DE2752555A1

DE2752555A1 - Hydraulische hubeinrichtung

Info

Publication number: DE2752555A1
Application number: DE19772752555
Authority: DE
Inventors: Karl Rohner
Original assignee: Kempf & Co AG
Current assignee: Kempf & Co AG
Priority date: 1976-11-26
Filing date: 1977-11-24
Publication date: 1978-06-01
Also published as: AT358224B; FR2372115A1; IT1087239B; CH601676A5; ATA851677A

Description

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Anmelderin; Kempf & Co. Aktiengesellschaft,

91OO Herisau, Schweiz

Titel; "Hydraulische Hubeinrichtung"

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Kempf & Co. Aktiengesellschaft, H e r i s a u

(Schweiz)

HYDRAULISCHE HUBEINRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hubeinrichtung mit mehreren, in Serie geschalteten, doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten, von denen die Sekundärseite einer jeden Einheit mit Ausnahme der letzten mit der Primärseite der nachfolgenden Einheit verbunden ist, während die Primärseite der ersten Einheit an eine Druck-

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quelle anschaltbar ist.

Dabei soll unter "Primärseite" für jede Kolben-Zylinder-Einheit jener Teil des Zylinderraumes verstanden werden, der beim Arbeitshub mit Druck beaufschlagt wird, während umgekehrt unter "Sekundärseite" jener Teil des Zylinderraumes zu verstehen ist, aus dem beim Arbeitshub die Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird.

Die Serieschaltung der Kolben-Zylinder-Einheiten ergibt wenigstens theoretisch eine vergleichsweise genaue Synchronisierung der Bewegung der Kolbenstangen. Falls auch die Länge des Hubes jeder der Einheiten dieselbe sein soll, sind die Kolben-Zylinder-Einheiten mit gleicher Bohrung und durchgehender Kolbenstange auszubilden (Druckaddition) , oder aber muss die Kolbenfläche auf der Sekundärseite der einen Kolben-Zylinder-Einheit gleich der Kolbenfläche auf der Primärseite der nächstfolgenden Kolben-Zylinder-Einheit sein (Flächenaddition).

In beiden Fällen befindet sich das Volumen von Druckflüssigkeit zwischen benachbarten Einheiten in einem geschlossenen Raum und wird bei den Hüben nur hin und her verdrängt bzw. verschoben.

Dennoch wurde bisher in der Praxis dort, wo eine Synchronisation, d.h. ein Gleichlauf mehrerer Einheiten erwünscht war, eine Parallelschaltung der Einheiten der Serieschaltung vorgezogen, was allerdings eine aufwendige Steuerung und Bemessung bzw. eine hubabhängige Regelung der den einzelnen Einheiten zugeführten Mengen von Druckflüssigkeit erforderte. Ein Grund für die Bevorzugung der Parallelschaltung trotz des erheblichen steuertechnischen Aufwandes mag darin liegen, dass die in der

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Praxis unvermeidlichen Leckverluste (seien es solche von der einen auf die andere Seite des Kolbens oder solche von den Zylindern nach aussen) gerade bei der Serieschaltung verhältnismässig schnell zum Verlust der synchronen Eigenschaften führen. Eine genaue Kompensation der durch Lecke abgewanderten Flüssigkeit zur Wiederherstellung der synchronen Eigenschaften ist aber eine heikle und mit nicht vernächlässigbarem Aufwand verbundene Maesnahme.

Es ist daher ein Zweck der Erfindung, eine Hubeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch einfachste Massnahmen diese Kompensation der abgewanderten Flüssigkeiten erzielt werden kann.

Zu diesem Zweck ist die vorgeschlagene Hubeinrichtung erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen zwischen den Sekundärseiten und den Primärseiten über ein Ventilaggregat an die Druckquelle anschaltbar sind.

Je nach Anwendungsgebiet und je nach Anforderungen an die Gleichlaufgenauigkeit kann das Ventil, mit welchem die genannten Verbindungsleitungen an die Druckquelle anschaltbar sind verschieden ausgebildet sein. Im einfachsten Fall kann ein handbetätigtes Absperrventil vorgesehen sein, das dann zu betätigen ist, wenn die Abweichungen vom Gleichlauf das zulässige Mass überschritten haben. Zweckmässig ist aber auch zwischen der Druckquelle und jeder der Verbindungsleitungen ein in Richtung auf dieselbe öffnendes, Druckbegrenzungs- oder Ueberdruckventil vorzusehen. Solche Ventile öffnen je nach Ausbildung der Einheiten am Ende jedes Arbeitshubes oder am Ende jedes Rückhubes und

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stellen den Gleichlauf wieder her.

Ebenso ist es möglich, ein druckgesteuertes, gegen die Wirkung einerVorspannung öffnendes Schieberventil vorzusehen.

Ausführungsbexspiele des Erfindungsgegenstandes sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema einer Hubeinrichtung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante

In den Figuren der Zeichnung sind funktionell sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Bei den dargestellten Hubeinrichtungen 10 sind je drei Kolben-Zylinder-Einheiten 11, 12, 13 zu erkennen. Die zugehörigen Kolben sind mit 14, 15 bzw. 16 und die zugehörigen Zylinder mit 17, 18 bzw. 19 bezeichnet. Die Primärseiten in den Zylindern sind mit 20, 21 bzw. 22 bezeichnet und die Sekundärseiten mit 23, 24 bzw. 25. Jeder der Kolben 14 bis 16 besitzt eine nicht durchgehende Kolbenstange 26, 27 bzw. 28. Jede der Kolbenstangen 26, 27, 28 (bzw. bei ortsfest verankerten Kolbenstangen jeder der zugehörigen Zylinder) ist an eine beispielsweise zu hebende Last gekoppelt. Diese kann, wie in Fig.! mit der gestrichelten Linie 29 angegeben, eine gemeinsame Last für alle Einheiten, z.B. eine Plattform oder eine Hebebühne sein, oder aber es können auch drei Einzellasten

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- durch Pfeile 30, 31 und 32 angedeutet - sein, die synchron und im Gleichlauf hin und her zu bewegen sind. In der Praxis können solche Einzellasten rein beispielsweise gleichartige Bearbeitungseinheiten, wie Pflugscharen, einer mehrere solche Bearbeitungseinheiten aufweisendenBodenbearbeitungsmaschine sein.

Die Primärseite 20 des Zylinders 17 ist über eine Speiseleitung 33 an die Druckseite einer Hydraulikpumpe 34 angeschlossen, die Hydraulikflüssigkeit aus einem Sumpf schöpft. Die Sekundärseite 23 des Zylinders 17 ist über eine Verbindungsleitung 36 mit der Primärseite 21 des Zylinders 18 verbunden, während dessen Sekundärseite 24 über eine Verbindungsleitung 37 mit der Primärseite 22 des Zylinders 19 verbunden ist. Von dessen Sekundärseite 25 führt eine Rücklaufleitung 38 zurück in den Sumpf

Bei der dargestellten Serieschaltung der Einheiten 11 bis 13 sind diese so bemessen, dass die aus der Sekundärseite eines Zylinders bei einem bestimmten Hub in die Primärseite des nachfolgenden Zylinders verdrängte Flüssigkeit den Kolben dieser Einheit zur Ausführung mindestens näherungsweise desselben Hubes veranlasst. Wenn also die Bohrung eines Zylinders mit B, der Durchmesser der diesem Zylinder zugehörigen Kolbenstange mit d und die Bohrung des unmittelbar nachgeschalteten Zylinders mit B¹ bezeichnet wird, soll folgende Bedingung wenigstens näherungsweise erfüllt sein:

B² = B·² ₊ d²

Im vorliegenden Beispiel lässt sich mit den im Handel 809822/0850

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leicht erhältlichen Massen der Komponenten diese Bedingung mit folgenden Abmessungen nahezu ideal erfüllen. Für die Einheit 11: Bohrung 60 mm, Kolbenstangen-Durchmesser 33 mm; Einheit 12: Bohrung 50 mm, Kolbenstangen-Durchmesser 30 mm; und Einheit 13: Bohrung 40 mm. Es versteht sich, dass der Gleichlauf der Einheiten um so besser - von der Bemessung her - gewährleistet ist, je genauer die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt ist, so dass Abweichungen vom Gleichlauf im wesentlichen nur noch von der Summe der unvermeidlichen Leckverluste abhängig sind.

In Fig. 1 sind nun die Verbindungsleitungen 36, 37 je über eine Leitung 39, 40 mit den Auslässen eines von Hand betätigbaren Absperrventils oder Hahns 41 (in Fig. in geschlossener Stellung dargestellt) verbunden, dessen Einlass 42 mit der Druckseite der Pumpe 34 bzw. mit der Speiseleitung 33 verbunden ist.

Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäss Fig. 1 ist folgende: So lange die Abweichung vom gewünschten Gleichlauf die für den spezifischen Anwendungsfall zulässigen Grenzen nicht überschreitet, kann der Hahn 41 geschlossen bleiben. Zur Wiederherstellung eines gestörten Gleichlaufes wird der Hahn 41 geöffnet, z.B. wenn die erste der Einheiten 11 bis 13 am Ende ihres Arbeitshubes angelangt ist. Nun wirkt der Pumpendruck in den übrigen Einheiten sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärseite der zugehörigen Zylinder. Da aber die Kolbenfläche auf der Primärseite grosser als auf der Sekundärseite ist, entsteht eine resultierende Kraft, die jeden Kolben in seine Endlage drängt und zwar gegen den auf der Sekundär-

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seite herrschenden Pumpendruck. Angenommen, in Fig. 1 sei die Einheit 13 zuerst am Ende des Arbeitshubes angelangt, während die Einheiten 11 und 12 noch nicht so weit sind. Der Gleichlauf ist gestört. Solange der Hahn 41 geschlossen ist, bleiben die Einheiten 11 und 12 blockiert, denn die Primärseite 22 im Zylinder 19 kann keine Flüssigkeit mehr schlucken. Oeffnet man nun den Hahn 41, spielen sich für beide Einheiten 11 und die beschriebenen Vorgänge ab und diese erreichen unabhängig voneinander und von der Einheit 13 das Ende ihres Arbeitshubes, während selbstverständlich die Einheit 13 in dieser Stellung verharrt. Der Gleichlauf ist somit wieder hergestellt.

Der Unterschied der Einrichtungen gemäss Fig. 2 und 3 zu jener der Fig. 1 besteht darin, dass sie selbsttätig sind, d.h. dass bei jedem Arbeitshub - wenn nötig - eine Wiederherstellung des Gleichlaufes erfolgt. Deshalb können notfalls bei den Einrichtungen der Fig. 2 und 3 auch grössere Abweichungen von der bereits erwähnten Bemessungsbedingung in Kauf genommen werden.

In Fig. 2 sind die zu den Verbindungsleitungen 36, 37 führenden Leitungen 39, 40 an den Auslass je eines federbelasteten, in Richtung auf die Leitungen 36, 37 öffnenden Ueberdruck- oder Druckbegrenzungsventiles 43 bzw. 44 angeschlossen, deren Einlasse 42', 42'· mit der Druckseite der Pumpe 34 bzw. mit der Speiseleitung 33 verbunden sind. Die Leitungen 39, 40 sind ausserdem über eine Zweigleitung 45 bzw. 46 und ein weiteres, federbelastetes üeberdruckventil 47 bzw. 48 an die Rücklaufleitung 38 angeschlossen, wobei diese Ueberdruck- ventile in Richtung auf letztere öffnen und einen höheren

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Ansprechdruck als die Druckbegrenzungsventile 43, 44 aufweisen. Der Ansprechdruck der üeberdruckventiIe 47 und 48 kann auch so gewählt werden, dass er der maximal zulässigen Last der Hubeinrichtung entspricht. Die Funktionsweise ist analog zu jener der Einrichtung der Fig. 1, mit dem Unterschied, dass die Ventile 43 und 44 selbsttätig und - wenn nötig - am Ende jedes Arbeitshubes ansprechen und somit Störungen des Gleichlaufes sofort korrigiert werden.

Bei der Einrichtung der Fig. 3 sind die Leitungen 31, an die Auslässe eines z.B. durch eine Feder vorbelasteten, druckgesteuerten Schieberventils 49 angeschlossen, dessen Einlass 42 mit der Druckseite der Pumpe 34 bzw. mit der Speiseleitung 33 verbunden ist. Den Steuerdruck bezieht das Ventil 49 über eine Steuerleitung 50 von der Speiseleitung 33. Sobald also der von der Pumpe 34 gelieferte Druck infolge des AnStehens einer der Einheiten 11 bis ansteigt, öffnet das Ventil 49 und erlaubt es den übrigen Einheiten, ebenfalls das Ende des Arbeitshubes zu erreichen.

Während die in Serie geschalteten Einheiten der dargestellten Einrichtungen ungleiche Zylinder aufweisen, d.h. mit gleichbleibendem Arbeitsdruck und mit "Flächenaddition" arbeiten, versteht es sich von selbst, dass die Erfindung auch auf in Serie geschaltete Einheiten mit gleichen Zylindern und durchgehenden Kolbenstangen, also mit solchen, die mit Druckaddition arbeiten, anwendbar ist. Der Unterschied besteht in diesem Falle darin, dass die Wiederherstellung des Gleichlaufes nicht am Ende des Arbeitshubes sondern im Zuge oder am Ende des Rückhubes erfolgt, denn wenn bei einer mit Druckaddition arbeiteten Einrichtung die Primärseite und die Sekundärseite der

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Zylinder mit dem Pumpendruck beaufschlagt werden, wirkt das Eigengewicht der Kolben bzw. deren Rückholfeder dahingehend, dass die Kolben unabhängig voneinander ihre Ausgangslage erreichen.

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Claims

2752bb5 P A T E N T A N S P R q C H E

1. Hydraulische Hubeinrichtung mit mehreren, in Serie geschalteten, doppelt wirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten, von denen die Sekundärseite einer jeden Einheit mit Ausnahme der letzten mit der Primärseite der nachfolgenden Einheit verbunden ist, während die Primärseite der ersten Einheit an eine Druckquelle anschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitungen (36, 37) zwischen den Sekundärseiten (23, 24) und den Primärseiten (21, 22) über ein Ventilaggregat (41; 43, 44; 49) an die Druckquelle (34) anschaltbar sind.

2. Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilaggregat ein von Hand betätigbares Absperrventil (41) aufweist, dessen Auslässe (39, 40) mit den Verbindungsleitungen (36, 37) und dessen Einlass (42) mit der Druckseite der Druckquelle (34) bzw. mit einer Speiseleitung (33) zur Primärseite (20) der ersten Einheit (11) verbunden sind.

3. Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilaggregat für jede der Verbindungsleitungen (36, 37) ein in Richtung auf dieselben öffnendes Druckbegrenzungsventil (43, 44) aufweist, dessen Einlass (42'bzw.42'') mit der Druckseite der Druckquelle (34) bzw. der Speiseleitung (33) zur Primärseite (20) der ersten Einheit (11) verbunden ist.

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4. Hubeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (39, 40) jedes der Druckbegrenzungsventile (43, 44) über je ein Ueberdruckventil (47, 48) mit einer drucklosen Rücklaufleitung (38) verbunden ist.

5. Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilaggregat ein druckgesteuertes, vorbelastetes Absperrventil (49) aufweist und dass Mittel vorgesehen sind, um das Absperrventil (49) bei steigendem Druck der Druckmittelquelle (34) zu öffnen.

6. Hubeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (50) des Absperrventiles (49) an die Druckseite der Druckmittelquelle (34) bzw. an eine zur Primärseite (20) der ersten Einheit führenden Speiseleitung angeschlossen ist.

7. Hubeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansprechdruck der Ueberdruckventile (47, 48) höher als jener der Druckbegrenzungsventile (43, 44) ist.

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