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Druckmittel-Kolbenzylinderanordnung
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Die Erfindung betrifft eine Druckmittel-Kolbenzylinderanordnung, deren
Kolben in einem Zylinder axial beweglich gelagert ist, der seinerseits als Ringkolben
ausgebildet und in einem Außenzylinder axial beweglich geführt ist.
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Solche Druckmittel-Kolbenzylinderanordnungen sind als Teleskopzylinder
bekannt. Wird die Kolbenzylinderanordnung mit Druckmittel beaufschlagt, so fahren
die Kolben gleichzeitig aus. Zweck dieser Anordnung ist es, einen gegenüber dem
einfachen Zylinder größeren Kolbenhub zu erreichen.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorstehend
genannte Druckmittel-tolbenzylinderanordnung derart auszubilden, daß nicht der Hub
gegenüber einer einfachen Kolbenzylinderanordnung vergrößert wird, jedoch eine größere
Variabilität im Einsatz derart erzielt wird, daß bei geringer Beanspruchung schneller
gearbeitet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen
beiden Zylinderkarnmerwänden gebildete Ringkammer an einem Ende über eine erste
Druckmittelleitung an ein Stauerventil angeschlossen ist und die kolbenstangenseitige
Kammer des Iflnenzylinders an demselben Ende mittels einer weiteren Druckmit-telleitung
mit diesem Steuerventil verbunden ist, und daß am gegenfiberliegenden Ende eine,
beide Kolben gleichzeitig beaufschlagende und zu einem Ums-teuerventil führende
Druckmittelleitung angeschlossen ist, und daß das Steuerventil mindestens zwei Schaltstellungen
aufweist, in deren einer die erste Druckmittelleitung abgesperrt und die weitere
Druckmittelleitung geöffnet ist, um bei geringen Belastungen der Kolbenzylinderanordnung
den Ringkolben im Außenzylinder festzuhalten und den Innenkolben allein arbeiten
zu lassen, und in dessen zweiter Schaltstellung die erste Druckmittelleitung geöffnet
und die weitere Druckmittelleitung geschlossen ist, um beide Kolben sich als Einheit
gemeinsam bewegen zu lassen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine derartige Kolbenzylinderanordnung
in vielen Einsatzgebieten leistungsmäßig nicht ausgenutzt wird. Beispielsweise kann
ein Bagger für schweres Schüttgut, z.B. Fertigzement ausgelegt sein, jedoch beispielsweise
auch zum Schneeräumen einfrcE1olz.t werden. Im letzten Fall wird die Kolbenzylinderanordnung
kraftmäßig wesentlich geringer beansprucht. Dem trägt die Steuereinrichtung Rechnung,
welche dafür sorgt, daß die Rückleitung der Ringkammer abgesperrt wird, so daß der
äußere Kolben bei der Beaufschlagung des Innenkolbens in Ruhe bleibt. Die Folge
ist, daß der Innenkolben bei vorgegebener Fördermenge der Öldruckpumpe schneller
bewegt wird. Reicht dagegen die beaufschlagte Fläche des ersten Kolbens nicht aus,
um die gewünschte Arbeitskraft bereitzustellen, so kann entweder von Hand oder automatisch
die Rückleitung der Ringkammer geöffnet und die Rückleitung der Kammer des Innenzylinders
geschlossen werden, um beide Kolben sich als Einheit gemeinsam bewegen zu lassen,
so daß nunmehr volle Arbeitskraft zur Verfügung steht.
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Mit der Erfindung wird eine größere Variabilität einer Wolbenzylinderanordnung
bei sonst gleichen Baumaßen erreicht.
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Die Kolbenzylinderanordnung kann wie ein normaler Druckmittelzylinder
betrieben werden, indem beide Kraftstufen gleichzeitig arbeiten oder mindestens
jedoch während des Arbeitshubes gemeinsam wirksam werden. Andererseits kann die
Kolbenzylinderanordnung auch nur mit einer Kraft stufe
betrieben
werden, was eine größere Schnelligkeit der Arbeitsweise ermöglicht und/oder eine
geringere Pumpenleistung der Öldruckpumpe bedingt.
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Die Erfindung hat viele Einsatzgebiete, beispielsweise hydraulische
Pressen, bei denen die Preßkräfte je nach den zu verformenden Werkstücken unterschiedlich
sind.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Steuerventil
zwischen den beiden Endschaltstellungen Zwischenstellungen aufweist, in denen die
weitere Druckmittelleitung verschieden stark gedrosselte Durchlässe aufweist.
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Damit arbeitet das Steuerventil als Mischventil, um die Arbeitskraft
der Kolbenzylinderanordnung stufenlos dem Bedarf anzupassen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das
Steuerventil mittels mindestens einer Zuleitung mit dem Umsteuerventil verbunden
ist, das mittels zweier Leitungen an das Druckmittelversorgungssystem angeschlossen
ist. Für den Baggerbetrieb arbeitet das Umsteuerventil in herkömmlicher Weise und
steuert vom Arbeitshub auf Rückhub um und umgekehrt. Mit der anderen Hand oder mit
dem Fuß betätigt der Baggerführer das erfindungsgemäße Steuerventil, das die Anordnung
lediglich innerhalb des Arbeitshubes von Teillast auf Vollast umschaltet, indem
beide Kolben gemeinsam wirksam werden. Dies kann erfindungs«-gemäß in jedem beliebigen
Stadium des Arbeitshubes geschehen,
wie es auch möglich ist, in
jedem Stadium auf Teillast, d.h. Sperrung des Ringkolbens, zurückzustellen. Obwohl
nicht unbedingt notwendig, kann das Steuerventil auch als Mischventil ausgestattet
sein und weist dann Zwischenstellungen auf, um gerade diejenige notwendige Kraft
zwischen der Kraft eines Kolbens und derjenigen beider Kolben bereitzustellen. Hierbei
ist eine stufenlose Anpassung an den Bedarf möglich.
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Vorzugsweise wird das Steuerventil von Hand gesteuert, obwohl es im
Rahmen der Erfindung liegt, daß es über Druckschalter od. dgl. mindestens teilweise
selbsttätig arbeitet, um eine Umstellung von Teillast auf Vollast der Anordnung
vorzunehmen.
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Wenn im vorstehenden von einem Innenkolben und einem außenliegenden
Ringkolben gesprochen wird, so versteht sich, daß mehr als zwei Kolben und damit
entsprechend mehrere Kraftstufen vorgesehen werden können.
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Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die
Erfindung näher beschrieben.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Schnittansicht durch die
neuartige Druckmittel-Kolbenzylinderanordnung.
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Die allgemein mit 10 bezeichnete Kolbenzylinderanordnung weist einen
Außenzylinder 12 mit oberem Innenringflansch 14 und einen innezylinder 16 mit unterem
Außenringflansch 18 auf, der einen äußeren Ringkolben für den Innenzylinder 16 bildet.
Der Innenzylinder 16 hat weiterhin einen oberen Deckel 20, der eine zentrale Bohrung
aufweist, in welcher eine Kolbens-tange 22 hindurchgeführt ist, die an ihrem unteren
Ende einen Kolben 24 trägt. Der Außenzylinder 12 ist an dem, dem Ringflansch 14
gegenüberliegenden Ende durch einen Boden 26 geschlossen, der zusammen mit der freien
Stirnseite des Kolbens 24 eine Beaufschlagungskammer 28 begrenzt, in welcher eine
Druckmittelleitung 30 mündet. Innerhalb des Zylinders 16 wird zwischen Kolben 24
und Deckel 20 eine ZyMhderkammer 32 gebildet. Zwischen dem Zylinder 16 und dem Außenzylinder
12 wird eine Ringkammer 34 gebildet.
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Die Zylinderkammer 32 ist im Bereich des Deckels 20 des Zylinders
16 über eine Druckmittelleitung 36 und einen flexiblen Schlauch 38 an eine Steuereinrichtung
40 angeschlossen. Die Ringkammer 34 steht mittels einer separaten Druckmittelleitung
42 mit der Steuereinrichtung 40 in Verbindung. Von der Steuereinrichtung 40 geht
weiterhin mindestens eine Verbindungsleitung 44 bzw. zwei Leitungen 44, 45 zum Hauptventil
41, das die Umsteuerung von Vorlauf auf Rücklauf und umgekehrt bewirkt. Die Leitung
30 ist an dieses Hauptventil angeschlossen, von dem Zu- und Rückleitungen zum Druckmittelversorgungsaggregat
führen.
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Am freien Ende der Kolbenstange 22 ist eine Stützplatte 46 befestigt,
die eine Verbindungskonsole 48 zum Anbringen der Druckmittel-Zylinderanordnung 10
am jeweiligen Gerät trägt.
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Eine entsprechende Konsole 50 befindet sich am gegenüberliegenden
Ende der Kolbenzylinderanordnung 10 und zwar am Boden 26.
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Die Platte 46 ist im Durchmesser größer als der Außendurchmesser des
Außenzylinders 12 und trägt an ihrem äußeren Umfang zwei oder mehr Hubbegrenzungsatangen
52, die in Bohrungen von seitlich am Außenzylinder 12 angesetzten Laschen geführt
sind. Die unteren Enden der Stangen 52 tragen Anschlagköpfe 56, die sich beim Maximalhub
der Kolbenzylinderanordnung an den Laschen 54 anlegen und damit den Hub begrenzen.
Diese Hubbegrenzungsstangen 52 durchsetzen weiterhin Führungslaschen 55 des Innenzylinders
16 undverhindern somit dessen relative Verdrehung.
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In der Stellung 58 des Hebels des Steuerventils 40 ist die Leitung
42 gesperrt und die Leitung 36, 38 geöffnet, so daß bei Druckmittelzufuhr durch
die Leitung 30 nur der Kolben 24 arbeiten kann, während der Ringkolben 18 in Ruhe
bleibt.
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Dabei entweicht das Druckmittel aus der Kammer 32 durch die Leitungen
36, 38, durch das Steuerventil 40 und das Umsteuerventil 41 und fließt zum Speicher
des Versorgungsaggregates.
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Wird der Hebel des Steuerventils 40 in die strichpunktierte Stellung
58' gebracht, wird Leitung 42 geöffnet und Leitungen 36, 38 gesperrt. Dieser Steuervorgang
kann in jedem beliebigen Stadium des Arbeitshubes der Kolbenzylinderanordnung 10
vorgenommen werden, um die Relativverschiebung des Innenkolbens 24 zum Ringkolben
18 zu unterbinden und damit beide Kolben 18, 24 sich gemeinsam als Einheit bewegen
zu lassen. Die Anordnung 10 hat damit ihre volle Kraft.
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Sobald die volle Kraft nicht mehr nötig ist, kann durch Umlegen des
Hebels in die Stellung 58 wieder auf Teillast umgeschaltet werden, um den Kolben
24 allein, nunmehr aber schneller arbeiten zu lassen.
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Die Rückstellung beider Kolben 18, 24 der Kolbenzylinderanordnung
10 erfolgt in bekannter Weise durch Umsteuerung des Ventils 41, wobei die Leitungen
36, 38 und 42 druckseitig an das Versorgungsaggregat angeschlossen werden und die
Leitung 30 die Rücklaufleitung darstellt. Beide Kolben fahren daher in die, in der
Figur dargestellte Ausgangsstellung zurück.
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Im Ventil 40 ist eine Zwischenstellung für den Hebel 58 dargestellt,
in welcher das Ventil 40 die Leitung 36, 38 weder voll öffnet noch absperrt, sondern
drosselt. Die Leitung 42 ist voll geöffnet. Auf diese Weise wird eine Kraft der
Kolbenzylinderanordnung 10 erzeugt, die zwischen der Kraft des Kolbens 24 allein
und der Maximalkraft beider
Kolben 18, 24 zusammen liegt. Das Ventil
40 kann in den Zwischenstellungen als Mischventil arbeiten, um eine stufenlose Krafteinstellung
zu erlauben.
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Die Steuereinrichtung 40 kann jedoch kumula-tiv oder alternativ auch
als Automatikventil betrieben werden, wobei ein überdruckventil eingebaut ist, dessen
Ansprechdruck vorzugsweise in verschiedenen Größen einstellbar ist, so daß nach
Aufbau eines genügenden Arbeitsdruckes die Umschaltung auf Vollastbetrieb selbsttätig
wirksam wird, um beide Kolben 18, 24 gemeinsam zu bewegen.
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Die Hubbegrenzungsstangen 52 begrenzen den Maximalhub der Kolbenzylinderanordnung
10. Die Abmessungen sind so getroffen, daß der Deckel 20 des Innenzylinders 16 die
Platte 46 im voll ausgefahrenen Zustand beider Kolben 18, 24 berührt, wenn die Hubstangenköpfe
56 an den Laschen 54 zur Anlage gekommen sind.