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Hydraulisches Arbeitsaggregat für Hebebühnen, Aufzüge od. dgl. Die
Erfindung betrifft ein aus Pumpe und einfach wirkendem Arbeitszylinder bestehendes
Aggregat, das sich besonders für hydraulische Hebebühnen, Aufzüge und andere Hebevorrichtungen
eignet.
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Für solche Aggregate sind Steuerungen der verschiedensten Art bekannt,
die durch Luft betätigt werden und die dann ölzwischenkessel erfordern. Man kennt
auch mit Magnetventilen ausgerüstete Steuerungen. Alle diese Anordnungen stellen
teuere und installationsaufwendige Einrichtungen dar.
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Es sind auch hydraulische Arbeitsaggregate mit einem dauernd belasteten
Hubzylinder bekannt, die :nit einer umsteuerbaren Pumpe ausgerüstet sind, so daß
durch die Drehrichtung der Pumpe unmittelbar die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens
bestimmt wird. Bei diesen Aggregaten fehlt eine Vorrichtung zum Abbremsen des Motors
beim Senken des Arbeitskolbens, so daß das Aggregat z. B. nicht in Zwischenstellungen
angehalten werden kann. Beim Abstellen des Motors bleibt der Arbeitskolben nicht
stehen, sondern er bewegt sich unter dem Einfluß der Last mit steigender Geschwindigkeit
nach unten weiter. Für Aufzüge ist diese Bauweise somit unbrauchbar.
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Gemäß der Erfindung wird ein hydraulisches Arbeitsaggregat für Hebebühnen,
Aufzüge od. dgl. mit einem dauernd belasteten einfach wirkenden Hubzylinder und
einer Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung dadurch verbessert, daß in den zur Pumpe
führenden Leitungen vom Hubzylinder her belastete, in Richtung gegen die Pumpe schließende
gesteuerte Rückschlagventile angeordnet sind, wobei sich beim Senken der Last vor
dem in der Rückflußleitung von der Pumpe zum Behälter angeordneten Rückschlagventil
ein den Zylinderdruck übersteigender Druck aufbaut, der das Rückschlagventil für
den Rückfiuß vom Hubzylinder zur Pumpe öffnet, und daß zur Einleitung dieses Vorganges
in parallelen Leitungen vom Behälter zur Pumpe sich öffnende einfache Rückschlagventile
angeordnet sind.
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Bei dieser Ausbildung wird beim Abschalten der Pumpe eine hydraulische
Trennung zwischen Pumpe und Hubzylinder bewirkt, wobei der Kolben in jeder Stellung
festgehalten wird.
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An sich ist ein Aufzug mit umkehrbarer Förderrichtung der Pumpe bekannt,
bei dem eine hydraulische Trennung zwischen Pumpe und Hubzylinder durch zwei elektromagnetisch
gesteuerte Rückschlagventile erreicht wird. Elektromagnetische Steuerungen sind
jedoch erheblich störungsanfällig, so daß ihre Anwendung bei den Fahrventilen eines
Arbeitsaggregates für Hebebühnen und Aufzüge die Sicherheit und Zuverlässigkeit
der ganzen Anlage beeinträchtigt.
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Demgegenüber erfolgt die Steuerung der die Fahrvorgänge auslösenden
Ventile gemäß der Erfindung vollhydraulisch durch bloße Änderung der Förderrichtung
der Pumpe.
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Es ist schließlich noch ein hydraulisches Arbeitsaggregat mit umkehrbarer
Förderrichtung bekannt, bei dem schon hilfsgesteuerte Rückschlagventile sowie einfache
Rückschlagventile Anwendung finden. Dabei handelt es sich jedoch um ein Aggregat
mit doppeltwirkendem Zylinder, der nur fallweise belastet ist. Bei diesem Aggregat
ergibt sich bei Umarbeitung auf einen einfach wirkenden, dauernd belasteten Zylinder,
daß beim Senken der Last ein freies Abströmen der Flüssigkeit vom Hubzylinder zum
Behälter stattfindet, wodurch sich die Geschwindigkeit des Hubkolbens je nach seiner
Belastung ändert.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung hat demgegenüber den Vorzug, das mit
einfachen, störungsfreien Mitteln in jeder Stellung eine wirksame Verriegelung des
Hubkolbens erfolgt und daß die Pumpe gezwungen ist, auch beim Senken der Last nicht
als Motor, sondern als Pumpe zu arbeiten, so daß die Hubgeschwindigkeiten in beiden
Drehrichtungen konstant gehalten werden.
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Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung den Einbau des
Antriebsaggregates in den zu bewegenden, in an sich bekannter Weise hohl ausgebildeten
Hubkolben, wodurch sich durch Wegfall aller Verbindungsleitungen ein gedrängter
Aufbau mit geringster Störanfälligkeit ergibt.
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Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Schaltplan eines Arbeitsaggregats
für eine Hebebühne, F i g. 2 ein im .hohlen Kolben einer Hebebühne eingebautes Arbeitsaggregat,
F
i g. 3 den Schaltplan eines Aggregats für hydraulische Aufzüge und F i g. 4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel für hydraulische Aufzüge das für höhere Fahrgeschwindigkeiten
geeignet ist.
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Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung für eine hydraulische
Hebebühne ist ein einfach wirkender Arbeitszylinder 1 vorgesehen, dessen in diesen
eintauchender Kolben 2 eine nicht dargestellte Plattform od. dgl. trägt. Die Betätigung
dieses Kolbens 2 erfolgt mittels einer Pumpe 3, die von einem umsteuerbaren Elektromotor
angetrieben wird, also wahlweise nach beiden Richtungen fördernd wirken kann.
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Zur Steuerung dieser Anlage sind mehrere Rückschlagventile vorgesehen,
die im nachfolgenden in Verbindung mit der Wirkungsweise des Aggregats beschrieben
werden.
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Beim Heben der Bühne wird die Pumpe 3 in einer Richtung angetrieben,
bei der sie über die Leitung 5, die Leitung 6 und das Rückschlagventil 7 sowie die
Leitung 8 Öl aus dem Vorratsbehälter 4 ansaugt. Die Pumpe drückt das Öl über die
Leitung 33 und das Rückschlagventil 10 in den Arbeitszylinder 1 und
hebt somit den Kolben 2 an.
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Wird der Antriebsmotor der Pumpe hierbei zu einem beliebigen Zeitpunkt
abgestellt, so bleibt der Kolben 2 sofort in der erreichten Höhe stehen. Das Leitungssystem
wird dann nach kurzer Zeit drucklos, und zwar über eine Ausgleichsleitung 11, die
ein Rückschlagventil 12 einer Leitung 13 überbrückt, die von der Leitung 33 zur
Leitung 5 führt.
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Soll die Bühne wieder eingefahren werden, so wird der Antriebsmotor
der Pumpe mit umgekehrter Drehrichtung eingeschaltet. Die Pumpe saugt jetzt über
die Leitung 5 und die Leitung 13 an und drückt das Öl über ein gesteuertes Rückschlagventil14
in Umlauf. Dieses Rückschlagventil14 wird über eine mit der Zuleitung zum Zylinder
1 verbundene Steuerleitung 15 so vorgesteuert, daß der Öffnungsdruck etwas größer
als der Druck im Arbeitszylinder 1 ist. Dies hat zur Folge, daß in der Leitung 8
ein gleich großer Druck entsteht und damit das ebenfalls über eine Steuerleitung
41, die mit der Leitung 8 in Verbindung steht, gesteuerte Ventil 10
öffnet, so daß der Kolben 2 abfährt. Wird der Motor abgestellt, hält der Kolben
sofort an.
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Ist die Bühne abgefahren und der Motor der Pumpe abgestellt, so wird
der Druck in der Leitung 8
durch eine das Rückschlagventil 7 überbrückende
Ausgleichsleitung 16 abgebaut, während sich der Druck hinter dem gesteuerten Ventil
10 wieder über die Ausgleichsleitung 11 ausgleichen kann. Der Kolben ist
nun wieder verriegelt.
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Um das Aggregat und das Leitungssystem gegen Überlastungen zu schützen,
ist ein Sicherheitsventil 17 an sich bekannter Art vorgesehen, das mit den
Leitungen 6 und 33 über eine Leitung 18 verbunden ist. Das Ansprechen dieses
Ventils 17 wird durch zwei, in ihrer Wirksamkeit entgegengesetzt in die Leitung
18 eingeschaltete Rückschlagventile 19 und 20 gesteuert.
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Die beschriebene Schaltung ergibt eine sehr betriebssichere Arbeitsweise
des Aggregats, wobei der Kolben jeweils bei Stillstand des Antriebsmotors hydraulisch
verriegelt wird.
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Um eine Vereinfachung des Aufbaues zu erzielen, kann der Antriebsmotor
21, der in diesem Fall dafür geeignet sein muß, in Öl zu laufen, unmittelbar in
den Kolben 2 eingebaut werden. wie dies die F i g. 2 zeigt. Der hohl ausgebildete
Kolben 2 nimmt dabei den Motor 21, der an einem den Kolben abschließenden
Flansch 22 befestigt ist, auf. Die als Zahnradpumpe ausgebildete Pumpe 3 sowie die
aus F i g. 1 ersichtlichen Steuerventile sind im Flansch 22 selbst eingebaut, so
daß keine Verbindungsleitungen und langwierige Verlegungsarbeiten erforderlich sind.
Die Stromzufuhr zum Elektromotor 21 erfolgt über ein öldichtes Schleppkabel 23,
das mit einem Wendeschütz 24 od. dgl. verbunden ist. Der Hohlraum im Kolben dient
gleichzeitig zur Aufnahme des Ölvorrats, der unter Normaldruck steht, so daß die
Gefahr der Schaumbildung, wie sie bei den bisher üblichen ölzwischenkesseln auftreten
kann, praktisch vermieden wird.
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Bei dem in F i g. 3 dargestellten System für einen hydraulischen Aufzug
ist wiederum eine umsteuerbare Pumpe 3 vorgesehen, während der Kolben 2, der in
den Zylinder 1 eintaucht, den Fahrkorb 25 eines Aufzugs trägt.
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Zum Hochfahren des Fahrkorbes 25 wird die Pumpe 3 so angetrieben,
daß sie über die Leitungen 5, 6 das in die Leitung 6 eingebaute Rückschlagventil
7 und die von dieser Leitung 6 abzweigende Leitung 8 Öl aus dem Behälter
4 ansaugt. Die Pumpe drückt das Öl zunächst über das Rückschlagventil 20
und ein in eine weitere Leitung 30 eingebautes, vorläufig geöffnetes Anfahrventil
31 zur Leitung 5 in Umlauf. Das Anfahrventil wird durch eine Leitung 51 gesteuert,
die von der Leitung 30 abzweigt. Nunmehr schließt das Anfahrventil
31 allmählich, wobei die Geschwindigkeit des Schließens mittels eines Drosselventils
32 in der Steuerleitung 51 einstellbar ist. Damit baut sich in der
Leitung 33, die von der Pumpe zum Arbeitszylinder 1 führt, allmählich ein
Druck auf, der zur Folge hat, daß mehr und mehr das über das Rückschlagventil 20
ablaufende Öl über das in die Leitung 33 eingebaute gesteuerte Rückschlagventi110
in den Arbeitszylinder gelangt, wodurch ein sanftes Anfahren des Fahrkorbes bewirkt
wird. Ist das Anfahrventi131 ganz geschlossen, so bewegt sich der Fahrkorb mit voller,-
der Pumpenleistung entsprechender Geschwindigkeit. Soll der Fahrkorb halten, so
wird lediglich der Antriebsmotor abgeschaltet. Damit das System nun drucklos wird,
ist, wie beim Schema gemäß F i g. 1, parallel zu dem in der Leitung 13 liegenden
Rückschlagventil 12 eine Ausgleichsleitung 11 angeordnet.
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In ähnlicher Weise wird die Leitung 30 in der das Anfahrventil31 liegt,
drucklos gemacht, wobei sich das Ventil 31 wieder öffnet.
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Das Anfahren kann durch entsprechende Einstellung der Drossel
32 beliebig verzögert werden, das heißt auch so weit, daß der Elektromotor
nicht unter Belastung angefahren und beschleunigt zu werden braucht und damit auch
mit YI-Schaltung ohne Zusatzeinrichtungen betrieben werden kann.
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Soll der Fahrkorb wieder nach unten bewegt werden, so ist lediglich
die Pumpe im umgekehrten Drehsinn anzutreiben, d. h., der Antriebsmotor muß durch
einen entsprechenden Schaltschütz umgepolt werden. Dabei saugt die Pumpe 3 über
die Leitungen 5 und 13 das Öl an und drückt dieses über die Leitung 8, die Leitung
18 und über ein in diese eingeschaltetes Rückschlagventil 19 durch das offene
Anfahrventil 31 in Umlauf zur Leitung 5. Nunmehr
schließt das Anfahrventil
31 in gleicher Weise langsam wie vorher beim Aufwärtsanfahren, wodurch ein Druck
in der Leitung 39 vor dem Rückschlagventil 14 aufgebaut wird. Durch diesen Druck
vor dem über die Steuerleitung 15 geschlossen gehaltenen Rückschlagventi114 wird
das gesteuerte Rückschlagventil 10, das durch die Steuerleitung
41 mit der Leitung 39 in Verbindung steht, langsam geöffnet. Die Geschwindigkeit
des öffnens ist mittels einer einstellbaren, in die Steuerleitung 41 eingeschalteten
Drossel 42 regelbar, so daß sie mit der Schließgeschwindigkeit des Anfahrventils
31 in Übereinstimmung gebracht werden kann.
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Nun steht der Arbeitszylinder 1 unmittelbar mit der augenblicklichen
Saugseite der Pumpe in Verbindung, so daß in der Leitung 33 ein dem Fahrkorbgewicht
entsprechender Druck entsteht. Derselbe Druck, vermehrt durch einen geringen, ungefähr
3 atü betragenden Überdruck, der durch eine vor dem Rückschlagventil14 eingebaute
Drossel 43 bewirkt wird, herrscht auch in der Leitung 39, so daß die Pumpe praktisch
ohne Druckgefälle arbeitet und nur die Leerlaufleistung aufnimmt.
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Um beim Abfahren ein Rattern des Rückschlagventils 14 zu verhindern,
ist eine weitere einstellbare Drossel 44 vorgesehen, die in der von der Leitung
33 abzweigenden Steuerleitung 15 liegt. Zum Anhalten wird wiederum nur der Antriebsmotor
der Pumpe 3 abgestellt. Durch die gedrosselte Ausgleichsleitung 16 parallel zum
Rückschlagventil 7 sowie die bereits genannte Ausgleichleitung 11 wird das System
hinter dem gesteuerten Rückschlagventil 10 drucklos.
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Zur Verhinderung von Überlastungen, insbesondere bei einer mechanischen
Endbegrenzung des Aufzugshubs, dient das Sicherheitsventil 17, welches parallel
zur Leitung 30 geschaltet ist.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die Schaltung
und Anordnung dieses neuartigen Aggregats die Einregulierung jeder gewünschten Fahrweise
des Aufzuges gestattet. Ferner fehlen alle bisher üblichen, erfahrungsgemäß mehr
oder weniger störungsanfälligen elektrischen Schaltelemente im hydraulischen Teil
der Anlage. Wird das gesteuerte Rückschlagventil 10 unmittelbar in den Arbeitszylinder
1 eingebaut, so ist ein Absturz des Fahrkorbs infolge Leitungsbruch völlig unmöglich.
Der Fahrkorb bleibt bei Stromausfall immer hydraulisch verriegelt stehen. Um im
letzteren Fall den Fahrkorb noch in eine gewünschte Stellung bringen zu können,
ist eine Ablaßleitung 48 vorgesehen, die mittels eines handbetätigten Absperrschiebers
49 geöffnet werden kann.
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Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung eignet sich für kleinere bis
mittlere Fahrgeschwindigkeiten. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten würde jedoch die
bei der beschriebenen Anordnung mögliche Dämpfung beim Anfahren und Halten nicht
mehr ganz ausreichend sein, und insbesondere würde das genaue Halten durch einfaches
Abstellen des Antriebsmotors durch die zu groß gewordenen bewegten Massen schwierig
werden. Für diesen Fall kann in das Steuersystem eine zusätzliche Reguliereinrichtung
eingebaut werden, wie dies F i g. 4 zeigt.
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Diese Einrichtung besteht aus einem einfachen, elektromagnetisch betätigten
Vorsteuerschieber 50,
der über zwei zusätzliche einstellbare Drosseln 52 und
53 in das System eingeschaltet ist. Der durch Endschalter an sich bekannter Art
gesteuerte Vorsteuerschieber 50 ist einmal mit dem Ölvorratsbehälter 4 und zum anderen
durch eine Leitung 55 mit der Steuerleitung 41 und durch eine Leitung 57 mit der
Steuerleitung 51 des Anfahrventils 31 verbunden. Das Anfahren des
Fahrkorbes wird, wie beim Schema nach F i g. 3, mittels der Drossel 32 variiert.
Ist die Drossel 32 weitgehend geschlossen, so ist die Beschleunigung sehr gering,
ist sie völlig offen, so fährt der Fahrkorb praktisch mit der Beschleunigung des
Antriebsmotors der Pumpe an.
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Die Verzögerung des Anhaltens des Fahrkorbs kann dagegen mittels der
Drossel 52 eingestellt werden. Bei geschlossener Drossel 52 erfolgt keine
Verzögerung, sondern es hält der Fahrkorb mit der Verzögerung, die sich beim Abstellen
des Elektromotors ergibt. Ist diese Verzögerung zu groß, so wird die Drossel
52 geöffnet. Wird nun der Magnetschieber 50 betätigt, so öffnet das Anfahrventil
31, dessen Steuerleitung 51 ja mit der Drossel 52 in Verbindung steht,
sofort und der Fahrkorb hält ebenso rasch an. Man hat es also in der Hand, jede
gewünschte Verzögerung durch entsprechende Einstellung der Drossel 52 und entsprechende
Voreilung des Endschalters einzustellen.
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Die Beschleunigung des Abfahrens ist durch die Drossel 42 regelbar.
Ist die Drossel geöffnet, so fährt der Fahrkorb mit der Beschleunigung des Elektromotors
der Pumpe an; ist sie ganz geschlossen, so fährt der Korb überhaupt nicht ab. Ist
beim Wiederanhalten die Drossel 53 geschlossen, so übt der Endschalter, der über
den Magnetschieber 50 die Dämpfung des Abfahrens einleitet, keine Wirkung aus, und
der Fahrkorb hält mit der Verzögerung des Elektromotors beim Abschalten. Bei ganz
geöffneter Drossel 53 wird der Anhaltevorgang bereits abgelaufen sein, bevor der
Korb in seine genaue Haltestellung eingefahren ist. Jede Zwischenstellung der Drossel
53 ergibt zusammen mit einer entsprechenden Voreinstellung des Endschalters eine
bestimmte Anhaltedämpfung, die durch das Abstellen des Motors im genauen Zeitpunkt,
d. h. in der richtigen Haltestellung, beendet wird. Damit kann man erreichen, daß
zum Zeitpunkt des Motorausschaltens die Fahrgeschwindigkeit schon stark abgesunken
ist und ein exaktes Halten gewährleistet wird.
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Die beschriebene Dämpfung ist weitgehend unabhängig von der Viskosität
des Öles, da sie durch hydraulische Drosseln gesteuert wird, die praktisch nur Stromwiderstand
haben.
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Die Einstellung des Systems erfolgt gewöhnlich so, daß der Verzögerungsvorgang
ungefähr 10 bis 30 cm vor Beendigung des Hubs eingeleitet und dann mittels eines
zweiten Endschalters der Antriebsmotor zum genauen Anhalten abgestellt wird. Die
Dämpfung ist dabei so eingestellt, daß, wenn man den Motor nicht abschalten würde,
der Fahrkorb ungefähr 5 cm seinen genauen Haltepunkt überfahren würde.