DE102007061294A1

DE102007061294A1 - Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern und Energiespeicher

Info

Publication number: DE102007061294A1
Application number: DE102007061294A
Authority: DE
Inventors: Thomas Sauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4), wobei ein großer, ringförmiger Hubraum (3) mit seinem beinhalteten Fluid in Korrespondenz mit einem Fluidhubraum (17) eines Energiespeichers (5) steht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern.
Hydraulikzylinder können als hydraulisch beaufschlagte Linearmotoren eingesetzt werden. Dabei kann eine Zylinderstange in einem Hydraulikrohr fluidbeaufschlagt aus- und eingeschoben werden. So kann an einer Arbeitsmaschine, mittels einer motorisch angetriebenen Hydraulikpumpe, ein druckbeaufschlagtes Fluid in einen Hubraum eines Hydraulikzylinders gefördert werden, um eine beabsichtigte Kolbenstangenverschiebung zu erwirken.
So kann an einem Hydraulikbagger oder an einer anderen Arbeitsmaschine, ein Hebegerüst mittels sich ausfahrender Hydraulikzylinder angehoben werden.
Nachteilig an diesen Arbeitsmaschinen ist, dass die oft sehr schweren Hebegerüste mit viel Energieaufwand gegen die Erdanziehungskraft angehoben werden müssen, und dass beim späteren Absenken der schweren Hebegerüste diese Energie nicht zurückgewonnen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hydraulikzylinder vorzuschlagen, welcher Energie speichern kann, um so beispielsweise an einem Hydraulikbagger eingesetzt werden zu können, mit dem Ergebnis, dass beim Absenken von Hebegerüsten, wirkende Erdanziehungskräfte abgespeichert werden können, um sie bei einem erneuten Heben von diesen Hebegerüsten wieder zur Verfügung zu haben.
Einen ähnlichen Löseversuch hat Charles Gardner im Jahr 1967 im Patent DE1286278 beschrieben, indem er von einem Hydraulikzylinder mit drei oder vier Fluidhubräumen, einen Fluidhubraum mit einem Energiespeicher in Korrespondenz brachte.
Die Wirkungsweise seiner Erfindung war jedoch so mangelhaft, dass leider keine nennenswerte praktische Umsetzung derselben erfolgte.
Meiner Erkenntnis nach, hat Charles Gardner die falschen Fluidhubräume mit dem Energiespeicher verbunden.
Deshalb benenne ich einen Lösungsweg, bei dem bei einem Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern, die entsprechend richtige Hubkammer für den Anschluss an einen Energiespeicher gewählt wird, und zwar ausdrücklich nicht die Hubkammern die Charles Gardner benannte.
Die Erfindung wird auch anhand den Ansprüchen benannt.
Der Hydraulikzylinder besteht mindestens aus einer, in einem Zylinderrohr verschiebbaren Kolbenstange, welche eine von ihrem inneren Ende herkommende Bohrung aufweist, in welche eine am inneren Zylinderrohrende stehende Stange hineinragt.
Dabei ergeben sich drei Hubkammern, welche mittels Dichtungen jeweils druckdicht abgeschlossen sind. Zwei der drei Hubkammern haben Fluidöffnungen, welche mittels arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitungen von einem motorisch angetriebenen Druckmittelerzeuger mit druckbeaufschlagtem Fluid versorgt werden können, und wodurch auch überschüssiges, im Hydraulikzylinder zu verdrängtes Fluid, von den Hydraulikleitungen, beispielsweise in einen Tank, abgeführt werden kann.
Diese zwei arbeitsmaschinenseitig, wechselseitig, fluidversorgbaren Hubkammern bestimmen den Verschiebeweg der Kolbenstange im Zylinderrohr.
Von diesen zwei arbeitsmaschinenseitig fluidversorgten Hubkammern, befindet sich eine in der Bohrung der Kolbenstange, diese ist kolbenförmig. Diese kolbenförmige Hubkammer bewirkt bei einer Fluidbeaufschlagung eine Kolbenstangenausfahrbewegung.
Die andere, arbeitsmaschinenseitig fluidversorgte Hubkammer, ist ringförmig, und befindet sich zwischen Zylinderrohr und Kolbenstange. Bei einer Fluidbeaufschlagung dieser ringförmigen Hubkammer, wird die Zylinderstange eingefahren.
Eine dritte Hubkammer, welche keine arbeitsmaschinenseitige Fluidversorgung erfährt, befindet sich zwischen Zylinderrohr und, am inneren Zylinderboden stehender Stange oder Hohlstange; sie ist auch ringförmig, und in ihrem Volumen, relativ zur zweiten ringförmigen Hubkammer gesehen, groß.
Diese dritte, große, ringförmige Hubkammer, beinhaltet ein im Wesentlichen nicht kompressibles Fluid, und ist mittels eines Fluidkanales einem Energiespeicher verbunden. Der Energiespeicher kann unterschiedliche, übliche Bauweisen aufweisen, wie in der Bauart als Blasenspeicher oder Kolbenspeicher. Die Energiespeicher haben gemeinsam, dass kompressibles Gas, wie Stickstoff, in einen Hubraum befüllt ist, und mittels Trennkörper, wie eines verschiebbaren Trennkolbens, von einem Fluidhubraum im Energiespeichers druckdicht abgetrennt ist.
Der Hydraulikzylinder bewirkt bei einer Kolbenstangeneinfahrbewegung eine Fluidverdrängung von der großen ringförmigen Hubkammer zum sich dadurch aufweitenden Fluidhubraum im Energiespeicher, wobei das Gasvolumen im separaten Gashubraum komprimiert wird, und Energie aufnimmt.
Umgekehrt wird diese aufgenommene Energie, bei einer arbeitsmaschinenseitigen beaufschlagten Kolbenstangenausfahrbewegung, wieder abgegeben.
Diese ständige Energieaufnahme und umgekehrt wieder stattfindende Energieabgabe, beim Ein- und Ausfahren eines Hydraulikzylinders, kann erfindungsgemäß dazu genützt werden, dass beim Senken von Arbeitsausrüstungen, wie Baggerarmen, und sich dabei einfahrenden Hydraulikzylindern, das von der Erdanziehungskraft angezogene Eigengewicht, oder Anteile vom Eigengewicht, zur Energieaufnahme im Energiespeicher dient.
Hebt der Bagger zu einem erneuten Ladespiel seinen Baggerarm wieder, steht ihm diese, sonst vergeudete Speicherkraft wieder unterstützend zur Hydraulikhubkraft zur Verfügung.
Vorteilhafterweise können die drei Hubkammern im Hydraulikzylinder in ihrem Volumen so definiert werden, wie es in seiner Anwendung erforderlich ist.
So können beide, arbeitsmaschinenseitig mit gleichem Hochdruck, wie 330 bar, fluidversorgten Hubkammern in ihrem Volumen definiert und ungehindert räumlich gestaltet werden, das sich dabei zwangsläufig ergebende Volumen der dritten Hubkammer ist nicht störend, da über eine definierte Festlegung des Gasdruckes, wie 100 bis 150 bar, die erwünschte Speicherkraft festgelegt werden kann.
Weitergehend könnte der gasbefüllte Hubraum im Energiespeicher durch weitere Gasflaschenanschlüsse erweitert werden, um eine möglichst konstante Speicherkraft über den gesamten Hubweg zu bewirken. Ebenfalls könnten angeschlossene Gasdruckregelanlagen dazu dienen, den Gasdruck, arbeitsspezifischen Anforderungen gemäß, variabel einstellbar zu machen.
Weitergehend können mehrere Hydraulikzylinder einem Energiespeicher zugeordnet sein.
Die Erfindung wird an der Zeichnung weitergehend beschrieben:
Die 1 zeigt, im Schnitt gezeichnet,
einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4); mit,
einer kolbenförmiger Hubkammer (1) mit arbeitsmaschinenseitiger Fluidöffnung (14),
einer ringförmigen Hubkammer (2) mit ebenfalls arbeitsmaschinenseitiger Fluidöffnung (14), und einer großen, ringförmigen Hubkammer (3) durch Fluidkanal (13) dem Energiespeicher (5) verbunden.
Die drei Hubkammern (1, 2, 3) ergeben sich aus der Hydraulikzylinderbauweise, indem eine Kolbenstange (8) mit einer an ihrem inneren Ende befindlichen Bohrung (9), verschiebbar, in einem Zylinderrohr (10) mit an ihrem inneren Kopfende (11) stehender Stange, oder Hohlstange (15), angeordnet ist. Sämtliche Hubkammern (1, 2, 3) sind mittels Dichtkörper (12) druckdicht abgeschlossen. Die Stange (15) beinhaltet hier eine Fluidöffnung (14) von der kolbenförmigen Hubkammer (1).
Der Hydraulikzylinder mit den drei Hubkammern (4) hat an seinen Enden Befestigungsmittel (16) wie sie zum Einbau in Arbeitsmaschinen üblich sind.
Die Arbeitsmaschine und entsprechend notwendige Hydraulikleitungen zu den Fluidöffnungen (14) sind nicht abgebildet.
Der rohrförmige Energiespeicher (5) hat einen durch kompressibles Gas befüllten Hubraum (6), welcher durch den verschiebbaren Trennkolben (7) und zugehörigem Dichtkörper (12), vom Fluidhubraum (17) druckdicht getrennt ist.

1: Hubkammer, kolbenförmig
2: Hubkammer, ringförmig
3: Hubkammer, ringförmig, groß
4: Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern
5: Energiespeicher
6: gasbefüllter Hubraum
7: Trennkolben
8: Kolbenstange
9: Bohrung in der Kolbenstange
10: Zylinderrohr
11: Kopfende des Zylinderrohres
12: Dichtkörper
13: Fluidkanal zum Energiespeicher
14: Fluidöffnung, zu arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitungen
15: Stange, oder Hohlstange
16: Befestigungsmittel, Auge
17: Fluidhubraum im Energiespeicher, fix oder variabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1286278 [0006]

Claims

Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4), wobei eine Kolbenstange (8) mit einer an ihrem inneren Ende befindlichen Bohrung (9), verschiebbar in einem Zylinderrohr (10) mit an seinem inneren Kopfende (11) stehender Stange (15), so angeordnet ist, dass alle drei Hubkammern (1, 2, 3) mittels Dichtkörper (12) druckdicht abgeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die kolbenförmige Hubkammer (1) in der Bohrung (9) der Kolbenstange (8) liegend, eine Fluidöffnung (14) zu einer arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitung aufweist; dass die ringförmige Hubkammer (2) zwischen Zylinderrohr (10) und Kolbenstange (8) liegend, ebenfalls eine Fluidöffnung (14) zu einer arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitung aufweist; und dass von der großen, ringförmigen Hubkammer (3) zwischen Zylinderrohr (10) und Stange, oder Hohlstange (15) liegend, ein Fluidkanal (13) zu einem Energiespeicher (5) führt.
Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (5) einen, mit kompressiblem Gas befüllten Hubraum aufweist.
Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass er in motorisch angetriebenen Arbeitsmaschinen zum Anheben von Arbeitsausrüstungen eingesetzt wird, bei welchen das durch die Erdanziehungskraft entstehende Eigengewicht, oder Anteile vom Eigengewicht der Arbeitsausrüstungen durch den Energiespeicher ausbalanciert werden.
Hydraulikzylinder mit drei Hubkammern (4) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hydraulikzylinder einem Energiespeicher (5) zugeordnet sein können, oder dass einem Energiespeicher (5) weitere Gasflaschen angeschlossen sein können, und dass der gasbefüllte Hubraum (6) variabel druckbefüllbar, oder volumenveränderbar ist.