DE1903242C3 - Vorrichtung zum Betätigen eines hydraulisch gesteuerten Arbeitszylinders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen eines hydraulisch gesteuerten Arbeitszylinders, der ein Steuerventil aufweist, durch welches ein Medium mittels einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter den beiden Seiten eines Druckkolbens zugeführt wird, wobei eine Druckdose vorhanden ist, welche auf den vom Druckkolben aufgebrachten Druck anspricht, wobei das Hydraulikmedium im Nebenstrom zum Vorratsbehälter zurückgeleitet wird, wenn die durch die Druckdose angezeigte Belastung einen vorgegebenen Wert erreicht hat und wobei gleichzeitig ein Rückströmen des unter Druck stehenden Mediums aus dem Arbeitszylinder verhindert ist.

Es ist aus der britischen Patentschrift 1 066 713 bekannt, Vorspann-Arbeitszylinder mit Druckdosen oder anderen auf eine Belastung ansprechenden Einrichtungen zu versehen, die bei Anschluß an ein gecignetes Meßgerät die durch den Arbeitszylinder aufgebrachte Vorspannung bis auf ± 1 %> genau messen können, was im allgemeinen als Genauigkeit beim Vorspannen gefordert wird. Es ist weiterhin aus der genannten Patentschrift bekannt, daß mit der Druckdose Schaltcinrichtungcn verbunden sein können, die das Hauptsteuervenlil der Hydraulik schließen, wenn die Vorspannung einen vorbestimmten Wert erreicht.

Um die obenerwähnte Genauigkeit einzuhalten, ist es erforderlich, die Betätigung des Arbeitszylinders unmittelbar dann anzuhalten, wenn die vorbestimmte Vorspannung erreicht ist. Das bedeutet, daß bei einem Vorspannzylinder untei Last die Zufuhr von Medium zum Arbeitszylinder sehr genau gesteuert werden muß. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß bei e.ner Steuerung des Hauptsteueiventils beim Wechsel der Strömungsrichtung des Mediums, um dieses zum Vorratsbehälter zurückströmen zu lassen, eine Zeitverzögerung auftritt, die dazu führt, daß die ge· vünschte Genauigkeit nicht eingehalten wird.

Weiterhin ist aus der französischen Patentschrift 1 471 301 eine Vorrichtung zur Betätigung eines hydraulischen Arbeitszylinders bekannt, bei welchem das Arbeitsmedium über ein Steuerventil aus einem Vorratsbehälter zu den beiden Seiten eines Druckkolbens gepumpt wird, wobei das Arbeitsmedium im Nebenstrom zum Vorratsbehälter zurückgeleitet wird, sobald eine vorgegebene Belastung von einer zu diesem Zweck vorgesehenen Druckdose ermittelt wird.

Dieser bekannten Anordnung ist der Nachteil eigen, daß eine nennenswerte Zeit verstreicht, bis das Hydraulikmedium im Nebenstrom zum Vorratsbehäl ter zurückgeleitet wird, wenn die durch den Druckkolben aufgebrachte Belastung einen vorgegebenen Wert erreicht hat.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Betätigen eines hydraulisch gesteuerten Arbeitszylinders der eingangs genannten Art zv schaffen, bei welcher die Ansprechverzögerung pra· tisch ausgeschaltet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zwischen der Pumpe und dem Steuerventil ein Abblasventil vorgesehen ist und daß dieses Abblasventil durch ein Solenoid betätigbar ist.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein von Hand betätigbarer Schalter vorgesehen ist, welcher das Abblasventil auslöst.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus. daß der von Hand betätigbare Schalter mit einer Schalteinrichtung verbunden ist, die den Schalter dann automatisch betätigt, wenn die Druckdose einen vorbestimmten Wert anzeigt, wobei die Handbetätigung des Schalters umgangen wird.

Schließlich sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Schalteinrichtung einen relaisbetätigten Abschalter sowie einen den Schaltpunkt einstellenden Regler aufweist, der die Belastung festlegt, bei welcher der Abschalter ausgelöst wird.

Durch die Erfindung ist der wesentliche technische Vorteil erzielbär, daß der vorgegebene Wert der einzustellenden Belastung besonders exakt einzuhalten ist.

Auf diese Weise ist der wesentliche technische Fortschritt erreichbar, daß sich eine außerordentlich genaue und gut reproduzierbare Spannung von Spanngliedern beispielsweise im Beton einstellen läßt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

Fig. 1 im Teillängsschnitt eine Ausführungsform eines Hydraulikzylinders und in schematischer Darstellung die hydraulische Schaltung zur Steuerung des Zylinders und

F i g. 2 die elektrische Schaltung für die Steuerung der Anordnung gemäß Fig. 1.

In der Zeichnung ist ein Vorspannzylinder dargestellt, der ein Spannrohr 1 aufweist, an dessen einem Ende ein Kolben 2 mit Dichtungen 3 liegt Das andere Ende des Rohres 1 ist über ein Gewinde mit einem Kegelteil 4 verbunden, in dem verschiebbar eine Bürhse 5 mit einer kegeligen Bohrung 6.liegt, in der Bohrung 6 liegt eine Mehrzahl von radial angeordneten Keilgliedern 7, die durch eine Druckfeder 8 in ihre wirksame Stellung gedrückt werden, welche auf einer Keilkappe 9 sitzt. Innerhalb des.Kegelteils 4 ist weiterhin ein Löserohr 10 angeordnet, welches mit den schmaleren Enden der Keilglieder 7 in Berührung kommen kann.

Am Kegelteil 4 ist ein Sperrzylinder 11 angebracht, in dem ein Speiikolben 12 liegt. Das freie Ende des Zylinders 11 kann eine Spannase 13 aufnehmen.

Innerhalb des Spannrohres 1 liegt ein zentrales Rohr 14, das an seinem einen Ende mittels Gewinde mit der Büchse 5 verbunden und aurch einen Sperrkeil 15 relativ dazu verriegelt ist. Das zentrale Rohr 14, das innerhalb des Rohres 1 axial verschiebbar ist, ist in der Nähe des einen Endes mit einer Ringdichtung 16 verstehen, die von einem Haltering 17 in ihrer Lage festgehalten wird. Das zentrale Rohr 14 faßt durch den Kolben 2 hindurch und ist am anderen Ende über ein Gewinde mit einem Verlängerungsrohr 18 verbunden, das mit einer hinteren Mutter 19 versehen ist. Auf dem Spannrohr 1 sitzt verschiebbar ein Hauptzylinder 20, dessen eines Ende mit einem Dichtring 21 versehen ist. Das andere Ende des Hauptzylinders 20 weist eine Kappe 22 und einen Dichtring 23 auf, wobei an der Kappe 22 mittels Schrauben 24 eine Haltehülse 25 für das zentrale Rohr befestigt ist.

Zwischen der Hal'chülse 25 und der hinteren Mutter 1° ist eine ringförmige Druckdose 26 angeordnet, so daß die Kräfte, die durch die Bewegung de? Hauptzylinders 20 auf das zentra!e Rohr 14 aufgebracht werden, lurch die Druckdose übertragen werden. Der Hauptzylinder 20 ist mit einem Einlaß 27 versehen, der mit einer ringförmigen Kammer 28 in Verbindung steht und ein unter Druck stehendes hydraulisches Medium über eine Leitung 29 erhält. Weiterhin weist der Hauptzylinder 20 einen Einlaß für die Rückkehrbewegung 30 auf, an den eine Leitung 31 angeschlossen ist. Dieser Einlaß steht mit einer ringförmigen Kammer 32 zwischen dem Hauptzylinder 20 und dem Spannrohr 1 und über einen Kanal 33 mit einer ringförnt'ger. Kammer 34 zwischen dem Spannrohr 1 und dem zentralen Rohi 14 in Ver bindung.

Im Betrieb wird der Spannzylinder derart über den zu spannenden Draht geschoben, daß der Draht durch den Kolben 12, das Löscrohr 10 und die Keilglieder 7 in das zentrjle Rohr 14 hineinfaßt, wobei außerdem die Spannase 13 in Berührung mit der Lagerplatte des Betonbauteils steht. Dann wird ein Hydraulikmedium über die Leitung 29 in die Kammer 28 geleitet, so daß der Hauptzylinder 20 relativ zum Spannrohr 1 nach außen bewegt wird. Diese Bewegung wird über die Druckdose 26 auf das zentrale Rohr 11 übertrage, so daß dieses zusammen mit der die Keilkörper enthaltenden Büchse 5 ebenfalls relativ zum Spannrohr 1 nach außen bewegt wird.

Eine Bewegung der Büchse 5 bewirkt, daß die Keilkörper 7 sich von dem Löserohr 10 wegbewegen, so daß sie unter der Wirkung der Feder 8 den zu spannenden Draht erfassen und festhalten. Eine weitere Bewegung spannt den Draht, bis eine vorbe-S stimmte Belastung, die durch die Druckdose 26 festgelegt wird, auf den Draht aufgebracht ist, worauf die Bewegung dann anhält. Bei dieser Lage der Teile werden Keile an der Lagerplatte mittels des Sperrkolbens 12 angedrückt, so daß der gespannte Draht in

ic seiner Lage im Betonteil festgehalten wird. Um den Draht freizugeben, wird jetzt ein unter Druck stehendes Medium aus der Leitung 31 dem Einlaß 30 zugeführt, so daß das zentrale Rohr 14 und damit auch der Hauptzylinder 20 nach innen bewegt werden.

Durch diese Bewegung kommen die Keilglieder 7 in Anlage an das Löserohr 10 und geben daher den Draht frei.

Dieser eben erläuterte Arbeitsablauf wird gemäß der Erfindung in der folg. ;den Weise gesteuert.

Wie aus Fig. 1 hervorgeh·, weist die hydraulische Steuerschaltung eine Pumpe 35 auf, die ein unter Dmck stehendes Medium aus einem Vorratsbehälter 36 durch ein Abblasventil 37 schickt, das von einem Solenoid 38 betätigt wird. Dieses Ventil kann derart

betätigt werden, daß es das Medium durch ein bei 39 angedeutetes Auslaßventil treten läßt, oder es über eine Leitung 40 einem Richtungssteuerventil 41 zuleitet.

Das Richtungssteuerventil 41 kann das Medium

über eine Leitung 29 zum Einlaß 27 des Arbeitszylinders leiten, um den Kolben auszuschieben, oder aber über eine Leitung 31 zum Einlaß 30, so daß der Kolben eingefahren wird. Das Ventilglied des Steuerventils 41 wird zwischen den Arbeitsstellungen durch ein Solenoid 42 hin- und herbewegt, das gegen die Wirkung einer Rückholfeder 43 arbeitet, die das Ventilglied in eine Stellung drückt, in der das Ventil das Einfahren des Druckkolbens bewirkt.

In den Leitungen 29 und 31 ist eine Einrichtung 44 vorgesehen, die ein unbelastetes Rückschlagventil 45 in der Leitung 29 und ein Hilfsventil 46 in Verbindung mit der Leitung 31 aufweist, wobei der Kolben 47 des Hilfsventil 46 bei Bedarf das Rückschlagventil 45 vom Sitz abheben kann.

In Verbindung mit der Leitung 40 ist weiterhin ein Überdruckventil 48 vorgesehen.

Wie F i g. 2 erkennen läßt, weist die elektrische Schaltung eine Niederspannungsquelle 49 mit z. B. 12 V auf, die an die Hauptstromzuführung 50 angeschlossen ist. Die Niederspannung wird über eine Leitung 51 der einen Seite eines Wählschalters 52 zugeleitet, der mehrpolig ausgebildet ist und zwischen einer Ausstellung, einer HamKtellung und einer Automatikstellung bewegbar ist, wie es die Zeichnung zeigt.

Die arHere Seite des Schalters 52 ist mit Leitungen 53 und 54 verbunden, die zum Schließen des Stromkreises zum Transformator 49 zurückgeführt sind. Die Leitung 53 weist einen vor Hand zu betätigenden Druckknopfschalter 55 auf, der bei Betätigung ein Ausschieben des Arbeitszylinders bewirkt, sowie weiterhin ein Relais R 1, das einen Schalter SW 1 betätigt. Die Leitung 54 weist einen von Hand zu betätigenden Druckknopfschalter 56 auf, der ein Einschieben des Arbeitszylinders bewirkt, sowie ein Relais R 2, das einen Schalter SW 2 betätigt.

Der Schalter SW1 ist über eine Leitung 57 mit dem Solenoid 42 des Richtimgssteuervuntils 41 ver-

bundcn, sowie über die Leitung 58 mir dem Solenoid 38 des Ventils 37. Der Schalter SWl ist mit der Hauptstromzuführung 50 verbunden.

Der Transformator 49 liefert weiterhin Niederspannung über die Leitung 59 an die Druckdose 26 und über die Leitung 60 an einen Verstärker 61, der mit einem Meßgerät 62 verbunden ist, das die auf die Druckdose aufgebrachte Belastung anzeigt. Die Anzeige des Meßgeräts 62 kann auch mittels einer schreibenden Vorrichtung 63 beliebiger Bauart registricrt werden.

Die bisher beschriebene Einrichtung reicht aus für den Fall, in dem der Bedienungsmann von Hand die Arbeitsweise durch Beobachtung der Anzeige des Meßgeräts 62 steuert.

Um einen automatischen Betrieb zu ermöglichen, sind die entsprechenden Kontakte des Schalters 52 über eine Leitung 64 mit einer Schaltvorrichtung 65 verbunden, die einen Schalter SW 3 und ein Relais R 3 aufweist. Weiterhin ist die Schalteinrichtung mit einem Regler 66 zum Hinstellen des Schaltpunkts versehen und über eine Leitung 67 mit dem Meßgerät 62 verbunden, so daß dann, wenn eine durch den Regler 66 festgelegte Belastung erreicht ist, das Relais R 3 den Schalter SW 3 öffnet und den Stromkreis unterbricht.

Im Betrieb wird für die manuelle Bedienung die Pumpe 35 eingeschaltet, und der Wählschalter 52 wird auf Handbetrieb gestellt. Dadurch wird das Relais R 2 mit Strom versorgt, welches den Schalter SWl schließt und über die Leitung 58 das Solenoid 38 des Ventils 37 mit Strom versorgt, so daß das Druckmedium durch das Auslaßventil 39 geleitet wird und keine Bewegung des Druckkolbcns erfolgt.

Um den Kolben auszuschieben, wird der Knopf 55, der normalerweise offen ist, niedergedrückt, so daß zusätzlich das Relais R 1 mit Strom versorgt wird, wodurch der Schalter SWi umgeschaltet wird und über die Leitung 57 das Solenoid 42 des Richtungs-Steuerventils 41 Strom erhält. Dadurch wird automatisch das Solenoid 38 stromlos, so daß das Medium jetzt über die Leitung 40 dem Steuerventil 41 zugeführt wird. Die Betätigung des Solenoids 42 gegen die Wirkung der Feder 43 läßt das Ventilglicd des Ventils 41 in eine Stellung treten, in der das Medium über die Hinrichtung 44 und die Leitung 29 der Kammer 28 auf der einen Seite des Kolbens 2 zugeleitet wird. Wen:' der Kolben ausgeschoben wird, strömt das Medium auf der anderen Seite des Kolbens über die Leilung 31 und die Einrichtung 44 zum Steuerventil 41. Dieses Medium steht nicht unter Druck, so daß es das Ventil 41 nicht beeinflußt. Es tritt nur durch den Auslaß 68 des Ventils 41 aus. Der Bedienungsmann drückt den Knopf 55 so lange, bis die erforderliche Belastung auf dem Meßgerät 62 angezeigt wird. Wenn die gewünschte Belastung erreicht ist, wird der Knopf 55 losgelassen, so daß das Relais R 1 stromlos und damit das Solenoid 38 mit Strom versorgt wird. Weiterhin wird das Solenoid 42 des Richtungssteuervcntils stromlos gemacht. Dadurch wird das Medium durch das Auslaßventil 39 ausgelassen und der Druck des Mediums abgesenkt. Das Absinken des Druckes bewirkt auch einen Druckabfall in der Leitung 29 und fiihrt el a/u, daß das Rückschlagventil 45 sofort schlich!, so daß das unter Druck stehende Medium nicht mehr aus der Kammer 28 austreten kann. Die siiifKchrachtc Belastung bleibt somit erhalten.

Um den Druckkolben wieder einzuschieben, wird der Druckknopf 56, der normalerweise geschlossen ist, niedergedrückt, wodurch das Relais R 2 stromlos wird und der Schalter SWl umgeschaltet wird. Dadurch wird die Spannung zu den Solenoiden 38 unc 42 abgeschaltet, se daß das vorher abgeleitete Medium jetzt über die Leitung 40 dem Richtungsstcucrventil 41 zugeführt wird, wobei das Ventilglied de; Ventils 41 in die Stellung bewegt wird, in der das Medium über die Leitung 31 der anderen Seite des Kolbens 2 zuströmt.

Jetzt baut sich ein Druck des Mediums auf, um den Kolben zurückzuschieben, jedoch wird anfänglich weil das Medium auf der anderen Seite des Kolbens noch durch das Rückschlagventil 45 unter Druck gehalten wird, noch kein Zurückschieben eintreten. Dei Druckaufbau wird fortgesetzt, bis ein vorbestimmtei Wert erreicht ist, der ausreichend ist, das Hilfsventil 46 zu betätigen. Jetzt wird der Kolben 47 des Ventils 46 derart verschoben, daß das Rückschlagventil 45 vom Sitz abgehoben wird, so daß das Medium übet die Leitung 29 zum Ventil 41 strömen kann, aus dem es durch den Auslaß 68 austritt.

Der Druckknopf 56 wird niedergedrückt gehalten, bis der Arbeitszylinder sichtbar das Ende des Hubes erreicht hat, worauf er dann freigegeben wird. Das Freigeben des Knopfes 56 bewirkt, daß das Relais R 7. mit Strom versorgt wird, wodurch das Solenoid 38 Strom erhält, so daß das Medium durch den Auslaß 39 des Ventils 37 geleitet wird. Der Vorgang kann dann wiederholt werden. Zum automatischen Betrieb wird der Wählschalter 52 auf «-Automatik« eingestellt. Dann läuft der Vorgang grundsätzlich genau so ab, wie es für den Handbetrieb erlauf.rt wurde.

In diesem Falle jedoch wird die Spannung für das Relais RX über die Leitung 64 an das Relais R3 der Schaltvorrichtung 65 gegeben, das bei einem vorangestellten Schaltpunkt, der durch die Einstellung des Reglers 66 festgelegt ist, stromlos gemacht wird. Wie oben bereits erläutert, wird durch ein Niederdrücken des Druckknopfes 55 zum Ausschieben des Kolbens das Solenoid 38 stromlos gemacht, und das Solenoid des Steuerventils wird mit Strom versorgt. Das Ausschieben des Kolben wird fortgesetzt, bis eine gegebene Belastung, die durch den Regler 66 festgelegt ist, erreicht wird. An dieser Stelle wird das Relais R 3 mit Strom versorgt, wodurch der Schalter Sh' 3 geöffnet wird, der den Strom zum Relais R 1 abschaltet und dieses stromlos macht. Dadurch wird das Solenoid 42 des Steuerventils stromlos, und das Solenoid 38 des Ventils 37 erhält Strom.

Durch diesen Vorgang wird die Wirkung des Druckknopfes 55, der immer noch niedergedrückt ist, übergängen. Beim Loslassen des Knopfes 55 würde das Solenoid 38 normalerweise Strom erhalten, da dies jedoch bereits durch die Schaltvorrichtung erreicht wurde, ergibt sich keine weitere Änderung durch das Loslassen des Knopfes 55.

Um den Kolben zurückzuziehen, wird der Druckknopf 5« niedergedrückt, worauf der Vorgang wie bereits erläutert abläuft. Das Relais R 3 wird stronrlos und schließt den Schalter SWS, wenn die Belastung bis unter den durch den Regler 66 eingestellten Wert absinkt.

Es ist klar, daß durch das Ventil 37 im Hydraulikkreis ein unmittelbares Ansprechen auf das vom Meßgerät 62 gegebene Signal erreicht wird, und daß

die Zeitverzögerung, die sich beim Umschalten des Steuerventils 41 ergibt, als Zeitfaktor vernachlässigt werden kann. Weiterhin stellt das Rückschlagventil 45 sicher, daß der Druck im Arbeitszylinder, sobald das Druckmedium durch das Ventil 37 freigegeben wird, konstant gehalten wird, so daß die gewünschte, vorbcatimmte Vorspannung, die auf den Draht aufgebracht wird, aufrechterhalten wird.

Eine Registriereinrichtung, wie beispielsweise eine schreibende Einrichtung 63, macht es möglich, dauernd die Vorspannbelastungcn aufzuzeichnen, wobei Aufzeiehnungen dieser Art dann besonders nützlich sind, wenn größere Arbeiten durchgeführt werden, wie beispielsweise bei Kernencrgieanlagen, unc wenn eine Qualitätskontrolle durchgeführt werder soll, wie sie beim Vorspannen erforderlich ist.

Wenn auch die Erfindung in Verbindung mil einem Arbeitszylinder zum Vorspannen von Drähter od. dgl. in Betonbautcilcn erläutert worden ist, so isi doch klar, daß sie nicht auf dieses Gebiet beschränk) ist. Die Erfindung läßt sich ohne jede Änderung be jedem hydraulisch betätigten Arbeitszylinder anwenden, der eine Druckdose oder eine andere auf Belastung ansprechende Einrichtung sowie Steuereinrichtungen aufweist, mit denen die Betätigungsrichtuni des Arbeitszylinders festgelegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 681/3

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Betätigen eines hydraulisch gesteuerten Arbeitszylinders, der ein Steuerventil aufweist, durch welches ein Medium mittels einer Pumpe aus einem Vorratsbehälter den beiden Seiten eines Druckkolbens zugeführt wird, wobei eine Druckdose vorhanden ist, welche auf den vom Druckkolben aufgebrachten Druck anspricht, wobei das Hydraulikmedium im Nebenstrom zum Vorratsbehälter zurückgeleitet wird, wenn die durch die Druckdose angezeigte Belastung einen vorgegebenen Wert erreicht hat und wobei gleichzeitig ein Rückströmen des unter Druck stehenden Mediums aus dem Arbeitszylinder verhindert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pumpe (35) und dem Steuerventil (41) ein Abblasventil (37) vorgesehen ist und daß dieses Abblasventil (37) durch ein Solenoid (38) betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Hand betätigbarer Schalter (55, SiV 1) vorgesehen ist, welcher das Abblasventil (37) auslöst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von Hand betätigbare Schalter (55, SW 1) mit einer Schalteinrichtung (65) verbi-nJen ist, die den Schalter (55,5Wl) dann automatisch betätigt, wenn die Druckdose (26) einen vorbestimmten Wert anzeigt, wobei die Handbetätigung des Schalters (55, SW1) umgangen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (65) einen relaisbetätijten Abschalter (SW3) sowie einen den Schaltpunkt einstellenden Regler (66) aufweist, der die Belastung festlegt, bei welcher der Abschalter (SW 3) ausgelöst wird.

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