DE102022113302B4 - Hydrauliksystem zur Druckversorgung eines hydraulischen Aktuators - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem zur Druckversorgung eines hydraulischen Aktuators, welches eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Kolbenstange und mindestens einer mit Druck beaufschlagbaren Druckkammer sowie ein elektrisch betätigbares Steuerventil zur Steuerung des Aktuators umfasst. Die Druckversorgung des Aktuators erfolgt über die Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit. Der Aktuator und das Steuerventil sind an der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet und werden beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit mitbewegt. Erfindungsgemäß weist das Steuerventil zusätzlich zu den elektrischen Steueranschlüssen, über die es im Normalbetrieb angesteuert wird, einen hydraulischen Steueranschluss auf, über welchen der Aktuator bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung mittels einer Notbetätigungsvorrichtung über den Druck in der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit angesteuert werden kann. Dabei ist die Notbetätigungsvorrichtung über ein erstes Schaltelement aktivierbar und deaktivierbar. Die Erfindung betrifft ferner ein Arbeitsgerät mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hydrauliksystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Arbeitsgerät, insbesondere Mobilkran, mit einem solchen.
  • Kolben-Zylinder-Einheit umfassen einen Zylinder sowie einen innerhalb des Zylinders verschiebbar gelagerten Kolben mit einer Kolbenstange. Im Falle einer doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheit befinden sich zu beiden Seiten des Kolbens Druckkammern, sodass je nach Druckbeaufschlagung der einen oder anderen Druckkammer die Kolbenstange ein- oder ausgefahren werden kann. Druckkammern, durch die eine Kolbenstange verläuft, werden aufgrund der ringförmigen Kolbenfläche auch Ringkammer oder Ringraum genannt. Doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben nur auf einer Seite eine Kolbenstange aufweist, werden als Differentialzylinder bezeichnet und weisen aufgrund der unterschiedlich großen Kolbenflächen eine intrinsische Druckübersetzung auf.
  • Einen Anwendungsfall für solche Kolben-Zylinder-Einheiten stellen Teleskopierzylinder von Teleskopauslegern bekannter Mobilkrane dar. Derartige Teleskopausleger umfassen einen äußeren Teleskopschuss (auch Basisschuss oder Anlenkschuss genannt) und einen oder mehrere im äußeren Teleskopschuss verschiebbar gelagerte innere Teleskopschüsse. Insbesondere bei größeren Teleskopauslegern wird zum Ein- und Austeleskopieren der Teleskopschüsse häufig ein einzelner Teleskopierzylinder in Form eines hydraulischen Differentialzylinders verwendet, welcher die inneren Teleskopschüsse sequenziell ein- und ausfährt. Hierfür ist ein Teil des Teleskopierzylinders, typischerweise die Kolbenstange, mit der Basis des äußeren Teleskopschusses verbunden, während der andere Teil, typischerweise der Zylinder, relativ zum äußeren Teleskopschuss durch Druckbeaufschlagung der entsprechenden Druckkammer ein- und ausfährt. Die entsprechenden Hydraulikleitungen werden üblicherweise durch die Kolbenstange zu den Druckkammern geführt.
  • Um die einzelnen Teleskopschüsse bewegen zu können, muss der Teleskopierzylinder mit diesen zeitweilig verbunden werden. Hierzu ist üblicherweise am Teleskopierzylinder, insbesondere an dessen kolbenstangenseitigem Ende bzw. Kragen, eine Verriegelungsvorrichtung (auch Verriegelungskopf genannt) vorgesehen, welche über mehrere federrückgestellte Mitnehmerbolzen in den jeweils auszuschiebenden inneren Teleskopschuss von innen einrastet, sodass der Teleskopschuss zusammen mit dem Teleskopierzylinder ausfährt. Die einzelnen Teleskopschüsse können zudem untereinander in definierten Ausschubpositionen über an den Teleskopschüssen federgelagerte Verriegelungsbolzen verriegelt werden. Um die Verriegelungsbolzen entriegeln bzw. ziehen zu können, lassen sie sich typischerweise von der Verriegelungsvorrichtung greifen und in eine Entriegelungsposition bewegen. Hierfür weist die Verriegelungsvorrichtung üblicherweise ein federrückgestelltes Joch auf, welches mit Ziehpilzen von nach innen in die Teleskopschüsse ragenden Stangen der Verriegelungsbolzen in Eingriff bringbar ist.
  • Sowohl die Mitnehmerbolzen als auch das Joch sind über Federelemente in ihre Verriegelungspositionen vorgespannt und können mittels hydraulischer Energie gegen die Federkraft der Rückstellfedern in ihre Entriegelungspositionen eingefahren werden. Die hierfür erforderliche Hydraulikversorgung kann über ineinander verschiebbar gelagerte, gegeneinander abgedichtete und zusammen mit dem Zylinder teleskopierbare Durchführungsrohre erfolgen, die ebenfalls in der Kolbenstange des Teleskopierzylinders angeordnet sind. Beim Ausfahren des Teleskopierzylinders fährt beispielsweise ein inneres Durchführungsrohr mit aus und macht die Teleskopierzylinderbewegung mit. Ein äußeres Durchführungsrohr mit größerem Durchmesser ist fest mit der Kolbenstange verbunden. Am zylinderseitigen Ende des Teleskopierzylinders wird die Versorgungsleitung nach außen und außerhalb des Zylinders zurück zur Verriegelungsvorrichtung geführt. Die Durchführungsrohre und Rückführungsleitung zusammen mit dem darin geführten Hydrauliköl weisen jedoch ein erhebliches Gewicht auf. Zudem besteht die Gefahr von Leckage aufgrund der beweglichen Durchführungsrohre.
  • Aus diesem Grund sind Lösungen entwickelt geworden, bei denen die hydraulischen Aktuatoren der Verriegelungsvorrichtung (d.h. insbesondere die Mitnehmerbolzen und das Joch) mit Hydrauliköl aus einer der Druckkammern des Teleskopierzylinders versorgt werden. Die Steuerung der Verriegelungsvorrichtung erfolgt dabei üblicherweise über mehrere elektrisch angesteuerte Ventile, die ebenfalls am Teleskopierzylinder angeordnet sind.
  • Problematisch ist jedoch, dass die Hydraulikversorgung bei derartigen Systemen von außen nicht mehr einfach zugänglich ist. Insbesondere bei einem Fehlerfall oder Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Steuerventile in einem austeleskopierten Zustand des Teleskopauslegers können die Teleskopschüsse und der Teleskopierzylinder nicht mehr ohne Weiteres bzw. nur mit erheblichem Aufwand sicher entriegelt und eingefahren werden.
  • Die DE 10 2018 117 630 B4 und CN 1 04 692 266 B offenbaren jeweils ein Hydrauliksystem zur Druckversorgung eines hydraulischen Aktuators gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden und diesen in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Insbesondere soll die Ausfallsicherheit bei der Steuerung eines mit einer Kolben-Zylinder-Einheit mitbewegten hydraulischen Aktuators eines gattungsgemäßen Hydrauliksystems erhöht werden.
  • Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Hydrauliksystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
  • Demnach wird ein Hydrauliksystem zur Druckversorgung eines hydraulischen Aktuators vorgeschlagen, welches eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit mit einer Kolbenstange und mindestens einer mit Druck beaufschlagbaren Druckkammer sowie ein elektrisch betätigbares Steuerventil zur Steuerung des Aktuators umfasst. Bei dem Steuerventil kann es sich beispielsweise um ein Wegeventil handeln. Die Druckversorgung des Aktuators erfolgt über die Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit, d.h. es ist keine Hydraulikversorgung in Form einer teleskopierbaren Durchführung durch die Kolbenstage vorgesehen, sondern der Druck zur Betätigung des Aktuators wird durch die Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit selbst bereitgestellt. Dadurch kann auf lange, wartungs- und gewichtsintensive Versorgungsleitungen verzichtet und somit das Gewicht der Hydraulikversorgung reduziert werden.
  • Der Aktuator und das Steuerventil sind an der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet und werden beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit bzw. beim Ein- und Ausfahren der Kolbenstange aus dem Zylinder mitbewegt. Vorzugweise sind sie mit dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit verbunden und werden mit diesem mitbewegt, wobei auch der umgekehrte Fall einer Verbindung mit der Kolbenstange prinzipiell denkbar wäre.
  • Erfindungsgemäß weist das Steuerventil zusätzlich zu den elektrischen Steueranschlüssen, über die es im Normalbetrieb angesteuert wird, einen hydraulischen Steueranschluss auf. Über diesen zusätzlichen hydraulischen Steueranschluss kann der Aktuator bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung mittels einer Notbetätigungsvorrichtung über den Druck in der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit angesteuert werden. Dabei ist die Notbetätigungsvorrichtung über ein erstes Schaltelement aktivierbar und deaktivierbar.
  • Es wird erfindungsgemäß also eine Notbetätigungsfunktion für das Hydrauliksystem bereitgestellt, welche es ermöglicht, den Aktuator auch bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung, über die im Normalbetrieb die Steuerung des Steuerventils und damit auch des Aktuators erfolgt, anzusteuern. Da das Steuerventil bei einem Ausfall der Stromversorgung nicht elektrisch angesteuert werden kann, erfolgt eine hydraulische Betätigung über die Notbetätigungsvorrichtung. Somit wird für die Notbetätigung nicht etwa das Steuerventil umgangen oder Ersatzventile verwendet, sondern das im Normalbetrieb zur Aktuatorsteuerung verwendete Steuerventil wird auch für den Notbetrieb eingesetzt.
  • Damit die Notbetätigung des Steuerventils nicht ungewollt im Normalbetrieb erfolgen kann, ist das erste Schaltelement vorgesehen, über welches die Notbetätigungsvorrichtung aktiviert bzw. deaktiviert werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Notbetätigungsvorrichtung im Normalbetrieb durch das erste Schaltelement stets deaktiviert ist und die Notbetätigungsvorrichtung erst über das erste Schaltelement aktiviert werden muss, damit die Notbetätigung des Steuerventils erfolgen kann.
  • Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem kann zur Druckversorgung mehrerer hydraulischer Aktuatoren ausgelegt sein, beispielsweise indem das Steuerventil als Wegeventil ausgebildet ist, welches über verschiedene Schaltstellungen unterschiedliche Aktuatoren mit Druck versorgt. Prinzipiell wäre es ebenfalls denkbar, dass mehrere Steuerventile vorgesehen sind, welche jeweils einen oder mehrere Aktuatoren steuern, wobei mindestens eines dieser Steuerventile einen hydraulischen Steueranschluss aufweist, welcher über die Notbetriebsvorrichtung ansteuerbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit kann es sich um einen doppeltwirkenden Teleskopierzylinder und bei dem erfindungsgemäßen Aktuator um einen Aktuator einer Verriegelungsvorrichtung des Teleskopierzylinders handeln.
  • In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Schaltelement kraftbetrieben ist. Insbesondere ist das erste Schaltelement mechanisch bzw. manuell oder elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Ferner bewegt sich das erste Schaltelement vorzugsweise nicht mit dem Aktuator mit, ist also nicht zusammen mit Steuerventil und Aktuator am entsprechenden bewegten Teil der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet. Vorzugsweise ist das erste Schaltelement an einer leicht zugänglichen Stelle vorgesehen, an der es einfach betätigt werden kann, um die Notbetätigungsvorrichtung im Fehlerfall zu aktivieren. Bei dem ersten Schaltelement kann es sich um eine beliebige Armatur wie beispielsweise einen Absperrschieber oder einen Kugelhahn handeln.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Notbetätigungsvorrichtung ein Notventil umfasst, welches zwischen die Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit und den hydraulischen Steueranschluss des Steuerventils geschaltet ist. Vorzugsweise ist das Notventil in einem Normalbetrieb (wenn also kein Fehler oder Ausfall der Stromversorgung des Steuerventils vorliegt) geschlossen und trennt dadurch den hydraulischen Steueranschluss von der Druckkammer, sodass der hydraulische Steueranschluss des Steuerventils nicht aktiv bzw. mit Druck beaufschlagt ist. In einem Notbetrieb ist das Notventil dagegen vorzugsweise geöffnet und verbindet dadurch den hydraulischen Steueranschluss mit der Druckkammer. Unter besagter Verbindung ist sowohl eine direkte fluidleitende Verbindung als auch eine indirekte, druckübertragende Verbindung zu verstehen. Im Notbetrieb ist der hydraulische Steueranschluss also aktiv und das Steuerventil kann darüber hydraulisch betätigt bzw. angesteuert werden.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Notventil hydraulisch betätigt wird. Dies kann eine bewusste hydraulische Betätigung, beispielsweise über einen entsprechenden separaten Steuereingang und das aktive Beaufschlagen desselben mit einem Steuerdruck, oder aber eine automatische hydraulische Betätigung z.B. im Sinne eines Druckbegrenzungsventils umfassen.
  • Bevorzugt öffnet das Notventil automatisch bei Vorliegen eines definierten Grenzdrucks an dessen Eingang. Insbesondere ist das Notventil als Druckbegrenzungsventil ausgebildet, welches bei Überschreiten des definierten Grenzdrucks öffnet.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass mittels des ersten Schaltelements ein Druck in der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit und damit ein am Notventil anliegender Druck einstellbar ist. Dabei kann es sich um den tatsächlich in der Druckkammer anliegenden Druck oder um einen Grenzwert wie beispielsweise einen höchsten oder niedrigsten möglichen Druck handeln.
  • Insbesondere ist mittels des ersten Schaltelements ein definierter maximaler Druck in der Druckkammer erhöhbar, d.h. bei Betätigung des ersten Schaltelements erhöht sich der maximale Druck, der in der Druckkammer herrschen kann, auf einen festgelegten Wert. Damit erhöht sich auch der maximal am Notventil anliegende Druck auf einen festgelegten Wert, welcher sich von dem Wert in der Druckkammer unterscheiden kann.
  • Vorzugsweise ist mittels des ersten Schaltelements ein Druckbegrenzungsventil aktivierbar und deaktivierbar, welches direkt oder indirekt einen am Notventil anliegenden Druck auf einen Wert begrenzt, der unterhalb des Grenzdrucks des Notventils liegt. Ist das Druckbegrenzungsventil aktiv, so bleibt also das Notventil geschlossen. Wird das erste Schaltelement betätigt und damit insbesondere das Druckbegrenzungsventil deaktiviert, wird der Druck am Notventil durch Letzteres nicht mehr begrenzt, sodass es möglich ist, das Notventil mit einem Druck oberhalb des Grenzdrucks zu beaufschlagen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein zweites Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, welches stets aktiv ist und den Druck auf einen höheren Wert begrenzt als das durch das erste Schaltelement deaktivierbare Druckbegrenzungsventil. Wird Letzteres deaktiviert, so übernimmt das andere Druckbegrenzungsventil und begrenzt das Druckniveau am Notventil auf einen Wert oberhalb des Grenzdrucks.
  • Der Aktuator bzw. das Steuerventil können direkt mit der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit verbunden sein. Derartige fluidleitende Verbindungen zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und dem damit verbundenen Verbraucher sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt. Bei solchen Lösungen kommt folglich das gleiche Hydrauliköl für die Kolben-Zylinder-Einheit und den Verbraucher zum Einsatz. Gerade bei großen Kolben-Zylinder-Einheiten, wie dies insbesondere bei Teleskopierzylindern der Fall ist, werden große Mengen Hydrauliköl verwendet, sodass bei der Auswahl des eingesetzten Hydrauliköls eine Abwägung zwischen optimalen Eigenschaften und Kosten vorgenommen werden muss.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welcher auch eine weitere möglichen Ausführungsform des ersten Aspekts darstellen kann, ist daher ein Trendelement vorgesehen, welches die Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit mit dem Aktuator verbindet. Das Trennelement trennt das Hydrauliköl in der Kolben-Zylinder-Einheit permanent von dem Hydrauliköl des Aktuators bzw. von dem durch das Steuerventil geleitete Hydrauliköl. Vorzugsweise ist das Steuerventil zwischen Trennelement und Aktuator geschaltet.
  • Durch das Trennelement kann es zu keiner Vermischung der Medien (Hydrauliköl) kommen. Dadurch kann ein anderes Hydrauliköl mit optimierten Eigenschaften, z.B. mit besseren Tieftemperatureigenschaften, im aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems (also dem Bereich, der durch das Trennelement von der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit abgetrennt ist) verwendet werden. Die besseren Tieftemperatureigenschaften des für den Aktuator verwendeten Hydrauliköls führen dazu, dass geringere Schalt- bzw. Betätigungszeiten des Aktuators erreicht werden können. Insbesondere kann für den Aktuator ein Tieftemperaturöl verwendet werden, dessen Zähflüssigkeit bei niedrigen Temperaturen nur bedingt zunimmt. Zähflüssiges Öl braucht länger, um durch die Hydraulikleitungen zu fließen. Da Tieftemperaturöl generell teuer ist, eignet es sich nicht für den Einsatz in der Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere im Falle einer großen Einheit wie eines Teleskopierzylinders mit einem großen Volumen.
  • Durch das erfindungsgemäße Trennelement kann also beispielsweise für den Verriegelungskopf eines Teleskopierzylinders, d.h. für die Betätigung von Mitnehmerbolzen und Joch, ein Tieftemperaturöl verwendet werden, welches die Schaltzeiten verringert. Durch ein schnelleres Einfahren der Verbolzung (Mitnehmerbolzen, Joch) werden zudem Verschleiß und Abrieb der Mitnehmerbolzen und der durch das Joch bewegten Verriegelungsbolzen verringert. Das Trennelement trennt dabei das Tieftemperaturöl der Verriegelungsvorrichtung fluiddicht von dem Hydrauliköl des Teleskopierzylinders ab.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trennelement einen doppeltwirkenden Trennzylinder mit zwei Trennzylinderdruckkammern umfasst oder darstellt. Eine erste Trennzylinderdruckkammer des Trennzylinders ist dabei mit der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit und eine zweite Trennzylinderdruckkammer des Trennzylinders mit dem Aktuator hydraulisch verbunden. Eine Druckerhöhung in der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit führt also zu einer Druckerhöhung in der ersten Trennzylinderdruckkammer und dadurch zu einem Verschieben des Kolbens des Trennzylinders, der die beiden Trennzylinderdruckkammern voneinander trennt. Der Kolben des Trennzylinders kann auf einer oder beiden Seiten eine Kolbenstange umfassen.
  • Vorzugsweise ist der Trennzylinder ausgebildet, den in der ersten Trennzylinderdruckkammer herrschenden Druck in einem definierten Verhältnis in einen in der zweiten Trennzylinderdruckkammer herrschenden Druck zu übersetzen und umgekehrt. Insbesondere ist auf einer Seite des Trennzylinderkolbens eine Kolbenstange angeordnet, sodass sich aus dem Verhältnis der Ringfläche zu der Kolbenfläche der anderen Trennzylinderdruckkammer das genannte Druckübersetzungsverhältnis ergibt.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ein zweites Schaltelement vorgesehen, welches zwischen Steuerventil und Aktuator geschaltet ist. Das zweite Schaltelement ist kraftbetrieben. Insbesondere ist das zweite Schaltelement mechanisch bzw. manuell oder elektrisch oder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar. Bei dem zweiten Schaltelement kann es sich um eine beliebige Armatur wie beispielsweise einen Absperrschieber oder einen Kugelhahn handeln. Das zweite Schaltelement ist vorzugsweise an der Kolben-Zylinder-Einheit angeordnet und bewegt sich mit dem Aktuator mit.
  • Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Hydrauliksystem eine Hydraulikverbindung zwischen dem zweiten Schaltelement und dem Aktuator, wobei die Hydraulikverbindung einen Hydraulikanschluss zum reversiblen Anschließen einer Nothydraulikleitung zum Steuern des Aktuators aufweist, wobei die Nothydraulikleitung das Steuerventil umgeht. Die Notbetätigung mittels der ansteckbaren Nothydraulikleitung(en) ist an sich bekannt und kann wie im Stand der Technik erfolgen. Bei der oder den Nothydraulikleitungen kann es sich um Hydraulikschläuche handeln, die auf entsprechenden Trommeln auf- und abwickelbar gelagert sind und beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit auf- und abwickeln und die Bewegung des Aktuators mitmachen.
  • Die Notbetätigung über die anschließbare Nothydraulikleitung kommt insbesondere im Fehlerfall der elektrischen Energieversorgung zum Einsatz, wenn der Aktuator über die erfindungsgemäße Notbetätigungsvorrichtung betätigt (beispielsweise zur Entriegelung einer Verbindung des Aktuators mit einem anderen Element) und die Kolben-Zylinder-Einheit anschließend eingefahren wurde. Das zweite Schaltelement dient dabei insbesondere der hydraulischen Abtrennung des Hydrauliksystems von dem Aktuator und der zusätzlich angeschlossenen Nothydraulikleitung, damit sich die Hydrauliköle nicht vermischen (und es insbesondere nicht zu einer Erhöhung oder Verringerung des Hydraulikölvolumens im abgesperrten Bereich des Hydrauliksystems kommt).
  • Dies ist insbesondere im Anwendungsfall des Teleskopierzylinders beim Einteleskopieren der Teleskopschüsse des Auslegers im genannten Fehlerfall von Vorteil. Über die Notbetätigungsvorrichtung wird beim austeleskopierten Teleskopierzylinder insbesondere das Joch betätigt, um die Verriegelung eines mit dem Verriegelungskopf verriegelten Teleskopschusses von einem anderen Teleskopschuss zu lösen. Da in diesem Zustand der Verriegelungskopf nicht zugänglich ist, muss diese Entriegelung über die Notbetätigungsvorrichtung des Hydrauliksystems erfolgen. Sodann wird über Druckbeaufschlagung des Teleskopierzylinders dieser samt Verriegelungskopf und dem damit verbolzten Teleskopschuss eingefahren. Damit werden der Verriegelungskopf und auch das zweite Schaltelement sowie die Anschlüsse für die Nothydraulikschläuche erreichbar. Letztere können nun angeschlossen und das zweite Schaltelement betätigt werden, um das Steuerventil und den Rest des Hydrauliksystems von den Nothydraulikschläuchen abzutrennen. Nun kann der Verriegelungskopf über die Nothydraulikschläuche betätigt werden, sodass die noch ausgefahrenen und verriegelten Teleskopschüsse nacheinander entriegelt und eingefahren werden können.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ein mit dem Steuerventil hydraulisch verbundener erster Hydraulikspeicher vorgesehen, welcher durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit mit Hydrauliköl füllbar ist. Der erste Hydraulikspeicher fungiert insbesondere als Hochdruckspeicher und ist vorzugsweise über ein Druckminderventil mit einem Hochdruckanschluss des Steuerventils und/oder über ein Druckbegrenzungsventil mit einem Niederdruckanschluss des Steuerventil hydraulisch verbunden. Vorzugsweise wird der erste Hydraulikspeicher beim Ein- oder Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit automatisch befüllt. Der erste Hydraulikspeicher stellt insbesondere den für die Betätigung des Aktuators benötigten Volumenstrom bzw. Druck zur Verfügung. Der erste Hydraulikspeicher kann optional über ein Druckminderventil mit dem Hochdruckanschluss des Steuerventils verbunden sein, um Letzteres bzw. den Aktuator vor zu hohen Drücken zu schützen.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist ein mit dem Steuerventil hydraulisch verbundener zweiter Hydraulikspeicher vorgesehen, welcher durch Verdrängung von Hydrauliköl durch den Aktuator füllbar ist. Der zweite Hydraulikspeicher fungiert insbesondere als Niederdruckspeicher und ist vorzugsweise mit einem Niederdruckanschluss des Steuerventil hydraulisch verbunden, insbesondere über ein Druckminderventil. Der zweite Hydraulikspeicher dient insbesondere dazu, kurzzeitig durch den Aktuator verdrängtes und ins Hydrauliksystem zurückfließendes Hydrauliköl aufzunehmen, welches nicht von der Druckkammer der Kolben-Zylinder-Einheit oder der entsprechenden Trennzylinderdruckkammer eines oben beschriebenen Trennzylinders aufgenommen werden kann, weil diese unter einem zu hohen Druck steht.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der Kolben-Zylinder-Einheit um eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit mit zwei Druckkammern handelt, welche über Hydraulikleitungen, die vorzugsweise innerhalb der Kolbenstange verlaufen, mit Druck beaufschlagbar sind. Bei der Kolben-Zylinder-Einheit kann es sich um einen Gleichlaufzylinder oder einen Differentialzylinder handeln. Im Anwendungsfall eines Teleskopierzylinders ist die Kolben-Zylinder-Einheit jedoch insbesondere als Differentialzylinder ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist eine elektrische Versorgungsleitung zur elektrischen Steuerung des Steuerventils auf einer Trommel auf- und abwickelbar gelagert und macht durch synchrones Auf- und Abwickeln eine Bewegung des Aktuators bzw. Steuerventils mit. Es können mehrere elektrische Versorgungsleitungen vorgesehen sein. Diese können ggf. neben einem oder mehreren elektrischen Verbrauchern des Hydrauliksystems auch der Energieversorgung weiterer Komponenten dienen wie beispielsweise Sensoren. Derartige Sensoren können beispielsweise zur Erfassung der Position(en) eines oder mehrerer Aktuatoren des Hydrauliksystems dienen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Arbeitsgerät, insbesondere einen Mobilkran, mit einem erfindungsgemäßen Hydrauliksystem. Das Arbeitsgerät umfasst einen Teleskopausleger mit einem äußeren Teleskopschuss, mindestens einem darin verschiebbar gelagerten inneren Teleskopschuss, einem hydraulischen Teleskopierzylinder zum Ein- und Ausfahren des mindestens einen inneren Teleskopschusses sowie einer mit dem Teleskopierzylinder verbundenen Verriegelungsvorrichtung zum reversiblen Verriegeln des Teleskopierzylinders mit einem inneren Teleskopschuss und/oder zweier Teleskopschüsse miteinander. Das Arbeitsgerät umfasst ferner ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem, mittels welchem mindestens ein Aktuator der Verriegelungsvorrichtung über den Druck in einer Druckkammer des Teleskopierzylinders steuerbar ist. Der Teleskopierzylinder bildet also die Kolben-Zylinder-Einheit des Hydrauliksystems, während der mindestens eine Aktuator an der Verriegelungsvorrichtung angeordnet bzw. Teil derselben ist.
  • Dabei ergeben sich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie für das erfindungsgemäße Hydrauliksystem zuvor beschrieben, weshalb auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.
  • In einer möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teleskopierzylinder eine mit dem äußeren Teleskopschuss verbundene Kolbenstange und einen relativ zum äußeren Teleskopschuss bewegbaren Zylinder umfasst, wobei die Verriegelungsvorrichtung am Zylinder angeordnet ist und mit diesem beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit (bzw. beim Ausfahren der Kolbenstange relativ zum Zylinder) mitbewegt wird.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verriegelungsvorrichtung mindestens einen hydraulisch bewegbaren Mitnehmerbolzen zum Verriegeln des Teleskopierzylinders mit einem inneren Teleskopschuss sowie ein hydraulisch bewegbares Joch zum Bewegen eines zwei Teleskopschüsse miteinander verriegelnden Verriegelungsbolzens umfasst. Der Verriegelungsbolzen ist insbesondere nicht Teil der Verriegelungsvorrichtung, sondern verbleibt am jeweiligen Teleskopschuss. Der Mitnehmerbolzen und das Joch sind vorzugsweise jeweils über ein Rückstellelement, insbesondere eine oder mehrere Federn, in eine Verriegelungsposition vorgespannt und hydraulisch gegen die Rückstellkraft in eine Entriegelungsposition bewegbar. Mitnehmerbolzen und Joch bilden bzw. sind Teil von Aktuatoren des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems, welche über dieses mit Hydrauliköl versorgt und insbesondere über ein einzelnes Steuerventil betätigt werden.
  • In einer weiteren möglichen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Joch und der mindestens eine Mitnehmerbolzen über das gemeinsame Steuerventil steuerbar sind, wobei das Steuerventil derart ausgebildet ist, dass entweder das Joch oder der mindestens eine Mitnehmerbolzen hydraulisch betätigbar ist. Mit anderen Worten können Mitnehmerbolzen und Joch nicht gleichzeitig betätigt werden, sondern aus Sicherheitsgründen immer nur einzeln nacheinander.
  • Das Hydrauliksystem ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass das Steuerventil mittels der Notbetätigungsvorrichtung nur in eine das Joch betätigende Stellung schaltbar ist, d.h. die Notbetätigung kann lediglich zur Entriegelung des Jochs und nicht der Mitnehmerbolzen verwendet werden. Alternativ ist denkbar, dass mittels der Notbetätigungsvorrichtung nur der / die Mitnehmerbolzen betätigt werden kann / können.
  • Das Steuerventil kann als 4/3-Wegeventil ausgebildet sein, wobei eine erste Schaltstellung der Betätigung des Jochs, eine zweite Schaltstellung der Betätigung des oder der Mitnehmerbolzen und eine dritte Schaltstellung als Grundstellung, bei der Joch und Mitnehmerbolzen sich über die Rückstellelemente in ihrer Verriegelungsposition befinden, dienen kann. Die erste Schaltstellung kann über die Notbetätigungsvorrichtung auch hydraulisch schaltbar sein, während dies insbesondere für die anderen Schaltstellungen nicht der Fall ist.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
    • 1: einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Teleskopauslegers eines erfindungsgemäßen Arbeitsgeräts mit Blick auf die Verriegelungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
    • 2: die Verriegelungsvorrichtung gemäß 1 in einer Frontansicht; und
    • 3: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • In der 1 ist ein Ausschnitt eines Längsschnitts durch den Teleskopausleger 1 eines erfindungsgemäßen Arbeitsgeräts in einer perspektivischen Ansicht gezeigt.
  • Bei dem im Folgenden betrachteten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Arbeitsgerät um einen Mobilkran mit einem Teleskopausleger 1, welcher einen Anlenkschuss bzw. äußeren Teleskopschuss 2 sowie mehrere darin verschiebbar gelagerte innere Teleskopschüsse 3 umfasst. Selbstverständlich kann es sich bei dem Arbeitsgerät auch um eine andere Maschine mit einen Teleskopausleger handeln, beispielsweise einen Bagger. Ebenfalls ist es denkbar, dass lediglich ein einziger innerer Teleskopschuss vorhanden ist. Im Folgenden wird aber von dem Fall mehrerer innerer Teleskopschüsse 3 ausgegangen.
  • Der Teleskopausleger 1 besitzt eine Ausschubmechanik zum Ein- und Austeleskopieren der einzelnen Teleskopschüsse 3, welche auf einem hydraulischen Teleskopierzylinder 12 mit einer Verriegelungsvorrichtung bzw. einem Verriegelungskopf 20 basiert. Der Teleskopierzylinder 12 umfasst einen verschiebbaren Zylinder 13 und einen Kolben mit einer Kolbenstange 14, welche mit ihrem dem Zylinder 13 abgewandten Ende am äußeren Teleskopschuss 2 befestigt ist. Der Teleskopierzylinder 12 ist als doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit, genauer gesagt als Differentialzylinder ausgeführt und weist zwei Druckkammern 16, 17 auf (vgl. 3), wobei die Druckkammer 16, durch die die Kolbenstange 14 verläuft, auch als Ringraum 16 bezeichnet wird. Durch Druckbeaufschlagung einer der beiden Druckkammern 16, 17 wird der Teleskopierzylinder 12 ein- oder ausgefahren. Die entsprechenden Hydraulikleitungen verlaufen innerhalb der Kolbenstange 14 (in der 3 ist lediglich die in den Ringraum 16 mündende Hydraulikleitung 15 eingezeichnet).
  • Die Ausschubmechanik kann in einer aus dem Stand der Technik bekannten Weise ausgeführt sein. Dabei ist die Verriegelungsvorrichtung 20 am stangenseitigen Ende des Zylinders 13 außen am Zylinder 13 angeordnet und dient der Verriegelung des Teleskopierzylinders 12 mit den inneren Teleskopschüssen 3 sowie der Verriegelung der inneren und äußeren Teleskopschüsse 2, 3 untereinander.
  • Die 1 zeigt die Verriegelungsvorrichtung 20 am Teleskopierzylinder 12 in einem mit einem inneren Teleskopschuss 3 verriegelten bzw. verbolzten Zustand. In der 2 ist die Verriegelungsvorrichtung 20 zusammen mit einem Verriegelungsbolzen 26 eines Teleskopschusses 3 in einer Frontansicht dargestellt.
  • Die Verriegelungsvorrichtung 20 weist zwei seitliche Mitnehmerbolzen 23 auf, die über Federn 28 (= Rückstellelemente) nach außen in eine Verriegelungsposition vorgespannt sind. Wie in der 1 zu erkennen ist, weisen die inneren Teleskopschüsse 3 an ihren Innenseiten entsprechende Bolzenaufnahmen auf, in die die Mitnehmerbolzen 23 der Verriegelungsvorrichtung 20 einrasten, sodass durch Ausschieben des Teleskopierzylinders 12 der verriegelte innere Teleskopschuss 3 mitgenommen und ausgefahren wird.
  • Ferner weisen die inneren Teleskopschüsse 3 federgelagerte Telebolzen bzw. Verriegelungsbolzen 26 auf, welche zur Verriegelung der Teleskopschüsse 2, 3 untereinander dienen. Die Verriegelungsbolzen 26 sind an den Oberseiten der inneren Teleskopschüsse 3 jeweils über eine Rückstellfeder 21 in eine Verriegelungsposition vorgespannt und rasten an definierten Positionen (beispielsweise vollständig aus dem darüberliegenden Teleskopschuss 2, 3 ausgefahren oder in diesen eingefahren sowie ggf. eine oder mehrere Zwischenpositionen) in entsprechende Bolzenaufnahmen 7 des jeweils darüberliegenden Teleskopschusses 2, 3 ein. Die Verriegelungsbolzen 26 weisen eine nach innen zur Mittelachse des Teleskopauslegers 1 ragende Stange 27 mit einem pilzförmigen Ende bzw. Ziehpilz auf.
  • Die Verriegelungsvorrichtung 20 weist an der Oberseite ein hydraulisch betätigbares Joch bzw. Querjoch 25 auf, welches eine klammerförmige Aufnahme umfasst, die bei entsprechender Positionierung des Teleskopierzylinders 12 den Ziehpilz der Stange 27 umgreift. Das Joch 25 ist durch Federn 29 (= Rückstellelemente) in eine Verriegelungsposition vorgespannt, in der sie die pilzförmigen Enden der Stangen 27 greift, wenn sich die Verriegelungsbolzen 26 in der Verriegelungsposition befinden.
  • Um einen gegriffenen Verriegelungsbolzen zu ziehen bzw. in die Entriegelungsposition zu bringen, kann das Joch 25 hydraulisch entgegen der Kraft der Federn 29 nach unten bewegt werden, wodurch die jeweiligen Teleskopschüsse 2, 3 entriegelt werden. Ebenso kann die Verriegelung der Verriegelungsvorrichtung 20 mit einem inneren Teleskopschuss 3 dadurch gelöst werden, dass die Mitnehmerbolzen 23 hydraulisch entgegen der Kraft der Federn 28 nach innen bewegt werden.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10, welches zur Druckversorgung der Verriegelungsvorrichtung 20 dient. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, wird die Hydraulikversorgung der Verriegelungsvorrichtung 20 nicht über in der Kolbenstange 14 des Teleskopierzylinders 12 verlaufende Hydraulikleitungen sichergestellt, sondern die Druckenergie zur Betätigung von Joch 25 und Mitnehmerbolzen 23 wird dem Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 entnommen.
  • Es wäre prinzipiell auch eine Ausführung denkbar, bei der der Zylinder 13 des Teleskopierzylinders 12 am äußeren Teleskopschuss 2 befestigt ist und die Verriegelungsvorrichtung 20 mit der Kolbenstange 14 verbunden ist. In beiden Ausführungsfällen kann die Druckenergie sowohl aus der Druckkammer 16 als auch aus der Druckkammer 17 entnommen werden.
  • Im Folgenden wird die Vorrichtung zur hydraulischen Betätigung der Mitnehmerbolzen 23 allgemein als erster Aktuator 22 und die Vorrichtung zur hydraulischen Betätigung des Jochs 25 allgemein als zweiter Aktuator 24 der Verriegelungsvorrichtung 20 bezeichnet.
  • Der Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 ist hydraulisch mit einem Trennzylinder 50 (= Trennelement) verbunden. Der Trennzylinder 50 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls als Differentialzylinder ausgeführt, mit einer ersten Trennzylinderdruckkammer 51, welche hydraulisch mit dem Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 verbunden ist, und einer als Ringraum ausgebildeten zweiten Trennzylinderdruckkammer 52, welche hydraulisch mit den Aktuatoren 22, 24 der Verriegelungsvorrichtung 20 bzw. mit einem aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 verbunden ist.
  • Der Trennzylinder 50 trennt das für die Betätigung des Teleskopierzylinders 12 verwendete Hydrauliköl vollständig von dem für die Betätigung von Joch 25 und Mitnehmerbolzen 23 verwendete Hydrauliköl ab. Somit kann in dem aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 ein anderes Hydrauliköl verwendet werden als für den Teleskopierzylinder 12, da es zu keiner Vermischung der Hydrauliköle kommen kann. Vorzugsweise wird für den aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 (d.h. für die Aktuatoren 22, 24) ein Tieftemperaturöl verwendet, welches verbesserte Schaltzeiten der Verbolzung mittels Mitnehmerbolzen 23 und Joch 25 ermöglicht.
  • Zusätzlich dient der Trennzylinder 50 zur Druckübersetzung des Drucks des Ringraums 16 des Teleskopierzylinders 12 in den aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10. Der Übersetzungsfaktor ergibt sich aus dem Flächenverhältnis der Kolbenseiten in den Trennzylinderdruckkammern 51 und 52. In dem in der 3 gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel ist der Übersetzungsfaktor insbesondere größer als 1, wobei der Übersetzungsfaktor selbstverständlich auch anders gewählt werden kann (beispielsweise kleiner als 1 durch Anordnung der Kolbenstange des Trennzylinders 50 in der mit dem Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 verbundenen Trennzylinderdruckkammer).
  • Wird der Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 mit Druck beaufschlagt, insbesondere beim Einfahren des Teleskopierzylinders 12, so erhöht sich der Druck in der ersten Trennzylinderdruckkammer 51. Dadurch wird das Hydrauliköl auf der anderen Seite des Kolbens in der zweiten Trennzylinderdruckkammer 52 verdrängt.
  • In dem aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 befindet sich ein erster Hydraulikspeicher 41, insbesondere in Form eines Hochdruckspeichers, welcher über eine hydraulische Verbindungsleitung 40a das aus der zweiten Trennzylinderdruckkammer 52 verdrängte Hydrauliköl aufnimmt, wodurch Druck aufgebaut wird. Zwischen Trennzylinder 50 und erstem Hydraulikspeicher 41 befindet sich ein Rückschlagventil 48a, welches verhindert, dass Hydrauliköl vom ersten Hydraulikspeicher 41 zurück in die Verbindungsleitung 40a fließt.
  • Der erste Hydraulikspeicher 41 wird gefüllt, sobald der Teleskopierzylinder 12 einfährt, da währenddessen der Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 mit Druck beaufschlagt ist. Beim Ausfahren des Teleskopierzylinders 12 wird der Trennzylinder 50 insbesondere nicht mit Druck beaufschlagt, sondern dies erfolgt nur beim Einfahren und Befüllen des Ringraums 16.
  • Das Hydrauliksystem 10 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass ein einzelner Hub des Trennzylinders 50 für mehrere Betätigungsvorgänge von Mitnehmerbolzen 23 und Joch 25 ausreicht.
  • Der erste Hydraulikspeicher 41 wird durch den Teleskopierbetrieb somit automatisch immer wieder gefüllt. Ist er einmal leer, kann der Teleskopierzylinder 12 aktiv eingefahren werden, d.h. der Teleskopierzylinder 12 fährt bewusst durch die Steuerung auf Block gegen die Mitnehmerbolzen ein, nur um einen Druck zum Befüllen des ersten Hydraulikspeicher 41 zu erzeugen.
  • Die Ansteuerung der Aktuatoren 22, 24 zur Betätigung der Mitnehmerbolzen 23 und des Jochs 25 erfolgt über ein einzelnes Steuerventil 30, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als 4/3-Wegeventil ausgeführt ist. Mit der linken Schaltstellung des Steuerventils 30 wird der zweite Aktuator 24 der Verriegelungsvorrichtung 20 betätigt, wodurch das Joch 25 gegen die Kraft der Federn 29 einfährt und damit der jeweils gegriffene Verriegelungsbolzen 26 entriegelt wird. Mit der rechten Schaltstellung wird der erste Aktuator 22 der Verriegelungsvorrichtung 20 betätigt, wodurch die Mitnehmerbolzen 23 gegen die Kraft der Federn 28 einfahren und damit die Verriegelungsvorrichtung vom entsprechenden Teleskopschuss 3 gelöst wird. Die Mittelstellung des Steuerventils 30 entspricht der Grundstellung, bei der die Mitnehmerbolzen 23 und der Verriegelungsbolzen 26 über die Kraft der Rückstellfedern 21, 28, 29 verbolzt werden bzw. verbolzt sind. In der Mittelstellung des Steuerventils 30 wird das Hydrauliköl, welches die Mitnehmerbolzen 23 bzw. das Joch 25 verdrängen, über eine Rücklaufleitung 40c aus den Aktuatoren 22, 24 zurückgeführt.
  • Das Steuerventil 30 wird elektrisch angesteuert und befindet sich in Abwesenheit einer aktiven Ansteuerung in der in 3 gezeigten Mittelstellung. Die elektrischen Versorgungsleitungen zur Ansteuerung des Steuerventils 30 sind lediglich schematisch durch das Bezugszeichen 18 angedeutet. Da sich das Steuerventil 30 beim Ein- und Ausfahren des Teleskopierzylinders 12 mit dem Zylinder 13 mitbewegt, müssen die elektrischen Versorgungsleitungen 18 entsprechend mitgeführt werden. Hierzu sind sie auf- und abwickelbar auf einer oder mehreren Trommeln 19 gelagert.
  • Am Verriegelungskopf 20 können sich Sensoren befinden (nicht gezeigt), die die Position von Mitnehmerbolzen 23 und/oder Joch 25 erfassen. Diese Sensoren können ebenfalls über Versorgungsleitungen 18 mit Strom versorgt werden.
  • Das Hydrauliköl wird aus dem ersten Hydraulikspeicher 41 weiter über ein Stromregelventil 43 und eine hydraulische Zulaufleitung 40b zu einem Hochdruckanschluss P des Steuerventils 30 geführt. Das Stromregelventil 43 dient zur Regulierung des Volumenstroms, den der erste Hydraulikspeicher 41 generiert, um das Steuerventil 30 zu schützen. Zwischen Stromregelventil 43 und Steuerventil 30 ist in der Zulaufleitung 40b ein Druckminderventil 44 angeordnet, welches zur Begrenzung des Drucks dient, mit dem die Aktuatoren 22, 24, d.h. das Joch 25 und die Mitnehmerbolzen 23, beaufschlagt werden, um diese zu schützen.
  • Das verdrängte Hydrauliköl gelangt bei der Rückführung, wenn sich das Steuerventil 30 in der Mittelstellung befindet, über einen Niederdruckanschluss T in die Rücklaufleitung 40c und über ein Rückschlagventil 48b, welches einen Hydraulikölfluss von der Verbindungsleitung 40a in die Rücklaufleitung 40c verhindert, in die Verbindungsleitung 40a. Über ein weiteres Rückschlagventil 48c fließt das Hydrauliköl in die zweite Trennzylinderdruckkammer 52 des Trennzylinders 50, wodurch dessen Kolbenstange nach links bewegt wird (d.h. das Volumen der zweiten Trennzylinderdruckkammer 52 vergrößert sich).
  • Ist der Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 zu diesem Zeitpunkt mit Druck beaufschlagt, kann der Trennzylinder 50 das Hydrauliköl nicht aufnehmen, da die Kraft auf den Kolben in der ersten Trennzylinderdruckkammer 51 größer ist als die Kraft auf die Kolbenstangenseite in der zweiten Trennzylinderdruckkammer 52, d.h. auf der Ringseite des Trennzylinders 50.
  • Hierfür ist ein zweiter Hydraulikspeicher 42, insbesondere in Form eines Niederdruckspeichers, vorgesehen. Der zweite Hydraulikspeicher 42 ist über ein Druckminderventil 46 mit der Rücklaufleitung 40c verbunden, welches den zweiten Hydraulikspeicher 42 absichert. Parallel zum Druckminderventil 46 ist ein Rückschlagventil 48d vorgesehen, welches einen Fluss vom zweiten Hydraulikspeicher 42 in die Rücklaufleitung 40c zulässt.
  • Somit gelangt das verdrängte Hydrauliköl in dem Fall, dass es nicht durch den Trennzylinder 50 aufgenommen werden kann, kurzzeitig über das Druckminderventil 46 in den zweiten Hydraulikspeicher 42. Dort verbleibt das Hydrauliköl, bis die Druckkraft in der ersten Trennzylinderdruckkammer 51 geringer ist als die Druckkraft des zweiten Hydraulikspeichers 42 und somit der Trennzylinder 50 das Hydrauliköl aufnehmen kann. Ist dies der Fall, fließt das Hydrauliköl über die Rückschlagventile 48d, 48b und 48c aus dem zweiten Hydraulikspeicher 42 zurück zum Trennzylinder 50.
  • Das Rückschlagventil 48d dient zur Umgehung des Druckminderventils 46, damit das Hydrauliköl stets aus dem zweiten Hydraulikspeicher 42 abgeführt werden kann. Das Rückschlagventil 48c dient zur Umgehung eines in der Verbindungsleitung 40a vorgesehenen Druckminderventils 47, damit das Hydrauliköl stets zurück zum Trennzylinder 50 gelangen kann. Das Druckminderventil 47 dient zur zusätzlichen Absicherung des aktuatorseitigen Teils des Hydrauliksystems 10 und verhindert, dass der Druck über einen festgelegten Wert steigen kann.
  • Die Hydraulikspeicher 41, 42 sind hydraulisch abgesichert. Der erste Hydraulikspeicher 41 über ein Druckbegrenzungsventil 45, welches die Zulaufleitung 40b zwischen dem Strombegrenzungsventil 43 und dem Druckminderventil 44 mit der Rücklaufleitung 40c verbindet und welches öffnet, wenn der Druck im ersten Hydraulikspeicher 41 einen definierten Wert überschreitet. Der zweite Hydraulikspeicher 42 ist über das Druckminderventil 46 abgesichert. Sobald der Druck einen festgelegten Wert erreicht, welcher insbesondere aus den Rückstellfedern 28, 29 von Mitnehmerbolzen 23 und Joch 25 kommt, schließt das Druckminderventil 46, damit der zweite Hydraulikspeicher 42 nicht überlastet wird.
  • Jedes der Druckminderventile 44, 46 und 47 ist vorzugsweise zum Schutz der Komponenten des Hydrauliksystems 10 vorgesehen, wobei je nach Ausgestaltung und Auslegung des Systems ggf. auch auf eines oder mehrere dieser Ventile 44, 46, 47 verzichtet werden könnte.
  • Im Folgenden wird nun die Notbetriebsfunktion des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems 10 anhand des in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Notbetriebsfunktion ist unabhängig von der Anwesenheit des Trennzylinders 50 und könnte auch in einer Ausführungsform vorgesehen sein, bei der das Hydrauliköl aus dem Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 direkt zu den Aktuatoren 22, 24 geführt wird, also ohne Zwischenschaltung eines Trennzylinders 50.
  • Ist die Stromversorgung (Trommel 19 und Versorgungsleitung 18) aufgrund einer Fehlfunktion defekt, ist kein Strom und keine Energie am Verriegelungskopf 20 vorhanden und das Steuerventil 30 kann nicht betätigt werden. Ist der Teleskopierzylinder 12 zu diesem Zeitpunkt der Fehlfunktion ausgefahren und über die Mitnehmerbolzen 23 und Verriegelungsbolzen 26 mit Teleskopschüssen 2, 3 verbolzt, (dies ist der Normalzustand bei der Kranarbeit), sitzt der Teleskopierzylinder 12 fest. Das Steuerventil 30 kann nicht mehr angesteuert werden, um die Aktuatoren 22, 24 zu betätigen, d.h. um Mitnehmerbolzen 23 oder Joch 25 zu ziehen. Die verbolzten Mitnehmerbolzen 23 verbinden den Teleskopierzylinder 12 mit einem ausgefahrenen inneren Teleskopschuss 3 und der verbolzte Verriegelungsbolzen 26 verbindet den ausgefahrenen inneren Teleskopschuss 3 mit einem weiteren Teleskopschuss 2, 3. Die Verbolzungen, d.h. Mitnehmerbolzen 23 und Verriegelungsbolzen 26, blockieren sich gegenseitig, sodass der Teleskopierzylinder 12 den ausgefahrenen Teleskopschuss 3 nicht einfahren kann.
  • Um den Teleskopierzylinder 12 in einem solchen Fehlerfall dennoch einteleskopieren zu können, müssen entweder die Mitnehmerbolzen 23 gezogen werden (dann würde der Teleskopierzylinder 12 leer, also ohne Teleskopschuss 3 einfahren) oder das Joch 25 mit Verriegelungsbolzen 26 wird gezogen (dann fährt der Teleskopierzylinder 12 mit dem ausgefahrenen Teleskopschuss 3 ein). Da letztere Variante einen Arbeitsschritt spart, wird bevorzugt das Joch 25 bei der Notbetätigung betätigt, wie dies in der 3 dargestellt ist. Prinzipiell wäre es aber auch denkbar, den oder die Mitnehmerbolzen 23 über die Notbetätigung zu ziehen.
  • Da das Steuerventil 30 aufgrund des Stromausfalls nicht elektrisch angesteuert werden kann, muss es auf andere Weise betätigt werden. Dies gelingt gemäß der Erfindung hydraulisch durch eine Notbetätigungsvorrichtung, welche eine Überdruck-Notbetätigungsfunktion implementiert. Die Notbetätigungsvorrichtung umfasst ein erstes Schaltelement 61 in Form eines Kugelhahns und zwei Druckbegrenzungsventile 66, 67, die sich zugänglich an der Drehbühne des Mobilkrans befinden. Die Druckbegrenzungsventile 66, 67 verbinden parallel zueinander eine Versorgungsleitung, über welche der Teleskopierzylinder 12 mit Druck aus einer Hydraulikquelle 40 versorgt wird, mit einem Tank 49 und öffnen bei unterschiedlichen Grenzdrücken. Der Kugelhahn ist zwischen der Versorgungsleitung und dem Druckbegrenzungsventil 66 mit dem niedrigeren Grenzdruck angeordnet und kann durch Betätigung dieses Druckbegrenzungsventil 66 von der Versorgungsleitung trennen oder mit dieser verbinden. Das andere Druckbegrenzungsventil 67 mit dem höheren Grenzdruck ist dagegen stets aktiv und mit der Versorgungsleitung verbunden.
  • Zum anderen umfasst die Notbetätigungsvorrichtung ein Notventil 64 in Form eines Druckbegrenzungsventils sowie ein Rückschlagventil 65, die sich im aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 am Verriegelungskopf 20 befinden. Das Notventil 64 verbindet die Verbindungsleitung 40a zwischen Trennzylinder 50 und Druckminderventil 47 mit einem zusätzlichen hydraulischen Steueranschluss 32 des Steuerventils 30. Das Rückschlagventil 65 ist parallel zum Notventil 64 angeordnet und lässt einen Rückfluss von Hydrauliköl zurück in die Verbindungsleitung 40a zu.
  • Tritt nun der Fall ein, dass kein Strom am Verriegelungskopf 20 vorhanden ist und der entsprechende ausgefahrene innere Teleskopschuss 3 einteleskopiert werden soll, wird an der Drehbühne der Kugelhahn 61 betätigt. Dadurch wird das Druckbegrenzungsventil 66 deaktiviert. Nun übernimmt das andere Druckbegrenzungsventil 67, welches den maximalen Druck in der Versorgungsleitung auf einen höheren Wert begrenzt. Die Hydraulikquelle 40 kann einen ausreichend hohen Druck zur Verfügung stellen. Somit wird nun ein höherer Druck im gesamten Hydrauliksystem 10 erzeugt, welcher kurzfristig in das System eingebracht werden kann, da es sich um einen Notbetrieb mit einer begrenzten Nutzungszeit handelt. Ein dauerhafter Kranbetrieb ist mit dem höheren Druck insbesondere nicht vorgesehen bzw. möglich.
  • Der höhere Druck, der am Trennzylinder 50 ankommt, wird in einem bestimmten Verhältnis in den aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystem 10 übersetzt und öffnet das Notventil 64, da letzteres einen Grenzdruck aufweist, der zwischen den durch die Druckbegrenzungsventile 66 und 67 maximal bereitstellbaren Drücken liegt. Dadurch wird das Steuerventil 30 über dessen hydraulischen Steueranschluss 32 hydraulisch angesteuert und in die linke Schaltstellung geschaltet, sodass das Joch 25 mit Verriegelungsbolzen 26 über den Druck des ersten Hydraulikspeichers 41 gegen die Kraft der Rückstellfedern 21, 29 gezogen wird. Der mit dem Teleskopierzylinder 12 verriegelte innere Teleskopschuss 3 löst sich dadurch von dem anderen Teleskopschuss 2, 3. Die Mitnehmerbolzen 23 bleiben weiterhin im Eingriff. Dadurch fährt der Teleskopierzylinder 12 zusammen mit dem nun entriegelten, ausgefahrenen inneren Teleskopschuss 3 ein.
  • In einer optional vorgesehenen zweiten Stufe der Notbetätigung, wenn der Teleskopierzylinder 12 eingefahren ist, wird ein zweites Schaltelement 62 in Form eines weiteren Kugelhahns am Verriegelungskopf 20 erreichbar und betätigt. Das zweite Schaltelement 62 ist in den Hydraulikleitungen angeordnet, die die Aktuatoren 22, 24 mit Anschlüssen A und B des Steuerventils 30 verbinden, und trennt die Aktuatoren 22, 24 bei Betätigung hydraulisch vom Steuerventil 30 ab. Zwischen dem zweiten Schaltelement 62 und den Aktuatoren 22, 24 sind in den Hydraulikleitungen Hydraulikanschlüsse vorgesehen, über welche zusätzliche Notbetätigungsschläuche 68 (= Nothydraulikleitungen) angeschlossen bzw. angesteckt werden können.
  • Die Notbetätigung mit Schläuchen ist erprobt und wird im Stand der Technik bereits angewandt. Über diese Notbetätigungsschläuche 68 können direkt die Aktuatoren 22, 24 betätigt und somit Mitnehmerbolzen 23 und Joch 25 gezogen werden. Die Notbetätigungsschläuche 68 rollen insbesondere beim Ein- und Austeleskopieren des Teleskopierzylinders 12 auf und ab und machen die Bewegung des Verriegelungskopfes 20 mit. Der zweite Kugelhahn 62 sperrt gleichzeitig die Hydraulikleitungen zu beiden Aktuatoren 22, 24 (wobei auch mehrere Schaltelemente für die verschiedenen Aktuatoren 22, 24 denkbar wären) und hat die Funktion, die Hydraulikölmenge im aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 bei Notbetätigung konstant zu halten, damit über die Notbetätigungsschläuche 68 die Hydraulikölmenge im aktuatorseitigen Teil des Hydrauliksystems 10 nicht größer oder kleiner werden kann und bei Verwendung unterschiedlicher Hydrauliköle diese sich nicht vermischen.
  • Wichtig ist hierbei, dass das Notventil 64 nur bei Betätigung des ersten Schaltelements 61 aktiviert bzw. geschaltet werden kann, nämlich durch den Überdruck, der durch „Aktivierung“ des Druckbegrenzungsventils 67 bzw. „Deaktivierung“ des Druckbegrenzungsventils 66 möglich ist.
  • Diese Zusammenhänge sollen anhand der in der 3 für das spezielle Ausführungsbeispiel gezeigten Druckwerte nochmals veranschaulicht werden. Das Notventil 64 öffnet bei einem Druckniveau von 370 bar. Im Normalbetrieb ist das erste Schaltelement 61 deaktiviert (d.h. der erste Kugelhahn 61 geöffnet), sodass das Druckbegrenzungsventil 66 den maximalen Druck im Gesamtsystem begrenzt, nämlich im Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 auf 320 bar. Dieser Druck wird durch den Trennzylinder übersetzt auf einen in der Verbindungsleitung 40a herrschenden maximalen Druck von 361 bar. Dieser Druck ist niedriger als der Grenzdruck des Notventils 64 von 370 bar, sodass letzteres geschlossen bleibt.
  • Wird das erste Schaltelement 61 im Fehlerfall für die Notbetätigung aktiviert (d.h. der erste Kugelhahn 61 geschlossen), kommt das andere Druckbegrenzungsventil 67 zum Tragen und begrenzt nun den Druck im Ringraum 16 des Teleskopierzylinders 12 auf einen um 25 bar höheren Wert von 345 bar. Dies übersetzt sich durch den Trennzylinder 50 auf einen am Notventil 64 anliegenden Druck von 390 bar, welcher oberhalb von dessen Grenzdruck (370 bar) liegt. Das Notventil 64 öffnet aufgrund des Überdrucks automatisch, sodass das Steuerventil 30 hydraulisch betätigt wird.
  • Aufgrund des Druckminderventils 47 ist der Hydraulikdruck im restlichen Bereich des aktuatorseitigen Teils des Hydrauliksystems 10 unabhängig vom Notbetrieb auf 250 bar begrenzt.
  • Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, dass die in der 3 gezeigten Druckwerte nicht einschränkend zu verstehen sind, sondern lediglich ein Beispiel darstellen. Die Werte können sich selbstverständlich je nach Ausführung des Hydrauliksystems 10 und Anwendung von diesem Beispiel unterscheiden.
  • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Teleskopzylinder
    2
    Äußerer Teleskopschuss
    3
    Innerer Teleskopschuss
    7
    Bolzenaufnahme
    10
    Hydrauliksystem
    12
    Kolben-Zylinder-Einheit (Teleskopierzylinder)
    13
    Zylinder
    14
    Kolbenstange
    16
    Druckkammer (Ringraum)
    17
    Druckkammer
    18
    Elektrische Versorgungsleitung
    19
    Trommel
    20
    Verriegelungsvorrichtung / Verriegelungskopf
    21
    Rückstellfeder
    22
    Erster Aktuator
    23
    Mitnehmerbolzen
    24
    Zweiter Aktuator
    25
    Joch
    26
    Verriegelungsbolzen
    27
    Stange
    28
    Rückstellelement (Feder)
    29
    Rückstellelement (Feder)
    30
    Steuerventil (4/3-Wegeventil)
    32
    Hydraulischer Steueranschluss
    40
    Hydraulikquelle
    42
    Tank
    40a
    Verbindungsleitung
    40b
    Zulaufleitung
    40c
    Rücklaufleitung
    41
    Erster Hydraulikspeicher (Hochdruckspeicher)
    42
    Zweiter Hydraulikspeicher (Niederdruckspeicher)
    43
    Stromregelventil
    44
    Druckminderventil
    45
    Druckbegrenzungsventil
    46
    Druckminderventil
    47
    Druckminderventil
    48a
    Rückschlagventil
    48b
    Rückschlagventil
    48c
    Rückschlagventil
    48d
    Rückschlagventil
    50
    Trennelement (Trennzylinder)
    51
    Erste Trennzylinderdruckkammer
    52
    Zweite Trennzylinderdruckkammer
    61
    Erstes Schaltelement (Kugelhahn)
    62
    Zweites Schaltelement (Kugelhahn)
    64
    Notventil (Druckbegrenzungsventil)
    65
    Rückschlagventil
    66
    Druckbegrenzungsventil
    67
    Druckbegrenzungsventil
    68
    Nothydraulikleitung
    A
    Anschluss Joch
    B
    Anschluss Mitnehmerbolzen
    P
    Hochdruckanschluss
    T
    Niederdruckanschluss

Claims (15)

  1. Hydrauliksystem (10) zur Druckversorgung eines hydraulischen Aktuators (22, 24), umfassend eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit (12) mit einer Kolbenstange (14) und einer mit Druck beaufschlagbaren Druckkammer (16) sowie ein elektrisch betätigbares Steuerventil (30) zur Steuerung des Aktuators (22, 24), wobei die Druckversorgung des Aktuators (22, 24) über die Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) erfolgt und wobei Aktuator (22, 24) und Steuerventil (30) an der Kolben-Zylinder-Einheit (12) angeordnet sind und beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit (12) mitbewegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (30) einen zusätzlichen hydraulischen Steueranschluss (32) aufweist, welcher mittels einer Notbetätigungsvorrichtung zur Steuerung des Aktuators (22, 24) bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung über den Druck in der Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) ansteuerbar ist, wobei die Notbetätigungsvorrichtung über ein erstes Schaltelement (61) aktivierbar und deaktivierbar ist.
  2. Hydrauliksystem (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltelement (61) kraftbetrieben, insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist und sich vorzugsweise nicht mit dem Aktuator (22, 24) mitbewegt.
  3. Hydrauliksystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Notbetätigungsvorrichtung ein Notventil (64) umfasst, welches zwischen die Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) und den hydraulischen Steueranschluss (32) des Steuerventils (30) geschaltet ist, wobei das Notventil (64) vorzugsweise in einem Normalbetrieb geschlossen ist und den hydraulischen Steueranschluss (32) von der Druckkammer (16) trennt und in einem Notbetrieb geöffnet ist und den hydraulischen Steueranschluss (32) mit der Druckkammer (16) verbindet.
  4. Hydrauliksystem (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Notventil (64) hydraulisch betätigt wird und vorzugsweise bei Vorliegen eines definierten Grenzdrucks automatisch öffnet, wobei das Notventil (64) insbesondere als Druckbegrenzungsventil ausgebildet ist.
  5. Hydrauliksystem (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mittels des ersten Schaltelements (61) ein Druck in der Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) und damit ein am Notventil (64) anliegender Druck einstellbar, insbesondere auf einen definierten maximalen Wert erhöhbar, ist, wobei mittels des ersten Schaltelements (61) vorzugsweise ein Druckbegrenzungsventil (66) aktivierbar und deaktivierbar ist, welches den am Notventil (64) anliegenden Druck auf einen Wert begrenzt, der unterhalb des Grenzdrucks liegt.
  6. Hydrauliksystem (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) mit dem Aktuator (22, 24) über ein Trennelement (50) verbunden ist, welches das Hydrauliköl zur Betätigung des Aktuators (22, 24) und das Hydrauliköl der Druckkammer (16) permanent voneinander trennt, wobei das Steuerventil (30) vorzugsweise zwischen Trennelement (50) und Aktuator (22, 24) geschaltet ist.
  7. Hydrauliksystem (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Trennelement (50) einen doppeltwirkenden Trennzylinder (50) mit zwei Trennzylinderdruckkammern (51, 52) umfasst oder darstellt, wobei eine erste Trennzylinderdruckkammer (51) mit der Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) und eine zweite Trennzylinderdruckkammer (52) mit dem Aktuator (22, 24) hydraulisch verbunden ist, wobei der Trennzylinder (50) vorzugsweise ausgebildet ist, den in der ersten Trennzylinderdruckkammer (51) herrschenden Druck in einem definierten Verhältnis in einen in der zweiten Trennzylinderdruckkammer (52) herrschenden Druck zu übersetzen und umgekehrt.
  8. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zweites Schaltelement (62), welches zwischen Steuerventil (30) und Aktuator (22, 24) geschaltet und kraftbetrieben, insbesondere mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist, wobei eine Hydraulikverbindung des Hydrauliksystems (10) zwischen dem zweiten Schaltelement (62) und dem Aktuator (22, 24) vorzugsweise einen Hydraulikanschluss zum reversiblen Anschließen einer das Steuerventil (30) umgehenden Nothydraulikleitung (68) zum Steuern des Aktuators (22, 24) aufweist.
  9. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen mit dem Steuerventil (30) hydraulisch verbundenen ersten Hydraulikspeicher (41), welcher durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (12) mit Hydrauliköl füllbar ist, wobei der erste Hydraulikspeicher (41) vorzugsweise mit einem Hochdruckanschluss (P) des Steuerventils (30) und/oder über ein Druckbegrenzungsventil (45) mit einem Niederdruckanschluss (T) des Steuerventil (30) hydraulisch verbunden ist.
  10. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen mit dem Steuerventil (30) hydraulisch verbundenen zweiten Hydraulikspeicher (42), welcher durch Verdrängung von Hydrauliköl durch den Aktuator (22, 24) füllbar ist, wobei der zweite Hydraulikspeicher (42) vorzugsweise mit einem Niederdruckanschluss (T) des Steuerventils (30) hydraulisch verbunden ist, insbesondere über ein Druckminderventil (46).
  11. Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Kolben-Zylinder-Einheit (12) um eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit (12) mit zwei Druckkammern (16, 17) handelt, welche über Hydraulikleitungen (15), die vorzugsweise innerhalb der Kolbenstange (14) verlaufen, mit Druck beaufschlagbar sind, wobei vorzugsweise eine elektrische Versorgungsleitung (18) zur elektrischen Steuerung des Steuerventils (30) auf einer Trommel (19) auf- und abwickelbar gelagert ist.
  12. Arbeitsgerät, insbesondere Mobilkran, mit einem Teleskopausleger (1) umfassend einen äußeren Teleskopschuss (2), mindestens einen darin verschiebbar gelagerten inneren Teleskopschuss (3), einen hydraulischen Teleskopierzylinder (12) zum Ein- und Ausfahren des mindestens einen inneren Teleskopschusses (3) sowie eine mit dem Teleskopierzylinder (12) verbundene Verriegelungsvorrichtung (20) zum reversiblen Verriegeln des Teleskopierzylinders (12) mit einem inneren Teleskopschuss (3) und/oder zweier Teleskopschüsse (2, 3) miteinander, wobei das Arbeitsgerät ein Hydrauliksystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, mittels welchem mindestens ein Aktuator (22, 24) der Verriegelungsvorrichtung (20) über den Druck in einer Druckkammer (16) des Teleskopierzylinders (12) steuerbar ist.
  13. Arbeitsgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Teleskopierzylinder (12) eine mit dem äußeren Teleskopschuss (2) verbundene Kolbenstange (14) und einen relativ zum äußeren Teleskopschuss (2) bewegbaren Zylinder (13) umfasst, wobei die Verriegelungsvorrichtung (20) am Zylinder (13) angeordnet ist und mit diesem beim Ein- und Ausfahren der Kolben-Zylinder-Einheit (12) mitbewegt wird.
  14. Arbeitsgerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verriegelungsvorrichtung (20) mindestens einen hydraulisch bewegbaren Mitnehmerbolzen (23) zum Verriegeln des Teleskopierzylinders (12) mit einem inneren Teleskopschuss (3) sowie ein hydraulisch bewegbares Joch (25) zum Bewegen eines zwei Teleskopschüsse (2, 3) miteinander verriegelnden Verriegelungsbolzens (26) umfasst, wobei der Mitnehmerbolzen (23) und das Joch (25) vorzugsweise jeweils über ein Rückstellelement (28, 29) in eine Verriegelungsposition vorgespannt und hydraulisch gegen die Rückstellkraft in eine Entriegelungsposition bewegbar sind.
  15. Arbeitsgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Joch (25) und der mindestens eine Mitnehmerbolzen (23) über das gemeinsame Steuerventil (30) steuerbar sind, wobei das Steuerventil (30) derart ausgebildet ist, dass entweder das Joch (25) oder der mindestens eine Mitnehmerbolzen (23) hydraulisch betätigbar ist, wobei das Hydrauliksystem (10) vorzugsweise zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist und das Steuerventil (30) mittels der Notbetätigungsvorrichtung nur in eine das Joch (25) betätigende Stellung schaltbar ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104692266B (zh) 2015-02-05 2017-03-22 三一汽车起重机械有限公司 起重臂伸缩缓冲液压系统及起重机
WO2017195716A1 (ja) 2016-05-11 2017-11-16 株式会社タダノ クレーン
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