-
Hydraulische Hubvorrichtung für Stapelvorrichtungen mit teleskopartig
ausziehbarem Hubmast Bei fahrbaren Stapelgeräten mit einer durch eine hydraulische
Presse bewirkten Hubbewegung eines am Hubmast gleitenden Lastträgers ist mit Rücksicht
auf die Verwendung des Gerätes in niedrigen Räumen eine mehrfache Unterteilung des
Hubmastes in beispielsweise drei teleskopartig in- oder aneinander verschiebbare
Mastteile erforderlich. Teleskopmaste dieser Art werden seit langer Zeit benutzt,
und zwar nicht nur bei fahrbaren Stapelgeräten, sondern auch beispielsweise bei
ausziehbaren Feuerleitern und Montagetürmen. Bei Stapelgeräten wird die Beweglichkeit
der Mastglieder gegeneinander und ihre Führung aneinander oder ineinander auf verschiedene
Arten erreicht, die an sich für das Wesen der Erfindung ohne Bedeutung sind. Wenn,
wie eingangs erwähnt, die Bewegung des Lastträgers und auch der Mastglieder durch
eine hydraulische Presse bewirkt wird, so muß bei Teleskopmasten mit mehr als zwei
Gliedern auch diese Presse mehrgliedrig ausgeführt werden.
-
Da sich bei einer Unterteilung des Preßzylinders in mehrere teleskopartig
ineinanderschiebbare Zylinderglieder Querschnittsunterschiede zwischen den Gliedern
ergeben, würde das Heben der einzelnen Mastglieder und des Lastträgers nicht mit
gleichbleibender Geschwindigkeit und Hubkraft erfolgen, wenn nicht besondere konstruktive
Maßnahmen ergriffen werden. Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu erblicken, einen
mehrgliedrigen, beispielsweise dreigliedrigen Teleskopmast durch eine ebenfalls
aus drei teleskopartig ineinander verschiebbare Zylinder gebildete hydraulische
Presse zu bewegen, die in geeigneter Zusammenarbeit mit dem Hubmast ein Heben der
Mastglieder und des an einem von innen gleitenden Lastträgers mit konstanter Geschwindigkeit
und konstanter Kraft ermöglicht.
-
Es wurden verschiedene Lösungen gefunden, die alle in bezug auf die
gestellte Aufgabe neu und fortschrittlich sind und den Gegenstand der Erfindung
bilden.
-
In Fig. 1 ist schematisch ein in die Glieder 1, 2 und 3 aufgeteilter
hydraulischer Preßzylinder mit einem Kolben 4 dargestellt, wobei der größeren Klarheit
wegen die Querschnittsunterschiede zwischen den Zylindergliedern übertrieben gezeichnet
sind. Der Kolben ist längs durchbohrt, und der Bohrung 5' wird über die Leitung
5a Preßöl von einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Pumpe mit konstantem Druck
P und konstanter Fördermenge V zugeführt. Dabei hebt sich dann zuerst der Zylinder
1 mit einer geringen Geschwindigkeit V1 und einer dem wirksamen Querschnitt Q1 entsprechenden
Kraft K1 = P ₧ Q1, bis das Zylinderglied an den Anschlag des Gliedes 2 stößt.
Dieses Zylinderglied 2 hat einen geringen wirksamen Querschnitt Q2 und wird deshalb
mit einer im Verhältnis Q1 : Q2 größeren Geschwindigkeit V2, aber geringerer Hubkraft,
nämlich K2 = P ₧ Q2, gehoben, bis es den Anschlag am Glied 3 erreicht. Der
wirksame Querschnitt des Gliedes 3, nämlich Q3, setzt nun die Hubkraft auf K3 =
P # Q3 herab und steigert die Geschwindigkeit V3 im Verhältnis Q1 : Q3 gegenüber
V1 oder im Verhältnis Q2 : Q3 gegenüber V2.
-
Der Gesamthub ist also in drei Stufen aufgeteilt, deren Hubkräfte
K und - Hubgeschwindigkeiten untereinander verschieden . sind, wenn der Öldruck
und die Ölmenge, die dem Preßzylinder zugeführt wird, konstant bleiben, nämlich
und zwar verhält sich K1 : K2 : K3 = V3 : V2 : V1.
-
Es sind Pumpen bekannt, welche ihre Fördermenge in Abhängigkeit vom
Gegendruck ändern. Würde man den Öldruck mit Hilfe einer solchen Pumpe erzeugen,
so könnte eine konstante Hubkraft bei konstanter Fördergeschwindigkeit erzeugt werden.
-
Derartige Pumpen sind teuer und weisen andere Nachteile auf, so daß
andere Lösungen gesucht wurden, bei welchen derartige Pumpen nicht erforderlich
sind. Es gibt beispielsweise Pumpen, deren Fördermenge unter gleichzeitiger Steigerung
des Druckes durch Umschalten in zwei oder mehr Stufen verkleinert werden kann. Nach
der Erfindung wird beispielsweise auch eine solche Pumpe benutzt, bei der die Anzahl
der Druck- und Fördermengenstufen um eine geringer ist als .die Anzahl der Teleskopteile
des Preßzylinders. Die Umschaltung der Stufen erfolgt in an
sich
bekannter Weise selbsttätig durch den sich verlängernden Preßzylinder unmittelbar
oder mittelbar über Übertragungsglieder an sich beliebiger bekannter Art. Zu diesem
Zweck läßt man die Pumpe zunächst mit großer Fördermenge und geringem Druck arbeiten,
wobei der Zylinderteil 1 bis zum Anschlag im Zylinderteil 2 ausgefahren wird. Entsprechend
seinem geringen wirksamen Querschnitt fährt dann der Zylinder 2 mit größerer Geschwindigkeit
aus, wobei eine kleine Hubkraft entwickelt wird, entsprechend dem kleineren wirksamen
Zylinderquerschnitt. Wenn die Ausfahrt so weit fortgeschritten ist, daß der Zylinder
2 an die Anschläge des Zylinders 3 gelangt, so betätigt er in .dieser Stelle das
Umschaltglied der Pumpe, und die Pumpe fördert nunmehr mit einer kleineren, dem
Zylinderquerschnitt 1 entsprechenden Menge, aber höherem Druck, so daß die vom Zylinder
3 entwickelte Hubkraft und Geschwindigkeit der vom Zylinder 2 entwickelten entspricht.
Dabei ist K2 dann annähernd = K3 und <K1 und V2 = V3 und > V1. Da sich dabei,
also bei konstantem Druck und konstanter Fördermenge, der Zylinder 1 entsprechend
seinem größeren Durchmesser zwar mit geringerer Geschwindigkeit, aber größerer Kraft
hebt als der Zylinder 2, wird der Lastträger 19 des Stapelgerätes während des Hubes
des Zylinders 1 von diesem in an sich bekannter Weise über eine entsprechende Übersetzung
bewegt, vorzugsweise über einen Flaschenzug. Diese Übersetzung wird so gewählt,
daß .die Geschwindigkeit des Lastträgers 19 gleich der Hubgeschwindigkeit des Zylinderteils
2 ist und daß infolgedessen auch die Hubkraft, mit der der Zylinder 1 den Lastträger
hebt, auf die gleiche Hubkraft reduziert wird, die der Zylinder 2 entwickelt. Beim
Ausfahren des Zylinderteils 1 wird also zunächst der Lastträger 19 nicht mehr mit
der Geschwindigkeit V1, sondern mit der Geschwindigkeit V2 an die Spitze desjenigen
Mastgliedes 20 gehoben, in dem er gleitet (Fig. 6b), und zwar mit der etwa im Verhältnis
Q1 : Q2 erhöhten Geschwindigkeit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Zylinder 1 vollkommen
ausgefahren und steht dann in kraftschlüssiger Verbindung mit .dem Teleskopteil
20 des Hubmastes. Wenn nun der Zylinder 2 ausfährt, so wird dieser Teil 20 des teleskopartigen
Hubmastes und damit auch der an seiner Spitze befindliche Lastträger 19 mitgenommen,
ohne daß der Lastträger relativ zum Mastteil bewegt wird, und zwar mit der gleichen
Geschwindigkeit V2 und Hubkraft, mit der vorher der Lastträger 19 relativ zum Mastteil
20 bewegt wurde. Bis zu diesem Zeitpunkt entspricht also der Hubvorgang dem bei
anderen mehrgliedrigen Teleskoppressen und Teleskopmasten bekannten Verfahren zur
Konstanthaltung von Geschwindigkeit und Hubkraft des Lastträgers. Ist nun der Zylinderteil
2 bis zum Anschlag am Zylinderteil 3 ausgefahren, dann ist auch der Mastteil 20
am Mastteil 21 bis zum Anschlag gehoben (Fig. 6c). Von diesem Zeitpunkt ab tritt
die Vorrichtung nach der Erfindung in Tätigkeit. In diesem Augenblick findet die
Umschaltung der Pumpe statt, und nun fährt infolge der kleineren Fördermenge der
Zylinderteil 3 mit gleicher Hubkraft und Geschwindigkeit aus wie vorher der Zylinderteil
2. Dabei wird auch gleichzeitig der Mastteil 21 mitgenommen, wobei immer der Lastträger
19 an der Spitze des Mastteiles 20 stehenbleibt. Wenn der Zylinderteil 3 bis zum
Anschlag am Kolben 4 ausgefahren ist, so ist auch der Mastteil 21 bis zum Anschlag
an den nicht ausfahrbaren Mastteil 22 gehoben, und .der Lastträger hat seine höchste
Stellung erreicht (Fig. 6 d). Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist
in Fig. 2 schematisch dargestellt. Hierbei wird keine umschaltbare Pumpe benutzt,
sondern eine Pumpe 11 mit konstantem Druck und konstanter Fördermenge. Diese Pumpe
hat eine Verbindung einmal zu einem Dreiwegeventil 12 und einmal über Leitung 14
zu einem Druckübersetzer, der aus zwei Zylinderräumen 7 und 6 mit verschiedenem
Querschnitt und zwei in diesen Räumen arbeitenden Kolben 9 und 8 besteht.
-
In der in der Fig. 2 im Hauptbild dargestellten Stellung des Dreiwegeventils
drückt die Pumpe 11 zunächst Flüssigkeit gegen den Kolben 9, der den Kolben 8 vor
sich her schiebt und dadurch in dem mit Ö1 gefüllten Raum 6 des Druckübersetzers
einen gegenüber dem Pumpendruck verkleinerten Druck erzeugt und aus dem Raum 6 eine
größere Ölmenge fördert. Über das Dreiwegeventil 12 steht der Raum 6 in Verbindung
mit dem Innenraum der Preßzylinder und hebt nun zunächst mit kleinerer Geschwindigkeit
V1 und großer Kraft den Zylinderteil 1 bis zum Anschlag, wobei dieser wie auch vorher
über beispielsweise einen Flaschenzug den Lastträger 19 an die Spitze des ersten
Mastgliedes hebt. Dann hebt sich der Zylinderteil 2 mit kleinerer Kraft und größerer
Geschwindigkeit V2 und nimmt den Mastteil 20 mit. Sobald der Zylinderteil 2 voll
ausgefahren ist, wird nun im Gegensatz zu der vorher geschilderten Einrichtung nicht
die Pumpe, sondern lediglich das Dreiwegeventil 12 umgeschaltet und in die Stellung
nach Fig. 2 a gebracht. Jetzt ist der Druckübersetzer außer Betrieb gesetzt, und
die Pumpe fördert mit ihrer vollen Fördermenge und Förderkraft Drucköl direkt in
den Preßzylinder. Dabei hebt sich jetzt .das Zylinderglied 3 bei entsprechender
Dimensionierung des Druckübersetzers mit der gleichen Geschwindigkeit V2 und mit
der gleichen Hubkraft wie vorher das Zylinderglied 2. Es wird also jetzt der Teleskopteil
21 des Hubmastes mit gleicher Geschwindigkeit und Kraft gehoben wie vorher der Teil
20.
-
In einer Weiterentwicklung wurde dann eine in Fig.3 dargestellte Vorrichtung
ganz ähnlicher Art geschaffen, bei der jedoch das Dreiwegev-entil fortfällt und
damit auch alle Übertragungsglieder für die Um-Schaltung desselben.
-
Der Teleskopzylinder der hydraulischen Presse ist hier in zwei Räume
unterteilt, indem das Zylinderglied 3 oben geschlossen ist. Die Glieder 1 und 2
werden wie vorher über den Druckübersetzer mit untereinander ihren Querschnitten
entsprechend verschiedenen Geschwindigkeit und Kraft gehoben, da das Heben des Zylindergliedes
3 einen höheren Druck erfordert. Erst wenn die Zylinderteile 1 und 2 bis zu den
Anschlägen gehoben sind, steigt in ihnen und damit auch im Druckübersetzer der Gegendruck
so hoch an, daß nunmehr die Pumpe 11 direkt über die Leitung 5 Drucköl in den Zylinderteil
3 fördert und diesen infolge des höheren Öldruckes der diesem Zylinderteil zugeführt
wird, mit der gleichen Geschwindigkeit und Kraft anhebt, mit der vorher der Zylinderteil
2 über den Druckübersetzer bewegt wurde. Bei dieser Vorrichtung ist eine flexible
Zuleitung 15 zum Raum der Zylinderglieder 1 und 2 erforderlich. Eine solche flexible
Leitung, die gewisse Nachteile bedingt, wird in einer nochmaligen Weiterentwicklung
der Erfindung gemäß Fig. 4 vermieden. Hier wird das Drucköl in den Raum der Zylinderglieader
1 und 2 über die Leitung 5 in eine zweite Bohrung des Kolbens 4 geführt, in welcher
dichtend posaunenartig verschiebbar eine Rohrleitung 16 gleitet, die mit den Räumen
der Zylinderteile
1 und 2 verbunden ist. Die Arbeitsweise der Vorrichtung
entspricht im übrigen der vorher geschilderten.
-
Zum einwandfreien Arbeiten des Druckübersetzers ist es erforderlich,
daß der Raum 6 stets völlig mit Öl gefüllt ist. Das wird vorzugsweise in einer Weise
erreicht, wie sie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Hierbei wird der Kolben
8 durch eine zusätzliche Feder 18 im Ruhezustand gehoben, besitzt ein Rückschlagventil
17 an sich bekannter und beliebiger Art, durch welches beim Hebender Kolben 8 und
9 Öl aus dem Raum 7 in den Raum 6 gelangt. Im allgemeinen genügt das in dem Raum
7 immer vorhandene Lecköl vollkommen. Es ist aber ohne weiteres möglich, mit an
sich bekannten Mitteln diesem Raum auch zusätzlich Öl von außen zuzuführen.
-
Der besondere Vorzug der geschilderten Anordnungen ist darin zu erblicken,
daß sich damit gegenüber bekannten Konstruktionen erheblich geringere Bauhöhen für
den Mast mit abgesenktem Lastträger bei gleicher Hubhöhe und über den ganzen Arbeitsbereich
annähernd gleicher Hubgeschwindigkeit erzielen lassen.