DE3008423C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung hat zum Gegenstand eine Vorrichtung an einem hydraulischen Kran, dessen Tragarm in einer lotrechten Ebe­ ne mittels eines hydraulischen Arbeitszylinders schwenkbar ist, wobei an eine ein Betätigungsventil aufweisende erste Leitung zwischen einer hydraulischen Pumpe und dem hydraulischen Arbeits­ zylinder über eine zweite Leitung ein Dämpfungsakkumulator ange­ schlossen ist, an den eine Ablaßleitung angeschlossen ist.

Wenn man mit einem hydraulischen Ladekran eine Last mit voller Senkgeschwindigkeit hantiert und die Kranarmbewegung plötzlich aufhört, entsteht ein ziemlich großer dynamischer Lastzuschuß, auf welchen bei der Berechnung der Festigkeit des Ladekrans Rück­ sicht genommen werden muß. Versuche wurden gemacht, diese dynami­ sche Zuschußlast zu reduzieren und das Ladevermögen des Kranes dadurch besser auszunutzen, daß an dem lasttragenden Hydraulikzy­ linder ein Gasakkumulator angeschlossen wird, der für einen etwas höheren Druck als den, der normal im Hydrauliksystem herrscht, eingestellt ist. Infolge des durch den dynamischen Lastzuschuß bewirkten Druckanstieges in den Arbeitszylindern des Ladekranes und im Hydrauliksystem wird die Menge an Hydrauliköl in den Akku­ mulator hineingedrückt, die für die Verzögerung des Armsystems während einer Zeitspanne erforderlich und ausreichend groß ist, um den dynamischen Lastzuschuß auf ein akzeptables Niveau zu re­ duzieren.

Da das im Akkumulator aufgenommene Öl aber unter einem Druck steht, der über dem im Hydrauliksystem des Kranes herrschenden statischen Druck liegt, fließt diese Ölmenge wieder in den Ar­ beitszylinder zurück, wenn die Verzögerungsbewegung beendet ist. Dieses aber führt zu einer Vergrößerung der im Arbeitszylinder eingeschlossenen Ölmenge, was zur Folge hat, daß die Kolbenstange des Arbeitszylinders ein Stück nach auswärts verschoben wird, wo­ bei dem Kranarm eine zurückgehende Stoßbewegung erteilt wird. Es handelt sich aber um so kleine Bewegungen, daß sie in der Regel bei normalen Verhältnissen vernachlässigt werden können.

Bei der Benutzung eines Ladekranes unter speziellen Ladeverhält­ nissen, beispielsweise, wenn mit einem Ladekran Güter von einem Schiff oder Boot bei hohem Seegang auf ein anderes Schiff oder Boot umgeladen werden sollen, können bei den Krängungen des Schiffes oder Bootes die dynamischen Zuschußkräfte eine solche Größenordnung erreichen, daß der Kran einen bedeutend größeren Gasakkumulator benötigt. Dieser drückt nach einem Verzögerungs­ verlauf eine bedeutende Ölmenge in den betreffenden Hydraulikzy­ linder zurück, was einen kräftigen Rückschlag des Kranarmes zur Folge hat. Da dieser Rückschlag immer plötzlich und unkontrol­ lierbar auftritt, ist die Gefahr für Personal- oder Sachschäden sehr groß.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 27 44 098 ist beispiels­ weise ein Kran bekanntgeworden, bei dem ebenfalls Akkumulatoren in Verbindung mit einem Hydraulikzylinder Anwendung fingen. Letz­ terer und der Akkumulator bilden dabei ein geschlossenes System, in dem das Medium vom Hydraulikzylinder zum Akkumulator oder um­ gekehrt strömt. Es geht hierbei jedoch nicht um das Problem, plötzliche Stöße aufzufangen und ein schädliches Zurückschlagen eines Kran- oder Wippenarms zu verhindern, sondern eine Überla­ stung des gesamten Krans zu vermeiden. Diese Einrichtung hat sich jedoch insofern nicht als vorteilhaft erwiesen, als sie schnelle Vorgänge nicht bewältigen kann.

Darüber hinaus zeigt die deutsche Offenlegungsschrift 27 48 674 einen Kran zum Überstellen von Frachtgut zwischen einem auf dem Festland befindlichen Hochseeladeplatz und einem Schiff, wobei der Tragarm auch dieses Krans mittels eines hydraulischen Ar­ beitszylinders schwenkbar ist. Auch in diesem Fall ist ein Akku­ mulator vorgesehen, der über ein Ventil an den Rücklauf ange­ schlossen ist.

Gegenüber diesem zuvor aufgezeigten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der obenerwähn­ ten Art so auszubilden, daß das schädliche Zurückschlagen des hy­ draulisch betätigbaren Kranarmteils nach dem Wegfall der schädli­ hen Stoßenergie vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die zweite Leitung ein Rückschlagventil eingesetzt ist, das eine Strömung der Druckflüssigkeit nur vom Hubzylinder zum Akkumulator zuläßt, und in die Ablaßleitung ein bei Überdruck im Akkumulator öffnendes Druckbegrenzungsventil eingesetzt ist. Das hierbei vor­ gesehene Rückschlagventil läßt dabei nur eine Strömung des Druck­ öles zum Akkumulator, nicht aber einen Rückfluß zum Arbeitszylin­ der zu, wodurch die Entladung einer Druckwelle zurück zum Hubzy­ linder unterbunden ist. Das Druckbegrenzungsventil dagegen öffnet sich bei einem Überdruck im Akkumulator, so daß das sich in die­ sem befindliche Drucköl abfließen und dem Akkumulator ein fester Druck vorgegeben werden kann. Durch diese erfindungsgemäße Ausge­ staltung wird somit jede eventuelle unkontrollierbare Rückbewe­ gung des Kranarmes vermieden.

Nachstehend wird die Erfindung im Zusammenhang mit einem auf den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines auf einem Schiff angebrachten Kranes beim Beladen und Entladen eines benachbarten Boo­ tes,

Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Schaltschemas für den Druck­ kreis an Hydraulkränen nach der Erfindung,

Fig. 4 in größerem Maßstab und teilweise im Längsschnitt einen im Druckkreis liegenden Akkumulator, ein Rückschlagven­ til und ein Druckbegrenzungsventil und

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein differentialgesteuertes Druckbegrenzungsventil.

In der Fig. 1 ist ein auf einem Schiff 1 angeordneter Kran 2 dar­ gestellt, der einen an dem oberen Ende eines Kranständers 3 ange­ lenkten Hubarm 4 und einen an diesem angelenkten Wipparm 5 auf­ weist, der an seinem äußeren Ende an einem Seil 6 ein Hubgerät 7 trägt. Für das Schwenken des Hubarms 4 in einer lotrechten Ebene ist ein Arbeitszylinder 8, 9 und für das Schwenken des Wipparms 5 ein anderer Arbeitszylinder 10, 11 vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltschema des Hydraulikdrucksystems mit dem Hubarmzylinder 9 und dem Wipparm 11. Von einer von einem Motor 12 angetriebenen Hydraulikpumpe 13 wird Drucköl durch ein Betätigungsventil 14 und eine Leitung 15, in der ein Kon­ stantflußventil 16 liegt, in den Zylinder 9 geführt. An diesem ist mittels einer Leitung 18 ein Akkumulator 17 angeschlossen. In dieser Leitung 18 befindet sich ein Rückschlagventil 19, das den Zufluß von Drucköl zum Hubzylinder 9 verhindert, den Abfluß dage­ gen über eine Ablaßleitung 20 ermöglicht, in der ein Druckbegren­ zungsventil 21 eingesetzt ist. Diese Ablaßleitung 20 mündet dabei in einen Ölbehälter 22.

In der Fig. 4 ist in größerem Maßstab eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Akkumulators 17 dargestellt. Dieser besteht aus einer Kammer 23, in der eine mit Gas 24 gefüllte geschlossene Blase 25 eingelegt ist, deren Wandung aus Gummi, weichem Kunst­ stoff oder einem anderen zweckmäßigen ähnlichen elastischen Werk­ stoff besteht.

Wenn beim Beladen oder Entladen eines benachbarten Bootes 26 mit dem Kran 2 , besonders bei hohem Seegang, infolge unnormaler Bean­ spruchungen an den Kranarmen 4, 5 ein Schockdruck im Hubarmzylin­ der 9 entsteht, so öffnet sich das Rückschlagventil 19 schnell, wobei das Öl dann in den Akkumulator 17 gepreßt und das in der Blase 25 befindliche Gas 24 komprimiert wird. Bei Druckentlastung preßt das in der Blase 25 befindliche Gas 24 dann das Öl in die Leitung 18 zurück. Diese Ölmenge kann aber nicht in den Hubarm­ zylinder 9 zurückgepreßt werden, sondern öffnet das Druckbegren­ zungsventil 21. Das zugeführte Drucköl verschiebt dabei den Kol­ ben 27 dieses Ventils 21 entgegen der Wirkung einer Feder 28 vom Sitz 29, so daß die durch den Schockdruck vom Hubarmzylinder 9 ausgedrückte Ölmenge durch die Leitung 20 zum Behälter 22 ge­ langt. Eine rückgehende Schlagbewegung des Kranarmes 4, 5 kann bei dieser Druckentlastung somit nicht erfolgen.

In der Fig. 2 ist dargestellt, daß auch der Wipparmzylinder 11 über eine Leitung 30 an den Akkumulator 17 angeschlossen ist. In dieser Leitung 30 ist ebenfalls ein Rückschlagventil 31 einge­ setzt, das desgleichen einen Rückfluß des Drucköles zum Zylinder 11 verhindert. In einer Leitung 32 vom Betätigungsventil 14′ zum Wipparmzylinder 11 ist wiederum ein Konstantflußventil 33 einge­ setzt.

Bei einer Schockbelastung des Wipparmzylinders 11 wird das Öl über das Rückschlagventil 31 und die Leitung 18 in den Akkumula­ tor 17 gedrückt, der bei der anschließenden Druckentlastung die betreffende Ölmenge ebenfalls durch die Ablaßleitung 20 und das Druckbegrenzungsventil 21 in den Ölbehälter 22 drückt. Auch der Wipparm 5 wird somit keiner unkontrollierbaren Rückschlagbewegung ausgesetzt.

In der Fig. 5 ist im Längsschnitt ein Ventilgehäuse 34 darge­ stellt, das außer den beiden Rückschlagventilen 19 und 31 auch noch ein differentialgesteuertes Druckbegrenzungsventil 21 auf­ nimmt, dessen Ventilkörper 35 bei einem entstehenden Schockdruck in einer Kammer 36 entgegen der Wirkung einer Schraubendruckfeder 37 von seinem Sitz 38 abgehoben wird, so daß das Öl durch eine axiale Bohrung 39 in dem Ventilkörper 35 (siehe in Pfeilrichtung) über die Ablaßleitung 20 in den Behälter 22 abfließen kann.

Die Fig. 3 schließlich zeigt die Stellung einer anderen Ausfüh­ rungsform. Bei dieser wird ein Akkumulator 17′ zum Dämpfen des Hubarmzylinders 9 und ein Akkumulator 17′′ zum Dämpfen des Wipp­ armzylinders 11 benutzt. Mittels zwei gesondert wirkender Druck­ kreise wird ein gleichmäßigeres Dämpfen der Schockdrücke in den beiden Zylindern 9 und 11 erreicht. Hierbei sind in die Ablaßlei­ tungen 20′ und 20′′ pilotgesteuerte Regulierventile 21′ und 21′′ eingesetzt, deren Ventilkörper dank dem Pilotdruck in der Öff­ nungslage auch dann beibehalten werden, wenn in den Leitungen 20′ und 20′′ von den Akkumulatoren 17′ bzw. 17′′ verursachte Druck­ veränderungen entstehen. Im übrigen stimmt die Schaltung mit der­ jenigen gemäß der Fig. 2 überein.

Gegebenenfalls können die Akkumulatoren 17′ und 17′′ auch durch einen einzigen, strichpunktiert dargestellten Akkumulator ersetzt werden, an dessen zwei einander entgegengesetzt gelegenen Enden die beiden Leitungen 20′ und 20′′ angeschlossen sind.

Als Beispiel können die folgenden Abmessungsangaben für einen Kran von ca. 11 000 kpm angegeben werden:

Der Akkumulator 17 soll ungefähr dasselbe Volumen wie das des Hubarmzylinders 9 bzw. des Wipparmzylinders 11, d. h. ungefähr 7 Liter, haben. Auch soll der Akkumulator bis auf 80-100% des nor­ malen Arbeitsdruckes des Kranes vorgespannt sein. Das Rückschlag­ ventil 19 soll keinen höheren Druckabfall als 2 bar bei einer Durchströmung von ca. 100 Liter Drucköl pro Minute geben. Das Druckbegrenzungsventil 21 soll auf ungefähr 3 Mpa über dem nor­ malen Arbeitsdruck im Hydrauliksystem eingestellt werden.

Bei einem Kran 2 mit den oben angegebenen Abmessungen wird, wenn der Kranarm 4, 5 einer Schockbelastung ausgesetzt wird, eine Öl­ menge von ca. 0,3-0,4 Liter in den Akkumulator 17 gedrückt. Wenn diese Ölmenge zugelassen wäre und bei einer Druckentlastung in den Hubarmzylinder zurückgepreßt würde, so hätte dieses zur Fol­ ge, daß der Kranarm 4, 5 ganz unkontrollierbar mit seinem äußeren Ende etwa 0,5 m aufwärts schwenkt. Dank dem eingesetzten Rück­ schlagventil 19, 31 wird diese Rückschlagbewegung der Kranarme 4, 5 aber verhindert. Auch das Druckbegrenzungsventil 21 bewirkt dadurch eine derart dämpfende Wirkung, daß das Drucköl vom Akku­ mulator 17 mit mehreren Richtungsänderungen durch das Ventil 21 gepreßt werden muß.

Als Anwendungsbeispiel ist noch zu erwähnen, daß der Kran 2 vor­ teilhaft zu verwenden ist, um bei hohem Seegang auf einem Fi­ scherboot Fischgeräte auszulegen und auch an Bord zu nehmen.

Claims (4)

1. Vorrichtung an einem hydraulischen Kran, dessen Tragarm in einer lotrechten Ebene mittels eines hydraulischen Arbeitszylin­ ders (9, 11) schwenkbar ist, wobei an eine ein Betätigungsventil (14, 14′) aufweisende erste Leitung (15, 32) zwischen einer hy­ draulischen Pumpe (13) und dem hydraulischen Arbeitszylinder (9, 11) über eine zweite Leitung (18, 30) ein Dämpfungsakkumulator (17; 17′, 17′′), angeschlossen ist, an den eine Ablaßleitung (20; 20′, 20′′) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Leitung (18, 30) ein Rückschlagventil (19, 31) eingesetzt ist, das eine Strömung der Druckflüssigkeit nur vom Hubzylinder zum Akkumulator (17; 17′, 17′′) zuläßt, und in die Ablaßleitung (20; 20′, 20′′) ein bei Überdruck im Akkumulator (17; 17′, 17′′) öffnendes Druckbegrenzungsventil (21; 21′, 21′′) eingesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Arbeitszylinder (9, 11) ein eigener Akkumulator (17′, 17′′) Verwendung findet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die hydraulischen Arbeitszylinder (9, 11) ein gemeinsamer Akkumu­ lator (17) Verwendung findet.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsventile (21; 21′, 21′′) als pilotgesteuerte Ventile ausgebildet sind.