DE4112107A1

DE4112107A1 - Fluidkissentragvorrichtung mit druckregeleinrichtung

Info

Publication number: DE4112107A1
Application number: DE19914112107
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl Ing Schlieder; Bernd Dipl Ing Heurich
Original assignee: FLUID SCHWERLASTTRANSPORTSYSTE
Current assignee: Konecranes Hafentechnik GmbH
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-11
Publication date: 1991-11-14
Anticipated expiration: 2011-04-12
Also published as: JP3081661B2; DE4112107C2; JPH06171726A; DD299362A7

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Fluidkissentragvorrichtung mit Druck regeleinrichtung, welche die Drücke und das Druckverhältnis der an sich bekannten Fluidkissentragvorrichtung für den Horizontal transport von schweren Lasten regelt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach DD 2 09 350 ist eine Fluidkissentragvorrichtung mit einer Druckregeleinrichtung bekannt, wobei der Funktionsraum unter der Tragplattform randseitig durch einen Dichtring als Dichtelement begrenzt ist und über das Einlaßventil druckbeaufschlagt wird. Der Steuerdruckraum oberhalb des Dichtelementes wird mittels einer Druckregeleinrichtung druckbeaufschlagt bis eine definierte Aus fahrhöhe des Dichtelementes erreicht ist. Dabei erfolgt der Druck ausgleich zwischen Funktionsraum und Steuerdruckraum über einen Verbindungskanal mittels der Druckregeleinrichtung.

Der Nachteil dieser Lösung ergibt sich aus der ständigen kon stanten Zuführung von Druckmedium in den Funktionsraum unabhängig von der Menge an Leckfluid, wodurch sich eine Druckerhöhung im Funktionsraum der Tragvorrichtung ergibt. Diese Druckerhöhung wird durch periodisches Abströmen am Dichtelement abgebaut. Es treten dadurch dynamische Vorgänge in Form von Schwingungen auf und das Resultat ist ein hoher Fluidverbrauch. Durch die wegab hängige Steuerung des Einlaßventils erfolgt keine solche Druckre gulierung, die einen optimalen Gleitzustand der Tragvorrichtung gewährleistet, da diese wegabhängig und nicht druckabhängig, d. h., nicht lastabhängig, erfolgt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Fluidkissentragvorrichtung mit einer Druckregeleinrichtung zu entwickeln, die gegenüber den be kannten technischen Lösungen einen wesentlich geringeren Energie verbrauch aufweist, bedingt durch einen verringerten Fluidver brauch, und zu einer Verbesserung der Reibwerte sowie des dynami schen Verhaltens beim Lastvorschub führt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fluidkissentrag vorrichtung mit einer Druckregeleinrichtung zu entwickeln, die lastabhängig eine Konstanthaltung des Fluiddruckes unter der Tragplatte und des Druckverhältnisses zwischen Funktionsraum und Steuerdruckraum gewährleistet, wobei die durch periodisches Abströmen auftretenden Fluidverluste, d. h., Energieverluste und damit verbunden die dynamischen Vorgänge in Form von Schwingungen zu verhindern sind und die das Auftreten hoher Anfahrkräfte ver meidet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß über das wegabhängig schließende Einlaßventil der Fluiddruck P₁ im Steu erdruckraum und gleichzeitig über das Druckregelventil der Fluid druck P₂ im Funktionsraum aufgebaut werden. Das Druckregelventil besteht aus einer Stelleinrichtung, die eine direkte Verbindungs leitung zum Funktionsraum aufweist und aus einer Vergleichs- und Auswerteinrichtung, die mit dem Steuerdruckraum in Verbindung steht. Stelleinrichtung sowie Vergleichs- und Auswerteinrichtung sind über ein Stellglied in der Weise miteinander verbunden, daß Ventilsteuerräume entstehen. In den Ventilsteuerräumen herrscht jeweils der Druckzustand von Steuerdruck- bzw. Funktionsraum, so daß das druckabhängig auslenkende Stellglied entsprechend des je weils vorherrschenden Druckverhältnisses P₁ : P₂ eine Auslenkung erfährt. Ein optimaler Gleitzustand der Fluidtragvorrichtung wird erreicht, wenn der Druck im Funktionsraum P₂ größer als der Druck im Steuerdruckraum P₁ ist. Diese Regelcharakteristik wird reali siert durch eine Konstante a nach der Beziehung P₂=P₁ (1+a).

Die Konstante a wird verkörpert durch die Anordnung der Vergleichs- und Auswerteinrichtung.

Zum anderen verhindert die Differenz zwischen Druck im Funktions raum und Druck im Steuerdruckraum P₂<P₁ ein Anpressen der Ring kolbendichtung auf die Gleitfläche und damit eine Erhöhung der Anfahrkräfte. Das Einlaßventil schließt wegabhängig bei Erreichen der geforderten Ausfahrhöhe.

Tritt während der Gleitphase an der Ringkolbendichtung kein Leck verlust auf, d. h. also kein Abströmen von Fluid, schließt das Druckregelventil und der Fluid - und damit Energieverbrauch ist praktisch Null.

Bei Auftreten von Leckverlusten, z. B. bedingt durch Bodenuneben heiten, wird so viel Druckmedium nachgespeist, wie benötigt wird für den optimalen Gleitzustand, d. h. der erforderliche Druck P₂ im Funktionsraum wird unabhängig vom Fluidverbrauch konstant ge halten. Bei einer elektrischen Regelung erfolgt die Signalüber tragung, welche die Druckzustände signalisiert, über elektrische Druckaufnehmer in Steuerdruck- und Funktionsraum in Verbindung zur Vergleichs- und Auswerteinrichtung. Durch die Verbindung zur Stelleinrichtung wird die Druckkonstanthaltung im Funktionsraum geregelt.

Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung soll nachstehend an folgenden Ausführungsbeispie len näher erläutert werden:

Fig. 1 Fluidkissentragvorrichtung mit Druckregel einrichtung

Fig. 2 Vertikalschnitt durch die fluidische Druck regeleinrichtung

Fig. 3 Vertikalschnitt durch das Druckregelventil mit Doppelmembran

Fig. 4 Vertikalschnitt durch das Druckregelventil mit Kolbenventil

Fig. 5 Vertikalschnitt durch eine elektrische Druck regeleinrichtung

1. Beispiel

Auf der Tragplattform (3) einer Fluidkissentragvorrichtung gem. Fig. 1 sind ein Einlaßventil (1) und ein Druckregelventil (2) so angeordnet, daß sie mit der Ringkolbendichtung (4) als Dicht element einen Steuerdruckraum (5) und einen Funktionsraum (6) als Regelorgane einschließen.

Während der Druckaufbauphase wird der an der Anschlußleitung (7) anstehende Fluidstrom über das Einlaßventil (1) in den Steuer druckraum (5) und über die Stelleinrichtung (2b) des Druckregel ventils (2) in den Funktionsraum (6) geleitet.

Bei der fluidischen Druckregeleinrichtung gemäß Fig. 2 strömt das Druckmedium über den Ringkanal (13) in den Steuerdruckraum (5) bis sich ein Druckzustand P₁ aufgebaut hat. Ist die Ausfahr höhe der Ringkolbendichung (4), bedingt durch den gleichzeitig stattfindenden Druckaufbau im Funktionsraum (6), erreicht, so wird der Ringkanal (13) durch den Schließkegel (10) geschlossen. Dieser wird gesteuert durch den über eine Feder (11) mit der Ringkolbendichtung (4) in Berührung stehenden Stößel (12).

Parallel an diesem Vorgang erfolgt der Druckaufbau im Funktions raum (6) über den Ringkanal (18), Kanal (21) und Leitung (9) bis ein Wert P₂ erreicht ist. Sind gleiche Druckverhältnisse in Funktions- und Steuerdruckraum (6, 5) erreicht, wird der Steuer spalt (19) durch den Steuerkolben (14) mit Dichtsitz (20) ge schlossen. Der über eine Feder (17) angeordnete Steuerkolben (14) liegt mit dem Stößel (15) an der Membran (24) der Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) an.

Die Membran (24) bildet die Ventilsteuerräume (22, 23), wobei der Druckzustand im Ventilsteuerraum (22) auf Grund der Ver bindungsleitung (21, 9) dem Druckzustand P₂ im Funktionsraum (6) entspricht. Im Ventilsteuerraum (23) herrscht der Druckzustand P₁ des Steuerdruckraumes (5) auf Grund der Verbindungsleitung (8).

Bei sich ändernden Druckverhältnissen im Funktionsraum (6) und damit gleichzeitig im Ventilsteuerraum (22) kommt es zu einer Auslenkung der Membran (24), somit zum Öffnen des Ringkanals (18) und Nachströmen von Fluid in den Funktionsraum.

Zur Einstellung des Gleitzustandes ist mindestens ein Druckver hältnis P₂ im Funktionsraum (6) zu P₁ im Steuerdruckraum (5) von 1 : 1 erforderlich. In den Ventilsteuerräumen (22, 23) herr schen somit ebenfalls Druckverhältnisse P₁ : P₂=1 : 1, die Membran erfährt keine Auslenkung.

Um eine lastabhängige Erhöhung des Druckes P₂ im Funktionsraum (6) zu erreichen, erfolgt die Steuerung durch den Steuerkolben (25) der Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a), welcher die Öffnungskraft der Membran (24) mittels Führungselement (27) un terstützt. Der Steuerspalt (19) wird geöffnet und über den Ring kanal (18) fließt solange Druckmedium in den Funktionsraum (6), bis über die Membran (24) das Druckgleichgewicht nach der Bezieh ung P₂=P₁ (1+a) signalisiert wird in Form des Rückgangs der Auslenkung. Die Stelleinrichtung (26) wird geschlossen. Durch dieses selbsttätige Druckregelsystem wird eine Konstante a einge führt und das Druckverhältnis regelt sich entsprechend der Be ziehung P₂=P₁ (1+a).

Auf diese Weise wird ein zu starkes Anpressen der Ringkolben dichtung (4) auf die Gleitfläche (35) und somit eine überhöhte Anfahrkraft beim Übergang von der Haft- in die Gleitreibung ver hindert, da P₂<P₁.

Unabhängig vom Leckfluidverbrauch, der zwischen Ringkolbendich tung (4) und Gleitfläche (35) auftreten kann, wird der Arbeits druck im Funktionsraum (6) abhängig von der Auflast auf diese Weise selbstregelnd konstant gehalten. Tritt kein Leckfluidver brauch auf, wird durch den Steuerkolben (14) der Steuerspalt (19) geschlossen und es kommt zu keiner ungewollten Druckerhöhung.

2. Beispiel:

Die Fluidkissentragvorrichtung ist entsprechend Beispiel 1 ausgeführt, wobei die Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) nach Fig. 3 aus einer Doppelmembran (3b) mit verschiedenen Wirkflächen (37, 38) besteht.

3. Beispiel:

Die Fluidkissentragvorrichtung ist entsprechend Beispiel 1 aus geführt, wobei die Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) nach Fig. 4 aus einem Kolben (41) mit verschiedenen Wirkflächen (37, 38) besteht.

4. Beispiel:

Die Fluidkissentragvorrichtung ist entsprechend Beispiel 1 aus geführt, wobei die elektrische Druckregelung nach Fig. 5 in der Weise erfolgt, daß über den Druckaufnehmer (30) der Druck im Steuerdruckraum (5) und über den Druckaufnehmer (31) der Druck im Funktionsraum (6) erfaßt und in elektrische Signale umgewan delt wird. Diese werden über die Leitungen (32, 33) der Ver gleichs- und Auswerteinrichtung (2a) zugeführt und elektronisch ausgewertet. Nach der Beziehung P₂=P₁ (1+a) wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches über die Leitung (34) der Stelleinrichtung (2b) zugeführt wird. In der Stelleinrichtung (2b) wird das elektrische Signal in eine mechanische Stellgröße gewandelt, die den Fluidstrom und damit den Druck P₂ im Funktions raum (6) entsprechend des vorgegebenen Druckverhältnisses regelt, wodurch auftretende Störungen in Form von Leckfluid ausgeregelt werden.

Bezugszeichenliste

1 Einlaßventil
2 Druckregelventil
2a Vergleichs- und Auswerteinrichtung
2b Stelleinrichtung
3 Tragplattform
4 Ringkolbendichtung
5 Steuerdruckraum
6 Funktionsraum
7 Anschlußleitung
8 Leitung
9 Leitung
10 Schließkegel
11 Feder
12 Stößel
13 Ringkanal
14 Steuerkolben
15 Stößel
16 Dichtung
17 Feder
18 Ringkanal
19 Steuerspalt
20 Dichtsitz
21 Kanal
22 Ventilsteuerraum
23 Ventilsteuerraum
24 Membran
25 Steuerkolben
26 Kolbenstange
27 Führungselement
28 Kanal
29 Entlüftungsbohrung
30 Druckaufnehmer
31 Druckaufnehmer
32 elektr. Leitung
33 elektr. Leitung
34 elektr. Leitung
35 Gleitfläche
36 Doppelmembran
37 Wirkfläche
38 Wirkfläche
39 Verbindungselement
40 Entlüftungsbohrung
41 Kolbenventil

Claims

1. Fluidkissentragvorrichtung mit Druckregeleinrichtung, wobei einem Druckregelventil und einem wegabhängig schließenden Einlaßventil ein Steuerdruckraum und ein Funktionsraum als Regelorgane zugeordnet sind und das Einlaßventil in Verbin dung steht mit einer Ringkolbendichtung, dadurch gekenn zeichnet, daß
der Steuerdruckraum (5) über das wegabhängig schließende Einlaßventil (1) und der Funktionsraum (6) über das Druck regelventil (2) druckbeaufschlagbar angeordnet sind, wobei das Druckregelventil (2) aus einer Stelleinrichtung (2b) und einer druckverhältnisbestimmenden Vergleichs- und Auswert einrichtung (2a) besteht, die mechanisch oder elektrisch mit einander verbunden sind,
daß zwischen Funktionsraum (6) und Stelleinrichtung (2b) eine direkte fluidische Verbindung (21, 9) besteht und daß Steuer druckraum (5) und Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) fluidisch oder elektrisch miteinander verbunden sind.

2. Fluidkissentragvorrichtung mit Druckregeleinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stelleinrichtung (2b), bestehend aus einem über ein Fe derelement (17) gelagerten Steuerkolben (14) mit Stößel (15), Ringkanal (18) und Steuerspalt (19) bzw. Dichtsitz (20), ei nen druckbeaufschlagbaren Ventilsteuerraum (22) enthält, wel cher über Kanal (21) und Leitung (9) direkt verbunden ist mit dem Funktionsraum (6) und, daß
die druckverhältnisbestimmend angeordnete Vergleichs- und Aus werteinrichung (2a), bestehend aus einer Membran (24), einem Steuerkolben (25) mit Kolbenstange (26) und Führungselement (27), einen druckbeaufschlagbaren Ventilsteuerraum (23) enthält, welcher über Kanal (28) und Leitung (8) mit dem Steuerdruck raum (5) fluidisch verbunden ist, wobei die druckabhängig auslenkende Membran (24) der Vergleichs- und Auswerteinrich tung (2a) über den Stößel (15) mit dem Steuerkolben (25) der Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) mechanisch ver bunden ist.

3. Fluidkissentragvorrichtung mit Druckregeleinrichtung gemäß Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckverhältnisbestimmend angeordnete Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) aus einer Doppelmembran (36) oder aus einem Kolbenventil (41) jeweils mit druckverhältnisbe stimmenden Wirkflächen (37, 38) besteht.

4. Fluidkissentragvorrichtung mit Druckregeleinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs- und Auswerteinrichtung (2a) über einen Druck aufnehmer (30) mit dem Steuerdruckraum (5) sowie über einen Druckaufnehmer (31) mit dem Funktionsraum (6) über die elek trischen Leitungen (32, 33) in Verbindung steht und über die elektrische Leitung (34) signalübertragend zur elektromecha nisch regelnden Stelleinrichtung (2b) angeordnet ist.