DE3434275A1 - Hydraulikzylinderanordnung - Google Patents

Description

• Hydraulikzylinderanordnung
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikzylinderanordnung mit zwei parallel wirkenden Arbeitszylindern zum Heben und Senken eines Auslegers, Kragarmes oder dergleichen eines Fördergerätes.
• Bei einer solchen Hydraulikzylinderanordnung besteht die Gefahr, daß bei längerem unerkanntem Ausfall eines der beiden hohen Betriebsdrücken ausgesetzten - Zylinder die Gerüstkonstruktion des Fördergerätes infolge einseitiger Be* lastung Schaden nimmt.
• Differenzdruckanzeiger in Form von Zylinder-Meßkolben-Anordnungen sind an sich, z. B. für Erdgas-, Erölpipelines oder Bremshauptzylinder von Fahrzeugbremsanlagen, bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bydraulikzylinderanordnung der eingangs genannten Art mit einem Differenz-Druck-Geber zu überwachen, wobei der Differenz-Druck-Geber so gestaltet sein soll, daß einerseits eine Anzeige von Druckdifferenzen erst erfolgt, wenn eine maximal zulässige, relativ hohe Druckdifferenz überschritten wird,und daß andererseits seine Baulänge relativ gering ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende, zum Teil an sich bekannte Merkmale gelöst: a) die Druckräume der Arbeitszylinder sind über je eine Leitung mit den Druckräumen einer Zylinder-Meßkolben-Anordnung mit doppeltw'rkendem Meßkolben und durchgehender Kolbenstange verbunden, b) der eine Abschnitt der Kolbenstange ist durch eine Zylindergehäusewand hindurch in eine druckmittelfreie Kammer eines Gehäusefortsatzes geführt und weist im Bereich der Kammer eine entsprechend hoch vorgespannte doppeltwirkende Druckfeder auf, c) der andere Abschnitt der Kolbenstange ist durch einen Zylindergehäusedecke hindurch soweit nach außen geführt, daß ein vorgegebenes Maß übersteigende Druckänderungen optisch wahrgenommen und/oder optisch bzw. akustisch angezeigt werden können.
• Durch die Anordnung einer doppeltwirkenden Druckfeder wird die Baubreite des Differenz-Druck-Gebers verringert, während durch richtige Wahl der Vorspannung erreicht wird, daß ein axiales Ausweichen der Kolbenstange erst nach Überschreiten einer maximal zulässigen Druckdifferenz erfolgt. Durch die Anwendung der an sich bekannten Zylinder-Meßkolben-Anordnung ist der Druckdifferenzgeber für hohe Drückt und relativ hohe Druckdifferenzen (10 bis 30 bar) geeignet.
• (Die Zylinder-Kolben-Konstruktion erlaubt Betriebsdrücke > 250 bar.) Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
• Im folgenden ist die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert, wobei die (einzige) Figur einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße MeEzylinder-MeAkolben-Anordnung sowie schematisch die Arbeitszylinder und deren Verbindung mit dem Meßzylinder zeigt.
• Das Zylindergehäuse der Zylinder-Meßkolben-Anordnung weist ein Mittelteil 1 , ein mit dem Mittelteil verschraubtes Deckelteil 2 sowie zwei Gehäusefortsätze 3,4 auf. Das Mittelteil 1 ist mit einer durchgehenden Längsbohrung 5 versehen, in der ein Meßkolben 6 mit durchgehende d.b. mit auf beiden Kolbenseiten befindlichen kolbenstangenteilen, Kolbenstange 7 axial verschieblich ist. Der eine Kolbenstangenteil (7b) ist durch eine zur Längsbohrung 5 koaxiale Bohrung 8 im Deckelteil 2 hindurch und entsprechend weit nach außen geführt.
• Das freie Ende des Kolbens tanges teils 7b ist mit einem Schaltglied wie Nocken 9 oder dergleichen versehen, das mit einem Schalter, insbesondere einem induktiven Näherungsschalter 10, derart zusammenwirkt, daß Druckdifferenzen auf den Meßkolben 6 akustisch und/ oder optisch angezeigt werden können. Der andere Kolbenstangenteil 7a ist durch eine zur Längsbohrung 2 koaxiale Bohrung 11 und eine Kammer 12 im Gehäusefortsatz 3 hindurch in eine Kammer 13 eines weiteren Gehäusefortsatzes 4 geführt. Der Kolbenstangenteil 7a weist ein zum Kolbenstangenteil 7b durchmessergleiches Innenteil 7a', das sich vom Meßkolben 6 - Mittelstellung des Meßkolbens 6vDrausgesetzt - bis zur Außen kante des Gehäusefortsatzes 3 erstreckt, ein Mittelteil 7a'' mit gegenüber dem Innenteil 7at geringerem Durchmesser sowie ein mit einem Gewinde versehenes Außenteil 7a"' mit im Vergleich zum Mittelteil 7a'' geringerem Durchmesser auf. Der Außenteil 7a' s e trägt eine Mutter 14, die über eine Zwischenscheibe 15 an der Kolbenstangenschulter zwischen Außen- und Mittelteil anliegt. An der Zwischenscheibe 15 liegt bei normalen Verhältnissen an der dem Meßkolben 6 zugewandten Seite ein Federteller 16a an, an dem das eine Ende einer entsprechend vorgespannten Druckfeder 17 anliegt, deren anderes Ende sich an einem Federteller 16b abstützt, der seinerseits an der Kolbenstangenschulter 18 zwischen Mittel- und Innenteil-anliegt. Durch entsprechende Wahl des axialen Abstandes zwischen den Federtellern 56 wird die jeweils gewünschte Vorspannung-erzielt Der dem Meßkolben 6 näherliegende Federteller 16b liegt bei normalen Verhältnissen mit seiner inneren, radial äußeren Kreisringfläche an einem Teil der Stirnfläche 19 eines Flansches 20 des Gehäusefortsatzes 3 an. Der Flansch 20 ist über ein rohrförmiges Zwischenstück 21 fest mit dem Wandteil 22 verbunden, das über Schrauben mit dem Mittelteil 1 verbunden ist. Die Meßkolben-Kolbenstangen-Anordnung ist gegen die Wirkung der Druckfeder 17 nach rechts oder links verschiebbar, wenn der auf die flächengleichen Kolbenringflächen wirkende Druckkraftunterschied größer ist als der Wert der Federvorspannkraft. Zur Begrenzung des Federweges und zum Schutz des Kolbenstangenmittelteils 7a" ist eine Hülse 23 vorgesehen, die, in der Mittelstellung des Meßkolbens 6, am inneren Federteller 16b anliegt und entsprechend kürzer ist als der Abstand der Federteller 16 in der Kolbenmittelstellung. Der Außendurchmesser des kolbenferneren Federtellers 16a ist um ein entsprechendes MaB größer als der Außendurchmesser der Zwischenscheibe 15, wobei die so gebildete Kreisringfläche der radial äußeren Stirnfläche des Federtellers 16a an einer entsprechenden Stirnfläche eines axial unverschieblichen Anschlags in Form einer Hülse 24 anliegt. Die Hülse 24 stützt sich mit ihrem äußeren Ende an einem Deckelteil 25 mit Flansch 25a ab.dUr:F%=6ch 25a des Deckelteils 25 ist mit dem Flansch 20 des Zwischenstücks 21 über Zugstangen 26, Zuganker oder dergleichen verbunden. Zwischen den Flanschen 20, 25a ist ein Abstands- und Schutzrohr 27 zum Schutz der Druckfeder 17 und der Hülse 24 vorgesehen, wobei das zur Kolbenstange 7 koaxiale Schutzrohr 27 über entsprechende Zentrierungen an den Flanschen 20 und 25a radial fixiert ist.
• Die im Mittelteil 1 gebildeten Druckräume 29a, 29b sind über je eine in radialer Richtung verlaufende Bohrung 30a, 30b mit entsprechenden Armaturen am Zylindergehäuse verbunden, an die die von den Druckräumen 31 der zu überwachenden zwei hydraulischen Arbeitszylinder 32a, 32b kommenden Leitungen 33a, 33b angeschlossen sind. Die beiden Radialbohrungen 30a, 30b sind über eine Längsbohrung 34, in der eine Blende 35 angeordnet ist, miteinander verbunden. (Die Längsbohrung 34 und die Blende 35 können jedoch auch entfallen).
• Bei den zu überwachenden hydraulischen Arbeitszylindern 32 handelt es sich um gleichwirkende Kolben-Zylinder-Aggregate bekannten Aufbaus zum Heben und Senken eines um eine waagrechte Achse schwenkbar an einem Fördergerät, insbesondere einem Bandabsetzer, einem kombinierten Schaufelradgerät für Erze und dergleichen, angelenkten Auslegers.
• Die erfindungsgemäße Zylinder-Meßkolben-Anordnung weist an den gegenüberliegenden Kolbenstirnflächen gleiche wirksame Ringflächen für das Druckmittel auf, wobei -wenn die Kolbenstirnflächen mit Druckmittel gleich hohen Drucks beaufschlagt sind, wie dies beim normalen Betriebszustand der Arbeitszylinder der Fall ist - sich gegenseitig aufhebende innere Druckkräfte vorliegen, so daß die Kolbenstange 7 in Ruhelage bleibt. - Damit nicht bereits geringe Druckdifferenzen die Koben-Kolbenstangen-Anordnung bewegt, ist das eine Ende der Kolbenstange 7 mit einer doppeltwirkenden, d. h. in beiden axialen Richtungen wirkenden, vorgespannten Druckfeder 17 ausgestattet, die überdies - im Rahmen ihrer Federsteife - für eine "Zentrierung" der Meßkolben-Kolbenstangen-Anordnung sorgt. Erst wenn Druckdifferenzen vorliegen, bei denen die resultierende Druckkraft die eingestellte Federvorspannkraft überschreitet, bewegt sich die K&lbenstange 7 in Richtung der mit niedrigerem Druck beaufschlagtenS'Seite, was am frei austpetenden Kolbenstangenende 7b sichtbar wird.
• Die zu messende Druckdifferenz wird beim gezeichneten Ausführungsbeispiel als Druckgefälle an der Blende 35 erzeugt. Dabei können sich kleinere Druckdifferenzen quasistatisch; zwischen den Durckräumen der Arbeitszylinder 32 ausgleichen; erst größere Druckdifferenzen erzeugen -=infolge höherer Ausgleichströmungsgeschwindigkeit - an der Blende 35 eine für die Bewegung der Meßkolben-Kolbenstange-Anordnung ausreichende Druckdifferenz. Die Meßkolben-Zylinder-Anordnung ist mit entsprechenden Dichtungen 36 versehen, um die Druckräume 29a, 29b gegeneinander - Dichtungen 36a --und nach außen - Dichtungen 36b, 36c-abzudichten.
• Während die Dichtungen 36b und 36c für absolute Leckfreiheit nach außen sorgen müssen, wird als Dichtung 36a ein leichtgängiger-sogenannter Gleitringtyp - gewählt, um die Stellfähigkeit des Meßkolbens nicht unnütz zu beeinträchtigen.
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Claims (7)

1. Patentansprüche 1. Hydraulikzylinderanordnung mit zwei parallel wirkenden Arbeitszylindern zum Heben und Senken eines Auslegers, Kragarmes oder dergleichen eines Fördergerätes, gekennzeichnet durch folgende, zum Teil an sich bekannte Merkmale: a) die Druckräume (31) der Arbeitszylinder (32a; 32b) sind über je eine Leitung (33a; 33b) mit den Druckräumen (29a; 29b) einer Zylinder-Meßkolben-Anordnung mit doppeltwirkendem Meßkolben (6) und durchgehender Kolbenstange (7) verbunden, b) der eine Abschnitt (7a) der Kolbenstange (7) ist durch eine Zylindergehäusewand (22) hindurch in eine druckmittelfreie Kammer (13) eines Gehäusefortsatzes (3, 4) geführt und weist im Bereich der Kammer (13) eine entsprechend hoch vorgespannte, doppeltwirkende Druckfeder (17) auf, c) der andere Abschnitt (7b) der Kolbenstange (7) ist durch einen Zylindergehäusedeckel (2) hindurch soweit nach außen geführt, daß ein vorgegebenes Maß übersteigende Druckänderungen optisch wahrgenommen und/oder optisch bzw. akustisch angezeigt werden können.
2. 2. Hydraulikzylìnderanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (17) zwischen zwei Federteliern (16a, 16b) angeordnet ist, die mit ihren federfernen,radial inneren Stirnflächen einerseits an relativ zur Kolbenstange (7)- unverschieblichen Anschlägen (18; 14, 15) anliegen, sowie andererseits mit ihren radial äußeren Stirnflächen in der Mittelstellung des Meßkolbens (6) an festen Anschlägen (24; 20) von entsprechenden Teilen der Gehäusefortsätze (3, 4) des Meßzylinders kraftschlüssig anliegen, so daß beim Auswandern des Meßkolbens (6) aus seiner Mittelstellung der eine Federteller (16a,oder 16b) sich zusammen mit der Kolbenstange (7) axial bewegt, während der andere Federteller (16b oder 16a) in kraftschlüssiger Anlage am zugeordneten Gehäuseteil verbleibt.
3. 3. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstangenanschlag für den kolbenferneren Federteller (16a) eine Gewindemutter (14) ist und daß der Federteller (16a) aus mehreren, gegeneinander austauschbaren Scheiben besteht.
4. .4. Bydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für den radial äußeren Teil des kolbennäheren Federtellers (16b) die Stirnfläche eines mit dem Mittelteil (1) des Meßzylinders zu verschraubenden FortsatzS(3) ist.
5. 5. Bydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbennähere Federteller (16b) als Mitnehmer für eine den Kolbenstangenhub begrenzende, auf dem entsprechenden Kolbenstangenabschnitt (7a'') axial verschiebbare Hülse (23) dient.
6. 6. Hydraulikzylinderanordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Längsschnitt C-förmige Gehäusefortsatz (4) über Zugstangen (26), Zugankerverbindungen oder dergleichen mit dem Gehäusefortsatz (3) fest, aber lösbar, verbunden ist.
7. 7. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für den radial äußeren Teil des kolbenferneren Federtellers (16a) die eine Stirnfläche einer zur Kolbenstange koaxialen Hülse (24) ist, deren andere Stirnfläche an einer entsprechenden Innenfläche des Deckels (25) des C-förmigen Gehäusefortsatzes (4) anliegt.