DE19827363A1 - Kolbenspeicher für einem Verbraucher in einer Hydraulikanlage zuzuführendes Druckfluid - Google Patents

Abstract

Bei einem Kolbenspeicher, der insbesondere zur hydraulischen Betätigung der Entladeeinrichtung bei nicht mit Eigenantrieb versehenen Fahrzeugen für Schüttgüter vorgesehen ist, weist der Zylinder 1 einen in ihm axial beweglichen Schaltstößel 25 auf, der bei Erreichen eines vorbestimmten Ladedruckes im Ölraum 5 des Zylinders 1 durch den Kolben 3 zur Betätigung eines Schaltventils 23 verschiebbar ist, das als Abschalteinrichtung für den Lade-Fluidstrom zum Ölraum 5 dient und als an der Außenseite des Zylinderdeckels 39 abnehmbar anbringbare Baueinheit so angeordnet ist, daß es durch das äußere Ende des Schaltstößels 25 betätigbar ist, der unter Abdichtung durch den Zylinderdeckel 39 nach außen geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenspeicher für einem Verbraucher in einer Hydraulikanlage zuzuführendes Druckfluid, insbesondere zur hydraulischen Betätigung der Entladeeinrichtung bei nicht mit Eigenantrieb versehenen Fahr­ zeugen für Schüttgüter, mit einem in einem Zylinder fliegend angeordneten, den Zylinder in einen Ölraum und einen Gasraum unterteilenden Kolben, am Ölraum vorgesehenen Anschlüssen für Zufuhr des Lade-Fluidstromes und Abfuhr des Arbeits-Fluidstromes, einem im Zylinder axial beweglichen Schalt­ stößel, der mit seinem inneren Ende mit dem Kolben zusammenwirkt und mit seinem äußeren Ende im den Gasraum begrenzenden Zylinderdeckel geführt ist, und mit einem durch das äußere Ende des Schaltstößels betätigbaren, als Abschalteinrichtung für den Lade-Fluidstrom dienenden Schaltventil, das über eine als schaltbare Überbrückung des Kolbenspeichers dienende Umgehungs- Rohrleitung mit dem Anschluß für den Lade-Fluidstrom am Ölraum verbunden ist.

Aus der DE 91 13 007 U1 ist ein Kolbenspeicher dieser Art bekannt, der zur Betätigung der Schüttgut-Entladeeinrichtung bei Eisenbahnwaggons vorgesehen ist. Die bei derartigen Waggons vorgesehene Hydraulikanlage weist mindestens eine durch einen betreffenden Radsatz angetriebene Hydropumpe auf, die während der Fahrbewegung des Waggons einen Lade-Fluidstrom in den Kol­ benspeicher pumpt. Wird hierbei der eingestellte Betriebsdruck im Speicher erreicht, bewirkt die Abschalteinrichtung, daß der Lade-Fluidstrom über die Umgehungs-Rohrleitung drucklos zum Tankanschluß der Hydraulikanlage umgeleitet wird und somit in den Fluid-Vorratsbehälter abfließt.

Bei dem bekannten Kolbenspeicher führt die Kombination aus dem eigentlichen Druckspeicher und der Abschalteinrichtung für den Lade-Fluidstrom mit der dieser zugehörigen Betätigungseinrichtung zu einer aufwendigen Bauweise, was verhältnismäßig hohe Herstellungs- und Wartungskosten bedingt. Aufgrund der Vielzahl an zueinander bewegbaren Bauteilen ist der Verschleiß erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolbenspeicher der besagten Art zu schaffen, der sich demgegenüber durch eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise auszeichnet. Bei einem Kolbenspeicher der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das äußere Ende des Schaltstößels unter Abdichtung durch den Zylinderdeckel nach außen geführt und an der Außenseite des Zylinders als Betätigungsglied für das Schaltventil zugänglich ist und daß dieses eine an der Außenseite des Zylinder­ deckels abnehmbar anbringbare Baueinheit bildet.

Während bei dem erwähnten, bekannten Kolbenspeicher der Zylinderdeckel selbst als Ventilgehäuse des Schaltventiles ausgebildet ist, was bedeutet, daß im Zylinderdeckel Querbohrungen für die Ventilanschlüsse und innere Steuerflä­ chen vorhanden sein müssen, was zu einer entsprechenden Komplizierung und Verteuerung führt, ist erfindungsgemäß ein einfach gestalteter, lediglich den gasdichten Abschluß des Zylinders gewährleistender Zylinderdeckel erforder­ lich. An dessen Außenseite kann ein handelsübliches Wegeventil zur An­ wendung kommen. Neben der Vereinfachung und Verbilligung, die dadurch erreicht ist, daß anstelle eines als Ventilgehäuse dienenden, aufwendig zu fertigenden Zylinderdeckels erfindungsgemäß ein einfacher Zylinderabschluß Verwendung findet, ergibt sich bei dieser auch der Vorteil der besonderen Wartungsfreundlichkeit, weil bei einem Ersatz des Schaltventils nicht wie beim bekannten Kolbenspeicher der ein teures Bauteil darstellende Zylinderdeckel ausgewechselt zu werden braucht, sondern lediglich das außen angesetzte Schaltventil, so daß auch eine beträchtliche Verringerung der Wartungskosten erreicht ist.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Schaltstößel an seinem für die Zusammenwirkung mit dem Kolben vorgesehenen inneren Ende in einer im Gasraum befindlichen, an der Innenwand des Zylinders befestigten Traverse längsverschiebbar geführt. Diese innere Führung eröffnet die Möglichkeit, den den Gasraum definierenden Teil des Zylinders in einer beträchtlichen Baulänge auszubilden, wodurch erreicht wird, daß das Volumen des Gasraumes inner­ halb des Kolbenspeichers gegenüber dem Hubvolumen des Kolbens im Ölraum sehr groß werden kann. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die sich über den gesamten Arbeitshub des Kolbens ergebende Druckdifferenz verhältnis­ mäßig gering bleibt, was für den sicheren Betrieb der betreffenden Hydraulikan­ lage, also im speziellen Fall der Schüttgut-Entladeeinrichtung, besonders günstig ist.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisierte Blockdarstellung des Kolbenspeichers mit zuge­ höriger hydraulischer Schaltung;

Fig. 2 einen Längsschnitt des Kolbenspeichers und

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 2 in größerem Maßstab gezeichneten Teil­ längsschnitt, in dem ein Teil des Zylinderdeckels mit zugehörigen Komponenten gezeigt ist.

In der Blockdarstellung von Fig. 1 ist der Zylinder eines Kolbenspeichers mit 1 bezeichnet, dessen Innenraum durch einen fliegend angeordneten Trennkol­ ben 3 in einen Ölraum 5 und einen Gasraum 7 unterteilt ist. Fig. 2 zeigt den Kolben 3 in seiner am Zylinderfuß 9 anliegenden Endstellung, was dem Be­ triebszustand entspricht, bei dem der Ölraum 5 nicht durch einen zugeführten Lade-Fluidstrom aufgeladen ist, das Volumen des Ölraumes 5 unter Einfluß des im Gasraum 7 befindlichen Druckgases (beim Ausführungsbeispiel N₂) durch Verschieben des Kolbens 3 daher praktisch auf null reduziert ist.

Für die Zufuhr des Lade-Fluidstromes zum Ölraum 5 weist der Zylinderfuß 9 einen Anschluß 11 auf, zu dem das Druckfluid von der zugeordneten Hydro­ pumpe 13 über ein Rückschlagventil 15 zuführbar ist. Ein zweiter Anschluß 17 am Zylinderfuß 9 ermöglicht die Abfuhr des Arbeits-Fluidstromes über ein Rückschlagventil 19 zum betreffenden Verbraucher, d. h. im erwähnten speziel­ len Fall zum Arbeitszylinder der zugeordneten Schüttgut-Entladeeinrichtung. Eine über das Rückschlagventil 15 mit dem Anschluß 11 am Ölraum 5 in Verbindung stehende Umgehungs-Rohrleitung 21 bildet für den Lade-Fluid­ strom eine Überbrückung des Kolbenspeichers und bildet in Zusammenwirkung mit einem mit der Rohrleitung 21 verbundenen, mit dem Rückschlagventil 69 zusammenwirkenden Schaltventil 23 eine Abschalteinrichtung für den Lade- Fluidstrom.

Als Betätigungsglied für das Schaltventil 23 ist ein Schaltstößel 25 in Form eines verhältnismäßig langen Rundstabes im Zylinder 1 axial längsverschiebbar. Eine an einer Rippe 27 an der Innenwand des Zylinders 1 befestigte Trennwand 29 mit einem Gasdurchlaß 31 bildet am inneren Endbereich des Schaltstößels 25 eine Führung für dessen Axialbewegung. Der Schaltstößel 25 ist durch die Federkraft einer Federanordnung, die beim gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein Tellerfederpaket 33 (siehe insbesondere Fig. 3) gebildet ist, für seine gegen den Trennkolben 3 hin vorgeschobene Endstellung vorgespannt, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei der der Schaltstößel 25 mit seinem betreffenden Ende 35 über die Trennwand 29 hinaus um eine Strecke vorspringt, die dem Be­ tätigungsweg des Stellgliedes 37 des Schaltventiles 23 angepaßt ist. Die Trenn­ wand 29 bildet einen mechanischen Anschlag für die Begrenzung der durch den Lade-Fluidstrom bewirkten Hubbewegung des Trennkolbens 3, der bei Anlage an der Trennwand 29 in Zusammenwirkung mit dem Ende 35 des Schaltstößels 25 diesen gegen die Federkraft des Tellerfederpakets 33 zur Betätigung des Schaltventiles 23 verschiebt (in der Fig. 2 nach rechts).

Wie den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, erstreckt sich das der Trennwand 29 entgegengesetzte, äußere Ende des Schaltstößels 25 durch einen als Abschluß des Gasraumes 7 in das betreffende Ende des Zylinders 1 eingeschraubten Zylinderdeckel 39 hindurch, wobei ein Dichtungssatz 41 zur Bildung einer Abdichtung gegenüber der Bohrung 45 des Zylinderdeckels 39 mit einem verjüngten Abschnitt 43 des Schaltstößels 25 zusammenwirkt. Dieser verjüngte Abschnitt 43 erstreckt sich durch einen Schmutzabweiser 47 hindurch in eine Erweiterung 49 der Bohrung 45 hinein, in der der Schaltstößel 25 unter Bildung einer Schulterfläche 51 in einen im Durchmesser noch weiter verjüngten, endseitigen Schaftteil 53 übergeht. Die Erweiterung 49 nimmt das den Schaftteil 53 umgebende Tellerfederpaket 33 auf, das sich einerseits an der Schulterfläche 51 des Schaltstößel 25 und andererseits an einer in ein endseitiges Innenge­ winde 55 der Bohrungserweiterung 49 eingeschraubten Gewindehülse 57 abstützt. Ein nur in Fig. 2 zu sehendes Füllventil für die Zufuhr des Druckgases zum Gasraum 7 ist mit 59 bezeichnet.

Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen ist, bildet das Ende des Schaftteiles 53 des Schaltstößels 25 ein Kupplungsglied 61 für die gelenkige Verbindung mit dem Stellglied 37 des Schaltventiles 23. Dieses ist beim Ausführungsbeispiel ein handelsübliches Wegeventil vom Schieber-Typ, das als abnehmbare Bauein­ heit von einer Grundplatte 72 unmittelbar abschraubbar ist, die über einen Halterahmen 63 und eine Verschraubung 65 mit dem Zylinderdeckel 30 ver­ bunden ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Umgehungs-Rohrleitung 21 mit dem Schaltventil 23 verbunden, welches bei Betätigung, d. h., wenn der Schaltstößel 23 das Stell­ glied 37 gegen die wirkende Federkraft verschiebt (in der Zeichnung nach rechts), den in der Rohrleitung 21 herrschenden Ladedruck des Ölraumes 5 zu einer Steuerleitung 67 durchschaltet. Durch den Druck der Steuerleitung 67 wird ein mit dieser in Verbindung stehendes, hydraulisch entsperrbares Rück­ schlagventil 69 entsperrt. Das Rückschlagventil 69 ist so geschaltet, daß es im entsperrten Zustand über eine ihm vorgeschaltete Drossel 70 eine Fluidverbin­ dung von der Umgehungs-Rohrleitung 21 zum Tankanschluß 71 freigibt.

Wenn bei Erreichen eines vorbestimmten Ladedruckes im Ölraum 5 der Kolben 3 den Schaltstößel 25 beaufschlagt und gegen die wirkende Federkraft zur Betätigung des Schaltventils 23 verschiebt und dieses dementsprechend den in der Umgehungs-Rohrleitung 21 herrschenden Ladedruck zur Steuerleitung 67 durchschaltet, erfolgt über das entsperrte Rückschlagventil 69 und die vorge­ schaltete Drossel 70 die drucklose Abfuhr des Lade-Fluidstromes, so daß der Kolbenspeicher hydraulisch überbrückt ist. Aufgrund der am Schaltventil 23 und dem Schaltstößel 25 wirkenden, vorspannenden Federkraft kehrt bei einem Abfall des Ladedruckes im Ölraum 5, bei dem sich der Kolben 3 vom Ende 35 des Schaltstößels 25 entfernt, das Schaltventil 23 in den Schaltzustand zurück, bei dem der mit der Rohrleitung 21 verbundene Anschluß gesperrt ist und die Steuerleitung 67 mit dem Tankanschluß 71 verbunden, d. h. drucklos ist. Somit ist das Rückschlagventil 69 nicht länger entsperrt, und die Überbrückung des Kolbenspeichers über die Umgehungs-Rohrleitung 21 ist unterbunden, so daß der Lade-Fluidstrom zur Aufladung des Kolbenspeichers wieder wirksam werden kann.

Claims (8)

1. Kolbenspeicher für einem Verbraucher in einer Hydraulikanlage zuzufüh­ rendes Druckfluid, insbesondere zur hydraulischen Betätigung der Entla­ deeinrichtung bei nicht mit Eigenantrieb versehenen Fahrzeugen für Schüttgüter, mit einem in einem Zylinder (1) fliegend angeordneten, den Zylinder in einen Ölraum (5) und einen Gasraum (7) unterteilenden Kolben (3), am Ölraum (5) vorgesehenen Anschlüssen (11 bzw. 17) für Zufuhr des Lade-Fluidstromes und Abfuhr des Arbeits-Fluidstromes, einem im Zylinder (1) axial beweglichen Schaltstößel (25), der mit seinem inne­ ren Ende (35) mit dem Kolben (3) zusammenwirkt und mit seinem äuße­ ren Ende im den Gasraum (7) begrenzenden Zylinderdeckel (39) geführt ist, und mit einem durch das äußere Ende des Schaltstößels (25) betätigba­ ren, als Abschalteinrichtung für den Lade-Fluidstrom dienenden Schaltven­ til (23), das über eine als schaltbare Überbrückung des Kolbenspeichers dienende Umgehungs-Rohrleitung (21) mit dem Anschluß (11) für den Lade-Fluidstrom am Ölraum (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Schaltstößels (25) unter Abdichtung durch den Zylinderdeckel (39) nach außen geführt und an der Außenseite des Zylin­ ders (1) als Betätigungsglied für das Schaltventil (23) zugänglich ist und daß dieses eine an der Außenseite des Zylinderdeckels (39) abnehmbar anbringbare Baueinheit bildet.

2. Kolbenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (25) an seinem für die Zusammenwirkung mit dem Kolben (3) vorgesehenen inneren Ende (35) in einer im Gasraum (7) befindlichen, an der Innenwand des Zylinders (1) befestigten Traverse (29) längsverschieb­ bar geführt ist.

3. Kolbenspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Traverse in Form einer Trennwand (29) mit zumindest einem Gasdurchlaß (31) ausgebildet ist, die einen die Bewegung des Kolbens (3) begrenzen­ den Anschlag bildet, über den das Ende (35) des Schaltstößels (25) bei vom Anschlag entfernter Stellung des Kolbens (3) um eine der Länge des Betätigungsweges des Schaltventils (23) entsprechende Strecke unter Einwirkung einer vorspannenden Federkraft vorsteht, so daß der Schalt­ stößel (25) bei Anlaufen des Kolbens (3) am Anschlag gegen die Federkraft zur Betätigung des Schaltventils (23) verschiebbar ist.

4. Kolbenspeicher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Federkraft ein Tellerfederpaket (33) vorgesehen ist, das in einer endseitigen Erweiterung (49) der für den Durchtritt des Schaltstößels (25) im Zylinderdeckel (39) befindlichen Bohrung (45) aufgenommen ist.

5. Kolbenspeicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltstößel (25) am äußeren Ende zur Bildung einer Schulterfläche (51) einen verjüngten, endseitigen Schaftteil (53) besitzt, der sich in der end­ seitigen Erweiterung (49) der Bohrung (45) des Zylinderdeckels (39) durch das Tellerpaket (33) hindurch erstreckt, das sich einerseits an der Schulter­ fläche (51) des Schaltstößels (25) und andererseits an einer in die Erweite­ rung (49) der Bohrung (45) des Zylinderdeckels (39) einschraubbaren Gewindehülse (57) abstützt.

6. Kolbenspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Betätigungsglied des Schaltventils dienende Ende des Schaltstößels (25) ein Kupplungsglied (61) für die Verbindung mit dem beweglichen Stell­ glied (37) des am Zylinderdeckel (39) anbringbaren Schaltventils (23) auf­ weist.

7. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß als Schaltventil ein handelsübliches Wegeventil (23) vorgesehen ist.

8. Kolbenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß für die Bildung einer die Abschaltung des Lade-Fluidstromes bewirkenden Fluidverbindung zwischen der Umgehungs-Rohrleitung (21) und dem Tankanschluß (71) der Hydraulikanlage ein mittels des Schalt­ ventils hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil (69) mit diesem vor­ geschalteter Drossel (70) vorgesehen ist.