DE3434275C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydraulikzylinderanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

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 Belastung Schaden nimmt.

Es ist eine Hydraulikzylinderanordnung mit zwei oder mehr parallel wirkenden Arbeitszylindern bei Kranen bekannt, wobei den in die Hydraulikzylinder mündenden Druckleitungen je ein, auf Überlast ansprechendes Druckbegrenzungsventil zugeschaltet ist. Damit beim Ansprechen eines Druckbegrenzungsventils die Druckmittelzufuhr auch für den bzw. die anderen Hydraulikzylinder zuverlässig abgeschaltet wird, ist die gemeinsame Ablaufleitung der Druckbegrenzungsventile mit einem hydraulischen Widerstand ver­ sehen, dem ein auf hydraulischen Druck ansprechender, die Abschaltung der Druckmittelzufuhr bewirkender Schalter vorgeschaltet ist. (DE-OS 31 33 242.) - Die bekannten Druck­ begrenzungsventile können nur einen, nämlich den jeweils fest eingestellten, maximalen Druck begrenzen. Der Ausfall eines der beiden Zylinder wird bei halber Maximallast nicht bemerkt, da ein Differenzdruck nicht angezeigt wird. Die Stahlkonstruktion wird dann einseitig auf Torsion belastet.

Aus der DE-OS 19 53 073 ist eine Überlastsicherung für Hebezeuge mit zwei (elektromechanischen) Hubwerken bekannt, wobei ein aus drei vorgespannten, einfachwirkenden Federn bestehendes Federsystem eingesetzt wird, über das jedes Hubwerk entsprechend seiner zulässigen - über 50% liegenden - Teillast sowie das Hebezeug entsprechend seiner zulässigen Tragkraft abgesichert werden.

Aus der DE-PS 10 60 788 ist eine Hydraulikzylinderanordnung mit einem Arbeitszylinder zum Kippen eines Hubstaplermastes in einem relativ geringen Winkelbereich bekannt, wobei der Druck des Druckmittels des Arbeitszylinders durch ein Manometer als Warnung für die Kippgefahr zur Anzeige gebracht wird. Dabei ist die Kippgrenze optisch hervorgehoben und es ist ein elektrischer Kontakt vorgesehen, über den der Manometerzeiger ein optisches oder akkustisches Signal auslöst. Außerdem ist eine zweite Warnvor­ richtung vorgesehen, die einen neben dem Steuerschieber zum Steuern des Druckmittels im Schiebergehäuse geführten Hilfs­ kolben aufweist, dessen Kolbenstange durch einen Gehäusedeckel nach außen geführt ist. Der Hilfskolben ist auf der Kolbenstangen­ seite von einer vorgespannten Feder, auf der anderen Seite vom Druck der Arbeitsflüssigkeit belastet. Bei Überwiegen des Flüssigkeitsdrucks wird die Kolbenstange nach oben geschoben und unterbricht den hydraulischen Antrieb zum Neigen des Mastes und eventuell auch zum Heben der Last.

Differenzdruckanzeiger in Form von Zylinder-Meßkolben-Anordnungen sind an sich, z. B. für Erdgas-, Erdölpipelines oder Bremshaupt­ zylinder von Fahrzeugbremsanlagen, bekannt.

Schließlich ist aus der DE-OS 25 39 754 ein Gerät mit Vierpunkt- Abstützung eines schweren Körpers auf einem anderen Körper bekannt, wobei die vier Stützpunkte bildenden Stützmittel als hydraulische Zylinder-Kolben-Geräte ausgebildet sind, und wobei Einrichtungen zum Messen der jeweiligen Belastung jedes der vier Stützmittel in Verbindung stehen mit einer Einrichtung, welche die beiden Summen der Belastungen zweier diagonal gegenüberliegender Stützmittel ermittelt und bei Ungleichheit dieser Summen deren Unterschied anzeigt. Außerdem ist an die Druckleitung ein Druckbegrenzungsventil und an das andere Ende jedes Hydraulikzylinders ein Sicherheitsüberdruckventil angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikzylinder­ anordnung 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 Druck­ differenzen 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 doppeltwirkendem Meßkolben und durch­ gehender Kolbenstange verbunden,
• b) der eine Abschnitt der Kolbenstange ist durch eine Zy­ lindergehäusewand 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 Zylindergehäusedeckel hindurch soweit nach außen geführt, daß ein vorgegebenes Maß übersteigende Druckänderungen optich wahrgenommen und/oder optisch bzw. akustisch angezeigt werden können.

Durch die Anordnung einer doppeltwirkenden Druckfeder wird die Baubreite des Differenz-Druck-Gebers ver­ ringert, während durch richtige Wahl der Vorspannung erreicht wird, daß ein axiales Ausweichen der Kolben­ stange erst nach Überschreiten einer maximal zu­ lässigen Druckdifferenz erfolgt. Durch die Anwendung der an sich bekannten Zylinder-Meßkolben-Anordnung ist der Druckdifferenzgeber für hohe Drücke und re­ lativ hohe Druckdifferenzen (10 bis 30 bar) geeignet. (Die Zylinder-Kolben-Konstruktion erlaubt Betriebs­ drücke <250 bar.)

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.

Im folgenden ist die Erfindung anhand einer ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert, wobei die (einzige) Figur einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Meßzylinder-Meßkolben-Anordnung sowie schematisch die Arbeitszylinder und deren Ver­ bindung mit dem Meßzylinder zeigt.

Das Zylindergehäuse der Zylinder-Meßkolben-Anordnung weist ein Mittelteil 1, ein mit dem Mittelteil ver­ schraubtes Deckelteil 2 sowie zwei Gehäusefortsätze 3, 4 auf. Das Mittelteil 1 ist mit einer durchgehenden Längsbohrung 5 versehen, in der ein Meßkolben 6 mit durch­ gehender, d. h. mit auf beiden Kolbenseiten befindlichen Kolbenstangenteilen, Kolbenstange 7 axial verschieblich ist. Der eine Kolbenstangenteil (7 b) ist durch eine zur Längsbohrung 5 koaxiale Bohrung 8 im Deckelteil 2 hindurch und entsprechend weit nach außen geführt. Das freie Ende des Kolbenstangenteils 7 b 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 7 a ist durch eine zur Längsbohrung 2 koaxiale Bohrung 11 und eine Kammer 12 im Gehäusefort­ satz 3 hindurch in eine Kammer 13 eines weiteren Ge­ häusefortsatzes 4 geführt. Der Kolbenstangenteil 7 a weist ein zum Kolbenstangenteil 7 b durchmessergleiches Innenteil 7 a′, das sich vom Meßkolben 6 - Mittel­ stellung des Meßkolbens 6 vorausgesetzt - bis zur Außen­ kante des Gehäusefortsatzes 3 erstreckt, ein Mittel­ teil 7 a′′ mit gegenüber dem Innenteil 7 a′ geringerem Durchmesser sowie ein mit einem Gewinde versehenes Außenteil 7 a′′′ mit im Vergleich zum Mittelteil 7 a′′ geringerem Durchmesser auf. Der Außenteil 7 a′′′ trägt eine Mutter 14, die über eine Zwischenscheibe 15 an der Kolbenstangenschulter zwischen Außen- und Mittel­ teil anliegt. An der Zwischenscheibe 15 liegt bei normalen Verhältnissen an der dem Meßkolben 6 zuge­ wandten Seite ein Federteller 16 a an, an dem das eine Ende einer entsprechend vorgespannten Druck­ feder 17 anliegt, deren anderes Ende sich an einem Federteller 16 b abstützt, der seinerseits an der Kolbenstangenschulter 18 zwischen Mittel- und Innen­ teil anliegt. Durch entsprechende Wahl des axialen Abstandes zwischen den Federtellern 16 wird die jeweils gewünschte Vorspannung erzielt. Der dem Meßkolben 6 näherliegende Federteller 16 b liegt bei normalen Ver­ hältnissen mit seiner inneren, radial äußeren Kreisring­ fläche 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 Wand­ teil 22 verbunden, das über Schrauben mit dem Mittelteil 1 verbunden ist. Die Meßkolben-Kolben­ stangen-Anordnung ist gegen die Wirkung der Druckfeder 17 nach rechts oder links verschieb­ bar, wenn der auf die flächengleichen Kolbenring­ flächen wirkende Druckkraftunterschied größer ist als der Wert der Federvorspannungskraft. Zur Begrenzung des Federweges und zum Schutz des Kolbenstangenmittel­ teils 7 a′′ ist eine Hülse 23 vorgesehen, die, in der Mittelstellung des Meßkolbens 6, am inneren Feder­ teller 16 b anliegt und entsprechend kürzer ist als der Abstand der Federteller 16 in der Kolbenmittel­ stellung. Der Außendurchmesser des kolbenferneren Federtellers 16 a ist um ein entsprechendes Maß größer als der Außendurchmesser der Zwischenscheibe 15, wobei die so gebildete Kreisringfläche der radial äußeren Stirnfläche des Federtellers 16 a an einer entsprechenden Stirnfläche eines axial unverschieb­ lichen Anschlags in Form einer Hülse 24 anliegt. Die Hülse 24 stützt sich mit ihrem äußeren Ende an einem Deckelteil 25 mit Flansch 25 a ab. Der Flansch 25 a des Deckelteils 25 ist mit dem Flansch 20 des Zwischen­ stücks 21 über Zugstangen 26, Zuganker oder dergleichen verbunden. Zwischen den Flanschen 20, 25 a ist ein Abstands- und Schutzrohr 27 zum Schutz der Druck­ feder 17 und der Hülse 24 vorgesehen, wobei das zur Kolbenstange 7 koaxiale Schutzrohr 27 über ent­ sprechende Zentrierungen an den Flanschen 20 und 25 a radial fixiert ist.

Die im Mittelteil 1 gebildeten Druckräume 29 a, 29 b sind über je eine in radialer Richtung verlaufende Bohrung 30 a, 30 b mit entsprechenden Armaturen am Zylindergehäuse verbunden, an die die von den Druck­ räumen 31 der zu überwachenden zwei hydraulischen Arbeitszylinder 32 a, 32 b kommenden Leitungen 33 a, 33 b angeschlossen sind. Die beiden Radialbohrungen 30 a, 30 b 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 Förder­ gerät, 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 Betriebs­ zustand der Arbeitszylinder der Fall ist - sich gegen­ seitig aufhebende innere Druckkräfte vorliegen, so daß die Kolbenstange 7 in Ruhelage bleibt. - Damit nicht bereits geringe Druckdifferenzen die Kolben-Kolbenstangen-An­ ordnung bewegt, ist das eine Ende der Kolbenstange 7 mit einer doppeltwirkenden, d. h. in beiden axialen Richtungen wirkenden, vorgespannten Druckfeder 17 aus­ gestattet, die überdies - im Rahmen ihrer Feder­ steife - für eine "Zentrierung" der Meßkolben-Kolben­ stangen-Anordnung sorgt. Erst wenn Druckdifferenzen vorliegen, bei denen die resultierende Druckkraft die eingestellte Federvorspannkraft überschreitet, bewegt sich die Kolbenstange 7 in Richtung der mit niedrigerem Druck beaufschlagten Seite, was am frei austretenden Kolbenstangenende 7 b 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 Druckräumen der Arbeits­ zylinder 32 ausgleichen; erst größere Durckdifferenzen erzeugen - infolge höherer Ausgleichströmungsgeschwindig­ keit - an der Blende 35 eine für die Bewegung der Meß­ kolben-Kolbenstangen-Anordnung ausreichende Druck­ differenz. Die Meßkolben-Zylinder-Anordnung ist mit entsprechenden Dichtungen 36 versehen, um die Druck­ räume 29 a, 29 b gegeneinander - Dichtungen 36 a - und nach außen - Dichtungen 36 b, 36 c - abzudichten.

Während die Dichtungen 36 b und 36 c für absolute Leck­ freiheit nach außen sorgen müssen, wird als Dichtung 36 a ein leichtgängiger - sogenannter Gleitringtyp - gewählt, um die Stellfähigkeit des Meßkolbens nicht unnütz zu beeinträchtigen.

Claims (7)

1. Hydraulikzylinderanordnung mit zwei parallel wirkenden Arbeitszylindern zum Heben und Senken eines Auslegers, Kragarmes oder dergleichen eines Fördergerätes, gekenn­ zeichnet durch folgende, zum Teil an sich bekannte Merk­ male:

• a) die Druckräume (31) der Arbeitszylinder (32 a; 32 b) sind über je eine Leitung (33 a; 33 b) mit den Druck­ räumen (29 a; 29 b) einer Zylinder-Meßkolben-Anordnung mit doppeltwirkendem Meßkolben (6) und durchgehender Kolbenstange (7) verbunden,
• b) der eine Abschnitt (7 a) der Kolbenstange (7) ist durch eine Zylindergehäusewand (22) hindurch in eine druckmittelfreie Kammer (13) eines Gehäusefort­ satzes (3, 4) geführt und weist im Bereich der Kammer (13) eine entsprechend hoch vorgespannte, doppeltwirkende Druckfeder (17) auf,
• c) der andere Abschnitt (7 b) der Kolbenstange (7) ist durch einen Zylindergehäusedeckel (2) hindurch soweit nach außen geführt, daß ein vorgegebenes Maß über­ steigende Druckänderungen optisch wahrgenommen und/oder optisch bzw. akustisch angezeigt werden können.

2. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (17) zwischen zwei Federtellern (16 a, 16 b) 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 Mittel­ stellung 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 (16 a oder 16 b) sich zusammen mit der Kolbenstange (7) axial bewegt, während der andere Federteller (16 b oder 16 a) in kraftschlüssiger Anlage am zuge­ ordneten Gehäuseteil verbleibt.

3. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstangenanschlag für den kolbenferneren Federteller (16 a) eine Gewindemutter (14) ist und daß der Federteller (16 a) aus mehreren, gegen­ einander austauschbaren Scheiben besteht.

4. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag für den radial äußeren Teil des kolbennäheren Federtellers (16 b) die Stirnfläche eines mit dem Mittelteil (1) des Meßzylinders zu ver­ schraubenden Fortsatzes (3) ist.

5. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kolbennähere Federteller (16 b) als Mitnehmer für eine den Kolbenstangenhub begrenzende, auf dem entsprechenden Kolbenstangenabschnitt (7 a′′) axial verschiebbare Hülse (23) dient.

6. Hydraulikzylinderanordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der im Längsschnitt C-förmige Gehäusefortsatz (4) über Zugstangen (26), Zugankerver­ bindungen oder dergleichen mit dem Gehäusefortsatz (3) fest, aber lösbar, verbunden ist.

7. Hydraulikzylinderanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Anschlag für den radial äußeren Teil des kolbenferneren Federtellers (16 a) die eine Stirnfläche einer zur Kolbenstange koaxialen Hülse (24) ist, deren andere Stirnfläche an einer entsprechenden Innenfläche des Deckels (25) des C-förmigen Gehäuse­ fortsatzes (4) anliegt.