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Die
Erfindung betrifft eine Schnellkupplungsvorrichtung an einem Baugerät mit Ventilzentrierung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartige
Schnellkupplungsvorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt geworden.
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Eine
erste Ausführung
ist beispielsweise mit der
EP
0 483 232 B1 bekannt geworden, bei der die Schnellwechselvorrichtung
aus einer Schwenk- und Verrieglungs-Vorrichtung zwischen einer werkzeugseitigen
Adapterplatte und einem baggerstielseitigen Adaptergehäuse besteht.
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Das
Adaptergehäuse
ist dem baggerseitigen Stiel und die gegenüberliegende, mit dem Adaptergehäuse zu kuppelnde
Adapterplatte ist einem auswechselbaren Werkzeug, z. B. einem Baggerlöffel zugeordnet.
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Die
in der genannten Druckschrift beschriebene Schwenk-Verriegelung
sieht zunächst
vor Herstellung der Verriegelung zwischen Adapterplatte und Adaptergehäuse eine
Zusammenführung
und Kupplungen der Medien vor. Die Medienkupplungen müssen über einen
relativ weiten Schwenkweg zusammengeführt werden.
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Nachdem
die Mediendurchführungen
vor dem Einschwenken der Adapterplatte in das Adaptergehäuse zusammengeführt und
flüssigkeitsdicht miteinander
verbunden werden, besteht der Nachteil, dass sehr große, schmutzberührte Oberflächen vorhanden
sind, die beim Verbinden der Mediendurchführung zu einem Schmutzeintrag
in den Ölkreislauf führen.
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Die
genannten Medienkupplungen sind vollkommen frei im Zwischenraum
zwischen der Adapterplatte und dem Adaptergehäuse angeordnet und deshalb
nicht geeignet, in schmutzbelasteter Umgebung einwandfrei zu arbeiten.
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Es
ist auch keine besondere Zentrierung der einander zugeordneten Kupplungsteile
vorgesehen, was mit dem Nachteil behaftet ist, dass bei spielbehafteter
Schwenkachse zwischen Adapterplatte und Adaptergehäuse die
beiden einander zugeordneten und miteinander zu kuppelnden Mediendurchführungen
nicht mehr zueinander zentriert sind, damit gegeneinander schlagen
und die einander zugeordneten Dichtungen sehr stark verschleißen.
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Das
Eintauchen der einander zugeordneten Medienkupplungen während der
Schwenkbewegung von Adapterplatte gegen Adaptergehäuse ist
mit einem sehr langen Schwenkweg verbunden, was dazu führt, dass
die beiden Medienkupplungen sich über einen sehr langen Schwenk-
und Eintauchweg miteinander berühren
und aneinander reiben. Demzufolge ist der Verschleiß sehr hoch.
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Bei
der Schwenkvorrichtung besteht der Nachteil, dass zunächst in
offener, unverriegelter Lage der Schenkverriegelung die Medienkupplung hergestellt
wird, was mit der Gefahr des Schmutzeintrages verbunden ist und
erst nach Herstellung der Medienkupplung die Verriegelung zwischen
der Adapterplatte und dem Adaptergehäuse greift.
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Mit
dem Gegenstand der
DE
101 59 417 A1 ist eine weitere Schnellkupplung der eingangs
genannten Art bekannt geworden, bei der im letzten Schwenkweg der
Schwenkbewegung zwischen Adapterplatte und Adaptergehäuse eine
Linearführung vorgesehen
ist. Diese Linearführung
soll die einander zugeordneten Medienkupplungen zueinander zentrieren,
bevor diese flüssigkeitsdicht
miteinander gekoppelt werden.
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Nachteil
der bekannten Längsführung ist
jedoch, dass sie über
einen sehr langen Eintauchweg eine Längsführung der einander zugeordneten
Medienkupplungen bewirken soll, was mit großen, schmutzbelasteten Oberflächen und
dementsprechenden Verschleiß behaftet
ist.
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Diese
Druckschrift offenbart im Übrigen
eine Medienkupplung dergestalt, dass das eine Ventilteil fest und
unverschiebbar an dem einen Teil, z. B. der Adapterplatte, gelagert
ist, während
das andere gegenüberliegende
Ventilteil schwimmend und mittels Federn vorbelastet an dem anderen
gegenüberliegenden
und schwenkbaren Teil der Schnellkupplung befestigt ist.
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Es
wird bereits damit schon eine schwimmende Zentrierung der beiden
einander zugeordneten Ventilteile beschrieben.
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Nachteil
bei dieser Anordnung ist jedoch, dass die schwimmende Zentrierung
durch Federpakete erfolgt, die vollkommen frei und offen liegen
und demzufolge einer hohen Verschmutzungsgefahr ausgesetzt sind.
Einerseits wird damit die Funktion der Federn gefährdet, weil
sie sich mit Schmutz voll setzen und ihr Federvermögen nicht
mehr erreichen und andererseits entsteht ein hoher Verschleiß, weil
alle genannten Teile der Medienkupplung in einer hochaggressiven
und schmutzbelasteten Atmosphäre
arbeiten müssen.
Wie bekannt, arbeiten Baugeräte, insbesondere
Bagger, unter hochbelasteten Umweltbedingungen, insbesondere im
Tief- und Kanalbau.
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Die
dort anfallenden aggressiven Abwässer beeinflussen
die schwimmende Lagerung und Zentrierung der einander zugeordneten
Ventile, so dass deren Zentrierfunktion nicht über eine längere Lebensdauer sichergestellt
werden kann.
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Dies
gilt auch für
die noch zusätzlich
verwendeten Klemmzylinder, welche eine Andrückkraft zwischen den einander
zugeordneten Ventilen erbringen sollen, um zu vermeiden, dass das
gekuppelte Hochdrucköl
die beiden Ventilteile auseinander sprengt.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schnellkupplungsvorrichtung
an einem Baugerät
mit Ventilzentrierung nach dem Gegenstand der
DE 101 59 417 A1 so weiterzubilden,
dass bei wesentlich längerer
Lebensdauer und geringerem Verschleiß eine kostengünstige und
betriebssicher arbeitende Mediendurchführung erreicht wird.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Erfindung ist, dass die schwimmende Lagerung des einen
Ventilteils, z. B. des Ventil-Oberteils, durch ein elastomeres Abdrückelement
erfolgt, welches sich an einem feststehenden Teil des einen Teils
der Schnellkupplungsvorrichtung abdrückt und andererseits mit mindestens
zwei zueinander parallelen Flächen
mit zentrischer Vorspannkraft auf den Ventilblock des einen Ventils
einwirkt.
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Das
Abdrückelement
ist bevorzugt als elastomerer Gummi ausgebildet, was mit dem Vorteil
verbunden ist, dass das Abdrückelement
nun gleichzeitig Dichtungs- und Führungsfunktionen übernimmt.
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Durch
die Anordnung eines Abdrückelementes
mit mindestens zwei zueinander parallelen Flächen ergibt sich der Vorteil
einer genauen zentrischen Abdrückkraft
auf die Oberseite des Ventilsblocks des Ventil-Oberteils, so dass
Verkantungskräfte
nicht mehr einwirken können.
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Eine
eventuell einwirkende Schmutzbelastung kann sich nicht mehr in den
Zwischenraum von (nicht mehr verwendeten) Federn einsetzen, sondern das
elastomere Abdrückelement
ist in sich geschlossen und bildet bevorzugt einen brillenförmigen Aufnahmeraum,
so dass es mit ringsumlaufenden Wänden ausgebildet ist.
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Die
ringsumlaufenden Wände
ergeben ein in sich geschlossenes Abdrückelement, welches mit seinen
oberen Stirnseiten an der Oberseite des Jochs des Adaptergehäuses angeordnet
ist, während
sich die unteren Stirnseiten an der Oberseite des Ventilblocks des
Ventil-Oberteils des Ventils abdrücken.
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Damit
werden seitliche Verkantungsstöße auf das
schwimmend gelagerte Ventil-Oberteil aufgefangen, weil nicht nur
die parallelen, relativ lang ausgebildeten Seitenwände des
Abdrückelementes
eine Führungsfunktion übernehmen,
sondern auch die kürzer
ausgebildeten Stirnwände,
die insgesamt ein etwa umlaufendes, ovales Hohlteil bilden.
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Durch
die Ausbildung dieses Abdrückelementes
als ovales Hohlteil besteht der weitere Vorteil, dass nun ein innerer
Aufnahmeraum zwischen dem (feststehenden) Joch und dem (schwimmend
darunter gelagerten) Ventilblock gebildet wird, der bevorzugt mit
einem fließfähigen Fett
ausgefüllt
wird. Auf diese Weise wird die Schwimmfunktion des Ventil-Oberteils
stets sichergestellt, weil das im Aufnahmeraum eingeschlossene Schmierfett
für eine
betriebssichere Abdichtung der schwimmenden Lagerung unter allen
aggressiven Umweltzuständen sorgt.
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Es
wird bevorzugt, wenn das Abdrückelement
relativ große
Wandstärken
von z. B. 5-50mm aufweist, weil diese Wandstärken ein sehr guter Verkantungsschutz
bei seitlichen Verkantungsstößen bilden.
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Das
Abdrückelement
wird zwischen dem Ventil-Oberteil und dem Ventil-Unterteil vorgespannt und die vorgesehenen,
dicken Wandstärken
sorgen dafür,
dass das Element nicht ausknickt, sondern sich in Richtung der axialen
Schubbewegung (Eintauchbewegung des Ventils) verformt. Ein seitliches Ausknicken,
Ausbeulen wird zwar damit nicht verhindert, es wird aber für eine absolut
zentrische Verformung dieses Abdrückelementes gesorgt.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung bei der Formgebung des Abdrückelementes
ist es vorgesehen, dass in den Wandungen des Abdrückelementes schwächende Ausnehmungen
vorhanden sind, um so das Ausknick- oder Verformungsverhalten und
die Härte
dieser Wandungen zu steuern.
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Der
Kern der Erfindung liegt demgemäß darin,
dass ein elastomeres Abdrückelement
sowohl als Abdichtung als auch als Abdrückelement selbst verwendet
wird, was mit einer wesentlich höheren
Zuverlässigkeit
und Betriebssicherheit der gesamten Anordnung verbunden ist.
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Seitlich
an das Ventil-Oberteil herangetragener Schmutz und aggressive Abwässer können nicht mehr
in das Ventil-Oberteil eindringen.
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Die
gesamte schwimmende Aufhängung
des Ventil-Oberteils ist hermetisch durch das erfindungsgemäße Abdrückelement
abgeschlossen und die Reinheit des abgeschlossenen Innenraums wird durch
eine Füllung
mit Fließfett
oder Graphitschaum oder einem anderen geeigneten Medium hergestellt und
stets aufrecht erhalten.
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Soweit
aggressive Abwässer
und Schmutzbelastungen in die Berührungsflächen zwischen den einander
zugeordneten Ventilen gelangen könnte,
ist zusätzlich
eine Wasserausspritzung der einander zugeordneten und hintereinander
eintauchenden Berührungsflächen der
Ventile vorgesehen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen, dass das
Abdrückelement
das Ventil-Oberteil gegen das gehäusefeste Joch auch im Ruhezustand
mit einer bestimmten Vorspannung vorspannt.
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Dies
ist wichtig und vorteilhaft, wenn ein Schwenklöffel abgelegt wird und das
Ventil-Oberteil nur noch am Baggerstiel bzw. an dem am Baggerstiel angeordneten
Adaptergehäuse
verbleibt.
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Werden
nun mit dem Baggerstiel Taumel- oder Schwenkbewegungen mit hohem
Beschleunigungsgrad ausgeführt,
besteht die Gefahr, dass die schwimmende Lagerung zu einer Verkantung
des Ventil-Oberteils führt.
Dies wird nach der Erfindung dadurch vermieden, dass das elastomere
Abdrückelement
mit einer beträchtlichen
Vorspannkraft zwischen dem adaptergehäuseseitigen Joch und dem Ventil-Oberteil
angeordnet ist, um so das Ventil-Oberteil mit hoher Vorspannkraft
vorzuspannen und dadurch eine Verkantung der schwimmenden Lagerung
zu vermeiden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es im Übrigen vorgesehen,
dass neben der Andrückkraft,
welche zwischen dem Ventil-Oberteil
und dem Ventil-Unterteil wirkt und die nur durch das elastomere
Abdrückelement
vorgesehen ist, noch zusätzlich
ein hydraulischer Dämpfer
eingeschaltet wird.
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Dieser
hydraulische Dämpfer
dämpft
Laststöße, die
auf die Berührungs-
und Anschlussfläche zwischen
dem Ventil-Ober- und -Unterteil wirken, speziell wenn das Baggerwerkzeug
ein Bohrhammer ist, der mit hohen Beschleunigungskräften in
den Untergrund eindringt und dementsprechende Beschleunigungsstöße auf die
Anschlussfläche
zwischen Ventil-Ober- und -Unterteil einleitet.
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Diese
zusätzlichen
Beschleunigungskräfte, die
insbesondere in axialer Richtung auf die beiden Ventile wirken,
werden von dem hydraulischen Dämpfer
aufgenommen, der die Andrückkraft
des Abdrückelementes
dämpft,
um eine unzulässige Schwingung
des Abdrückelementes
zu verhindern. Es sollen Resonanzschwingungen am Abdrückelement
vermieden werden, die in ungünstiger
Weise auf die Ventilkörper
eingeleitet werden könnten.
Hierzu ist der erfindungsgemäße, hydraulische
Dämpfer vorgesehen.
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Der
hydraulische Dämpfer
kann entweder durch ein gesondertes Bauteil oberhalb des elastomeren
Abdrückelementes
oder durch das elastomere Abdrückelement
selbst verwirklicht werden.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
eine schematisierte Darstellung einer Schnellkupplungsvorrichtung
nach der Erfindung in geöffnetem
Zustand;
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2:
die Schnellkupplungsvorrichtung nach 1 im geschlossenen
Zustand mit Darstellung weiterer Einzelheiten;
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3:
eine vergrößerte Darstellung
der Ventileinrichtung der Schnellkupplungsvorrichtung nach 2 im
noch nicht verbundenen Zustand;
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4:
die Ventilkupplungseinrichtung nach 4 im verbundenen
und flüssigkeitsleitendem
Zustand;
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5:
die Seitenansicht des elastomeren Abdrückelementes;
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6:
die Draufsicht auf das elastomere Abdrückelement;
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7:
die Draufsicht auf die Schnellkupplungsvorrichtung in Richtung auf
das Adaptergehäuse.
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Die
Schnellkupplungsvorrichtung nach den 1 und 2 besteht
im Wesentlichen aus einem Adapter, bestehend aus Adaptergehäuse 30 und
Adapterplatte 12, vor denen das Adaptergehäuse 30 an einem
nicht dargestellten Auslegerarm einer nicht dargestellten Erdbewegungsmaschine
und die Adapterplatte 12 mit dem nicht dargestellten Arbeitsgerät fest verbunden
ist.
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Die
Adapterplatte 12 umfasst eine Grundplatte 14,
auf der am einen Ende eine Riegelplatte 16 und am abgewandeten
Ende mittels Befestigungslaschen 17 eine Kupplungsachse 19 verschweißt sind.
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Die
Riegelplatte 16 weist auf der der Kupplungsachse zugewandten
Seite eine Spannfläche 20 auf,
die zur senkrechten Fläche 20' um 3° – 35°, vorzugsweise
um 5° – 15 bis
geneigt ist.
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Die
Riegelplatte weist im Abstand voneinander nebeneinander und parallel
zueinander angeordnete Konusdurchbrüche 21 auf, wobei
jedem Konusdurchbruch ein zugeordneter, dort hinein verschiebbarer
und festlegbarer Riegelbolzen 36 zugeordnet ist.
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Das
vordere Ende des Riegelbolzens 36 ist jeweils als Konusende 50 ausgebildet.
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Der
Konuswinkel der von den Kegelmantelflächen begrenzten Durchbrüche 21 ist
entsprechend bemessen und beträgt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
5° – 15°.
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Das
etwa quaderförmige
Adaptergehäuse 30 weist
an seinen Seitenflächen
je eine Aufnahmeklaue 31 auf, die im eingefahrenen Zustand
die Kupplungsachse 19 umgreifen. Die zwischen den Aufnahmeklauen 31 befindliche
Stirnfläche
des Gehäuses 30 geht
in eine zylindermantelförmige
Widerlagerfläche 32 über, die
im eingefahrenen Zustand sich an der Zylindermantelfläche der
Kupplungsachse 19 abstützt.
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Die
abgewandet Stirnseite 34 ist um 3° bis 35°, vorzugsweise um 5 – 15°, gegenüber der
Senkrechten korrespondierend zur Spannfläche 20 der Riegelplatte 16 geneigt
und weist ebenfalls zwei Durchbrüche 35 auf,
durch die der jeweils im Gehäuse 30 längsverschiebbar
gelagerter Riegelbolzen 36 hindurchtreten kann.
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Jeder
Riegelbolzen hat einen Verschiebungsantrieb, der im Wesentlichen
aus einer Feder besteht, die mit Hilfe eines Kniehebelgetriebes
in Vorschubrichtung und in Gegenrichtung hierzu verschiebbar angeordnet
ist.
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Die
in der Darstellung der 1 und 2 dargestellten
Teile bilden ein Kniehebelgetriebe, das über eine Schaltwelle angetrieben
ist.
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Zwecks
Vorzentrierung beim Absenken des Adaptergehäuses 30 auf die Adapterplatte 12 des
Arbeitsgerätes
sind Zentrierorgane vorgesehen, von denen die dem Adaptergehäuse 30 zugeordneten Zentrierorgane
als Zylinderstifte 52 ausgebildet sind, die in die ebene
Stirnfläche 34 beidseitig
der verschiebbaren Riegelbolzen 36 liegen. Die der Riegelplatte 16 zugeordneten
Zentrierorgane sind im Absenkweg des Adaptergehäuses 30 liegende Schrägflächen. Beim
Absenken des Adaptergehäuses 30 auf
der Adapterplatte 12 werden infolge der Schrägflächen das
Adaptergehäuse
und damit die verschiebbaren Riegelbolzen 36 in Bezug auf
die Durchbrüche 21 ausgerichtet
und damit zentriert. Der Kupplungsvorgang zwischen dem Riegelbolzen 36 und
den Durchbrüchen 21 ist
damit störungsfrei
erfolgt.
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Im Übrigen wird
bezüglich
der Funktion der Schnellkupplungsvorrichtung auf die auf den gleichen
Anmelder zurückgehende
EP 0 569 026 A1 Bezug
genommen, deren Offenbarung vollinhaltlich von dem Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Erfindung umfasst sein soll.
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Am
hinteren freien Ende der Adapterplatte 12 ist ein Ventil-Unterteil 1 mit
Hilfe eines Anschraubblockes 13 befestigt. Die weitere
Befestigung erfolgt an der Riegelplatte 16. Das Ventil-Unterteil 1 bildet eine
obere Anschlussfläche 2,
die mit der unteren Anschlussfläche 5 eines
Ventil-Oberteils 3 zusammenwirkt. Im Bereich dieser beiden
Anschlussflächen 2, 5 wird
die später
noch zu beschreibende Mediendurchführung hergestellt. Die Adapterplatte
wird spielfrei an Spannflächen 20, 20' einer auf der
Adapterplatte 12 befestigten Riegelplatte 16 verspannt.
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In 2 ist
dargestellt, dass die Verriegelung zwischen der Adapterplatte 12 und
dem Adaptergehäuse 30 bereits
in Pfeilrichtung 6 hergestellt ist, weil der jeweilige
Riegelbolzen 36 bereits teilweise in die konusförmige Ausnehmung (Konusdurchbruch 21) eingefahren
ist. In diesem Zustand liegen die Anschlussflächen 2, 5 der
beiden einander zugeordneten Ventile 1, 3 aufeinander,
so dass kein Schmutz (bereits in diesem vorläufigen Verriegelungsstand)
in den Zwischenraum zwischen die Ventile 1, 3 eindringen
kann. Die Adapterplatte 30 ist mit einer Aufhängung 7 verbunden,
die vier voneinander beabstandete Aufnahmen 8, 9 aufweist,
durch welche die Bolzen eines Baggerstiels hindurchgreifen.
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Dies
ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber der eingangs genannten
EP 0 483 232 B1 ,
bei der der Durchfluss zwischen den einander zugeordneten Ventilen
längst
vor Herstellung der Verriegelung zwischen den einander zugeordneten
Teilen erbracht wurde.
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Ferner
ist aus 2 zu erkennen, dass das Ventiloberteil 3 schwimmend
an einem Joch 4 befestigt ist, welches seinerseits über Befestigungsschrauben 71 an
der Oberseite des Adaptergehäuses 30 befestigt
ist.
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Die
Abdrückkraft
für die
schwimmende Lagerung wird erfindungsgemäß durch ein elastomeres Abdrückelement 40 erreicht,
das zwischen dem Joch 4 und dem Ventil-Oberteil 3 dichtend
angeordnet ist.
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Die 2 zeigt
weiter, dass mit zunehmenden Eindrücken des Konusendes 50 in
den Konusdurchbruch 21 eine axiale Hubbewegung in Pfeilrichtung
des Ventil-Oberteils 3 in Richtung auf das feststehende
Unterteil 1 erfolgt. Diese Hubbewegung reicht aus, die
kurzhubig ausgelegten beiden Ventilkörper der beiden Ventilteile 1, 3 in
Offenstellung und damit flüssigkeitsleitend
miteinander zu verbinden.
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Es
werden keinerlei weitere Antriebsmittel benötigt, um den Flüssigkeitsdurchlauf
durch die beiden Ventile 1, 3 herzustellen. Lediglich
die Überhubbewegung
der Schließvorrichtung
durch Einrücken der
Konusenden 50 der Riegelbolzen in den Konusdurchbruch 21 reicht
aus, die Ventilöffnung
beider Ventile 1, 3 zu erreichen.
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Die 3 zeigt
weitere Einzelheiten in vergrößerter Darstellung
der 2.
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Dort
ist erkennbar, dass das Ventil-Unterteil 1 einen Anschraubblock 13 aufweist,
der unter Zwischenschaltung von Verschleißblechen 15 an der Riegelplatte 16 angeschraubt
ist.
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Sollte
es zu einem Verschleiß im
Bereich der Kupplungsachsen 19 in Verbindung mit den Widerlagerflächen 32 der
Aufnahmeklauen 31 kommen, werden Verschleißbleche 15 herausgenommen
und das Ventil-Unterteil 1 wird somit nachgerückt.
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Damit
wird sichergestellt, dass der die eigentliche Ventilöffnung auslösende ringförmige Ventilansatz 56 des
Ventil-Oberteils 3 auf die zugeordnete Auflagefläche des
schwimmend gelagerten Ventilgehäuses 18 trifft
und dieses in Öffnungsrichtung
betätigt.
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Zu
diesem Zweck besteht das Ventil-Unterteil 1 aus dem fest
im Anschraubblock 13 eingeschraubten Anschraubgehäuse 72,
dessen Innenraum federbelastet verschiebbar im Ventilgehäuse 18 gelagert
ist.
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Im
Anschraubgehäuse 72 ist
fest und unverschiebbar ein Ventilkörper 23 eingeschraubt,
der sich mit seiner Konusfläche
an einer zugeordneten Konusfläche
im Bereich des schwimmend gelagerten, federbelasteten Ventilgehäuses 18 abdichtend
anlegt.
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Das
Ventil-Oberteil ist – wie
ausgeführt – schwimmend
gelagert und am Joch 4 ist zunächst im Bereich einer Ausnehmung
eine obere Dichtscheibe 10 angeordnet, unterhalb der eine
Anzahl von parallel und in gegenseitigem Abstand zueinander angeordnete
Führungsschrauben 38 angeordnet
sind.
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Jedem
Ventil ist eine Führungsschraube 38 zugeordnet.
Es sind hierbei eine Reihe von parallel nebeneinander angeordneten
Ventilen vorgesehen, wie dies in 7 als Beispiel
dargestellt ist, dort sind insgesamt fünf Ventile vorgesehen, um fünf Mediendurchflüsse zu ermöglichen.
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Je
nach Bedarf bezüglich
der Anzahl der Mediendurchflüsse
können
deshalb mehr oder weniger Ventile 1, 3 jeweils
paarweise angeordnet werden, wobei jedem Ventil bevorzugt eine Führungsschraube 38 für die schwimmende
Aufhängung
zugeordnet ist.
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Das
bolzenseitige Ende der jeweiligen Führungsschraube 38 ist
in eine zugeordnete Gewindebohrung 33 im schwimmend aufgehängten Ventilblock 29 des
Ventiloberteils 3 eingeschraubt.
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Der
Bolzen durchgreift ein Führungsstück 39,
das fest mit dem Bolzen verbunden ist und das sich mit einem unteren
Absatz an der Oberseite des Ventilblocks 29 abstützt.
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Das
Führungsstück 39 bildet
einen radialen umlaufenden Bund, der ein radiales Spiel 42 in
Richtung auf die Ausnehmung im Joch 4 ausbildet.
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Im
Bereich eines oberen vergrößerten Durchmessers
liegt der Kopf des Führungsstücks 39 auf
einer Auflagefläche 41 im
Bereich der Ausnehmung im Joch 4 auf.
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In
der dargestellten neutralen Lage ist bereits schon das elastomere
Abdrückelement 40 vorgespannt
und presst somit den Ventilblock 29 mit hoher Vorspannkraft
nach unten, zentriert diesen gleichzeitig und übt so eine parallele Zentrierungskraft
auf die gesamte Fläche
des Ventilblocks 29 aus. Hierbei wird der Spielabstand 43 über die
gesamte Länge
der Ventileinheit gemäß 7 beibehalten.
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Das
elastomere Abdrückelement 40 lagert oben
und unten in umlaufenden, in sich geschlossenen und parallel zueinander
angeordneten Aufnahmenuten 44, wobei die obere Aufnahmenut
im Joch 4 und die untere Aufnahmenut im Ventilblock 29 angeordnet
ist.
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Nachdem
das elastomere Abdrückelement gemäß den 5 und 6 einen
in sich geschlossenen Innenraum mit zugeordneten Ausnehmungen 67 (siehe 5 und 6)
definiert, ist dieser Innenaufnahmeraum 48 gemäß 3 mit
einem Fließfett 49 oder
einem anderen geeigneten fließfähigen Stoff, wie
z. B. Graphitschaum, gefüllt.
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Damit
erbringt das Abdrückelement 40 eine zentrierende
Abdrückkraft
auf den Ventilblock 29 und zusätzlich eine Abdichtung, weil
der gesamte Aufnahmeraum 48 hermetisch von der Außenwelt
abgeschlossen ist. Die schwimmende Lagerung des Ventilblocks 29 ist
somit gegen Eindringen von Schmutz und aggressiven Wässern geschützt.
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Das
Abdrückelement 40 dient
auch als Abdichtung gegen Nachsaugen. Wenn das belastete, zusammengedrückte Abdrückelement 40 wieder
entspannt ist, wird ein Unterdruck im Aufnahmeraum 48 erzeugt,
der keinen Schmutz und kein Abwasser nachsaugen darf. Aus diesem
Grund dient die Dichtung des Abdrückelementes 40 im
Bereich der einander gegenüberliegenden
Aufnahmenuten 44 auch gegen Nachsaugen von Schmutz und
Abwässern.
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Der
Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, dass
zusätzlich
auch die einander zugeordneten Anschlussflächen 2, 5 gereinigt
werden. Hierzu ist eine Wasserzuführung 45 vorgesehen,
die in einen in Längsrichtung über die
gesamte Länge
des Ventilblocks verlaufende Längsbohrung 46 mündet.
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Von
dieser Längsbohrung
münden
in regelmäßigen Abständen zueinander
parallele Querbohrungen 47 ab, die jeweils einem Ventilpaar 1, 3 zugeordnet
sind.
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In 3 ist
das Einfahren des Riegelbolzens nicht dargestellt. Es ist lediglich
die Ausnehmung 37 für
den Riegelbolzen 36 gezeichnet, ebenso wie der Konusdurchbruch 21.
Der Wasserstrom aus der Querbohrung 47 mündet in
eine Spritzdüse 51,
die mit mehreren Öffnungen
gegen die Anschlussflächen 2, 5 der
Ventile 1, 3 gerichtet ist. Sie greift in jeweils eine
Ablauföffnung 22 am
Ventil-Unterteil 1 ein.
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Auf
diese Weise wird vor Herstellung des Ventilflusses und weit vor
dem Zusammenfahren der beiden Ventile 1, 3 ein
gelenkter Wasserstrom gegen die Anschlussflächen 2, 5 geleitet,
um alle vom Hydrauliköl
berührten
Flächen
freizuhalten.
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Der
eigentliche Ventilschluss zwischen den einander zugeordneten Ventilen 1, 3 erfolgt
im Übergang
zwischen 3 und 4.
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In 3 ist
dargestellt, dass mit Hilfe der Führungsschrauben 38 das
elastomere Abdrückelement 40 vorgespannt
ist. Diese Vorspannung sichert eine stabile Lagerung des Ventilblocks 29 am
Joch 4, auch wenn dieses starken Erschütterungsschlägen ausgesetzt
ist.
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Die 4 zeigt
den Durchfluss durch die Ventile, wenn das Konusende 50 des
Riegelbolzens 36 vollständig
in den Konusdurchbruch 21 in Form eines Überhubes
eingefahren ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die eigentliche Verriegelung schon
stattgefunden hat und dass der Überhub
durch Einfahren des Konusendes 50 in den Konusdurchbruch 21 zu
einer Verschiebebewegung in Pfeilrichtung (siehe 2)
zwischen dem Ventiloberteil und dem Ventilunterteil führt, so
dass die beiden Teile gegeneinander gepresst werden.
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Entgegen
der Vorspannung des elastomeren Abdrückelementes 40 wird
somit der umlaufende und ringförmige
Ventilansatz 56 im Ventilblock 29 nach unten gegen
das federbelastet nach oben gedrückte Ventilgehäuse 18 im
Ventilunterteil 1 gepresst.
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Gleichzeitig
kommt damit die Plandichtung 25 zur Anlage, an der Oberfläche des
Ventilgehäuses 18 und
dichtet zunächst
ab, bevor ein Mediendurchfluss überhaupt
stattfindet.
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Während dieser
Zeit dichtet der obere Ventilkörper 27 mit
dem seiner Konusfläche
zugeordneten Dichtsitz 28 im Ventil-Oberteil 3 ab.
Der Ventilkörper 27 wird
hierbei unter der Kraft einer Feder in Schließrichtung an den Dichtsitz 28 angepresst.
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Sobald
nun die beschriebene Überhubbewegung
der Verriegelungsvorrichtung in Pfeilrichtung 11 erfolgt,
wird das Joch 4 nach unten gepresst und der Ventilansatz 56 des
Ventilblocks 29 presst gegen das Ventilgehäuse 18 im
Ventil-Unterteil 1 und öffnet
dies entgegen der Kraft der Feder 24. Damit wird der Mediendurchfluss
hergestellt, wie dies in 4 dargestellt ist.
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Die
Verschiebebewegung ist so stark, dass sich dabei das Abdrückelement 40 gemäß 4 verformt
und gleichzeitig das Führungsstück 39 von
seiner Auflagefläche 41 abhebt.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass dem Ventil-Oberteil 3 das
Einschraubgehäuse 26 zugeordnet ist,
das im Ventilblock 29 eingeschraubt ist.
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Die 4 zeigt
als weiteres Ausführungsbeispiel
die Hinzunahme eines Hydraulikdämpfers 57, um
eventuell Bewegungsstöße auf das
schwimmend gelagerte Ventil-Oberteil 3 wirksam abzudämpfen.
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Es
soll auch verhindert werden, dass das elastomere Abdrückelement 40 bei
Einwirkung von rhythmischen Schlägen,
wie sie z. B. bei Bohrhämmern
entstehen, zu einem Resonanzverhalten des Abdrückelementes 40 kommt.
Zu diesem Zweck wird der Hydraulikdämpfer 57 verwendet,
der als gehäuseseitigem
Abschluss aus einem oberen, abgedichteten, in einer Ausnehmung im
Joch eingesetzten Deckel 58 besteht, der mit Hilfe von
Seegerringen 59 lagenfixiert gehalten ist.
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Der
Deckel 58 definiert an seiner Unterseite einen Druckraum 61,
der mit einer Ölbohrung 60 in Verbindung
steht. Über
diese Ölbohrung 60 wird Drucköl eingeführt. Das
Drucköl
führt zur
Verschiebung eines zweiteiligen Kolbens 62, 63.
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Die Ölbohrung 60 liegt
im Übrigen
an einem externen Blasenspeicher, der die Stöße, die auf die schwimmende
Lagerung des Ventil-Oberteils 3 einwirken, beruhigt.
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Der
zweiteilige Kolben besteht aus dem äußeren Kolben 63, der
verschiebbar im Zylinderraum geführt
ist und in dem ein Kolben kleineren Durchmessers 62 verschiebbar
geführt
ist.
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Der
innere Kolben 62 liegt hierbei auf einem Anlagebund 64 des äußeren Kolbens 63 an.
Dieser bildet einen Abstand zu einem feststehenden Anschlag 73 am
Zylinderraum.
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Wenn
die beiden Ventile 1, 3 voneinander getrennt werden,
entspannt sich das elastomere Abdrückelement 40 und der äußere Kolben 63 fährt auf den
außenliegenden
Anschlag 73 auf. Damit wird gleichzeitig auch das Führungsstück 39 gegen
seine ortsfeste Auflagefläche 41 gemäß 3 gefahren.
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Der
hydraulische Dämpfer
spannt deshalb das elastomere Abdrückelement 40 in dessen
Kraftrichtung vor.
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In
einer anderen, nicht zeichnerisch dargestellten Variante ist es
vorgesehen, das elastomere Abdrückelement 40 selbst
als hydraulischer Dämpfer auszubilden.
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Zu
diesem Zweck ist der Aufnahmeraum 48 statt mit einem Fließfett 49 oder
einer anderen, abdichtenden Flüssigkeit
mit einem flüssigen
und/oder gasförmigen
Druckmedium gefüllt.
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Diese
Druckmedium füllt
den Aufnahmeraum 48 mit einem beliebigen Überdruck
von 0,1 bis 5 bar und verändert
einerseits das Abdrückverhalten,
wirkt aber andererseits auch als Dämpfung für dort übertragene Laststöße.
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Hierbei
kann das Abdrückelement 40 auch einen
in sich geschlossenen Druckraum ausbilden. Dies wird durch Ausbildung
des Abdrückelementes als
geschlossener Schlauch erreicht, der im Zwischenraum zwischen dem
Joch 4 und dem Ventilblock 29 angeordnet ist.
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Die 4 zeigt,
dass das Ventil-Unterteil mit einem Ölanschluss 55 und
das Ventil-Oberteil mit einem Ölanschluss 54 in
Verbindung steht.
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Der
Anschraubblock 13 des Ventil-Unterteils 1 ist
mit Hilfe von Befestigungsschrauben 53 an der Riegelplatte 16 befestigt.
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Die 5 und 6 zeigen
weitere Einzelheiten des elastomeren Abdrückelementes 40. Es
ist etwa oval oder brillenförmig
ausgebildet, wie dies in 6 dargestellt ist. Es weist
relativ stark dimensionierte Seitenwände 66 und Stirnwände 65 auf,
die auf Grund ihrer Wandstärke
ein großes
Rückstellvermögen haben.
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Auch
die Höhe
der Wände
insgesamt ist ein Maß für die geforderte,
elastomere Rückstellkraft
des Abdrückelementes 40.
Das Abdrückelement 40 bildet in
seinem Innenraum eine Reihe von halboffenen und ineinander übergehenden Ausnehmungen 67 aus, weil
in jeder Ausnehmung 67 jeweils ein Ventil-Oberteil 3 eingreift.
Es sind deshalb gemäß 7 eine Reihe
von Ventil-Oberteilen 3 in dem Abdrückelement 40 zusammen
gelagert.
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Anstatt
der ineinander übergehenden
Ausnehmungen 67 kann es in einer anderen Ausgestaltung
nach 6 auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen
durch elastomere Zwischenwände 70 voneinander
abgetrennt sind. Auch hier wird somit das elastomere Rückstellvermögen auf
jedes, dort in der jeweiligen Ausnehmung 67 eingreifende
Ventil-Oberteil 3, gesteuert.
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Sollte
nur ein einziges Ventil für
eine einzige Mediendurchführung
gefordert sein, wird das Abdrückelement
nur als becherförmiges
einzelnes Teil ausgebildet.
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Es
kann hierfür
ein Abschnitt eines Gummischlauches verwendet werden.
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Zur
gesteuerten Schwächung
der Seitenwände
im Bereich der vorstehenden bogenförmigen Kanten, welche die Ausnehmungen 67 definieren, sind
in diesen Seitenwänden
noch Ausnehmungen 68, 69 unterschiedlichen Durchmessers
angeordnet.
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Somit
bildet das elastomere Abdrückelement relativ
steife Seitenwände 66,
die über
bogenförmige Stirnwände 65 miteinander
werkstoffeinstückig
verbunden sind.
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Damit
wird ein in sich steifes und verkippungsfrei gelagertes Abdrückelement
beschrieben, das auf Grund seiner stabilen Verbindung zwischen den
Seitenwänden 66 und
den Stirnwänden 65 gegen
Verkippung und Verkantung geschützt
ist. Es wird damit stets eine parallele Führung des jeweiligen Ventil-Oberteils 3 in
Bezug auf seine schwimmende Lagerung gewährleistet.
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7 zeigt
die Draufsicht auf die gesamte Anordnung nach den 1 bis 3,
wo erkennbar ist, dass eine Reihe von parallel nebeneinander angeordneten
Deckeln 58 für
die Abdichtung im Joch 4 vorhanden sind. Unter diesen Deckeln
ist der jeweilige Hydraulikdämpfer 57 angeordnet
und darunter wiederum jeweils ein Ventil-Oberteil 3, das
schwimmend gelagert ist.
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Ferner
ist die zentrale Wasserzuführung 45 erkennbar,
die in Verbindung mit den 3 und 4 bereits
beschrieben wurde.
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- 1
- Ventil-Unterteil
- 2
- Anschlussfläche (unten)
- 3
- Ventil-Oberteil
- 4
- Joch
- 5
- Anschlussfläche (oben)
- 6
- Pfeilrichtung
- 7
- Aufhängung
- 8
- Aufnahme
- 9
- Aufnahme
- 10
- Dichtscheibe
- 11
- Pfeilrichtung
- 12
- Adapterplatte
(Werkzeugseite)
- 13
- Anschraubblock
- 14
- Grundplatte
- 15
- Verschleißblech
- 16
- Riegelplatte
- 17
- Befestigungslasche
- 18
- Ventilgehäuse
- 19
- Kupplungsachse
- 20
- Spannfläche 20'
- 21
- Konusdurchbruch
- 22
- Ablauföffnung
- 23
- Ventilkörper
- 24
- Feder
- 25
- Plandichtung
- 26
- Einschraubgehäuse
- 27
- Ventilkörper
- 28
- Dichtsitz
- 29
- Ventilblock
- 30
- Adaptergehäuse (Baggerstiel)
- 31
- Aufnahmeklaue
- 32
- Widerlagerfläche
- 33
- Gewindebohrung
- 34
- Stirnseite
- 35
-
- 36
- Riegelbolzen
- 37
- Ausnehmung
für 36
- 38
- Führungsschraube
- 39
- Führungsstück
- 40
- Abdrückelement
elastomer
- 41
- Auflagefläche
- 42
- Spiel
- 43
- Spielabstand
- 44
- Aufnahmenut
- 45
- Wasserzuführung
- 46
- Längsbohrung
- 47
- Querbohrung
- 48
- Aufnahmeraum
- 49
- Fließfett
- 50
- Konusende
- 51
- Spritzdüse
- 52
- Zylinderstift
- 53
- Befestigungsschraube
- 54
- Ölanschluss
oben
- 55
- Ölanschluss
unten
- 56
- Ventilansatz
- 57
- Hydraulikdämpfer
- 58
- Deckel
- 59
- Seegerring
- 60
- Ölbohrung
- 61
- Druckraum
- 62
- Kolben
(innen)
- 63
- Kolben
(außen)
- 64
- Anlagebund
- 65
- Stirnwand
- 66
- Seitenwand
- 67
- Ausnehmung
- 68
- Ausnehmung
- 69
- Ausnehmung
- 70
- Zwischenwand
- 71
- Befestigungsschraube
- 72
- Anschraubgehäuse
- 73
- Anschlag