DE60102264T2

DE60102264T2 - Hydraulischer Zylinder für teleskopische Arme

Info

Publication number: DE60102264T2
Application number: DE60102264T
Authority: DE
Inventors: Jose Maria Badia Ba
Original assignee: Partek Cargotec SA
Current assignee: Partek Cargotec SA
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: US6536325B2; US20020005112A1; ES2194560B1; DK1172324T3; ES2217105T3; EP1172324B1; DE60102264D1; ATE261393T1; ES2194560A1; EP1172324A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder für teleskopische Arme, insbesondere Arme, bestehend aus mehreren teleskopischen Abschnitten, die nacheinander ausgezogen und zusammengezogen werden, wobei jeder Abschnitt einen Zylinder aufnimmt, der in den Phasen des Auseinanderziehens bzw. Zusammenziehens am Ende des Betriebes des unmittelbar vorhergehenden oder folgenden Abschnittes seinen Betrieb beginnt.
Teleskoparme mit der vorstehend beschriebenen Gestaltung bilden beispielsweise einen Teil von hydraulischen Kränen mit einem teleskopischen Arm, in welchem jeder Abschnitt so lange nicht ausgezogen oder zusammengezogen wird, bis der vorhergehende Armzylinder am Ende seines Hydraulikbetriebes angekommen ist. Ebenso kann das Zurückziehen irgendeines Zylinders solange nicht erfolgen, bis der Zylinder, der zurückgezogen worden ist, seine Position des vollständigen Rückzuges erreicht hat.
Es sind Zylinder bekannt, die dieses Prinzip im ausgedrückten Sinn erfüllen. In diesem Sinn kann das Europäische Patent EP 0562096 erwähnt werden, das sich auf einen Ladekran mit einem Ausleger oder Arm bezieht, der mehrere Abschnitte hat, die teleskopartig gekoppelt ineinander eingesetzt sind, wobei jeder Abschnitt mit einem Hydraulikzylinder befestigt ist, mittels welchem das nacheinander erfolgende Ausziehen oder Zurückziehen der verschiedenen Abschnitte erzielt wird, sodass jeder Abschnitt sein Ausziehen so lange nicht beginnt, bis der Zylinder, welcher in dem vorhergehenden Abschnitt aufgenommen ist, das Ende seines Hydraulikbetriebes erreicht hat, wobei das Zusammenziehen auf eine ähnliche Art und Weise erfolgt. Aus diesem Grund ist jeder Abschnitt mit einem Stopp versehen, der ein Ventil aktiviert, wenn der Arm seine zusammengezogene Position er reicht, wodurch es möglich wird, dass Hydraulikfluid in Richtung auf den Zylinder des folgenden Arms fließen kann. Dieses Ventil liegt in dem geschlossenen Ende des Hydraulikzylinders jedes Arms.
Diese Gestaltung kann Betriebsprobleme verursachen und erfordert grundsätzlich eine komplizierte Gestaltung infolge der Tatsache, dass das Ventil, welches das Ausziehen oder Zusammenziehen in den verschiedenen Armen steuert, aus einem Strömungsventil für Hydraulikfluid besteht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend genannten Probleme mittels eines Zylinders mit einer einfachen Konstruktion und einem einfachen Betrieb zu beseitigen, dessen Rückzugs- oder Auszugsvorgänge mittels einer Vorrichtung gesteuert werden, die weder mit dem Hydraulikfluid für die Zylinderaktivierung in Kontakt steht noch dieses steuert.
Der Zylinder gemäß der Erfindung hat eine bekannte allgemeine Konstruktion, bestehend aus einer Zylinderhülse, die mittels Endabdeckungen geschlossen ist, einem Innenkolben, der die Expansions- und Einzugskammern begrenzt, einem rohrförmigen Schaft, der dem Kolben zugeordnet ist, welcher durch die rückwärtige Abdeckung vorsteht und durch einen Kopf geschlossen ist, der einstückig mit dem Schaft verbunden ist, und Durchgangsöffnungen für die Expansions- und Einzugskammern.
In dem Zylinder gemäß der Erfindung hat die Abdeckung, welche die Expansionskammer abschließt eine Durchgangsöffnung zu dieser Kammer, die in die Kammer über zwei Mündungen mündet, die mit ebenso vielen Rückschlagventilen versehen sind, die in die entgegengesetzten Richtungen öffnen. Eine dieser Mündungen liegt in einer zentrierten Position und in ihrem Inneren ist eine Leitung in der Abdeckung befestigt, die koaxial durch die Kammer verläuft und den Kolben erreicht.
Ein Rohr verläuft koaxial durch den rohrförmigen Schaft des Kolbens und erreicht ein vorderes Gehäuse, das in der vorderen Basis des Kolbens liegt. Die Wand dieses Rohres hat in ihrer Wand in der Nähe der vorstehend genannten Mündung Öffnungen und zusätzlich kann das Rohr mit Bezug auf den Kolben durch die Aktion des folgenden Abschnittes des teleskopartigen Auslegers in seine zurückgezogene Position partiell verstellt sein. Dieses Rohr hat einen größeren Durchmesser als die Leitung, die einstückig an die zentrale Mündung der Expansionskammerabdeckung angeschlossen ist, sodass, wenn der Kolben in die Rückzugsrichtung verstellt wird, das Rohr koaxial die Leitung aufnimmt, die an die Abdeckung angeschlossen ist. Der rohrförmige Schaft und das Rohr, welches im Inneren des letzteren verläuft, begrenzen in dem externen Kopf des Schaftes zwei koaxiale Kammern, die mit einer Mündung versehen sind, um die Expansions- und die Rückzugskammern des Zylinders, der in dem folgenden Abschnitt des Teleskoparms aufgenommen ist, miteinander zu verbinden.
Wenn bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion der Kolben seine maximale Expansionsstellung erreicht, bleiben das vorstehend genannte Rohr und die Leitung ausgezogen, während die Leitung, die einstückig an die Abdeckung angeschlossen ist, während des Zusammenziehvorganges graduell in das Rohr eingeführt wird, welches durch den rohrförmigen Schaft verläuft. Die Leitung, welche einstückig an die Abdeckung angeschlossen ist, hat in ihrer Wand in der Nähe des Endes, das das Gehäuse der vorderen Basis des Kolbens erreicht, Durchgangsöffnungen. Zwischen diesen Öffnungen und dem freien Ende ist diese Leitung mit einer Hülse versehen, die zwischen einer vorderen Position, in der sie die vorstehend genannten Durchgangsöffnungen schließt und einer rückwärtigen Position, in welcher sie auf dem Boden des vorderen Gehäuses des Kolbens aufsitzt und den Durchgang durch das Rohr, welches im Inneren des rohrförmigen Schaftes verläuft, schließt, bewegt werden kann. Die Hülse kann in Richtung auf die vordere Position mittels der Wirkung des darauffolgenden Abschnittes des teleskopischen Auslegers durch das erwähnte Rohr erfolgen und in die rückwärtige Position mittels einer Rückholfeder erfolgen.
Der äußere Kopf des Schaftes hat einen Führungskolben oder einen axial verschiebbaren Kolben, der durch den folgenden Abschnitt des teleskopischen Auslegers in dessen Rückzugsposition aktiviert werden kann. Dieser Führungskolben oder verschiebbare Kolben bewirkt eine partielle Verschiebung des Rohres, das im Inneren des rohrförmigen Schaftes verläuft, und ruft die Verschiebung der über die Abdeckungsleitung aufgebrachte Hülse in Richtung deren vorderer Position hervor.
Alle der genannten Merkmale sowie auch andere die Erfindung und den Zylinderbetrieb betreffende werden durch die folgende Beschreibung anhand der begleitenden Figuren besser verständlich, in welchen ein nicht begrenzendes Beispiel einer Ausführungsform gezeigt ist.
In den Figuren zeigt:
1 einen Längsschnitt durch einen Hydraulikzylinder, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist, in einer Rückzugsposition;
2 eine Ansicht gemäß 1, mit dem Zylinder in der ausgezogenen Position;
3 einen Schnitt durch die Durchmesserebene des äußeren Kopfes des Schaftes, gemäß einer weiteren Ausführungsform;
4 eine Draufsicht auf den äußersten Kopf des Schaftes gemäß 3;
5 eine Ansicht im Schnitt des äußeren Kopfes des Schaftes entlang der Schnittlinie V-V in 4;
6 eine Seitenansicht einer möglichen Anwendung in einem Teleskoparmkran mit fünf Abschnitten.
Der in den 1 und 2 gezeigte Zylinder hat eine zylindrische Hülse 1, die mittels Endabdeckungen 2 und 3 geschlossen ist. Im Inneren dieser Hülse ist ein Kolben 4 aufgenommen, der entlang der Hülse verstellt werden kann, und der eine vordere Expansionskammer 5 und eine rückwärtige Rückzugskammer 6 begrenzt.
Die Abdeckung 2 hat eine Durchgangsöffnung 6' in die Kammer 5, die in diese mittels zweier Mündungen mündet, welche mit den Bezugsziffern 7 und 8 bezeichnet sind, von denen jede mit dem entsprechenden Rückschlagventil 9 bzw. 10 versehen ist. In der Mündung 7 ist in einer zentralen Position eine Leitung 11 befestigt, die im Inneren der Kammer 5 axial verläuft.
Der Kolben 4 ist an seiner vorderen Basis mit einem Gehäuse 12 versehen, das von der Leitung 11 erreicht wird, das seinerseits in seiner Wand in der Nähe des freien Endes Durchgangsöffnungen 13 hat. Diese Leitung 11 hat eine Gleithülse 14 zwischen ihrem freien Ende und den Öffnungen 13, die auf dem Boden des Gehäuses 12 aufsitzen kann, wohin sie durch die Feder 15 gedrückt wird.
Der Kolben 4 hat einen rohrförmigen Schaft 16, der durch die Abdeckung 3 um einen Teil vorsteht, an welchem ein äußerer Kopf 17 befestigt ist. Im Inneren des rohrförmigen Schaftes 16 verläuft ein Rohr 18, welches durch den Kopf 18 durch eine rohrförmige Verlängerung 19 hindurchgeht, die an ihrer Außenwand einige Öffnungen 13' hat, welche eine ringförmige Kammer 20 erreichen. Das Rohr 18 und seine Verlängerung 19 können teilweise mit Bezug auf den rohrförmigen Schaft 16 und den Kopf 17 verschoben werden. In dem Beispiel, das in den 1 und 2 repräsentiert ist, wird die Verschiebung dieses Rohres 18 und der Verlängerung 19 durch einen Führungskolben 21 verursacht, durch welchen Schmiermittel oder Öl unter Druck eingespritzt werden kann, das die Kammer 22 erreicht, um die Verlängerung 19 und das Rohr 18 zu verstellen, wodurch deren partielle Verschiebung im Gehäuse 12 des Kolbens 4 hervorgerufen wird und damit auf die Gleithülse 14 gedrückt wird.
Wie in den Figuren zu ersehen ist, hat die Leitung 11, die einstückig mit der Abdeckung 2 verbunden ist, einen kleineren Durchmesser als das Rohr 18, das in dem Schaft 16 aufgenommen ist.
Die Kammer 6 ist in der Hülse 1 mit einer Durchgangsöffnung 23 versehen. Siehe 4.
Der Kopf 17 hat zwei Verbindungsmündungen, die mit den Bezugsziffern 24 und 25 bezeichnet sind (4 und 5), wobei die erste von einer ringförmigen Kammer ausgeht, die zwischen dem rohrförmigen Schaft 16 und dem Innenrohr 18 begrenzt ist, während die zweite von der ringförmigen Kammer 20 ausgeht.
Die Verschiebung der rohrförmigen Verlängerung 19 und des Rohrs 18 kann auch, wie in den 3 bis 5 angegeben, mittels eines verschiebbaren Kolbens 26 erzielt werden, der in axialer Richtung am Kopf 17 vorsteht, und der im Inneren auf der rohrförmigen Verlängerung 19 sitzt, oder der einstückig an die Verlängerung angeschlossen ist, mit der er einen einzelnen Teil bildet.
Im Fall des Führungskolbens 21 ist die Wirkung auf die rohrförmige Verlängerung 19 mittels hydrostatischer Übertragung und durch eine Rückholfeder möglich, wie dies aus den 1 und 2 zu ersehen ist.
Der Betrieb des beschriebenen Kolbens wird im Folgenden anhand der 6 ausgedrückt, wobei eine mögliche Anwendung gezeigt ist, bestehend aus einem Teleskoparm-Kran 30, der im beschriebenen Fall fünf teleskopartige Einsetzabschnitte hat, die mit den Bezugsziffern 31 bis 35 bezeichnet sind, wobei jeder derselben einen solchen Zylinder enthält, wie er unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben worden ist.
In der 6 beziehen sich die Bezugsziffern 36 bis 39 auf den Führungskolben 21 oder den Gleitkolben 26, der auf dem Kopfende des Schaftes montiert ist, und der in der zurückgezogenen Position der Baugruppe durch einen Anschlag 40, 41, 42 und 43 des folgenden Abschnittes betätigt wird.
Ausgehend von der zurückgezogenen Position der in der 6 gezeigten teleskopartigen Abschnitte werden die Kolben 36 bis 39 der verschiedenen Abschnitte durch die Anschläge 40 bis 43 des folgenden Abschnittes betätigt.
Der Zylinder ist in der 2 in der Position des maximalen Rückzugs gezeigt, wobei der Führungskolben 21 aktiviert ist, sodass unter Druck eingeführtes Schmiermittel die Kammer 22 erreicht und den rohrförmigen Abschnitt 19 und das Innenrohr 18, welches teilweise in das Gehäuse 12 des Kolbens vorsteht, verschoben zu halten, und damit die Gleithülse 14 von dem Aufsitzen oder dem Gehäuseboden getrennt hält.
In dieser Situation wird mittels der Aktivierung eines bekannten Hydraulikverteilers durch die Mündung 6' Öl in die Expansionskammer 5 eingeführt, öffnet das Rückschlagventil 10 und tritt durch die Öffnung 8 ein. Während die Gleithülse 14 vom Gehäuseboden 12 getrennt ist, geht Hydraulikfluid, welches durch die Mündung 6 eingespritzt worden ist, durch die Öffnungen 13 und das Rohr 18, erreicht die ringförmige Kammer 20 und verläßt diese durch die Öffnung 25, die momentan den folgenden Hydraulikzylinder speist. Sobald jedoch die Verschiebung des teleskopartigen Abschnittes, der diesen folgenden Zylinder trägt, groß genug ist, sodass sie nicht mehr länger auf den Führungskolben 21 oder den Gleitkolben 26 wirkt, erreicht die Gleithülse 14 den Boden des Gehäuses 14, schließt den Durchlass des Hydraulikfluids. Auf diese Art und Weise wirkt das Hydraulikfluid, das durch die Mündung 6 eingeleitet worden ist, auf den Kolben 4, indem es diesen in Richtung auf die Expansionsposition solange verstellt, bis die Gleithülse 14 über die Öffnungen 13 der Leitung 11 hinweggeht, wobei dieser Moment mit dem Ende des Betriebes des Kolbens 4 übereinstimmt. In diesem Moment geht Hydraulikfluid durch die Öffnungen 13, die Leitung 11, das Rohr 19 und die Ringkammer 20, um den folgenden Zylinder durch die zugehörige Mündung 6' zu speisen. Auf diese Art und Weise wird das aufeinanderfolgende Speisen der Zylinder entsprechend der unterschiedlichen Abschnitte solange erzielt, bis die Gesamtausdehnung des Teleskoparms erzielt ist.
Das Rückzugsmanöver findet umgekehrt statt, beginnend mit der Kolbenposition, die in der 1 gezeigt ist, wobei der Führungskolben 21 oder verschiebbare Kolben 26 nicht durch den folgenden Zylinder gedrückt wird, der damit anfängt sich zurückzuziehen. In dieser Situation schickt der Hydraulikverteiler Fluid in die Kammer 6 über die Öffnungen 23 aller und jedes einen der Teleskoparmzylinder, die immer miteinander verbunden sind.
Unter diesen Bedingungen erhalten alle Zylinder in der Rückzugskammer 6 des Kolbens Druck und alle können sich solange zurückziehen, bis die Verschiebung des Kolbens in Richtung nach links die Gleithülse 14 in die Nähe des Durchgangs der Öffnungen 13 bringt, sodass Fluid aus der Kammer 5 nicht in Richtung auf die Mündung 6' entweichen kann, wenn das Ventil 10 den Durchgang schließt.
Wenn der folgende Zylinder in der Nähe des Endes seines Rückzugbetriebes ankommt, drückt der Arm, auf welchen er wirkt, auf den Führungskolben 21 oder den verschiebbaren Kolben 26 des Zylinders wie beschrieben, bewirkt eine Verschiebung nach links des Innenrohres 9. Diese Verschiebung erzeugt durch Drücken das Öffnen des Verschlusses zwischen der Gleithülse 14 und dem Gehäuseboden 12, sodass Fluid, das in der Kammer 5 des Kolbens 5 eingeschlossen war, durch diesen Bereich und durch die Öffnungen 13' des Endes des Rohres 18 in Richtung auf das Innere der Leitung 11 hindurchgeht, das Rückschlagventil 7 so öffnet, dass das Fluid durch die Mündung 6 solange entweicht, bis dieser Zylinder vollständig zurückgezogen ist. Der letzte Zylinder wird seinerseits den Kolben 21 oder 26 des vorhergehenden Zylinders drücken, daher die gleiche Folge von Ereignissen erzeugen.
Auf diese Art und Weise ist ein Zylinder für Teleskoparme erhalten, bei dem aufeinanderfolgende Arme über einen Führungskolben 21 oder einen Gleitkolben 26, der nicht ein Teil des Hydraulikschaltkreises des Zylinders ist, aufeinander wirken.

Claims

Hydraulischer Zylinder für teleskopische Arme, insbesondere für Kranarme, bestehend aus mehreren teleskopischen Abschnitten, die nacheinander ausgezogen und zusammengezogen werden, wobei jeder Abschnitt einen Zylinder aufnimmt, der aktiviert wird, wenn der Zylinder des Abschnittes in den Auszugs- bzw. Einzugs-Stufen, direkt nach oder vor dem Beenden seines Betriebes ist, wobei jeder Zylinder aufweist eine Hülse (1), die mittels Endabdeckungen (2, 3) geschlossen ist, einen Innenkolben (4), der die Expansions- (5) und Einzugskammern (6) begrenzt, einen rohrförmigen Schaft (16), der dem Kolben (4) zugeordnet ist, welcher durch die rückwärtige Abdeckung (3) vorsteht, und der durch einen Kopf (17), welcher einstückig mit dem Schaft (16) verbunden ist, geschlossen ist, und Durchgangsöffnungen für die Expansions- und Einzugskammern, dadurch gekennzeichnet , dass die Abdeckung (2), die die Expansionskammer (5) schließt, die Durchgangsöffnung (6') dieser Kammer enthält, welche die Kammer durch zwei Mündungen (7, 8) erreicht, die mit ebenso vielen Anti-Rückflussventilen (4, 10) versehen sind, die in einander entgegengesetzte Richtungen öffnen, wobei eine der Mündungen (7) in einer zentrierten Position plaziert ist und eine an ihr befestigte Leitung (11) hat, die koaxial durch die Kammer (5) läuft und den Kolben (4) erreicht; und dass durch den rohrförmigen Schaft (16) des Kolbens (4) ein Rohr (18) koaxial verläuft, das an einem vorderen Gehäuse (12) endet, das an der vorderen Basis des Kolbens vorgesehen ist, wobei die Wand dieses Rohres an ihrer Wand in der Nähe der vorstehend genannten Mündung Öffnungen (13') hat und das Rohr (18) in seiner Rückzugsposition mit Bezug auf den Kolben (4) mittels der Wirkung des folgenden Abschnittes des teleskopischen Auslegers teilweise verschiebbar ist, und das Rohr (18) einen größeren Durchmesser als die Leitung (10) hat, die einstückig an die zentrale Mündung (7) der Abdeckung (2) der Expansions kammer (5) angeschlossen ist, wobei der rohrförmige Schaft (16) und das Rohr (18), die im Inneren des zuletzt genannten laufen, in dem externen Kopf (17) zwei Kammern mit Mündungen (24, 25) definieren, um die Expansionskammer (5) und die Rückzugskammer (6) des Zylinders, der in dem folgenden Abschnitt des teleskopischen Armes aufgenommen ist, miteinander zu verbinden; wobei das Rohr (18) und die Leitung (10) ausgezogen bleiben, wenn der Kolben (4) seine maximale Ausdehnungsposition erreicht, während in der Rückzugsstufe die Leitung (11), die einstückig mit der Abdeckung (2) verbunden ist, graduell in das Rohr (18) eingeführt wird, welches durch den rohrförmigen Schaft (16) verläuft, wobei die Leitung (11), die einstückig mit der Abdeckung (2) verbunden ist, in ihrer Wand und in der Nähe ihres freien Endes mit Durchgangsöffnungen (13) versehen ist, wobei auf der Leitung (11) zwischen diesen Öffnungen (13) und dem freien Ende der Leitung eine verstellbare Hülse (14) montiert ist, die sich zwischen einer vorderen Position, in der die genannten Durchgangsöffnungen geschlossen sind, und einer rückwärtigen Position, in der sie am Boden des vorderen Gehäuses (12) des Kolbens (4) aufsitzt und den Durchgang durch das Rohr (18) schließt, das im Inneren des rohrförmigen Schaftes (16) verläuft, bewegt werden kann, wobei die Hülse (14) durch die Wirkung des folgenden Abschnittes des teleskopischen Auslegers durch das genannte Rohr (18) in Richtung auf die vordere Position verschiebbar ist und in Richtung auf die rückwärtige Position durch eine Rückstellfeder (15) verschiebbar ist.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Kopf (17) des Schaftes (16) einen Führungskolben (21) hat, der durch den folgenden Abschnitt in dem teleskopischen Ausleger in dessen Rückzugsposition betätigt werden kann, wobei der Kolben dieses Abschnittes die partielle Verschiebung des Rohres (18) bewirkt, das im Inneren des rohrförmigen Schaftes (16) verläuft, um die Verschiebung der Hülse (14), die auf der Leitung (11) aufgepaßt ist, in Richtung auf deren vordere Position hervorzurufen.
Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der externe Kopf (17) des Schaftes (16) einen axial verschiebbaren Kolben (26) hat, der durch den folgenden Abschnitt des teleskopischen Auslegers in dessen Rückzugsposition aktiviert werden kann, wobei der Kolben dieses zuletzt genannten Abschnittes die partielle Verschiebung des Rohres (18) bewirkt, das im Inneren des rohrförmigen Schaftes (16) läuft, um die Verschiebung der Hülse (14), die auf die Leitung (11) aufgepaßt ist, in Richtung auf deren vordere Position hervorzurufen.