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Vorrichtung zum synchronen Bewegen mehrerer hydraulischer Hubkolben
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum synchronen Bewegen mehrerer hydraulischer
Hubkolben mittels einer Mengenzuteilvorrichtung, in der miteinander mechanisch gekuppelte
Kolben gleicher Verdrängung durch Druckflüssigkeit angetrieben werden.
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Derartige Vorrichtungen sind bereits bekannt. Auch sind schon Mittel
zum Ergänzen der Flüssigkeit in den Verdrängungsräumen und in den daran angeschlossenen
hydraulischen Systemen im Falle von Leckverlusten bekanntgeworden. Bei einer bekannten
Bauform wird ein Nachfüllventil durch ein von Hand zu betätigendes Steuerorgan in
dessen Haltstellung zwangläufig geöffnet. Bedingung für das richtige Funktionieren
dieser Vorrichtung ist, daß der Druck der über das Nachfüllventil in die hydraulischen
Systeme gelangenden Flüssigkeit geringer ist als der zum Heben der Hubkolben notwendige
Flüssigkeitsdruck, damit ein Nachfüllen nur bei unbelasteten und abgesetzten Hubkolben
erfolgt. Dies wird bei der bekannten Vorrichtung durch eine Pumpen-Sonderkonstruktion
erreicht, die darin besteht, daß die Pumpe in der Halt-Stellung des Steuerorgans
nur einen geringen Druck erzeugt, während erst in Hebestellung des Schaltorgans
die Pumpe auf Förderung geschaltet ist. Derartige Sonderkonstruktionen sind naturgemäß
sehr teuer.
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Durch die Erfindung soll das Nachfüllen von Druckflüssigkeit bei einer
mit einer normalen Förderpumpe ausgerüsteten Vorrichtung zum synchronen Bewegen
mehrerer hydraulischer Hubkolben auf einfache Weise geschehen, was im wesentlichen
dadurch erreicht wird, daß in jeden Verdrängungsraum ein Nachfüllventil einmündet,
das unter dem Einfluß einer Feder geschlossen ist und durch einen Stößel od. dgl.
selbsttätig geöffnet wird, wenn die Verdrängerkolben eine ihrer beiden Endlagen
erreichen.
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Zweckmäßig sind die Nachfüllventile in Kanälen angeordnet, die im
Inneren der Verdrängerkolben die Verdrängungsräume mit dem Druckraum der Mengenzuteilvorrichtung
verbinden, in den die Druckflüssigkeit zum Antrieb der Verdrängerkolben einströmt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zum synchronen Bewegen von zwei hydraulischen Hubkolben,
wobei die Mengenzuteilvorrichtung im Schnitt und die übrigen Bauteile nur schematisch
dargestellt sind, Fig.2 in größerem Maßstab die Anordnung der Ventile im Verdrängerkolben,
Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante zu Fig. 2. In Fig. 1 sind zwei hydraulische
Hebeböcke 11, 12, deren Hubkolben synchron bewegt werden sollen, schematisch angedeutet.
Die Hebeböcke, die irgendeine bekannte Ausbildung aufweisen können, sind einander
völlig gleich. Der Hebebock 11 steht über eine Rohrleitung 13 und der Hebebock 12
über eine Rohrleitung 14 mit einer Mengenzuteilvorrichtung 15 in Verbindung, an
die ein Flüssigkeitsreservoir 16 und eine Druckpumpe 17 mittels einer Rohrleitung
18 angeschlossen sind.
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Die Mengenzuteilvorrichtung 15 weist ein aus mehreren Teilen 21, 22,
23 zusammengesetztes Gehäuse auf, dessen Inneres mittels eines Zwischenbodens 26
im Gehäuse 21 in zwei Verdrängungsräume 24 und 25 unterteilt ist. Der Zwischenboden
26 weist eine zentrale Bohrung auf, in der eine Kolbenstange 27 axial verschiebbar,
aber flüssigkeitsdicht geführt ist. Die Kolbenstange 27 ist hohl ausgebildet, was
aber nicht unbedingt der Fall zu sein braucht. Am einen Ende der Kolbenstange 27
ist ein Kolben 28 befestigt, der mit Hilfe von Dichtungsringen 29 gegen die Innenwand
des Gehäuseteiles 22 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Der Kolben 28 und die Kolbenstange
27 dienen sowohl im Verdrängungsraum 24 als auch im Verdrängungsraum 25 als Verdrängerkolben,
wobei die Wirkflächen in beiden Räumen gleich groß sind. Die im Verdrängungsraum
24 wirksame Fläche setzt sich zusammen aus der ringförmigen Stirnfläche 27a der
Kolbenstange 27 und der kreisförmigen Fläche 28 a des Kolbens 28. Die im Verdrängungsraum
25 wirksame Fläche ist gleich dem Flächeninhalt des ringförmigen Querschnittes des
Verdrängungsraumes 25.
Koaxial zur Kolbenstange 27 ist am Gehäuseteil
21 ein Stab 30 befestigt, der in den Hohlraum der Kolbenstange 27 hineinragt. Der
Gehäuseteil 22 ist mit einem in den Verdrängungsraum 25 einmündenden Anschlußnippel
31 für die zum Hebebock 12 führende Rohrleitung 14 versehen. Der Verdrängungsraum
24 steht über Bohrungen 32 und 33, die in den Stab 30 eingearbeitet sind, mit einem
Anschlußnippe134 für die zum Hebebock 11 führende Rohrleitung 13 in Verbindung.
Die beiden Hebeböcke 11, 12 sind somit über die Rohrleitungen 13 und 14 an die Verdrängungsräume
24, 25 angeschlossen. Zwischen dem Kolben 28 und dem Gehäuseboden 23 befindet sich
ein weiterer Innenraum 35, in den ein Anschlußnippel 36 einmündet, an welchen die
von der Druckpumpe 17 kommende. Rohrleitung 18 angeschlossen ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Die
Verdrängungsräume 24 und 25 wie auch die daran angeschlossenen Rohrleitungen 13
und 14 sind vollständig mit einer Flüssigkeit, z. B. Öl, gefüllt. Mit Hilfe der
Pumpe 17 wird aus dem Reservoir 16 Flüssigkeit in den Raum 35 eingepreßt, wodurch
der Kolben 28 zusammen mit der Kolbenstange 27 im Gehäuse 21 bis 23 in Fig. 1 nach
oben bewegt wird. Dabei wird aus jedem der Räume 24, 25 eine gleich große Menge
Flüssigkeit verdrängt und in die hydraulischen Hebeböcke 11, 12 gedrückt. Da die
letzteren einander gleiche Ausbildung haben, werden ihre Kolben durch die gleich
große Flüssigkeitsmengen synchron gehoben. Eine ungleiche Belastung der Hebeböcke
11, 12 kann die synchrone Bewegung nicht beeinträchtigen, da ein Überströmen der
Flüssigkeit vom einen zum anderen Hebebock bzw. vom einen zum andern Verdrängungsraum
24 bzw. 25 unmöglich ist. Läßt man die Flüssigkeit aus dem Raum 35 zum Reservoir
16 abfließen, so kehren der Kolben 28 und die Kolbenstange 27 unter dem Einfluß
der auf den Hebeböcken 11, 12 ruhenden Last in die dargestellte Ausgangslage zurück,
wobei wiederum eine synchrone Bewegung der Hubkolben gewährleistet ist.
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Nach Fig. 2 sind in den Kolben 28 zwei Längsbohrungen 41, 42 eingearbeitet,
die je einen Ventilsitz 43, 44 bilden, mit welchem ein zugehöriger Ventilkörper
45 bzw. 46 zusammenarbeitet. Die Ventilkörper 45 und 46 stehen unter dem Einfluß
von Federn 47, die gegen Kugeln 48 abgestützt sind, welche ihrerseits gegen Bohrungen
49 von Schraubzapfen 50 angepreßt werden. Im Kolben 28 sind somit insgesamt vier
selbsttätig schließende Ventile 43/45, 44/46 bzw. 48/50 vorhanden, wobei die Ventile
43, 45 bzw. 44, 46 als Nachfüllventile und die Ventile 48, 50 als Rückschlagventile
dienen. Jeder der Ventilkörper 45, 46 ist mit einem Stößel 51 bzw. 52 versehen,
der in den Innenraum der hohlen Kolbenstange 27 hineinragt. Der Stößel 51 ist gegenüber
dem Kolben 28 flüssigkeitsdicht abgedichtet, nicht aber der andere Stößel
52.
Eine radiale Bohrung 53 verbindet den Verdrängungsraum 25 mit dem oberhalb
des Ventilkörpers 45 befindlichen Teil der Bohrung 41. Die übrige Ausbildung der
Vorrichtung entspricht Fig. 1.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist wie folgt: 'trenn
mittels der Pumpe 17 Flüssigkeit in den Raum 35 unter den Kolben 28 gepreßt wird,
so gelangt ein Teil dieser Flüssigkeit durch die Bohrung 49 der Schraubzapfen 50
in die Bohrungen 41 und 42 des Kolbens 28, wobei die Kugeln 48 entgegen dem Einfluß
der Federn 47 von ihrem Sitz abgehoben werden. Die Ventilkörper 45 und 46 verhindern
jedoch einen Übertritt der Flüssigkeit in die Verdrängungsräume 24 und 25 der Mengenzuteilvorrichtung.
Nur wenn der Kolben 28 seine obere Endlage erreicht, werden die beiden Ventile 43/45
und 44/46 geöffnet, indem die Stößel 51 und 52 gegen das untere Stirnende des Stabes
30 stoßen. Aus den Bohrungen 41 und 42 kann dann unter der Einwirkung der Pumpe
17 Flüssigkeit in die Verdrängungsräume 24 und 25 und die daran angeschlossenen
hydraulischen Systeme fließen, bis die Kolben der beiden Hebeböcke 11 und 12 ihre
obersten, durch Anschläge begrenzten Endstellungen erreicht haben. Auf diese Weise
wird gewährleistet, daß die Räume 24 und 25 und die daran angeschlossenen hydraulischen
Systeme immer wieder vollständig mit Flüssigkeit angefüllt werden, wenn im Betrieb
Flüssigkeit verlorengegangen sein sollte. Dadurch wird ein synchrones Bewegen der
Hubkolben auch bei Leckverlusten gewährleistet.
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Wenn man zum Senken des Kolbens 28 die Flüssigkeit aus dem Raum 35
in das Reservoir 16 zurückfließen läßt, so herrscht an der Unterseite des Kolbens
ein geringerer Druck als an dessen Oberseite. Die Kugeln 48 sitzen daher auf die
Schraubzapfen 50 auf und verhindern ein Auslaufen von Flüssigkeit aus den Verdrängungsräumen
24 und 25, falls sich die Ventilkörper 45 und 46 unter dem Flüssigkeitsdruck von
ihren Sitzen 43 und 44 abheben sollten.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig.3 unterscheidet sich von demjenigen
nach Fig.2 lediglich dadurch, daß an Stelle der Kugeln 48 kegelförmige Ventilkörper
58 vorhanden sind, die je einen nach unten ragenden Stößel 59 aufweisen. Die Wirkungsweise
ist gleich wie im vorigen Beispiel, nur daß zusätzlich noch ein Ausgleich der Flüssigkeitsmengen
in den Verdrängungsräumen 24 und 25 sowie den daran angeschlossenen hydraulischen
Systemen erfolgt, wenn der Kolben 28 seine unterste Endstellung im Gehäuse 21 bis
23 erreicht. Dann stoßen nämlich die Stößel 59 gegen den Gehäuseboden 23, wodurch
die Ventilkörper 58 entgegen dem Einfluß der Federn 47 von ihren Sitzen abgehoben
werden. Ist nun einer der Hubkolben 11 oder 12 nicht ganz abgesenkt, weil das zugehörige
hydraulische System eine größere Flüssigkeitsmenge enthält als dasjenige des andern
Hebebockes, so öffnet sich unter dem Einfluß der Last das Ventil 43, 45 bzw. 44,
46, wonach dann die überschüssige Flüssigkeit aus dem Verdrängungsraum abfließen
kann und somit ein Ausgleich der Flüssigkeitsmengen in den hydraulischen Systemen
erfolgt.