DE102006003660A1

DE102006003660A1 - Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten

Info

Publication number: DE102006003660A1
Application number: DE200610003660
Authority: DE
Inventors: Andreas Völker
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2006-01-26
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: DE102006003660B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich nach einer Primär-Verdrängereinheit bewegbaren Sekundär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer aus einem Zylinderrohr (1) ausfahrbaren Kolbenstange (2) ausgebildet ist. Die Kolbenstange (2) weist eine Initialwirkfläche (Z) auf, die mittels einer abhängig vom Druck in einem Zulaufkanal (4) von einer Schließ- in eine Öffnungsstellung schaltbaren Ventileinrichtung (Rückschlagventil 8, Feder 9) mit Druck beaufschlagbar ist. Im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange (2) ist der Zulaufkanal (4) von einem Druckraum (5) des Zylinderrohrs (1) getrennt. Erfindungsgemäß ist die Initialwirkfläche (2a) im Druckraum (5) angeordnet und mündet in diesem ein Bypasskanal (7), der durch die Ventileinrichtung (Rückschlagventil 8, Feder 9) mit dem Zulaufkanal (4) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich nach einer Primär-Verdrängereinheit bewegbaren Sekundär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer aus einem Zylinderrohr ausfahrbaren Kolbenstange ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange eine Initialwirkfläche aufweist, die mittels einer abhängig vom Druck in einem Zulaufkanal von einer Schließ- in eine Öffnungsstellung schaltbaren Ventileinrichtung mit Druck beaufschlagbar ist, und wobei im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange der Zulaufkanal von einem Druckraum des Zylinderrohrs getrennt ist.

Eine gattungsgemäße Einrichtung ist in der DE 101 25 351 A1 offenbart und ist dort für den Einsatz in Hubmasten von Flurförderzeugen (z. B. Gabelstaplern) vorgesehen.

In derartigen Hubmasten ist ein zuerst ausfahrender, als Tauchkolbenzylinder ausgebildeter Primärhubzylinder mit einem Lastaufnahmemittel verbunden, beispielsweise einem Gabelträger, während ein danach ausfahrbarer, ebenfalls als Tauchkolbenzylinder ausgebildeter Sekundärhubzylinder (oder auch zwei Sekundärhubzylinder) an einem höhenbeweglichen Mast angreift, der in einem Standmast geführt ist. Die Ausfahrreihenfolge der Kolbenstangen der Hubzylinder wird durch die Kolbenflächen bestimmt, wobei der Primärhubzylinder aufgrund seiner größeren Kolbenfläche zuerst ausfährt. Erst wenn die Kolbenstange des Primärhubzylinders vollständig ausgefahren ist bzw. gegen eine Begrenzung anschlägt, beginnt die Kolbenstange des Sekundärhubzylinders auszufahren, weil sich der Systemdruck erhöht.

Aufgrund der unterschiedlichen Kolbenflächen der Hubzylinder ergeben sich unterschiedliche Hubgeschwindigkeiten, was sich durch den Einsatz von flächengleichen Hubzylindern vermeiden lässt. Hierbei wird dann die Ausfahrreihenfolge ausschließlich durch das Eigengewicht der von den Hubzylindern anzuhebenden Komponenten bestimmt.

Unabhängig vom Verhältnis der Kolbenflächen kann es unter ungünstigen Umständen vorkommen, insbesondere bei niedrigen Öltemperaturen, dass die Kolbenstange des Sekundärhubzylinders zuerst ausfährt. Diese Umkehr der Bewegungsreihenfolge kann auch beim Einfahren des Hubgerüstes auftreten, wird dann jedoch als weniger kritisch angesehen.

Gemäß einem in der oben genannten Druckschrift beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zwei Sekundärhubzylinder in Parallelschaltung an eine Druckmittelquelle angeschlossen und ist ein Primärhubzylinder einem der Sekundärhubzylinder in Reihe nachgeschaltet. Dem anderen Sekundärzylinder ist ein druckabhängig öffnendes Sperrventil vorgeschaltet, das in die Kolbenstange dieses Sekundärzylinders im Bereich des Kolbenstangenbodens integriert ist. Erst bei Erreichen eines gegenüber dem normalen Betriebsdruck erhöhten Druckes öffnet das Sperrventil und es wird eine innerhalb der Kolbenstange angeordnete Initialwirkfläche mit Druck aus dem in den Zylinderboden eingearbeiteten Zulaufkanal beaufschlagt. Durch den an der Initialwirkfläche anstehenden Druck wird an der Kolbenstange eine Kraft erzeugt, die groß genug ist, um die Kolbenstange in Ausfahrrichtung zu bewegen und dadurch weitere Wirkflächen zur Druckbeaufschlagung freizugeben, an denen Kräfte in Ausfahrrichtung erzeugt werden.

Durch das Sperrventil wird einerseits die Druckdifferenz zwischen dem Primärhubzylinder und dem zweiten Sekundärhubzylinder erhöht, andererseits wird eine zum Ausfahren der Kolbenstange des Sekundärhubzylinders erforderliche Initialwirkfläche erst dann zur Druckbeaufschlagung freigegeben, wenn ein bestimmter Systemdruck erreicht ist, beim dem man davon ausgehen kann, dass der Primärhubzylinder vollständig ausgefahren ist. Insgesamt wird dadurch ein Vertauschen der Bewegungsreihenfolge verhindert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen anderen Aufbau als die aus dem Stand der Technik bekannte Einrichtung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Initialwirkfläche im Druckraum angeordnet ist und in diesem ein Bypasskanal mündet, der durch die Ventileinrichtung mit dem Zulaufkanal verbindbar ist.

Die Initialwirkfläche ist somit nicht – wie aus dem Stand der Technik bekannt – in das Innere der Kolbenstange integriert, sondern so an der Kolbenstange angeordnet, nämlich im radial äußeren Bereich, dass sie sich im Druckraum des Zylinderrohrs befindet. Um bei eingefahrener Kolbenstange und somit getrennter Verbindung zwischen dem Zulaufkanal und dem Druckraum dennoch einen Druck im Druckraum erzeugen zu können, mündet im Druckraum ein Bypasskanal, der durch die druckabhängig von einer Schließ- in eine Öffnungsstellung schaltbare Ventileinrichtung an den Zulaufkanal anschließbar ist.

Die Ventileinrichtung erhöht die Druckdifferenz zwischen Primär- und Sekundär-Verdrängereinheit und sorgt dafür, dass die Initialwirkfläche der Kolbenstange der Sekundär-Verdrängereinheit erst ab einem bestimmten Druckniveau mit Druck beaufschlagt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Primär-Verdrängereinheit zeitlich stets vor der Sekundär-Verdrängereinheit betätigt wird.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Zulaufkanal und der Bypasskanal in den Zylinderboden eingearbeitet, wobei der Zulaufkanal als zentrische Axialbohrung ausgebildet ist und der Bypasskanal eine mit der Axialbohrung verbundene Querbohrung aufweist und wobei die Kolbenstange im eingefahrenen Zustand auf dem Zylinderboden aufsitzt und den Zulaufkanal abdeckt.

Gemäß einer zweiten, nicht minder vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Zulaufkanal in den Zylinderboden und der Bypasskanal in die Kolbenstange eingearbeitet, wobei der Zulaufkanal als zentrischen Axialbohrung ausgebildet ist, an den eine in die Kolbenstange eingearbeitete Axialausnehmung anschließt, von der eine Querbohrung abzweigt, die im Druckraum mündet, und wobei die Kolbenstange im eingefahrenen Zustand auf dem Zylinderboden aufsitzt und den Zulaufkanal abdeckt. Der Bypasskanal besteht somit aus der zentrischen Axialausnehmung in der Kolbenstange und der daran anschließenden Querbohrung.

Sofern die Kolbenstange und der Zylinderboden im Kontaktbereich kegelförmig ausgebildet sind, lässt sich auf einfache Weise im radial äußeren Bereich der Kolbenstange eine Initialwirkfläche erzeugen. Darüber hinaus erweist sich diese Bauform als günstig für die Abdichtung der Kolbenstange zum Zylinderboden.

Die Ventileinrichtung kann ein in Richtung zum Druckraum des Zylinderrohrs öffendes Rückschlagventil und eine in Schließrichtung des Rückschlagventils wirkende Feder aufweisen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Funktion der Ventileinrichtung auf andere Weise zu erzielen, z. B. durch eine elastische Dichtung im Bypasskanal, die druckabhängig öffnet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

1 einen Längsschnitt durch den Bodenbereich eines hydraulischen Zylinders und

2 einen Längsschnitt durch den Bodenbereich einer Variante des hydraulischen Zylinders.

In den Figuren ist eine hydraulische Sekundär-Verdrängereinheit dargestellt, die zeitlich nach einer Primär-Verdrängereinheit betätigbar sein soll und im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Zylinder (sog. „Plungerzylinder") ausgebildet ist, der ein Zylinderrohr 1 und eine daraus ein- und ausfahrbare Kolbenstange 2 aufweist. Ein derartiger Zylinder kann als Hubzylinder in einem Hubgerüst eines Flurförderzeugs zum Einsatz kommen. Auch die in den Figuren nicht gezeigte Primär-Verdrängereinheit ist demzufolge im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Hubzylinder.
Zur Versorgung der Sekundär-Verdrängereinheit mit Druckmittel ist in einen Zylinderboden 3 des Zylinderrohrs 1 ein als zentrische Axialbohrung ausgebildeter Zulaufkanal 4 eingearbeitet, der mit dem in der Figur oberen Ende in einem Druckraum 5 des Zylinderrohrs 1 mündet. Mit dem in der Figur unteren Ende kann der Zulaufkanal 4 an eine Druckmittelquelle angeschlossen sein, die auch die Primär-Verdrängereinheit versorgt (sogenannte „bodenseitige" Befüllung des Hubzylinders).
In dem in 1 gezeigten Betriebszustand der Sekundär-Verdrängereinheit ist der Zulaufkanal 4 durch die auf dem Zylinderboden 3 aufsitzende Kolbenstange 2 vom Druckraum 5 getrennt. Hierbei kann, wie dargestellt, die Kolbenstange 2 mit einer zentrischen Axialausnehmung 6 versehen sein (Sackloch). Vom Zulaufkanal 4 zweigt ein Bypasskanal B ab, der im Druckraum 5 des Zylinderrohrs 1 mündet und eine in den Zylinderboden 3 eingearbeitete Querbohrung 7 aufweist.
Im Bypasskanal B (hier: in der Querbohrung 7) befindet sich eine Ventileinrichtung, die ein in Richtung zum Druckraum 5 öffnendes Rückschlagventil 8 aufweist und eine Feder 9, mit der das Rückschlagventil 8 in Richtung zur Schließstellung beaufschlagt ist. Mit Hilfe der Ventileinrichtung wird das Druckniveau im Zulaufkanal 4 und damit auch im Versorgungsbereich der Primär-Verdrängereinheit angehoben. Gleichzeitig sorgt die Ventileinrichtung dafür, dass der Druckraum 5 zunächst nicht mit Druckmittel aus dem Bypasskanal versorgt wird. Ein im radial äußeren Bereich der Kolbenstange 2 innerhalb des Druckraums 5 angeordnete, kreisringförmige Initialwirkfläche Z kommt daher zunächst nicht zur Wirkung.
Wenn die Primär-Verdrängereinheit vollständig betätigt ist, die Kolbenstange des Primär-Hubzylinders sich also am Anschlag befindet, steigt das Druckniveau im Zulaufkanal 4 und damit auch im Bypasskanal B soweit an, dass das Rückschlagventil 8 in Richtung zum Druckraum 5 öffnet und Druckmittel in den Druckraum 5 des Zylinderrohrs 1 einströmen kann. Dadurch wird die Initialwirkfläche Z mit Druck beaufschlagt, die in Ausfahrrichtung der Kolbenstange 2 wirkt. Zusammen mit der in der Axialausnehmung 6 durch den dort anstehenden Druck erzeugten Kraft sind die an der Kolbenstange 2 in Ausfahrrichtung insgesamt erzeugten Kräfte groß genug, um ein Ausfahren der Kolbenstange 2 aus dem Zylinderrohr 1 zu erzielen. Dabei wird dann auch ein kegelförmiger Kontaktbereich F der Kolbenstange 2, der sich radial zwischen der Axialausnehmung 6 und der Initialwirkfläche Z befindet und bei eingefahrender Kolbenstange 2 auf dem dazu komplementär geformten Zylinderboden 3 aufsitzt, mit Druck beaufschlagt und somit in Ausfahrichtung wirksam.
Der Ansprechdruck der Ventileinrichtung hängt von der Federkraft der Feder 9 ab und ist somit durch geeignete Auswahl der Feder 9 und ggf. zusätzlich durch eine in den Figuren nicht dargestellte Vorspanneinrichtung einstellbar.
Bei der in 2 dargestellten Variante besteht der Bypasskanal B aus einem unteren Abschnitt der Axialausnehmung 6 und der in die Kolbenstange 2 eingearbeiteten Querbohrung 7. Die Querbohrung 7 befindet sich also nicht im Zylinderboden 3 sondern in der Kolbenstange 2, so dass bei auf dem Zylinderboden 3 aufsitzender Kolbenstange 2 Druckmittel aus dem Zulaufkanal 4 zuerst in die Axialausnehmung 6 und dann in die Querbohrung gelangt.
Grundsätzlich ist es auch möglich, in kinematischer Umkehr des Hubzylinderprinzips, die Kolbenstange 2 zu fixieren und demgegenüber das Zylinderrohr 1 auszufahren. In diesem Fall würde die Axialausnehmung 6 in der Kolbenstange 2 als Zulaufkanal genutzt werden, der am außerhalb der Kolbenstange befindlichen Kolbenstangenende an eine Druckmittelquelle angeschlossen ist, während der Zylinderboden 3 bzw. die darin eingearbeitete zentrische Axialbohrung verschlossen wären.

Claims

Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von mindestens zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten mit einer zeitlich nach einer Primär-Verdrängereinheit bewegbaren Sekundär-Verdrängereinheit, die als Zylinder mit einer aus einem Zylinderrohr ausfahrbaren Kolbenstange ausgebildet ist, wobei die Kolbenstange eine Initialwirkfläche aufweist, die mittels einer abhängig vom Druck in einem Zulaufkanal von einer Schließ- in eine Öffnungsstellung schaltbaren Ventileinrichtung mit Druck beaufschlagbar ist, und wobei im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange der Zulaufkanal von einem Druckraum des Zylinderrohrs getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Initialwirkfläche (Z) im Druckraum (5) angeordnet ist und in diesem ein Bypasskanal (B) mündet, der durch die Ventileinrichtung (Rückschlagventil 8, Feder 9) mit dem Zulaufkanal (4) verbindbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (4) und der Bypasskanal (B) in den Zylinderboden (3) eingearbeitet sind, wobei der Zulaufkanal (4) als zentrische Axialbohrung ausgebildet ist und der Bypasskanal (B) eine mit der Axialbohrung verbundene Querbohrung (7) aufweist und wobei die Kolbenstange (2) im eingefahrenen Zustand auf dem Zylinderboden (3) aufsitzt und den Zulaufkanal (4) abdeckt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufkanal (4) in den Zylinderboden (3) und der Bypasskanal (B) in die Kolbenstange (2) eingearbeitet ist, wobei der Zulaufkanal (4) als zentrischen Axialbohrung ausgebildet ist, an den eine in die Kolbenstange (2) eingearbeitete Axialausnehmung (6) anschließt, von der eine Querbohrung (7) abzweigt, die im Druckraum (5) mündet, und wobei die Kolbenstange (2) im eingefahrenen Zustand auf dem Zylinderboden (3) aufsitzt und den Zulaufkanal (4) abdeckt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (2) und der Zylinderboden (3) im Kontaktbereich (F) kegelförmig ausgebildet sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung ein in Richtung zum Druckraum (5) des Zylinderrohrs (2) öffendes Rückschlagventil (8) und eine in Schließrichtung des Rückschlagventils (8) wirkende Feder (9) aufweist.