DE2820352A1

DE2820352A1 - Einrichtung zur messung und ermittlung der gesamtkraft auf kolben-zylinder- einheiten

Info

Publication number: DE2820352A1
Application number: DE19782820352
Authority: DE
Inventors: Roger Preux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-05-13
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1978-11-23
Also published as: US4198857A; GB1602707A; FR2390718A1

Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL PATENTANWÄLTE

3353 Bad Ganderehelm, 09. Mai 1978

Postfach 129

Hohenhöfen 5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2924/1

Roger PREUX

Erteilungsgesuch vom Qg Mai 1978

Roger PREUX

70, rue Philippe Dartis

F- 93031 EPINAY S/ SEINE Frankreich

Einrichtung zur Messung und Ermittlung der Gesamtkraft auf Kolben-Zylinder-Einheiten

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung und Ermittlung der oder des auf eine Anzahl gemeinsam eine Last abstützende hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübten Kraft oder Kräftepaars, insbesondere zur Messung und Ermittlung der auf Betätigungs-Kolben-ZyIi nier-Einheiten des Auslegerarmes eines Kranes ausgeübten Kraft. Unter Betätigung des Auslegerarmes wird hier seine Schwenkung verstanden. Der Kran ist insbesondere teleskopierbar. Durch die Messung der Kraft soll die an den Lasthaken des Kranes anhängbare bzw. angehängte Last ermittelt werden.

Allgemein ist bekannt, daß die Kraftwirkung auf die Betätigungs-KÖlben-Zylinder-Einheiten des Auslegerarmes eines Kranes oder eines ähnlichen mechanischen Systems für die einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten nicht gleich ist und im

Bankkonto:Norddeutsche Landesbank, FilialrBtt 6knnerihiim, K«.-Nr.22.fre.97O ■ Postscheckkonto: Hannover66715 ΡΚ/Ηβ

-Sr-

wesentlichen von der Geometrie oder den Formänderungen des j Auslegerarmes oder des Systems abhängt. i

Es ist bekannt, zur Messung der auf sämtliche Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübten Gesamtkraft sämtliche Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten mit einer oder mehreren Leitungen miteinander zu verbinden. Dadurch stellt sich ein Druckgleichgewicht zwischen den verschiedenen Kolben- und Zylinder-Einheiten ein, und man mißt diesen einheitlichen Druck. Die auf sämtliche Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübte Gesamtkraft ist daher, wenn es sich um einfachwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten handelt, gleich dem Produkt aus dem Druck und der Summe der Kolbenflächen aller Kolben-Zylinder-Einheiten.

Diese Bestimmungsmethode liefert zwar brauchbare Ergebnisse, leidet jedoch an einem schwerwiegenden Nachteil, der darin besteht, daß die Betriebssicherheit des Kranes oder des mechanischen Systems durch die Gefahr des Bruches der | die Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten miteinander ver- j

bindenden Leitungen verringert ist.

Diese Bruchgefahr ist dann besonders groß, wenn, wie dies häufig geschieht, die Verbindungsleitungen verhältnismäßig verwinkelt verlegt sind und in Stoßen ausgesetzten Bereichen liegen. Es ist im übrigen nicht möglich, in den Verbindungsleitungen Sicherheitsventile vorzusehen, weil diese die Erreichung eines Druckgleichgewichts zwischen den einzelnen Kolben-Zylinder-Einheäfcen verhindern würden. Ein Bruch jener Verbindungsleitungen hat jedoch meistens, wie im Falle eines Kranes, das Herabfallen des Auslegerarmes zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und die Betriebssicherheit zu erhöhen.

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ORIGINAL iNSPECTED

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch giöst, daß die Einrichtung zumindest für eine Haupt- oder große Kammer jeder der Kolben-Zylinder-Einheiten einen Meßgeber für j den Druck der Hydraulikflüssigkeit aufweist, und daß die Einrichtung mit einem Rechenorgan versehen ist, das mit durch die Meßgeber gelieferten elektrischen Signalen die Errechnung der auf die Anzahl Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübten Gesamtkraft gestattet. Dadurch sind die nachteiligen Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten vermieden. Die Errechnung der Gesamtkraft geschieht über die Summierung der Kräfte oder Drücke, die auf j jede der Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübt werden. ;

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnuijen darge- i stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: I

Fig. 1 und 2 im schematischen Längs- und Querschnitt j einen teleskopierbaren Kran mit zwei doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der in den beiden Kolben-Zylinder-Einhejfcen ausgeübten verschiedenen Kräfte und Drücke.

In den Fig.1 und 2 weist ein Kran 1 in schematischer Darstellung eine Grundplatte 2 auf, die drehbar, bewegbar, selbstfahrend, usw. sein kann und eine Lagergabel 3 aufweist, an der ein teleskopierbarer Auslegerarm 4 des Kranes 1 schwenkbar gelagert ist.

Die Neigung bzw. Schwenkung des Auslegerarmes 4 wird durch ein Paar identischer doppeltwirkender Kolben-Zylinder-Einheiten 5 und 6 gesteuert, die zu beiden Seiten des Auslegerarmes 4 angeordnet und einerseits an dem Auslegerarm 4

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Irland andererseits an der Grundplatte 2 angelenkt sind.

Die durch den Auslegerarm 4 auf jede der Kolben-Zylinder-Einheiten 5, 6 ausgeübten Kräfte sind selten gleich. Deshalb ist es zur Messung der auf beide Kolben-Zylinder-EinheLten 5,6 gemeinsam ausgeübten Gesamtkraft F nicht möglich, die auf eine Kolben-Zylinder-Einheit ausgeübte Kraft zu messen und den Meßwert mit zwei zu multiplizieren.

• Aus diesem Grunde hat man bisher die Haupt- oder großen Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten (oder die einzige Kammer, wenn es sich um einfachwirkende Kolben-Zylinder-Einheüm handelte) durch eine Leitung miteinander verbunden. Daher ist der Druck in den Kammern sämtlicher Kolben-Zylinder-Einheiten ständig gleich und kann dadurch gemessen werden, daß ein Meßgeber an die Verbindungsleitung angeschlossen wird.

Zur Steigerung der Betriebssicherheit vermeidet die Erfindung die Verwendung einer Verbindungsleitung zwischen den einzelnen Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten und sieht statt dessen Druckmeßgeber für zumindest die großen Kammern ; der Kolben-Zylinder-Einheiten vor. Wenn es sich um einfachwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten handelt, sind diese Druck- ; meßgeber jeweils für die einzige Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen. Wenn es sich dagegen um doppeltwirkende i Kolben-Zylinder-Einheiten handelt, wird ein Druckmeßgeber für \ jede große Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten vorgesehen. j Weil die Drücke in den kleinen Kammern doppeltwirkender Kolben-Zylinder-Einheiten meistens gleich sind (Rücklauf zum Tank ohne Ventil), kann man nur einen einzigen Druckmeßgeber für die kleine Kammer einer der Kolben-Zylinder-Einheiten vorsehen.

In allen Fällen ist am Einlaß der Hydraulikflüssigkeit in die große Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten ein Ventil vorgesehen, um gefährliche Folgen bei einem Leitungsbruch

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aus zus ehalten.

Mit den durch die Druckmeßgeber gelieferten Druckinformationen läßt sich die auf sämtliche Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübte Gesamtkraft F mit Hilfe folgender Beziehungen errechnen:

a) In dem Fall, in dem man einfachwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten verwendet, ist die auf sämtliche Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübte Gesamtkraft F wie folgt zu ermitteln:

in der P₁ der durch jeden der Druckmeßgeber gemessene Druck und S^ die Kolbenfläche jeder Kolben-Zylinder-Einheit sind. !

In dem Fall, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten identisch sind, wird die Gleichung (1) zu: j

F_r = S (P₁ +P₂₊ .....P₁) (2)

In diesem letzteren Fall weist das Rechenorgan ein einfaches Summierglied auf, das die Summe der gemessenen Drücke bildet, und außerdem einen Verstärker mit einem S entsprechenden Verstärkungsfaktor.

b) In dem Fall, in dem man nur eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit verwendet, z.B. die linke der beiden in Fig. 3 schematisch dargestellten Kolben-Zylinder-Einheiten 5, 6, ordnet man jeder ihrer beiden Kammern einen Druckmeßgeber zu und subtrahiert von dem Druck P₁ in der großen Kammer den Druck P₂ in der kleinen Kammer, korrigiert um den Quotienten

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ΛΛ

2 der Kolbenflächen, gemäß der Formel: ^S1

^S2
^{= Ρ}1 " ~S^~ ^P2

F Man erhält auf diese Weise einen Druck , aus

^S1

dem man, wenn S* bekannt ist, in einfacher Weise die Kraft F ermitteln kann.

c) In dem Fall, in dem wie in Fig. 3 zwei identische doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten 5, 6, verwendet werden, wird, wenn man für jede der vier Kammern einen Druckmeßgeber vorsieht, die Formel j (3) zu: j

Ί37" - Ί "1 - -Sj- ^(P2 ^{+ P}2> <⁴>

Um also die Gesamtkraft F_r zu ermitteln, ist es erforderlich, ein Rechenorgan zu verwenden, das die Summe der in den großen Kammern der Kolben-Zylinieiv ! Einheiten gemessenen Drücke bildet und von dieser j Summe die Summe der in den kleinen Kammern gemessenen ι Drücke, moduliert oder multipliziert mit dem j Quotienten 2 der Kolbenflächen, abzieht. Zur

~

' Ermittlung der Gesamtkraft F wird dann dieses Ergebnis noch mit einem dem Wert von S^ entsprechenden Verstärkungsfaktor k behandelt.

Wenn, wie zuvor erwähnt, der Druck in den kleinen Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten gleich ist (P_n = P₀ ¹). wird die Formel

B 0 9 8 A 7 / 0 8 0 8

P4 - 2 -a— P₀ (5)

d) In dem Fall, daß n identische doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheiten vorliegen, ändert sich die Formel (4) zu:

^Fr

^S1

und die Formel (5) schreibt sich:

^Fr

^S1

Es versteht sich, daß in jedem der Fälle man Kolben-Zylinder-Einheiten verwenden kann, die voneinander unabhängig sind, und daß man zur Berechnung der Gesamtkraft F_p mit Signalen arbeitet die unmittelbar den in jeder Kolben-Zylinder-Einheit herrschenden Druck darstellen.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose Dlpl.-Ing. Peter Kosel

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Claims

DlPL-ING. HORST ROSE DIPL-ING. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, QQ Mai 1978 Postfach 129 '

Hohenhäfen 5 Telefon: (05382) 2842 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2924/1

Roger PREUX

Erteilungsgesuch vom 09. Mai 1978

Patentansprüche

Einrichtung zur Messung und Ermittlung der oder des auf eine Anzahl gemeinsam eine Last abstützende hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübten Kraft oder Kräftepaars, insbesondere zur Messung und Ermittlung der auf Betätigungs-Kolben-Zylinder-Einheiten des Auslegerarmes eines Kranes ausgeübten Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zumindest für eine Haupt- oder große Kammer jeder der Kolben-Zylinder-Einheiten einen Meßgeber für den Druck der Hydraulikflüssigkeit aufweist, und daß die Einrichtung mit einem Rechenorgan versehen ist, das mit durch die Meßgeber gelieferten elektrischen Signalen die Errechnung der auf die Anzahl Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübten Gesamtkraft gestattet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Verwendung zweier identischer doppeltwirkender Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) für jede der zwei großen und zwei kleinen Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) einen Druckmeßgeber aufweist, und daß mit dem Rechenorgan die auf die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) ausgeübte Gesamtkraft F nach folgender Beziehung errechenbar ist:

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in der

P^ und PI die jeweils in der großen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten (5»6) gemessenen Drücke,

S₁ und Sp jeweils die der großen Kammer der Kolben Zylinder-Einheiten zugewandte große und die der kleinen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte kleine Kolbenfläche und

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ORIGINAL INSPECTED

P₂ und P₂ die jeweils in der kleinen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) gemessenen Drücke sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Verwendung zweier identischer doppeltwirkender Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) zur Messung des Druckes in den kleinen Kammern der Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) nur einen Meßgeber aufweist, der der kleinen Kammer einer der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten (5,6) zugeordnet ist, und daß mit dem Rechenorgan die auf die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) ausgeübte Gesamtkraft F_r nach folgender Beziehung errechenbar ist:

F₁, ^S2

^P1 ^{+ P}i - ² -ST" ^P2

in der

P.J und PJ| die jeweils in der großen Kammer !

der Kolben-Zylinder-Einheiten (5,6) gemessenen Drücke, |

i S^ und S₂ jeweils die der großen Kammer der j

Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte große und die der kleinen j Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte kleine j Kolbenfläche und ι

P₂ der in der kleinen Kammer der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheit (5 oder 6) gemessene Druck sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Verwendung von η identischen doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten für jede der η großen und η kleinen Kammern der η Kolben-Zylinder-Einheiten einen Druckmeßgeber aufweist, und daß mit dem Rechenorgan die auf die η Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübte Gesamtkraft F nach folgender Beziehung errechenbar ist:

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ORIGINAL INSPECTED

-J

in der

Pⁿ und P₂ jeweils die in den η großen und den η kleinen Kammern der η Kolben-Zylinder-Einheiten gemessenen Drücke und i

S^ und S₂ jeweils die der großen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte große und die der kleinen j Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte kleine j Kolbenfläche sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei Verwendung von η identischen doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Einheiten zur Messung des Druckes in den kleinen Kammern der η Kolben-Zylinder-Einheiten nur einen Meßgeber aufweist, der der kleinen Kammer einer der η Kolben-Zylinder-Einheiten zugeordnet ist, und daß mit dem Rechenorgan die auf die η Kolben-Zylinder-Einheiten ausgeübte Gesamtkraft F nach folgender Beziehung errechenbar ist:

^S2

- η

in der

P? die in den großen Kammern der η Kolben-Zylinder-Einheiten gemessenen Drücke,

S^ und Sp jeweils die der großen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte große und die der kleinen Kammer der Kolben-Zylinder-Einheiten zugewandte klein^ Kolbenfläche und

P₂ der in der kleinen Kammer der betreffenden der

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η Kolben-Zylinder-Einheiten gemessene Druck sind.

Patentanwälte Dipl.-Ing. Horst Rose DlfiL-Ing. Peter Kosel

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