DE3344132C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungs­ vorrichtung mit einem die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter, der zur Druckerhöhung mit einem Hochdruck­ gas beaufschlagbar und mit einem Betätigungszylinder ver­ bunden ist, wobei zwischen dem Vorratsbehälter und dem Be­ tätigungszylinder eine von Hand zu betätigende Pumpe für die Betätigung bei Ausfall des Hochdruckgases geschaltet ist.

Eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der vorstehend ge­ nannten Art ist bekannt aus der US-PS 30 69 855. Wird die zugehörige Handpumpe bei der bekannten Vorrichtung betätigt oder befindet sich der Kolben nicht in seiner oberen Endstel­ lung, in welcher die Kolbenkammer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, so wird bei plötzlicher Beaufschlagung des Systems mit Hochdruck der Handpumpenkolben schlagartig in die genannte Endstellung zurückkatapultiert, wobei die Ge­ fahr besteht, daß durch den ebenfalls zurückschnellenden Betätigungsmechanismus, im allgemeinen ein Handhebel, das Bedienungspersonal verletzt wird.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der ein­ gangs genannten Art zu schaffen, mit welcher bei anliegendem Hochdruck verhindert wird, daß einerseits der Handpumpenkol­ ben betätigt werden kann und daß andererseits beim Betätigen des Handpumpenkolbens der Hochdruck den Pumpenkolben beauf­ schlagt und dadurch das Bedienungspersonal durch den Be­ tätigungshebel verletzt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit der Kolbenstange ein bei unbetätigter Pumpe geöffnetes Umgehungsventil ver­ bunden ist und daß auf der Saugseite der Pumpe ein Schalt­ ventil angeordnet ist, das bei Betätigen der Pumpe während des Saughubes geöffnet und während des Druckhubes geschlossen ist, wobei das Schaltventil geschlossen wird, wenn Hochdruck­ gas den Vorratsbehälter beaufschlagt.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungs­ vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Doppelhandpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht, wenn man in Fig. 1 entlang der Linie 2-2 blickt,

Fig. 3 eine Ansicht nach unten längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht nach unten längs der Linie 4-4 der Fig. 2,

Fig. 5 eine Ansicht nach oben längs der Linie 5-5 in Fig. 2 und

Fig. 6 ein schematisches Diagramm unter Darstellung des gesamten Fernsteuersystems, bei welchem die Doppel­ handpumpe verwendet wird. Fig. 6 ist hilfreich bei der Erläuterung des Betriebes und des Zweckes der neuen Handpumpe.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im einzelnen beschrieben.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Verwendung von zwei Handpumpen 10 und 110, die von Hand betätigbar sind, unter Verwendung eines hydraulischen Niederdruckfließmittels aus den Tanks 94 und 194 und durch welche das hydraulische Hochdruckfließmittel strömt, wenn Hochdruckgas auf die Gas­ tanks 93 oder 193 aufgebracht wird.

In Fig. 6 ist eine erste Pumpe 10 auf der linken Seite der Zeichnung und eine zweite Pumpe 110 auf der rechten Seite gezeigt. Gemäß Darstellung in Fig. 6 wird die linke Pumpe 10 zum Schließen des Hauptventils V und die rechte Pumpe 110 zum Öffnen des Hauptventils V benutzt.

Wenn das Solenoidventil 102 sich in der Mittelposition be­ findet, wie in Fig. 6 gezeigt, erreicht kein Hochdruckgas aus der Quelle100 die Gastanks 93 oder 193, und nur hy­ draulisches Niederdruckfließmittel (vorzugsweise Öl) aus den Tanks 94 oder 194 wird auf die IN-Öffnung 50 oder 150 der Pumpen 10 oder 110 aufgebracht.

Wenn der Pumpenhebel 30 der linken Pumpe 10 im Niederdruck­ betrieb von dem Wartungspersonal nach unten gezogen wird, drückt der Kolben 20 das Niederdruckfließmittel, welches in die untere bzw. Hauptkolbenkammer 40 eingtreten war, durch die Öffnung 41 heraus, durch ein als Auslaßventil wirkendes Rückschlagventil 65 nach oben und aus der OUT-Auslaßöffnung 60 heraus, die mittels Leitung 98 zur linken Öffnung 99 (a) des Zylinders 99 führt, wodurch der Kolben 199 des Zylinders veranlaßt wird, sich nach rechts zu bewegen, wodurch das Hauptventil V von der offenen in die geschlossene Position verändert bzw. geschaltet wird.

Für die Rückführung des Hauptventils V aus der geschlossenen in die offene Position wird die rechte Pumpe 110 benutzt. Beim Abwärtshub des Kolbens 120 wird hydraulisches Fließmit­ tel in der unteren Kammer 140 durch die Öffnung 141 heraus­ gedrückt, durch das Rückschlagventil 165, aus der Auslaß­ öffnung OUT 160 und durch die Leitung 198 zur rechten Öff­ nung 99 (b) des Zylinders 99 geführt, wodurch der Kolben 199 von rechts nach links bewegt wird und das Hauptventil V aus der geschlossenen in die geöffnete Position geändert wird.

Obwohl der Handbetrieb nachfolgend im einzelnen in Verbin­ dung mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben wird, sollte hier schon erwähnt werden, daß in Fig. 6, wenn der Pumpenhand­ griff 30 nach unten gezogen wird, die Verbindung 25 zwi­ schen der IN-Einlaßöffnung 50 und der OUT-Auslaßöffnung 60 blockiert wird.

Ebenso ist bei dem Abwärtshub des Kolbens 20 die Verbindung 70 blockiert. Folglich wird das Fließmittel durch den sich nach unten bewegenden Kolben 20 aus der Öffnung 41 heraus­ gedrückt und daran gehindert, mittels der Durchgänge 45 und 80 zu der IN-Einlaßöffnung 50 zurückzukehren. Es sei auch erwähnt, daß am Ende des Handpumpenbetriebes der Kolben im­ mer inseiner obersten Position belassen wird.

Insoweit ist der Handbetrieb der Handpumpen 10 und 110 be­ schrieben worden, wobei das Öl mit sehr niedrigem Druck aus den Tanks 94 oder 194 benutzt wurde.

Jetzt wird angenommen, daß sich beide Handpumpen in der obersten Position befinden und keine Pumpe von Hand betrieben wird. Nun wird ein elektrisches Signal auf das Solenoidventil 102 aufgebracht, damit es sich aus der Mitte nach rechts ver­ schiebt. Hochdruckgas aus der Quelle 100 wird dann durch das Ventil 102 und in den Gastank 93 des Gasöltanks 93-94 strömen. Hier wandelt der Gashochdruck das Niederdruckfließmittel im Tank 94 in hydraulischen Hochdruck um. Dieser Druck wird über Ventil 95 und Leitung 97 zur IN-Einlaßöffnung 50 gebracht. Wenn sich der Kolben 20 in seiner obersten Position befindet, gibt es eine direkte Verbindung bei 25 zwischen der IN-Ein­ laßöffnung 50 und der OUT-Auslaßöffnung 60. Somit wird der Fließmittelhochdruck mittels Leitung 98 zur linken Öffnung 99 (a) des Zylinders 99 aufgebracht, wodurch der Kolben 199 von links nach rechts bewegt wird und dadurch das Hauptventil V von der offenen in die geschlossene Position umschaltet.

Um die geschlossene Position des Hauptventils V in die offe­ ne Stellung zu wechseln, wird das Solenoidventil 102 von rechts nach links geschoben. Hierdurch wird Hochdruckgas zum Gastank des Gasöltanks 193-194 gebracht. Hochdrucköl wird nun in die Einlaß-IN-Öffnung 150 der Handpumpe 110 gebracht. Die­ ser Druck wird über die Verbindung 125 an die Auslaßöffnung 160 OUT gebracht und dann mittels Leitung 198 zur rechten Öffnung 99 (b) des Kolbenzylinders 99, wodurch der Kolben 199 von rechts nach links bewegt wird und die geschlossene Stellung des Ventils 5 in die offene Stellung verändert wird.

Bei herkömmlichen Anordnungen zum Öffnen und Schließen des Hauptventils mit Fernsteuerung war es unter Verwendung hydraulischer Hochdruckfließmittel und mit einer in das Sy­ stem eingebauten Handpumpe möglich, daß während des Handbe­ triebes der Handpumpe durch das Wartungspersonal das hydrau­ lische Hochdruckfließmittel zur Basis des Kolbens gebracht wurde, während er sich nach unten bewegte. Dieses wurde abrupt angehalten, die Richtung des Kolbens wurde umgekehrt, und es gab eine ausgeprägte Verletzungsmöglichkeit der Hand, des Armes oder eines anderen Körperteils des Bedienungsper­ sonals.

Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche zwei identische Handpumpen 10 und 110 in einer Lage Seite an Seite nebenein­ ander zeigt. Die Pumpe 10, die verwendet wird, um das Haupt­ ventil V zu schließen, ist rechts gezeigt. Die Pumpe 110, die zum Öffnen des Hauptventils verwendet wird, ist links gezeigt.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht, wenn man in Fig. 1 längs der Linie 2-2 blickt. Folglich entspricht der in Fig. 2 gezeigte Pumpenkörper der Pumpe 10, die schematisch in Fig. 6 links gezeigt ist.

Anhand Fig. 2 wird der Handbetrieb der Pumpe 10 nun beschrie­ ben. Das Solenoidventil 102 in Fig. 6 ist dort in der Si­ cherungs- oder Blockierposition gezeigt, und folglich steht das hydraulische Fließmittel an der IN-Einlaßöffnung 50 un­ ter einem sehr niedrigen Druck, z. B. 0,07 bar. Der Kolben 20 der Pumpe 10 wird von Hand mittels des Pumpenhandgriffes 30 betrieben. Wenn das Bedienungspersonal den Betrieb der Pumpe wünscht, wird der Handgriff 30 aus seinem in Fig. 1 gezeigten Arm 39 (Fig. 1) herausgenommen und in der Hülse 31 angeordnet. Die Hülse 31 ist mittels eines Gelenkes 32 mit der Welle 21 des Kolbens 20 verbunden und um einen Drehstift 33 drehbar. Ein Anschlagbügel 34 ist geeignet derart ausgestaltet, daß er von einem Vorsprung 35 auf der Hülse 31 in Eingriff kommen kann. Hierdurch wird der Kolben 20 in der aufrechten Position gehalten, wenn er nicht in Benutzung ist.

Vor dem Handbetrieb befindet sich der Kolben20 der Pumpe 10 in seiner obersten Stellung, und dort besteht Fließmittelver­ bindung zwischen der IN-Einlaßöffnung 50 und der OUT-Auslaß­ öffnung 60 mittels Durchgang 25. Es besteht jedoch ein nicht ausreichender Druck an der Öffnung 99 (a) des Zylinders 99 (Fig. 6), um irgendeine Bewegung des Kolbens 199 hervorzu­ rufen. Wenn beim Anschluß der letzten vorhergehenden Hand­ tätigkeit das Bedienungspersonal den Pumpenhandgriff in die in ausgezogenen Linien gezeigte Position zurückführt, um den Kolben 20 in seiner obersten Stellung zu belassen, war der Kolben 20 nach oben bewegt, und dabei wurde Luft, welche die Kolbenkammer über dem Kolben gefüllt hatte, über den Durch­ gang 81 und die Entlüftungsöffnung 82 herausgedrückt. Da je­ doch, wie man in Fig. 3 sieht, die Entlüftungsöffnung 82 eine erheblich kleinere Querschnittsfläche als der Durchgang 81 hat, wurde eine beachtliche Menge Druckluft mittels Durch­ gang 80 zur oberen Oberfläche des kleinen Verriegelungskolbens 75 gebracht, wodurch der Kolben 75 nach unten gedrückt wird und das durch die Welle bzw. den Schaft 72 verbundene Teller­ ventil 70 von seinem Ventilsitz abgehoben wird, wodurch das Ventil geöffnet wird. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaf­ fen, daß das hydraulische Fließmittel mit geringem Druck vom Tank 94 aus der IN-Einlaßöffnung 50 heraus und in den Kanal 45 und dann mittels Kanal 42 und Öffnung 41 in den unteren Teil 40 der Kolbenkammer strömt. Zu Beginn des Handpumpen­ betriebes ist deshalb die Kammer 40 unter dem Kolben 20 mit hydraulischem Fließmittel gefüllt.

Wenn das Bedienungspersonal den Pumpenhandgriff 30 nach un­ ten zieht, um den Kolben 20 abzusenken, wird Luft über die Entlüftungsvorrichtung 82 und den Durchgang 81 in den Raum über dem Kolben 20 gezogen. Da die Entlüftungsöffnung 82, wie schon beschrieben wurde, eine kleinere Querschnittfläche hat als der Durchgang 81, wird der Raum 80 über dem kleinen Verriegelungszylinder 75 unter einen beachtlich reduzierten Druck gebracht. Deshalb wird der kleine Verriegelungszylin­ der 75 durch die Saugwirkung, die bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 20 im Raum 80 hervorgerufen wird, nach oben ge­ zogen. Hierdurch wird das Tellerventil 70 in seine Ventil­ sitzposition gebracht, und das Fließmittel wird daran ge­ hindert, aus der unteren Kolbenkammer 40 zurück durch die Öffnung 41 und die Durchgänge 42 und 45 zurück in die IN- Einlaßöffnung 50 gedrückt zu werden.

Der durch den soeben beschriebenen Handabwärtshub des Kol­ bens 20 erzeugte Druck reicht aus, um das Rückschlagventil 65 zu öffnen, und infolgedessen strömt das Fließmittel aus der unteren Kolbenkammer 40 über die Öffnung 41, den Durch­ gang 46, das Rückschlagventil 65, den Durchgang 66, die OUT-Auslaßöffnung 60 und durch die Leitung 98 zur Öffnung 99 (a) des Zylinders 99 heraus, wodurch sein Kolben 199 von links nach rechts bewegt wird. Dadurch wird die offene Stel­ lung des Hauptventils V gegen die geschlossene Stellung aus­ getauscht. Selbstverständlich ist eine Anzahl von Abwärts- und Aufwärtshüben des Kolbens 20 notwendig, um das Hauptven­ til V vollständig zu schließen. Bei jedem Aufwärtshub wird der Verriegelungskolben 75 durch Luftdruck nach unten ge­ stoßen, wodurch das Tellerventil 70 geöffnet und für das hydraulische Fließmittel die Möglichkeit geschaffen wird, aus dem Tank 94 in den Durchgang 45 hineinzuströmen und die Kolbenkammer 40 unter dem sich nach oben bewegenden Kolben 20 aufzufüllen. Bei jedem Abwärtshub wird der Verrie­ gelungskolben 75 durch die Saugwirkung nach oben gezogen, wodurch das Tellerventil 70 geschlossen wird. Der sich nach unten bewegende Kolben 20 setzt das Fließmittel in der Kam­ mer 40 unter Druck, zwingt das Fließmittel aus dem Durch­ gang 46 heraus, durch das Rückschlagventil 65 und aus der OUT-Auslaßöffnung 60 in die Leitung 98, welche zur Öffnung 99 (a) des Zylinders 99 führt, wodurch der Kolben 199 von links nach rechts bewegt wird.

Während das Bedienungspersonal die Handpumpe 10 nun von Hand bedient, nehmen wir an, daß ein elektrisches Signal zum Mag­ netventil 102 geschickt wird, um das Ventil von links nach rechts zu schieben, wie man in Fig. 6 sieht. Hierdurch wird Hochdruckgas aus der Quelle 100 über das Rückschlagventil 101 und das Magnetventil102 in den Gastank 93 des Gasöltanks 93-94 hineingebracht. Hochdrucköl wird nun über das Ventil 95 und die Leitung 97 in die IN-Einlaßöffnung 50 der Pumpe 10 gebracht. Infolge der Tatsache, daß die Unterfläche 76 des kleinen Verriegelungskolbens 75 (Fig. 2) eine größere Flä­ che als die Fläche 78 des Schließkörpers 74 Tellerventil 70 hat, wird ein Differenzdruck zur Unterfläche 76 des Verrie­ gelungskolbens 75 gebracht. Hierdurch wird der Kolben 75 nach oben bewegt, wodurch das Tellerventil 70 in seinem Ventilsitz 71 zur Anlage gebracht wird und das Ventil schließt. Hierdurch wird verhindert, daß das Hochdruckfließmittel aus der IN-Ein­ laßöffnung 50 in den Durchgang 45 eintritt, wodurch verhin­ dert wird, daß das Hochdruckschließmittel in die untere Kol­ benkammer 40 eintritt.

Es sei in dem Augenblick, wenn der Fließmittelhochdruck zu­ erst an der IN-Einlaßöffnung 50 erscheint, angenommen, daß der Kolben 20 bei seinem Abwärtshub war und der Durchgang 25 die IN-Einlaßöffnung 50 nicht mit der OUT-Auslaßöffnung 60 verbindet. Die Abdichtung zwischen der zylindrischen Ober­ fläche des Kolbens 20 und der Wand der Kolbenkammer ist je­ doch nicht perfekt, und folglich gelangt hydraulisches Hoch­ druckfließmittel um die zylindrishe Wand des Kolbens 20 herum und in die Öffnung 60 und den Durchgang 66 und wird auf die Ausgangsseite des Rückschlagventiles 65 gebracht. Wenn bei 100 der Druck des Hochdruckfließmittels anliegt, wird das Rückschlagventil 65 geschlossen.

Bei geschlossenem Tellerventil 70 und auch geschlossenem Rück­ schlagventil 65 kann kein Hochdruck auf den Kolben 20 in der Kolbenkammer 40 wirken. Der Bedienungsmann ist jedoch in der Lage, den Kolben nach oben zu ziehen. Wenn er dies tut, wird Luft in der Kolbenkammer über dem Kolben über den Durchgang 81 und durch die Entlüftungsöffnung 82 herausgestoßen. Wie jedoch schon ausgeführt wurde, ist die Querschnittsfläche der Entlüftungsöffnung 82 viel kleiner als die des Durchganges 81. Folglich entwickelt sich eine erhebliche Luftdruckzunahme im Durchgang 80 und wird nach unten gegen die obere Ober­ fläche des Verriegelungskolbens 75 gebracht. Dieser Luftdruck ist größer als der Differenzdruck, welche sich durch das hydraulische Hochdruckfließmittel auf der Unterseite des Kolbens 75 entwickelt. Deshalb wird der Kolben 75 nach unten gedrückt, um das Tellerventil 70 etwa zu öffnen. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, daß eine begrenzte Menge Hochdruckfließmittel in den Durchgang 45 eintritt und durch den Durchgang 42 und die Öffnung 41 hindurch in die untere Kammer 40 der Kolbenkammer eintritt, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, daß das Wartungspersonal den Kolben 20 langsam und sicher in seine volle aufrechte Position bzw. in seinen vollen Stand zu bewegen. Unmittelbar bevor der Kolben 20 seine nächste Stellung erreicht, wird wieder eine Fließmittelverbindung zwischen der IN-Einlaßöffnung 50 und der OUT-Auslaßöffnung 60 mittels des Verbindungskanals 25 geschaffen. Das hydraulische Hochdruckfließmittel aus dem Gasöltank 93-94 wird nun direkt von der IN-Einlaßöffnung durch den Durchgang 25 zu der OUT-Auslaßöffnung 60 gebracht und von dort mittels Leitung 98 zur Öffnung 99 (a) des Zy­ linders 99. Hierdurch wird der Kolben 199 von links nach rechts bewegt, wodurch die offene Position des Hauptventils V in die geschlossene Position geändert wird.

Es sei bemerkt, daß nach Ankunft des Hochdruckfließmittels in der IN-Einlaßöffnung 50 das Tellerventil 70 geschlossen bleibt, und daß erst dann, wenn das Wartungspersonal den Kolben 20 nach oben zieht, genug Druckluft zur oberen Fläche des Verriegelungskolbens 75 gebracht wird, um den Differenz­ druck zu überwinden, welcher auf die Unterfläche des Ver­ riegelungskolbens aufgebracht ist, um den Verriegelungskol­ ben nach unten zu bewegen und das Tellerventil 70 etwas zu öffnen. Es sei bemerkt, daß die untere Kammer 40 nicht auf denselben Druck gebracht wird wie das Hochdruckfließmittel, sondern statt dessen wird sie nur auf einen Druck gebracht, der ausreicht, um dem Kolben 20 die Möglichkeit zu geben, sich langsam und sicher zu heben.

Claims (5)

1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung mit einem die Hydraulik­ flüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter (94), der zur Druck­ erhöhung mit einem Hochdruckgas beaufschlagbar ist und mit einem Betätigungszylinder (99) verbunden ist, wobei zwischen dem Vorratsbehälter (94) und dem Betätigungszylinder (99) eine von Hand zu betätigende Pumpe (20, 40) für die Betätigung bei Ausfall des Hochdruckgases geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Kolbenstange (21) ein bei unbetätigter Pumpe (20, 40) geöffnetes Umgehungsventil (25) verbunden ist und daß auf der Saugseite der Pumpe (20, 40) ein Schaltventil (70) angeordnet ist, das bei Betätigen der Pumpe während des Saug­ hubes geöffnet und während des Druckhubes geschlossen ist, wobei das Schaltventil (70) geschlossen wird, wenn Hochdruckgas den Vorratsbehälter (94) beaufschlagt.

2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (70) einen Betätigungskolben (75) mit einer kleineren (76) und einer größeren Betätigungsfläche (77) aufweist, wobei die kleinere Betätigungsfläche (76) mit dem Zulaufdruck (80′) beaufschlagt ist und die größere Betätigungsfläche (77) mit der Rückseite des Pumpenkolbens (20) in Verbindung steht.

3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (80) des Schaltventil-Betätigungskolbens (75) mit der Rückseite des Pumpenkolbens (20) über einen Durch­ gang (81) und mit einer Entlüftungsöffnung (82) ins Freie verbunden ist.

4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgehungsventil (25) als Querbohrung im Pumpenkolben (20) und entsprechender Durchgang im Zylinder ausgebildet ist.

5. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (70) in einer Längsbohrung (45, 80) im Pumpengehäuse angeordnet ist.