwenkbar gelagert, so dass das Ein-und Ausrücken der an den Kolbenstangen angeordneten Zahnräder lediglich durch Schwenken oder Zylinder der hydraulischen Antriebe geschieht.
Die so angeordneten Gegenführungen müssen als Kragarme zur Aufnahme von Biegemomenten besonders ausgebildet werden, so dass es oft nicht möglich sein wird, die an den Kolbenstangen befestigten Zahnräder mit Hilfe an sich bekannter Schwingen mit den Triebstöcken in Eingriff zu halten. In diesem Falle können neben diesen Triebstöcken und parallel zu ihnen besondere Führungen angeordnet werden, die ebenfalls starr mit den Zylindern der Antriebe verbunden sind, und die z. B. aus geschlitzten Blechen oder [-Profilen bestehen können, in denen die Zahnradachsen - vorzugsweise mittels Rollen-geführt werden.
Die Ein- und Ausrückbewegungen der Haken bzw. Zahnräder mit ihren Führungen können selbstverständlich auf beliebige Art und Weise mittels an sich bekannter mechanisch oder elektrisch betätigter Vorrichtungen erfolgen ; naheliegend sind für diesen Zweck an sich bekannte Elektromagnete. Da der Antrieb der zu bewegenden Last hydraulisch geschieht, wird es als besonders vorteilhaft angesehen, auch das Ein-und Ausrücken der Haken und Zahnräder in das Zwischenhubmittel bzw. aus diesem heraus hydraulisch vorzunehmen.
Erfindungsgemäss werden zu diesem Zwecke an dem Triebwerk besondere hydraulische
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Zylinder-Kolben-Aggregate angeordnet, mit deren Hilfe die Vor-und Zurückbewegungen der Gegen- führungen bzw. dieSchwenkbewegungen der die Gegenführungen tragenden Hubzylinder ausgeführt werden.
Zweckmässigerweise wird man die Auf- und Abbewegungen der Kolbenstangen der hydraulischen An- triebe und die Ein-und Ausrückbewegungen der FUhrungseinrichtungen bzw. die Schwenkbewegungen der
Zylinder mechanisch, z. B. mit an sich bekannten Gestängen, und/oder elektrisch, beispielsweise mittels an sich bekannter Relais bzw. hydraulisch, z. B. mittels Schieberkonstruktionen, vorzugsweise aber mit- tels an sich bekannter Endschalter und/oder Kontaktmanometer in Abhängigkeit voneinander steuern.
Die Steuerung geschieht dabei derart, dass wechselweise erst nach Lastaufnahme durch den einen hydrau- lischen Antrieb bzw. den an seiner Kolbenstange angeordneten Haken oder das Zahnrad der entsprechende Haken bzw. das Zahnrad des andem hydraulischen Antriebes ausser Eingriff gerückt wird. Das kann so ge- schehen, dass Haken oder Zahnrad des jeweils zweiten Antriebes erst in das Zwischenhubmittel einge- rückt werden, wenn der Hub des ersten hydraulischen Antriebes beendet ist. Dabei führt die jeweils unbe- lastete Kolbenstange stets dann einen Leerhub aus, wenn die belastete einen Arbeitshub ausführt. Beson- ders vorteilhaft aber ist eine Steuerung, die eine fliessende - kontinuierliche - Bewegung der Last zur
Folge hat.
Der Bewegungsvorgang der Last erfolgt vorteilhaft in der Weise, dass die Kolbenstange und damit der Haken bzw. das Zahnrad des jeweils zweiten hydraulischen Antriebes unbelastet schneller in seine Anfangsstellung fährt als der Arbeitshub der belasteten Kolbenstange erfolgt. Haken bzw. Zahnrad am Ende des jeweils zweiten hydraulischen Antriebes kommen schon mit dem Zwischenhubmittel in Ein- griff und übernehmen die Last, während der jeweils erste hydraulische Antrieb seinen Arbeitshub noch nicht beendet hat.
Zum Schutze der Antriebe werden an die Hubzylinder bzw. in den zu den Antriebszylindern führen- den Ölleitungen bekannte Kontakt-Manometer angeschlossen, die bei Überlastungen oder auch bei Unter- schreiten einer vorher festgelegten Mindestlast (sogenannte Schlaffkette, z. B. beim Absenken eines Was- serverschlusses, wenn dieser durch einen unvorhergesehenen Widerstand hängenbleibt) den Antrieb sofort abschalten, und an denen die Grösse der jeweils die Antriebe belastenden Last abgelesen werden kann.
Die beiden hydraulischen Antriebe, die auf das gemeinsame Zwischenhubmittel arbeiten, können sowohl übereinander als auch nebeneinander angeordnet werden. Die erstgenannte Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass unter Umständen das Gesamtbauwerk dadurch höher wird als sonst erforderlich wäre.
Die zweite Anordnung bedingt eine grössere Breite des gemeinsamen Hubmittel und hat ausserdem den
Nachteil, dass dieses stets wechselnd einseitig belastet wird. Es wird daher als besonders vorteilhaft ange- sehen, die beiden hydraulischen Antriebe zu beiden Seiten des Zwischenhubmittels anzuordnen, u. zw. so, dass sie einander in gleicher oder annähernd gleicher Höhe gegenüberliegen.
Für die Anwendung der Erfindung ist es ohne Belang, ob die an den Enden der Kolbenstangen ange- ordneten Zahnräder in Triebstöcke oder Zahnstangen der Gegenführungen eingreifen ; wie es auch ohne
Belang ist, ob als Zwischenhubmittel zwischen der Last und den hydraulischen Antrieben eine Zahnstange, eine Gelenkzahnstange, ein Triebstock oder eine Triebstockkette verwendet wird, nur müssen selbstver- ständlich diese mit den entsprechenden Gegenführungen konstruktiv übereinstimmen, damit ein einwand- freies Wälzen der Zahnräder auf ihnen gesichert ist.
Selbstverständlich ist es möglich, die hydraulischen Antriebe so anzuordnen, dass die Kolbenstangen bei Lasthüben statt auf Zug auf Druck beansprucht werden ; die Gelenke der Antriebszylinder, die das
Schwenken der Zahnräder aus dem Zwischenhubmittel ermöglichen, werden dann vorteilhaft unten an den
Zylindern angeordnet. Wenn die Kolbenstangen bei Lasthüben auf Druck beansprucht werden, können als hydraulische Antriebe an sich bekannte sogenannte Plunger zur Anwendung kommen. Das Wesen der Er- findung wird durch derartige Anordnungen nicht berührt.
Die Figuren der Zeichnung zeigen erfindungsgemässe hydraulische Antriebseinrichtungen, bei denen zwei verhältnismässig kurze hydraulische Zylinder-Kolben-Antriebe zum Bewegen der Last verwendet wer- den, die einander zu beiden Seiten eines gemeinsamen, als Triebstock ausgebildeten und im Bereich der
Antriebseinrichtung geführten Zwischenhubmittels in gleicher Höhe gegenüberliegen. Die nicht darge- stellte Last soll beispielsweise ein beweglicher Wehrverschluss sein ; die Antriebseinrichtung ist demge- mäss auf dem Pfeiler dort aufgestellt, wo bei der bisher üblichen Bauart das Räder-Triebwerk unterge- bracht ist.
Um die Darstellung übersichtlicher zu halten, sind die zu den hydraulischen Zylindern gehörenden Öldruckleitungen, Ölpumpen, Ölbehälter und sonstigen üblichen Armaturen, die an sich bekannt sind und das Wesen der Erfindung nicht berühren, aus den Darstellungen fortgelassen.
Die Fig. 1,2 und 3 stellen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, bei denen die hydraulischen Antriebseinrichtungen in Seitenansicht und lediglich die Zylinder der hydraulischen Antriebe
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bzw. der hydraulischen Aggregate, welche letztere zum Bewegen der Haken - bzw. Zahnräderführungen dienen, der Deutlichkeit wegen im Schnitt gezeigt sind. Fig. 4 zeigt den unteren Teil eines der beiden hydraulischen Antriebe, bei dem am freien Ende der Kolbenstange drei Zahnräder auf gemeinsamer Achse drehbar befestigt sind, von denen das eine in das Zwischenhubmittel und die beiden andern in den Gegen- führungs-Triebstock eingreifen. Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4.
In Fig. 1 hat der rechts des gemeinsamen Zwischenhubmittels 1 angeordnete hydraulische Antrieb, der aus dem Zylinder 4a und dem Kolben 5a besteht, die Last L, die an dem Zwischenhubmittel l hängt, über den Haken 7a und über den Lenker 6a übernommen. Das Zwischenhubmittel l ist im Bereich der hy- draulischen Antriebseinrichtung durch nicht näher dargestellte, aber allgemein bekannte Führungen 2 geradlinig geführt. Oberhalb der Antriebseinrichtung wird das Zwischenhubmittel l durch an sich bekannte gebogene Führungen 3 kraftlos umgelenkt und zu einem nicht dargestellten Speicher geleitet. Die beiden Zylinder 4a, 4b, die mit ihren Kolbenstangen 5a, 5b zum Bewegen der Last L dienen, sind nahe an das Zwischenhubmittel1 herangerückt.
An die freien Enden der Kolbenstangen 5a, 5b sind über Lenker 6a, 6b Haken 7a, 7b gelenkig angeschlossen. Die Haken 7a, 7b sind durch übereinanderliegende Rollen 8a,
8b in Führungen 9a, 9b aus geschlitzten Blechen so geführt, dass sie, bezogen auf die Führungen 9a bzw.
9b, nur senkrecht bewegt werden können. Während des Arbeitshubes der Kolbenstange 5a wird der zugehörige Haken 7a durch die Rollen 8a und die Führung 9a parallel zum Zwischenhubmittel1 geführt. Dabei wird die Führung 9a durch die Zylinder-Kolben-Aggregate 13a in ihrer Lage gehalten. Vor Beginn des Arbeitshubes des rechts des Zwischenhubmittels l gelegenen Antriebes 4a, 5a wird der Haken 7b des links gelegenen Antriebes mit Hilfe der Führung 9b durch die Zylinder-Kolben-Aggregate 13b aus dem Zwischenhubmittell zurückgezogen und kann nun ohne Eingriff an dem Zwischenhubmittel vorbei in die Aus- gàngsstellung heruntergefahren werden.
Die bei Arbeitshüben der hydraulischen Antriebe 4a, 4b und 5a, 5b auf die Führungen 9a, 9b in Hubrichtung wirkenden Reaktionskräfte werden über Auflagerrollen 14 auf den die hydraulische Antriebseinrichtung tragenden Rahmen 15 übertragen und von diesem über Auflager 16 auf den Pfeiler 17 weitergeleitet. An dem Rahmen 15 angeordnete Anschläge 18 begrenzen die Bewegungen der Führungen 9a, 9b in Richtung auf das Zwischenhubmittel l und sichern die Parallelität von Zwisehenhubmittel l und Führungen 9a, Yb. An den Anschlägen 18 angeordnete, an sich bekannte, aber nicht dargestellte Hilfsmittel, z. B. Stellschrauben, ermöglichen das Ausrichten der Führungen 9a, 9b.
Jedem Arbeitshub der beiden hydraulischen Antriebe 5a, 4a und 4b, 5b entspricht ein gleich grosser Weg der Last L. Die beiden hydraulischen Antriebe 4a, 5a und 4b, 5b arbeiten wechselweise auf das Zwi- schenhubmittel l. Ist der Hubweg 19 eines Antriebes durchfahren, so wird über angebrachte Endkontakte (nicht gezeichnet) das kleine Zylinder-Kolben-Aggregat 13a, 13b eingeschaltet und dadurch der Haken 7a, 7b des ändern Antriebes in die Eingriffsstellung gebracht und anschliessend der Hubvorgang eingeleitet. Sobald diese Seite die Last L übernommen hat, also der erste Antrieb entlastet ist, wird über Kontaktmanometer (nicht gezeichnet) das Zurückziehen des entlasteten Hakens 7a, 7b eingeleitet und gleich anschliessend wird der nunmehr entlastete Antrieb um den Weg 19 abgefahren.
Diese Arbeitsspiele wiederholen sich, bis der ganze Hubweg der Last L durchfahren ist. Die Last L wird also wechselweise durch die beiden hydraulischen Antriebe 4a, 5a, 4b, 5b bewegt. Umgekehrt erfolgt auch der Senkvorgang, wobei allerdings die Last von den eingezogenen Kolbenstangen 5a, 5b übernommen wird. Das ganze ölhydrauliche System ist mit nicht dargestellten Endkontakte, Kontaktmanometern und magnetisch betätigten Steuerventilen so eingerichtet und so geschaltet, dass automatisch der einmal eingeleitete Hub- oder Senkvorgang durchgeführt wird. Er kann aber jederzeit von Hand unterbrochen bzw. die Umkehrrichtung eingeleitet werden.
Die Fig. 2 stellt die beiden hydraulischen Antriebe 4a, 5a und 4b, 5b in gleicher Arbeitsstellung wie die Fig. 1 dar. An Stelle der in Fig. 1 an den Lenkern 6a, 6b angeordneten Haken 7a, 7b sind an den Enden der Lenker Zahnräder 10 drehbar befestigt, die bei Arbeitshüben in das Zwischenhubmittel l eingreifen. Als Gegenführungen der Zahnräder 10 sind an dem Rahmen 15 Triebstöcke 11 beweglich gelagert, mit denen die Zahnräder 10 durch Schwingen 12 in Eingriff gehalten werden. Das Ein- und Ausrücken der Zahnräder in das Zwischenhubmittel 1 bzw. aus ihm geschieht, wie das Ein- und Ausrücken der Haken beim Beispiel der Fig. 1, mit Zylinder-Kolben-Aggregaten 13a, 13b. Ebenso haben die Rollen 14, der Rahmen 15, die Auflager 16, Pfeiler 17 und Anschläge 18 die gleichen Aufgaben wie in Fig. 1.
Die Anordnung von Zahnrädern 10 an den Lenkern 6a, 6b hat zur Folge, dass bei jedem Arbeitshub 19 der beiden hydraulischen Antriebe 4a, 5a und 4b, 5b die Last L einen Weg zurücklegt, der doppelt so lang ist wie der Arbeitshub 19. Bei den Arbeitshüben an den Zahnrädern 10 auftretende Horizontalkräfte werden von den Triebstöcken 11 über die Zylinder-Kolben-Aggregate 13a, 13b in den Rahmen 15 weitergeleitet.
Während bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 die Zylinder 4a, 4b der beiden hydraulischen
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