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Technisches Gebiet
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Diese
Offenbarung bezieht sich allgemein auf einen hydraulischen Rückstell-
und Einstellmechanismus und insbesondere auf einen hydraulischen
Rückstell- und Einstellmechanismus für die Raupenanordnung
einer Maschine.
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Hintergrund
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Eine
Raupenmaschine, wie beispielsweise ein Raupentraktor oder Raupenbagger,
wird typischerweise durch eine oder mehrere Raupenanordnungen getragen
und angetrieben. Jede Raupenanordnung kann eine endlose bzw. umlaufende
Raupe mit einer Vielzahl von verbundenen Gelenkkomponenten oder
Gliedern aufweisen. Jede Raupenanordnung weist typischerweise auch
ein Antriebsrad oder ein Kettenrad und ein oder mehrere Laufräder
auf. Die Raupe wird um das Antriebsrad und das eine Laufrad oder
die Vielzahl von Laufrädern angetrieben, und dies kann
wiederum die Maschine über den Erdboden vorantreiben.
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Während
des Betriebs der Maschine kann es nötig sein, dass man
verschiedene Kräfte aufnehmen kann, die auf die Raupe ausgeübt
werden können. Beispielsweise können Steine und/oder
Schmutz zwischen dem Laufrad und der Raupe eindringen, was die Spannung
auf der Raupe vergrößert, was möglicherweise
einen Schaden verursacht und in Abschaltzeit bzw. Ausfallzeit zur
Reparatur oder zum Ersatz der Raupe führt. Zusätzlich
kann ein Mechanismus vorgesehen sein, um eine Entfernung und einen Ersatz
oder eine Reparatur der Raupe zu ermöglichen, und eine
Raupeneinstellung bezüglich Abnutzung. Mechanismen, die
dafür ausgelegt sind, um Kräfte auf Raupen während
des Maschinenbetriebs aufzunehmen und/oder die ausgelegt sind, um
eine Entfernung, einen Ersatz und/oder eine Reparatur der Raupe
zu ermöglichen, können Schraubenfedern oder Hydraulikzylinder
und Akkumulatoren aufweisen, die mit der Raupenanordnung assoziiert
sind. Hydraulische Rückstell- und Einstellmechanismen können
Anordnungen aufweisen, um sowohl die Laufradrückstellbewegung
aufzunehmen bzw. aus zugleichen, als auch ein Laufrad zur Einstellung
der Raupenspannung zu bewegen.
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Ein
System zur Aufnahme einer hydraulischen Rückstellung und
Einstellung eines Laufrades in einer Raupenanordnung wird im
US-Patent Nr. 6,682,155 offenbart,
das an Hoff u. a. erteilt wurde (das '155-Patent). Das '155-Patent
offenbart einen Mechanismus, der sowohl die Rückstellbewegung
eines Laufrades aufnimmt als auch eine Einstellung des Laufrades
zur Veränderung der Raupenspannung vorsieht. In dem Mechanismus
des '155-Patentes wird eine Rückstellbewegung eines Laufrades nach
einem Stoß, wie beispielsweise durch einen Stein oder Schmutz,
die in der Raupe eingeschlossen sind, durch eine mit Strömungsmittel
gefüllte Rückstellkammer in Zusammenarbeit mit
einem Akkumulator vorgesehen. Eine Einstellung des Laufrades wird
durch Zugabe oder Entfernung eines Schmiermittels aus einer Einstellkammer
aufgenommen bzw. eingestellt. Das '155-Patent offenbart auch eine
Laufkammer und einen Laufkolben in der Hydraulikschaltung mit einem
oder mehreren Antriebsmotoren für Raupenantriebsräder.
Das '155-Patent sieht betriebsmäßig ein Ventil
vor, um zu gestatten, dass die Hydraulikschaltung für die
Antriebsmotoren den Strömungsmittelvorrat in der Rückstellkammer auffüllt,
falls nötig.
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Während
der Mechanismus des '155-Patentes Anwendung bei der Aufnahme einer
Rückstellung und Einstellung eines Laufrades finden kann,
kann das System übermäßig kompliziert
sein. Die Kombination aus Rückstell-, Einstell- und Laufzylinder
kann schließlich die Kosten steigern, da sie offensichtlich nur
als eine Einheit ersetzt werden kann, und zwar insofern als dass
sie keine modulare Konstruktion von einzelnen Komponenten darstellt.
Zusätzlich ist der Mechanismus mit einem Hydrauliksystem
verbunden, welches die Antriebsmotoren für die Raupenanordnungen
und Rohrleitungen aufweist, die zum Akkumulator führen.
Diese Verbindung mit einem größeren Hydrauliksystem
vergrößert die Chance von Lecks durch Leitungen
und Armaturen bzw. Fittings, genauso wie eine Fehlfunktion, die
durch ein Versagen von anderen Systemkomponenten verursacht wird.
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Die
vorliegende Offenbarung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere
der Probleme oder Nachteile der gegenwärtigen Technik zu
lösen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein hydraulischer Rückstell-
und Einstellmechanismus für eine Raupenanordnung mit einem
Laufrad vorgesehen. Der Mechanismus weist einen Rückstellzylinder
auf, der konfiguriert ist, um eine Menge an Hydraulikströmungsmittel
zu enthalten. Ein Stangenelement ist mit dem Laufrad gekoppelt und
ist konfiguriert, um sich in dem Rückstellzylinder hin
und her zu bewegen. Das Laufrad ist konfiguriert, um eine Kraft
auf das Stangenelement auszuüben, um hydraulisches Strömungsmittel
aus dem Rückstellzylinder zu treiben bzw. zu drücken,
wenn die Kraft eine vorbestimmte Kraft überschreitet. Ein Akkumulator
weist einen Kolben auf und ist konfiguriert, um eine Menge an Gas
unter Druck auf einer Seite des Kolbens zu enthalten, und um vom
Rückstellzylinder eine Menge des Hydraulikströmungsmittels
auf der anderen Seite des Kolbens aufzunehmen, wenn die Kraft die
vorbestimmte Kraft überschreitet. Ein Einstellmechanismus
weist ein Reservoir für hydraulisches Strömungsmittel
auf, und ist konfiguriert, um Hydraulikströmungsmittel
vom Einstellmechanismus zum Rückstellzylinder unter ausreichendem
Druck zu liefern, um das Stangenelement und das Laufrad zu bewegen.
Ein Flusspfad ist für hydraulisches Strömungsmittel
zwischen dem Rückstellzylinder und dem Akkumulator vorgesehen, und
ist auch zwischen dem Rückstellzylinder und dem Einstellmechanismus
vorgesehen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Offenbarung sieht ein Verfahren eine Rückstellbewegung und
Einstellung des Laufrades einer Raupenanordnung vor. Das Verfahren
weist auf, hydraulisches Strömungsmittel in einem Rückstellzylinder
einzuschließen, der mit dem Laufrad assoziiert ist. Das Verfahren
weist auch auf, Gas unter Druck in einem Akkumulator auf einer Seite
eines Kolbens einzuschließen. Das Verfahren weist weiter
auf, hydraulisches Strömungsmittel aus dem Rückstellzylinder durch
einen Flusspfad und in den Akkumulator gegen die entgegengesetzte
Seite des Kolbens zu treiben bzw. zu drücken, und zwar
anspre chend darauf, dass eine Kraft der Rückstellbewegung
des Laufrades zum Rückstellzylinder hin, eine vorbestimmte
Kraft überschreitet. Das Verfahren weist auch auf, die Laufradposition
durch Betätigung eines Einstellmechanismus einzustellen,
um hydraulisches Strömungsmittel von einem Reservoir durch
den Flusspfad in den Rückstellzylinder zu pumpen, um die Menge
des hydraulischen Strömungsmittels im Rückstellzylinder
zu vergrößern und das Laufrad in einer Richtung
weg vom Rückstellzylinder zu bewegen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein
umfassenderes Verständnis dieser Offenbarung wird durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung verständlicher,
wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gesehen wird, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche
Komponenten zeigen, wobei die Figuren Folgendes darstellen:
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1 eine
Seitenansicht einer beispielhaften Maschine, die ein beispielhaftes
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darin
verkörpert;
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2 eine
vergrößerte, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht
einer beispielhaften Raupenanordnung der beispielhaften Maschine
der 1, die ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Offenbarung darin verkörpert; und
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3 eine
schematische Veranschaulichung eines hydraulischen Rückstell-
und Einstellmechanismus gemäß einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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1 veranschaulicht
eine von einer Anzahl von Raupenmaschinen, die einen hydraulischen Rückstell-
und Einstellmechanismus gemäß dieser Offenbarung
verkörpern kann. Beispielsweise veranschaulicht 1 eine
Maschine 10 in Form eines Hydraulikbaggers, der eingesetzt
werden kann, um zahlreiche Betriebsvorgänge auszuführen,
wie beispielsweise Graben und Materialbewegung. Es wird klar sein,
dass, während die Maschine 10 derart veranschaulicht
ist, dass sie ein Hydraulikbagger ist, der hydraulische Rückstell-
und Einstellmechanismus gemäß dieser Offenbarung
in nahezu irgendeiner Art von Raupenmaschine verkörpert
sein kann. Die Maschine 10 kann eine Anzahl von Arbeitswerkzeugen aufweisen,
wie beispielsweise eine hydraulisch angetriebene Schaufelanordnung 12,
die an einem Ende einer Auslegeranordnung 14 mit einem
Auslegerarm 16 und einer Vorderauslegeranordnung 18 befestigt
sein kann. Die Maschine 10 kann weiter einen geeigneten
Motor aufweisen, wie beispielsweise einen Dieselmotor, um die Bewegungsleistung
für sowohl die Bewegung der Maschine 10 entlang
des Erdbodens als auch den Betrieb der Schaufelanordnung 12 und
der Auslegeranordnung 14 vorzusehen.
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Die
Maschine 10 kann auch ein Paar von Raupenanordnungen 30 aufweisen,
obwohl nur eine in 1 und 2 gezeigt
ist. Jede Raupenanordnung 30 kann im Allgemeinen eine Rahmenanordnung 32,
ein Antriebsrad 34, ein Laufrad 36, wie beispielsweise
ein Leerlaufrad, und eine oder mehrere Führungen 38 aufweisen,
wie beispielsweise Führungsrollen. Für jede Raupenanordnung 30 kann eine
Fahrraupe, wie beispielsweise eine endlose bzw. umlaufende Raupe 40 durch
das Antriebsrad 34 angetrieben werden, sodass sie um das
Laufrad 36 und ein oder mehrere Führungen 38 voranbewegt wird,
wodurch die Antriebsleistung zur Bewegung der Maschine 10 geliefert
wird. Das Antriebsrad 34 kann beispielsweise ein (nicht
gezeigter) umschaltbarer Hydraulikmotor sein, um die Maschine entweder
in einer Vorwärtsrichtung 26 oder in einer Rückwärtsrichtung 28 zu
bewegen. Falls erwünscht, kann die endlose Raupe 40 mit
Schuhen bzw. Platten 42 für niedrige Flächenpressung
(LGP-Raupenschuhe, LGP = low ground Pressure) versehen sein. Während
in dem beispielhaften in den 1 und 2 veranschaulichten
Ausführungsbeispiel nur ein einziges Laufrad 36 gezeigt
ist, wird zusätzlich klar sein, dass es mehrere Laufräder
geben kann, und zwar abhängig von der Form der Raupenanordnung.
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Es
sei bemerkt, dass das Antriebsrad 34 ein Antriebsrad aufweisen
kann, welches durch Reibung mit der endlosen Raupe 40 in
Eingriff ist, oder ein Antriebskettenrad, welches mechanisch mit
der endlosen Raupe 40 in Eingriff ist. In einem Aus führungsbeispiel
ist das Laufrad 36 an einem ersten Ende 40a der
Raupenanordnung 30 positioniert, während das Antriebsrad 34 an
einem zweiten und gegenüberliegenden Ende 40b der
Raupenanordnung 30 positioniert ist. Für eine
einfache Bezugnahme ist das erste Ende 40a, an dem das
Laufrad 36 positioniert ist, üblicherweise als
der „Vorderteil" der Maschine 10 bezüglich
der Kabine 22 beschrieben, während das zweite
Ende 40b mit dem Antriebsrad 34 als der „Hinterteil"
beschrieben wird.
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Die
Kabine 22 der Maschine 10 kann Vorrichtungen,
die mit der Maschine 10 assoziiert sind, die von einem
Bediener während des Betriebs der Maschine 10 eingesetzt
werden können, umschließen oder in anderer Weise
aufnehmen. Die Kabine 22 kann eine (nicht gezeigte) Bedienerstation
und eine Anzahl von Steuervorrichtungen aufweisen, wie beispielsweise
(nicht gezeigte) Hebelanordnungen und eine oder mehrere (nicht gezeigte)
Fußpedalanordnungen. Die Kabine 22 kann Teil einer Überstruktur 23 sein,
die über eine Schwenkanordnung 24 auf einem Unterfahrgestell 29 positioniert
sein kann, welches von den Raupenanordnungen 30 der Maschine 10 getragen
wird. Die Schwenkanordnung 24 kann gestatten, dass die Überstruktur 23 sowohl
in der Richtung im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn
relativ zum Unterfahrgestell 29 und den Raupenanordnungen 30 gedreht
werden kann.
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Wie
allgemein in 2 bezeichnet, weist jede Raupenanordnung 30 einen
hydraulischen Rückstell- und Einstellmechanismus 60 auf.
Der hydraulische Rückstell- und Einstellmechanismus 60, der
teilweise in 2 gezeigt ist, ist konfiguriert,
um die geeignete Raupenspannung aufrecht zu halten, eine Rückstellbewegung
des Laufrades aufgrund von äußeren Kräften
aufzunehmen und eine Laufradbewegung zu gestatten, die beispielsweise
für eine Einstellung, eine Entfernung, einen Ersatz oder
eine Reparatur einer Raupe nötig sein kann. Der hydraulische
Rückstell- und Einstellmechanismus 60 kann in der
Raupenanordnung 32 aufgenommen sein, und ein Zugriff auf
die Komponenten des hydraulischen Rückstell- und Einstellmechanismus 60 kann über eine
oder mehrere (nicht gezeigte) Zugangstür oder Zugangstüren
vorgesehen sein. Wie im Allgemeinen in 2 zu sehen
ist, kann der hydraulische Rückstell- und Einstellmechanismus 60 einen
Rückstellzylinder 62 und eine assoziierte Stange 68 aufweisen.
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3 ist
eine schematische Veranschaulichung von Komponenten des gezeigten
hydraulischen Rückstell- und Einstellmechanismus 60,
zum einfacheren Verständnis ohne die mechanischen Details
der Raupenanordnung 30. Der hydraulische Rückstell-
und Einstellmechanismus 60 weist beispielsweise neben anderen
Komponenten einen hydraulischen Rückstellzylinder 62,
einen Akkumulator 64 und einen Einstellmechanismus 66 auf.
Es wird verständlich sein, dass die verschiedenen Komponenten
des hydraulischen Rückstell- und Einstellmechanismus, die
schematisch in 3 veranschaulicht sind, in der
tatsächlichen Praxis in geeigneter Weise und effizient
in den Umgrenzungen einer Raupenanordnung 30 gepackt sein
können.
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Immer
noch mit Bezug auf das in 3 veranschaulichte
beispielhafte Ausführungsbeispiel kann der hydraulische
Rückstellzylinder 62 eine assoziierte Stange 68 aufweisen,
die wiederum in geeigneter Weise direkt oder durch eine dazwischenliegende
Koppelung mit der Tragwelle 44 für das Laufrad 36 gekoppelt
sein kann. Beispielsweise kann die Stange 68 direkt an
der Welle 44 des Laufrades 36 montiert sein, und
zwar derart, dass die Bewegung des Laufrade 36 entweder
nach rechts oder nach links in 3 direkt
auf die Stange 68 übertragen wird und umgekehrt.
Der hydraulische Rückstellzylinder 62 und seine
assoziierte Stange 68 können ein variables Volumen
von Hydraulikströmungsmittel in einer Kammer 70 umschließen,
die von dem hydraulischen Rückstellzylinder 62 und
seiner assoziierten Stange 68 gebildet wird.
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In
dem beispielhaften in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist die Stange 68 mit einer Größe geformt,
um mit dem Innendurchmesser des hydraulischen Rückstellzylinders 62 zusammenzupassen.
In diesem Beispiel weist der hydraulische Rückstellzylinder 62 nur
die einzelne Kammer 70 auf. Der hydraulische Rückstellzylinder 62 kann
einen geeigneten Anschluss 72 aufweisen, beispielsweise
am Zylinderende 74, durch welchen hydraulisches Strömungsmittel
in den hydraulischen Rückstellzylinder 62 eintreten
kann und aus diesem austreten kann. Es ist zu sehen, dass eine Bewegung
der Stange 68 nach rechts in 3, beispielsweise
aufgrund einer externen Kraft auf das Laufrad 36, dazu
tendieren wird, das hydraulische Strömungsmittel in der
Kammer 70 aus dem hydraulischen Rückstellzylinder 62 durch
den Anschluss 72 zu drücken.
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Ein
Akkumulator 64 kann mit dem hydraulischen Rückstell-
und Einstellmechanismus 60 assoziiert sein und als Teil
davon mit eingeschlossen sein. Der Akkumulator 64 kann
einen geeigneten Kolben aufweisen, wie beispielsweise einen Kolben 76.
Der Akkumulator 64 kann ein erstes Ende 78 und
ein zweites Ende 80 aufweisen Der variable Raum 82 kann
im Akkumulator 64 zwischen dem ersten Ende 78 und
einer Seite 84 des Kolbens 76 gebildet werden.
Gas, wie beispielsweise Luft, Stickstoff oder ein geeignetes inertes
Gas kann beispielsweise mit dem variablen Raum 82 unter
Druck eingeschlossen werden. Das zweite Ende 80 des Akkumulators 64 kann einen
geeigneten Anschluss 86 aufweisen. Der Kolben 76 ist
in einer Position gegen das zweite Ende 80 veranschaulicht,
wodurch der variable Raum 82 maximiert wird. Dies kann
als ein normaler Betriebszustand für den Akkumulator 64 und
als eine normale Position für den Kolben 76 verstanden
werden, wobei externe Kräfte auf dem Laufrad 36 nicht
ausreichen, um eine wesentliche Bewegung der Stange 68 innerhalb
des Rückstellzylinders 62 zu bewirken. Die Art und
Weise der Gegenwirkung zwischen dem Rückstellzylinder 62 und
dem Akkumulator 64 und der Austausch des hydraulischen
Strömungsmittels dazwischen wird im Folgenden detaillierter
erklärt.
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Der
hydraulische Rückstell- und Einstellmechanismus 60 kann
einen Einstellmechanismus 66 aufweisen. Der Einstellmechanismus 66 kann
beispielsweise eine geeignete Handpumpe 88 aufweisen. Die
Handpumpe 88 kann beispielsweise ein Pumpelement 90 aufweisen,
welches in geeigneter Weise manuell durch einen Handgriff 92 betätigt
werden kann. Der Handgriff 92, der in dem beispielhaften Ausführungsbeispiel
schematisch in 3 veranschaulicht ist, kann
in geeigneter Weise zu einem Körper 94 hin geschwenkt
werden, und der Handgriff 92 kann in geeigneter Weise mit
dem Pumpelement 90 gekoppelt sein, sodass eine Betätigung
des Handgriffes 92 eine Pumpwirkung des Pumpelementes 90 in
der Pumpkammer 96 zur Folge hat. Ein geeigneter Verriegelungsmechanismus 98,
der schematisch veranschaulicht ist, kann vorgesehen sein, um sicherzustellen,
dass der Handgriff 92 sicher am Platz während
des Betriebs der Maschine bleibt, und kann gelöst werden,
um eine Betätigung des Handgriffes 92 zu gestatten,
falls erwünscht.
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Der
Einstellmechanismus 66 kann ein Reservoir 100 aufweisen,
welches mit dem Körper 94 assoziiert ist. Das
Reservoir 100 kann einen Hydraulikströmungsmittelvorrat
enthalten, der zumindest ausreicht, um die Kammer 70 des
Rückstellzylinders 62 bis zu seiner maximalen
vorgesehenen Kapazität während des Maschinenbetriebes
zu füllen. Das Reservoir 100 kann auch ausreichend
hydraulisches Strömungsmittel aufweisen, um irgendeine
Abnutzung oder Dehnung einer endlosen Raupe während des
Maschinenbetriebes zu kompensieren. Die Art und Weise der Gegenwirkung
zwischen dem Rückstellzylinder 62 und dem Einstellmechanismus 66 und
der Austausch des hydraulischen Strömungsmittels dazwischen
wird im Folgenden genauer erklärt.
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Geeignete
Ventile und Hydraulikflusspfade können mit dem Einstellmechanismus 66 assoziiert sein.
In dem in 3 veranschaulichten beispielhaften
Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Körper 94 einen
Flusspfad 102 aufweisen, der gestattet, dass die Handpumpe 88 Hydraulikströmungsmittel
vom Reservoir 100 zum Rückstellzylinder 62 liefert,
und geeignete Ventile, um eine Pumpwirkung durch das Pumpelement 90 zu
gestatten, um die Strömungsmittellieferung zu bewirken.
In dem beispielhaften in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
können die Rückschlagventile 104 und 106 in
geeigneter Weise in dem Flusspfad 102 angeordnet sein und
konfiguriert sein, um zu gestatten, dass die Handpumpe 88 hydraulisches
Strömungsmittel aus dem Reservoir 100 zieht und
es zum Rückstellzylinder 62 liefert, während
der Fluss des hydraulischen Strömungsmittels in umgekehrter
Richtung verhindert wird. Beispielsweise kann das Anheben des Handgriffes 92 das
Pumpelement 90 anheben und hydraulisches Strömungsmittel
aus dem Reservoir 100 durch das Rückschlagventil 104 und
in die Pumpkammer 96 ziehen. Dann kann das Absenken des
Handgriffes 92 das Pumpelement 90 in die Pumpkammer 96 absenken,
was hydraulisches Strömungsmittel durch das Rückschlagventil 106 durch den
Flusspfad 102 und durch den Anschluss 112 drückt.
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Gemäß dem
in 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel
kann der Körper 94 auch einen geeigneten Flusspfad 108 und
eine geeignete Ventilstruktur aufweisen, um, falls erwünscht,
den Fluss von hydraulischem Strömungsmittel aus dem Rückstellzylinder 62 zum
Reservoir 100 zu gestatten. Eine geeignete Ventilstruktur,
die mit dem Flusspfad 108 assoziiert ist, kann beispielsweise
ein manuelles Ventil 110 aufweisen. Falls erwünscht,
kann ein Mechaniker beispielsweise während der Instandhaltung, Reparatur
oder Einstellung einer Raupe Zugriff auf den Einstellmechanismus 66 erlangen
und das manuelle Ventil 110 in eine offene Position stellen.
Wenn dies erreicht ist, kann das hydraulische Strömungsmittel,
das in der Kammer 70 des hydraulischen Rückstellzylinders 62 enthalten
ist, durch eine maschinelle Betätigung des Laufrades 36 in
das Reservoir 100 zur Speicherung gedrückt werden.
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Die
vorangegangene Besprechung des Rückstellzylinders 62,
des Akkumulators 64 und des Einstellmechanismus 66 nimmt
an, dass dem Fachmann die Notwendigkeit von geeigneten Flusspfaden für
hydraulische Strömungsmittel, welches zwischen solchen
Komponenten fließen kann, gut bekannt ist. Immer noch mit
Bezug auf das in 3 veranschaulichte beispielhafte
Ausführungsbeispiel ist ein beispielhafter Ventilblock 110 in
gestrichelten Linien gezeigt. Der Ventilblock 110 kann,
während er nicht erforderlich ist, geformt und angeordnet
sein, um die notwendigen Flusspfade für hydraulisches Strömungsmittel
zu enthalten, welches beispielsweise zwischen dem hydraulischen
Rückstellzylinder 62 und dem Akkumulator 64 und/oder
dem hydraulischen Rückstellzylinder 62 und dem
Einstellmechanismus 66 fließen kann.
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Indem
nun das in 3 veranschaulichte beispielhafte
Ausführungsbeispiel genauer beschrieben wird, können
der hydraulische Rückstellzylinder 62, der Akkumulator 64 und/oder
der Einstellmechanismus 66 an dem Ventilblock 110 befestigt
sein. Der Anschluss 72 des hydraulischen Rückstellzylinders 62,
der Anschluss 86 des Akkumulators 64 und der Anschluss 112 des
Einstellmechanismus 66 kön nen mit einem Flusspfad
in dem Ventilblock 110 verbunden sein. Beispielsweise kann
der Flusspfad einen ersten Flusspfad 114 aufweisen, der
vorgesehen ist, um zu gestatten, dass Hydraulikströmungsmittel
zwischen dem Anschluss 72 des hydraulischen Rückstellzylinders 62 und
dem Anschluss 112 des Einstellmechanismus 66 fließt.
In dem in 3 veranschaulichten beispielhaften
Ausführungsbeispiel kann ein zweiter Flusspfad 116 sich
vom ersten Flusspfad 114 abzweigen und den Fluss von hydraulischem
Strömungsmittel zwischen dem Anschluss 72 des
hydraulischen Rückstellzylinders 62 und dem Anschluss 86 des
Akkumulators 64 vorsehen. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel
weist der Fluss des hydraulischen Strömungsmittels zwischen
dem Rückstellzylinder 62 und dem Akkumulator 64 einen zweiten
Flusspfad 116 und einen Teil des ersten Flusspfades 114 auf,
während der Fluss des hydraulischen Strömungsmittels
zwischen dem Rückstellzylinder 62 und dem Einstellmechanismus 66 nur
den ersten Flusspfad 114 aufweist. Es wird in Betracht gezogen,
dass andere Flusspfadanordnungen innerhalb des Umfangs dieser Offenbarung
liegen.
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Eine
geeignete Strömungsmittelverbindung zwischen dem hydraulischen
Rückstellzylinder 62 und dem Akkumulator 64 kann
ein Begrenzungsventil 118 und ein Rückschlagventil 120 erfordern.
Das Begrenzungsventil 118 und das Rückschlagventil 120 können
den Fluss von hydraulischem Strömungsmittel aus dem hydraulischen
Rückstellzylinder 62 zum Akkumulator 64 verhindern,
außer wenn der Druck im ersten Flusspfad 114 auf
das notwendige Niveau ansteigt, um das Begrenzungsventil 118 zu
betätigen und zu öffnen, oder bis der Druck darauf ansteigt.
Falls und wenn der Druck im ersten Flusspfad 114 einen
ausreichenden Druck zur Betätigung des Begrenzungsventils 118 erreicht,
dann wird dieser Druck durch die Leitung 122 übertragen,
um das Ventilelement des Begrenzungsventils 118 gegen die Feder 124 zu
bewegen, um das Begrenzungsventil 118 zu öffnen,
und um den Fluss von hydraulischem Strömungsmittel vom
hydraulischen Rückstellzylinder 62 in den Akkumulator 64 durch
den zweiten Flusspfad 116 zu gestatten. Ein solcher Fluss
von hydraulischem Strömungsmittel in den Akkumulator 64 hat
eine Bewegung des Kolbens 76 gegen das komprimierte Gas
in dem variablen Raum 82 zur Folge. Eine solche Situation
tritt beispielsweise auf, wenn eine externe Kraft auf das Laufrad 36 ausreichend groß wird,
um die Stange 68 weiter in die Kammer 70 des Rückstellzylinders 62 zu
bewegen, wodurch somit der Druck des hydraulischen Strömungsmittels
im ersten Flusspfad 114 über den vorbestimmten
Druck gesteigert wird, der nötig ist, um das Begrenzungsventil 118 zu
betätigen und zu öffnen.
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An
einem gewissen Punkt, nachdem das Begrenzungsventil 118 betätigt
worden ist und hydraulisches Strömungsmittel in den Akkumulator 64 geflossen
ist, was weiter das Gas in dem variablen Raum 82 zusammendrückt,
kann das Ereignis, welches eine äußere Kraft auf
das Laufrad 36 bewirkt, die ausreicht, um das Begrenzungsventil 118 zu
betätigen, vorübergehen. Zu diesem Zeitpunkt kann
sich das Druckbegrenzungsventil 118 schließen,
wenn der Druck in dem ersten Flusspfad 114 unter den vorbestimmten
Druck verringert wird, der nötig ist, um das Begrenzungsventil 118 zu
betätigen und zu öffnen, und der Druck des komprimierten
Gases in dem variablen Raum 82 des Akkumulators 64 kann
den Kolben 76 gegen das hydraulische Strömungsmittel drücken,
welches in den Akkumulator 64 geflossen ist, und kann bewirken,
dass das hydraulische Strömungsmittel durch den Anschluss 86,
durch den zweiten Flusspfad 116 und durch das Rückschlagventil 120 fließt,
wobei es schließlich zurück in die Kammer 70 des
Rückstellzylinders 62 fließt, um das Laufrad 36 in
seine normale Betriebsposition über die Stange 86 zurückzubringen.
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Wie
durch Bezugnahme auf das beispielhafte in 3 veranschaulichte
Ausführungsbeispiel zu sehen ist, kann der Ventilblock 110 Aufnahmen
für eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem
hydraulischen Rückstellzylinder 62 und dem Einstellmechanismus 66 aufweisen.
Beispielsweise kann hydraulisches Strömungsmittel vom Reservoir 100 des Einstellmechanismus 66 über
die Handpumpe 88 durch den Anschluss 112 und durch
den ersten Flusspfad 114 im Ventilblock 110 zur
Kammer 70 des hydraulischen Rückstellzylinders 62 gepumpt
werden. Zusätzlich kann es nötig oder wünschenswert sein,
die Kammer 70 des hydraulischen Rückstellmechanismus 62 frei
von hydraulischem Strömungsmittel zu machen, wie beispielsweise
während der Reparatur oder während des Ersatzes
der endlosen Raupe 70. In einer solchen Situation kann
das Öffnen des manuellen Ventils 110 einen Fluss
von hydraulischem Strömungsmittel aus der Kammer 70 des
hydraulischen Rückstellzylinders 62 durch den
Anschluss 72, durch den ersten Flusspfad 114 im
Ventilblock 110, durch den Anschluss 112 und in
das Reservoir 100 des Einstellmechanismus 66 gestatten.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die
offenbarten Ausführungsbeispiele beschreiben einen relativ
einfachen, kompakten und robusten Mechanismus zur Aufnahme bzw.
zum Ausführen einer Rückstellbewegung und einer
Einstellung eines Laufrades bei Raupenmaschinen. Der Rückstellzylinder 62,
der Akkumulator 64, der Einstellmechanismus 66 und
alle assoziierten Hydraulikströmungsmittel, Hydraulikflusspfade
und Ventile können zusammengepackt werden, um vollständig
in den Umgrenzungen einer Rahmenanordnung 32 einer Raupenanordnung 30 gepackt
zu werden, und zwar ohne äußere Leitungen oder
Armaturen, die eine Tendenz zur Leckage zeigen können.
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Es
sollte dem Fachmann offensichtlich sein, dass die verschiedenen
Komponenten des offenbarten hydraulischen Rückstell- und
Einstellmechanismus bemessen sein können, um zur Bauart
und Größe der Maschine zu passen, an der der Mechanismus
eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann in einem typischen Ausführungsbeispiel
der Mechanismus für 4000 Pfund Raupendurchhang, für
60.000 Pfund Rückstellvorspannung, für 4,4 Inch
Rückstellbewegung und 1,6 Inch Einstellung bemessen sein. Der
hydraulische Rückstellzylinder 62 kann beispielsweise
ungefähr 6 Inch Außendurchmesser haben, und die
Stange 68 kann ungefähr 4,5 Inch Durchmesser haben,
und zwar mit einer Fläche von ungefähr 16 Quadratinch,
die das hydraulische Strömungsmittel in der Kammer 70 berührt.
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Die
Durchhangkraft von 4.000 Pfund beim Laufrad 36 kann einen
Druck von 250 psi im Rückstellzylinder 62 erzeugen.
Das Begrenzungsventil 118 kann auf 3.750 psi eingestellt
sein, was 60.000 Pfund Kraft vom Laufrad 36 gegen den Rückstellzylinder 62 äquivalent
ist. Der Akkumulator 64 kann bemessen sein, um das Volumen
des hydraulischen Strömungsmittels aufzunehmen, welches
eine vollständige Rückzugsbewegung gestattet,
beispielsweise 4,4 Inch Bewegung des Laufrades 36. Weil
der Rückstellzylinder 62 eine vom Akkumulator 64 und vom
Ein stellmechanismus 66 getrennte Komponente ist, können
alle horizontalen Belastungen durch den hydraulischen Rückstellzylinder 62 in
die Rahmenanordnung 32 laufen, an der der hydraulische
Rückstellzylinder 62 befestigt ist, wodurch der
Akkumulator und der Einstellmechanismus umgangen werden.
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Das
Gas (beispielsweise Luft, Stickstoff, inertes Gas usw.) unter Druck
im Akkumulator 64 kann auf einen Druck von beispielsweise
viermal der Durchhangkraft vorgeladen werden, welches die Laufradkraft
bei einer neuen, sauberen Standardraupe ist. Der Akkumulator kann
beispielsweise ein Kolbenakkumulator mit 4 Inch und 3.000 psi sein,
wobei Gas auf einer Seite des Kolbens ist und hydraulisches Strömungsmittel
auf der anderen Seite des Kolbens ist. Viermal die Laufradkraft
oder Laufradlast ist 16.000 Pfund und ist äquivalent einem
Druck von 1254 psi. Eine solche Vorladung für das Gas im
Akkumulator 64 kann den Kolben 76 gegen das Ende 80 des
Akkumulators 64 positionieren und ist mehr als ausreichend,
um das Laufrad 36 in seine ursprüngliche Position
zurückzubringen, die ordnungsgemäß eine
saubere neue Raupe spannt. Andererseits könnten die Raupengewichte
mit einer vollen Belastung von Ton 25% schwerer sein und könnten 50%
schwerer sein, wenn sie beispielsweise mit LGP-Raupenschuhen ausgerüstet
wären. Weil die Vorspannung auf viermal der Durchhangskraft (16.000
Pfund gegenüber 4.000 Pfund) eingestellt ist, was eine
Laufradrückstellkraft von viermal jener erzeugt, die nötig
ist, um eine neue Raupe auszugleichen bzw. zu spannen, besteht eine
hohe Sicherheit, dass die Raupe in zuverlässiger Weise
zur ordnungsgemäßen Spannposition zurückgebracht
wird, und zwar ungeachtet irgendeines zusätzlichen Gewichtes von
beispielsweise Ton oder Erde und/oder LGP-Raupenschuhen.
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Die
Temperatur kann den Druck im Akkumulator 64 beeinflussen.
Auch während eines Betriebs bei kalter Temperatur, was
die verfügbare Laufradrückstellkraft des Akkumulators 64 verringern
kann, kann die Rückstellkraft immer noch beispielsweise 3,4
mal des Gewichtes für eine neue Raupe sein, und kann mehr
als ausreichend sein, um eine Rückstellung des Laufrades 36 in
seine ursprüngliche Position sicherzustellen. Bei hohen
Temperaturen und wenn ein Ereignis eine volle Rückstellbewegung
des Laufrades 36 zur Folge hat, kann der Gasdruck im Akkumulator 64 auf
3.000 psi ansteigen, was ein sicherer Spitzenbetriebsdruck für
den Akkumulator 64 gemäß der Auslegung
sein kann. Entsprechend ist der Akkumulator 64 dafür
ausgelegt, in zuverlässiger Weise das Laufrad 36 in
seine ursprüngliche Betriebsposition zurückzubringen,
und zwar ungeachtet der Temperaturveränderungen oder der
Raupengewichte. Ein Beispiel eines Kolbenakkumulators, der als Akkumulator 64 geeignet
sein kann, wird unter der Bezeichnung Parker A4N00581 K verkauft.
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Der
Einstellmechanismus 66 kann ausgelegt sein, um ausreichend
Hydraulikströmungsmittel in dem Reservoir 100 zu
enthalten, um irgendeine notwendige Einstellung des Laufrades 36 beispielsweise
aufgrund von Abnutzung oder Dehnung einer Raupe aufzunehmen bzw.
auszugleichen. In einer typischen Anordnung kann die notwendige
Laufradbewegung zur Einstellung beispielsweise ungefähr
1,6 Inch sein. Um das Laufrad 36 einzustellen, kann beispielsweise
ein Mechaniker eine oder mehrere (nicht gezeigte) Zugangstüren
an der Rahmenanordnung 32 öffnen, um auf den Einstellmechanismus 66 zuzugreifen.
Sobald darauf zugegriffen wird, kann der Verriegelungsmechanismus 98 betätigt
werden, um eine Bewegung des Handgriffes 92 und eine Betätigung der
Handpumpe 88 zu gestatten, um hydraulisches Strömungsmittel
aus dem Reservoir 100 in den Rückstellzylinder 62 zu
pumpen, um dadurch das Laufrad 36 einzustellen.
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Der
Einstellmechanismus 66 kann eine notwendige Bewegung des
Laufrades 36 gestatten, um die Spannung auf einer endlosen
Raupe 40 unter Umständen zu entlasten, wo es nötig
oder wünschenswert ist, die Raupe zu reparieren oder zu
ersetzen. In einem solchen Fall kann, nachdem Zugriff auf den Einstellmechanismus 66 gewonnen
wurde, das manuelle Ventil 110 geöffnet werden,
was gestattet, dass hydraulisches Strömungsmittel aus dem Rückstellzylinder 62 in
das Reservoir 100 fließt. Der Maschinenbediener
kann die Maschine, wie beispielsweise die Maschine 10 betätigen,
um eine ausreichende Kraft auf das Laufrad 36 auszuüben,
während das manuelle Ventil 110 offen ist, um
das hydraulische Strömungsmittel aus der Kammer 70 des hydraulischen
Rückstellzylinders 62 zum Reservoir 100 zu
drücken. In dieser Weise kann das Laufrad 36 vollständig
zurückgezogen werden, was Servicebetriebsvorgänge
an der Raupe gestattet.
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Um
das Laufrad 36 nach vorne zu einer Raupenspannposition
zu bewegen, kann das manuelle Ventil 110 zu einer geschlossenen
Position bewegt werden. Dann kann die Handpumpe 88 über
den Handgriff 92 betätigt werden, um hydraulisches
Strömungsmittel aus dem Reservoir 100 zurück
in die Kammer 70 des hydraulischen Rückstellzylinders 62 zu
pumpen. Dies bewegt das Laufrad 36 zu einer Position, die
eine korrekte Raupendurchhangsspannung wieder einrichtet. Während
der Anwendung des Einstellmechanismus 66 verhindern, dass
das Rückschlagventil 120 und das Begrenzungsventil 118, welches
in dem zweiten Flusspfad 116 gelegen ist, dass hydraulisches
Strömungsmittel den Akkumulator 64 erreicht. Der
Einstellmechanismus 66 kann mit dem Reservoir 100 ausreichend
bemessen sein, um genügend hydraulisches Strömungsmittel
aufzunehmen, um anfänglich den hydraulischen Rückstell- und
Einstellmechanismus zu füllen, plus genügend Menge,
um das maximale Ausmaß der Einstellung für die
Raupenabnutzung zu gestatten, welche zulässig sein kann.
Es wird kein hydraulisches Strömungsmittel aus dem hydraulischen
Rückstell- und Einstellmechanismus 60 entfernt.
Ein Beispiel einer hydraulischen Handpumpe, die als eine Handpumpe 88 geeignet
sein kann, wird unter der Bezeichnung Enerpac Model P80 verkauft,
welche Strömungsmittel mit einem Druck von ungefähr
10.000 psi liefern kann.
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Es
wird verständlich sein, dass die vorangegangenen speziellen
Parameter als Beispiele dargelegt werden, die in einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel eingesetzt werden können,
und dass sie in keiner Weise einschränkend sind. Die Abmessungen
von beispielsweise dem Rückstellzylinder 62, der
Stange 68, dem Akkumulator 64 und dem Reservoir 100 und
die verschiedenen Drücke, einschließlich des vorbestimmten
Druckes, bei dem das Begrenzungsventil 118 betätigt
werden kann, können gemäß der speziellen
Anwendung variieren, in der der hydraulische Rückstell-
und Einstellmechanismus 60 eingesetzt wird.
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Der
offenbarte hydraulische Rückstell- und Einstellmechanismus
balanciert die Einfachheit des Systems mit der Robustheit und Zuverlässigkeit
des Betriebes aus. Die getrennten und individuelle einfachen Komponenten,
d. h. der Rückstellzylinder 62, der Akkumulator 64 und
der Einstellmechanismus 66, bieten eine modulare Konstruktion,
die kompakt in den Grenzen einer Raupenanordnung 30 ge packt werden
kann, und zwar ohne eine Verbindung zu der sonstigen Maschinenhydraulik.
Die Befestigung des Rückstellzylinders 62 und
des Akkumulators 64 und des Einstellmechanismus 66 an
einem Ventilblock, der notwendige Flusspfade zwischen den Komponenten
und den Ventilen aufweist, die mit dem Akkumulator 64 assoziiert
sind, trägt weiter zur kompakten Packung bei und minimiert
die Leckage durch das Eliminieren von äußeren
Leitungen und Armaturen. Die Verwendung einer einfachen und robusten
manuell betriebenen Pumpe bietet einen zuverlässigen Weg,
um eine Einstellung, Reparatur und/oder einen Ersatz unter rauen
Bedingungen am Einsatzort ohne irgendeinen Verlust von hydraulischem
Strömungsmittel aus dem System zu bewirken.
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Während
beispielhafte Ausführungsbeispiele offenbart wurden, werden
andere Ausführungsbeispiele dem Fachmann bei einer Betrachtung
der Beschreibung und einer praktischen Ausführung der offenbarten
Ausführungsbeispiele offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt,
dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen
werden, wobei der wahre Schutzumfang durch die folgenden Ansprüche
gezeigt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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