-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Anheben und Absenken
eines Gegengewichts entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
-
Wenn
eine einzelne Quelle von Zuführungsöl (hydraulisches
fluides Medium) in zwei Zuführungen (parallel)
aufgeteilt wird, wird die Mehrheit (oder alles) der gesamten Zuführungen
zu dem parallelen Schenkel gehen, der den geringsten Widerstand
hat. Das verbleibende Zuführungsöl (wenn überhaupt) wird
zum anderen parallelen Schenkel gehen. Parallel geschaltete, hydraulische
Zylinder mit gleichen Flächen
werden auf Grund des ungleichen Widerstands von (und daher Strömung zu)
jedem Zylinder nicht unbedingt gleichmäßig ausfahren oder zurückziehen.
-
Herkömmliche
Entfernungs- und Installationssysteme für Kran-Gegengewichte verwenden zwei
oder mehrere identisch dimensionierte Zylinder, die in paralleler
hydraulischer Verbindung stehen und mit den entgegengesetzten Enden
eines Gegengewichts verbunden sind. Diese herkömmlichen Systeme verwenden
eines von zwei allgemeinen Verfahren zur Aufrechterhaltung gleichförmiger oder
gleicher Zylinder- (und folglich Gegengewichts-) Bewegung. Das erste
Verfahren erfordert individuelle Steuerung von jedem Zylinder durch
einen Bediener. In diesem Verfahren gewährleistet der Bediener, dass das
Gegengewicht durch individuelle Steuerung der Ölströmung zu jedem Zylinder niveaugleich
(gleiche Zylinderbewegung) bleibt. Das zweite Verfahren erfordert
die Verwendung von hydraulischen Komponenten, um eine genaue Strömung von Öl zu jedem Zylinder
aufrechtzuerhalten, um zu gewährleisten, dass
das Gegengewicht niveaugleich bleibt. Die Anwendung von einer oder
einer Kombination der folgenden Komponenten kann in dieser Art von
System verwendet werden: Entlastungsventile, Strömungsverteiler, Strömungsverteiler/-kombinierer, Öffnungen
(Widerstand) und/oder druckkompensierte Strömungs-Steuerventile oder andere
hydraulische Komponenten.
-
Erstes
herkömmliches
Verfahren: Individuelle Steuerung von identisch dimensionierten
Zylindern durch einen Bediener
-
Die
Anwendung dieses Verfahrens erfordert gute Koordination und Urteilsvermögen auf
der Seite des Bedieners. Auf Grund der möglichen und wahrscheinlichen
Abweichungen zwischen den Steuervorrichtungen für jeden Zylinder zusammen mit
der wahrscheinlich ungleichen Belastung von jedem Zylinder muss
der Bediener die Einstellung von jeder Steuervorrichtung ändern und
beurteilen, wie niveaugleich das sich bewegende Gegengewicht wirklich ist.
Wie das Niveau des Gegengewichts angehoben und/oder abgesenkt wird,
wird daher von einem Bediener zum anderen variieren.
-
Während die
Steuerung (und die Steuerungsanordnung) der Hauptfunktionen der
meisten Kräne
sehr ähnlich
sein kann, kann sich die Bedienung und Steuerung der Gegengewichts-Entfernungssysteme
von einem Kran zum anderen unterscheiden. Ein erfahrener Bediener
kann in der Lage sein, sich von einem Kran zum anderen zu bewegen und
ohne weiteres die Hauptfunktionen zu bedienen. Der gleiche Bediener
muss aber nicht mit dem Gegengewichts-Entfernungssystem von jedem
Kran vertraut sein, das normalerweise nicht häufig verwendet wird. Diese
Situation kann zu Verlustzeiten führen und/oder dazu, dass das
Gegengewicht nicht richtig angehoben oder abgesenkt wird.
-
Zweites
Verfahren: Strömung
zu identisch dimensionierten Zylindern, die durch hydraulische Komponenten
bestimmt werden
-
Ein
Bediener, der dieses Verfahren zur Steuerung verwendet, wie es zum
Beispiel in US-A-5 110 252 beschrieben ist, wo ein System gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 offenbart ist, muss nur auswählen, ob das Gegengewicht angehoben
oder abgesenkt werden soll. Hydraulische Komponenten steuern die
Zuführung
von Öl
zu jedem Zylinder, um die niveaugleiche Bewegung des Gegengewichts aufrechtzuerhalten,
wenn das Gegengewicht angehoben oder abgesenkt wird. Diese Komponenten können anfänglich auf
eine vorgegebene Temperatur und Last eingestellt werden, um die
richtige Ölmenge zu
jedem Zylinder genau abzugeben. Gegengewichte, die leicht aus dem
Gleichgewicht sind, unterschiedlich dimensionierte (d.h. Gewicht)
Gegengewichte, Temperaturänderungen,
Federn von hydraulischen Ventilen, die eine Einstellung übernommen haben
(d. h. dauerhaft verformt sind), Abnutzung der Komponenten, Änderung
der Ölzuführung (auf Grund
der Pumpengeschwindigkeit und/oder Abnutzung) und sogar ein Ölwechsel
können
jedoch die anfänglichen
Einstellungen wirksam ändern.
Wenn die anfänglichen
Einstellungen sich wirksam geändert
haben, wird das Gegengewicht eine niveaugleiche Position nicht aufrechterhalten,
während
es angehoben oder abgesenkt wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Das
System zum Anheben und Absenken eines Gegengewichts gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst die im Anspruch 1 offenbarten Merkmale.
-
Aufgaben,
Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung; Verfahren,
Wirkungsweise und Funktionen der zugehörigen Elemente des Aufbaus;
Kombination von Teilen und Wirtschaftlichkeit der Herstellung werden
anhand der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele und begleitenden
Zeichnungen deutlich, die alle einen Teil dieser Patentbeschreibung
bilden, wobei gleiche Bezugszahlen entsprechende Teile in den verschiedenen
Abbildungen kennzeichnen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgend gegebenen, ausführlichen
Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen vollständiger verstanden,
die nur veranschaulichend gegeben werden, und damit nicht die vorliegende
Erfindung einschränken,
und in denen zeigen:
-
1 das
automatische Nivellierungs- und Synchronisationssystem zur Entfernung
und Installation eines Gegengewichts gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
2A den
Oberflächenbereich
des oberen Endes des Kolbens im primären Zylinder; und
-
2B den
Oberflächenbereich
des Bodens des Kolbens im sekundären
Zylinder.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
1 veranschaulicht
das automatische Nivellierungs- und Synchronisationssystem zur Entfernung
und Installation eines Gegengewichts gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß 1 enthält das System
entsprechend der vorliegenden Erfindung wenigstens zwei hydraulische
Zylinder, einen primären
Zylinder 26 und einen sekundären Zylinder 28. Eine
erste Stange 20 des primären Zylinders 26 und
eine zweite Stange 22 des sekundären Zylinders 28 sind
an den entgegengesetzten Enden eines Gegengewichts 80 befestigt.
Wie in Phantomlinien gezeigt wird, können die erste und zweite Stange 20 und 22 mit
einem Stapel von miteinander verbundenen Gegengewichten 80 verbunden
sein. Der primäre
Zylinder 26 und der sekundäre Zylinders 28 sind am
oberen Aufbau 24 eines Krans (nicht dargestellt) angebracht.
Ein erster Kolbenkopf 30 der ersten Stange 20 teilt
den primären
Zylinder 26 in eine Stangen-Seite 1 und eine Kolben-Seite 2. Ähnlich dazu teilt
ein zweiter Kolbenkopf 32 der zweiten Stange 22 den
sekundären
Zylinder 28 in eine Stangen-Seite 3 und eine Kolben-Seite 4.
Der Oberflächenbereich des
oberen Endes des ersten Kolbens 30 gemäß 2A entspricht
dem Oberflächenbereich
des Bodens des zweiten Kolbens 32 gemäß 2B.
-
Eine
Pumpe 60 führt
ein hydraulisches fluides Medium (d. h. Öl), das in einem Vorratsbehälter 70 gespeichert
ist, einem Richtungs-Steuerventil 50 zu. Das Richtungs-Steuerventil 50 führt (1)
das hydraulische fluide Medium einer ersten Leitung 34 zu und
lässt hydraulisches
fluides Medium von einer zweiten Leitung 36 in einem ersten
Zustand ab, führt (2)
hydraulisches fluides Medium einer zweiten Leitung 36 zu
und lässt
hydraulisches fluides Medium von der ersten Leitung 34 in
einem zweiten Zustand ab oder (3) verhindert, dass hydraulisches
fluides Medium entweder der ersten oder zweiten Leitung 34 oder 36 in
einem dritten Zustand zugeführt
oder davon abgelassen wird. Das Richtungs-Steuerventil 50 wird
vom Bediener gesteuert. Der Bediener wählt den ersten Zustand, um
das Gegengewicht 80 anzuheben, und wählt den zweiten Zustand, um
das Gegengewicht 80 abzusenken.
-
Wie
unten ausführlich
beschrieben ist, sind der primäre
und der sekundäre
Zylinder 26 und 28 zwischen der ersten und der
zweiten Leitung 34 und 36 in Reihe geschaltet.
Ein erstes Halteventil 5 verbindet die erste Leitung 34 mit
der Stangen-Seite
1 des primären
Zylinders 26. Das erste Halteventil 5 ermöglicht es,
dass das hydraulische fluide Medium von der ersten Leitung 34 zur
Stangen-Seite 1 des primären Zylinders 26 frei
hindurchgeführt
werden kann und ermöglicht
es, abhängig
vom Druck in der dritten Leitung 38 und der Last (oder
Kraft) an der ersten Stange 20, dass das hydraulische fluide
Medium von der Stangen-Seite 1 des primären Zylinders 26 zur
ersten Leitung 34 abgelassen wird.
-
Die
Kolben-Seite 2 des primären
Zylinders 26 ist mit der Stangen-Seite 3 des sekundären Zylinders 28 über die
dritte Leitung 38 und das zweite Halteventil 6 verbunden.
Das zweite Halteventil 6 ermöglicht es, dass das hydraulische
fluide Medium von der dritten Leitung 38 zur Stangen-Seite 3 des
zweiten sekundären
Zylinders 28 frei hindurchgeführt werden kann. Abhängig vom
Druck in der zweiten Leitung 36 und der Last an der zweiten
Stange 22 ermöglicht
es das zweite Halteventil 6, dass das hydraulische fluide Medium
von der Stangen-Seite 3 des sekundären Zylinders 28 zur
dritten Leitung 38 abgelassen wird. Die Kolben-Seite 4 des
zweiten Zylinders 28 ist mit der zweiten Leitung 36 verbunden.
-
Ein
erstes und zweites Entlastungsventil 8 und 9 sind
in Fluid-Verbindung mit der ersten Leitung 34, der dritten
Leitung 38 und der Kolben-Seite 2 des primären Zylinders 26 angeordnet. Ähnlich dazu
sind ein drittes und viertes Entlastungsventil 10 und 11 in Fluid-Verbindung
mit der dritten Leitung 38, der zweiten Leitung 36 und
der Kolben-Seite 4 des sekundären Zylinders 28 angeordnet.
-
Das
erste Entlastungsventil 8 ermöglicht es, dass das hydraulische
fluide Medium selektiv von der ersten Leitung 34 zur dritten
Leitung 38 strömt.
Das zweite Entlastungsventil 9 ermöglicht es, dass das hydraulische
fluide Medium selektiv von der dritten Leitung 38 zur ersten
Leitung 34 strömt.
Das dritte Entlastungsventil 10 ermöglicht es, dass das hydraulische
fluide Medium selektiv von der dritten Leitung 38 zur zweiten
Leitung 36 strömt.
Das vierte Entlastungsventil 11 ermöglicht es, dass das hydraulische fluide
Medium selektiv von der zweiten Leitung 36 zur dritten
Leitung 38 strömt.
-
Als
Nächstes
wird die Funktionsweise der Vorrichtung zum Anheben und Absenken
des Gegengewichts gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. Um das Gegengewicht 80 anzuheben, wird
der Stangen-Seite 1 des primären Zylinders 26 durch
Einstellen des Richtungs-Steuerventils 50 auf den ersten
Zustand unter Druck stehendes Öl
zugeführt,
so dass jenes unter Druck stehende Öl durch die erste Leitung 34 und
das erste Halteventil 5 zur ersten Stangen-Seite 1 des
primären
Zylinders 26 strömt.
Dies bewirkt, dass die erste Stange 20 zurückzieht,
wobei eine Seite des Gegengewichts 80 angehoben wird. Zur
gleichen Zeit wird Öl
von der Kolben-Seite 2 des primären Zylinders 26 gedrückt. Das
herausgedrückte Öl strömt durch
die dritte Leitung 38 und das zweite Halteventil 6 zur
Stangen-Seite 3 des sekundären Zylinders 28.
Folglich zieht die zweite Stange 22 zurück, wobei das andere Ende des
Gegengewichts 80 angehoben wird. Die zurückziehende
zweite Stange 22 drückt Öl aus der Kolben-Seite 4 des
sekundären
Zylinders 28, wobei dieses herausgedrückte Öl über die zweite Leitung 36 und
das Richtungs-Steuerventil 50 abgelassen wird.
-
Da
der Oberflächenbereich
des oberen Endes des ersten Kolbens 30 dem Oberflächenbereich des
Bodens des zweiten Kolbens 32 entspricht, bewegen sich
die erste und die zweite Stange 20 und 22 im gleichen
Abstand mit der gleichen Geschwindigkeit und heben das Gegengewicht 80 in
einer niveaugleichen Weise an. Da sich darüber hinaus die erste Stange 20 nicht
bewegen kann, wenn der sekundäre
Zylinder 28 kein Öl
aufnimmt, und sich die zweite Stange 22 nicht bewegen kann,
wenn sie nicht von dem primären
Zylinder 26 angetrieben wird, werden die erste und die
zweite Stange 20 und 22 im Wesentlichen gleichzeitig
starten und anhalten.
-
Um
das Gegengewicht 80 abzusenken, wird das Richtungs-Steuerventil 50 im
zweiten Zustand angeordnet. Infolgedessen baut sich der Druck des Öls in der
zweiten Leitung 36 auf und öffnet das zweite Halteventil 6,
so dass hydraulisches fluides Medium aus der Stangen-Seite 3 des
sekundären
Zylinders 28 in die dritte Leitung 38 strömt. Dies
ermöglicht
es, dass unter Druck stehendes, hydraulisches fluides Medium in
die Kolben-Seite 4 des sekundären Zylinders 28 über die
zweite Leitung 36 strömt
und bewirkt, dass die zweite Stange 22 ausfährt und
ein Ende des Gegengewichts 80 absenkt.
-
Der
Druck des Öls
von der Stangen-Seite 3 des sekundären Zylinders 28,
der in die dritte Leitung 38 strömt, baut sich auf und öffnet das
erste Halteventil 5. Infolgedessen strömt hydraulisches fluides Medium
von der Stangen-Seite 1 des primären Zylinders 26 zur
ersten Leitung 34 und wird über das Richtungs-Steuerventil 50 abgelassen.
Dies ermöglicht es,
dass hydraulisches fluides Medium in der dritten Leitung 38 in
die Kolben-Seite 2 des primären Zylinders 26 strömt und bewirkt,
dass die erste Stange 20 ausfährt und das andere Ende des
Gegengewichts 80 absenkt.
-
Wegen
des gleichen Oberflächenbereiches zwischen
dem oberen Ende des ersten Kolbens 30 und dem Boden des
zweiten Kolbens 32 werden sich die erste und zweite Stange 20 und 22 wieder
im gleichen Abstand mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, wobei
das Gegengewicht 80 in einer niveaugleichen Weise abgesenkt
wird. Zusätzlich
werden, da sich die zweite Stange 22 nicht bewegen kann, wenn
der primäre
Zylinder 26 kein hydraulisches fluides Medium aufnimmt,
und die zweite Stange 20 sich nicht bewegen kann, wenn
sie nicht von dem sekundären
Zylinder 28 angetrieben wird, die erste und die zweite
Stange 20 und 22 im Wesentlichen gleichzeitig
starten und anhalten.
-
In
dem Fall, dass die erste Stange 20 oder die zweite Stange 22 die
vollständig
ausgefahrene oder zurückgezogene
Stellung auf Grund fehlerhafter Installation oder anfänglicher
Einstellung vor der anderen erreicht, sorgen das erste, zweite,
dritte und vierte Entlastungsventil 8–11 für eine automatische Nivellierung
des Gegengewichts 80 und Synchronisation des ersten und
zweiten Zylinders 26 und 28. Falls die zweite
Stange 22 die vollständig
zurückgezogene
Stellung vor der ersten Stange 20 erreicht, wenn das Gegengewicht 80 angehoben
wird, strömt Öl von der
Kolben-Seite 2 des
primären
Zylinders 26 durch die dritte Leitung 38, öffnet das
dritte Entlastungsventil 10 und strömt hindurch und wird über die zweite
Leitung 36 und das Richtungs-Steuerventil 50 abgelassen.
Damit wird die erste Stange 20 vollständig zurückziehen. Falls die erste Stange 20 die
vollständig
zurückgezogene
Stellung vor der zweiten Stange 22 erreicht, öffnet hydraulisches
fluides Medium in der ersten Leitung 34 das erste Entlastungsventil 8 und
strömt
hindurch, strömt
durch die dritte Leitung 38 und strömt in die Stangen-Seite 3 des
sekundären
Zylinders 28 über
das zweite Halteventil 6. Damit wird die zweite Stange 22 vollständig zurückziehen.
-
Falls
die zweite Stange 22 die vollständig ausgefahrene Stellung
vor der ersten Stange 20 erreicht, öffnet hydraulisches fluides
Medium in der zweiten Leitung 36 das vierte Entlastungsventil 11 und
strömt
hindurch, wird durch die dritte Leitung 38 geführt und
strömt
in die Kolben-Seite 2 des primären Zylinders 26.
Damit wird die erste Stange 20 vollständig ausfahren. Wenn die erste
Stange 20 die vollständig
ausgefahrene Stellung vor der zweiten Stange 22 erreicht, öffnet das
hydraulische fluide Medium, das von der Stangen-Seite 3 des
sekundären
Zylinders 28 in die dritte Leitung 38 strömt, das
zweite Entlastungsventil 9 und strömt hindurch und wird über die erste
Leitung 34 und das Richtungs-Steuerventil 50 abgelassen.
-
Während die
vorliegende Erfindung so beschrieben wurde, dass zwei in Reihe geschaltete
Zylinder verwendet werden, um ein Gegengewicht anzuheben und abzusenken,
können
mehr als zwei in Reihe geschaltete Zylinder verwendet werden, um Gegengewichte
anzuheben oder abzusenken. Jeder in Reihe hinzugefügte Zylinder
sollte einen Kolben mit einem Boden-Oberflächenbereich haben, der dem
oberen Oberflächenbereich
des Kolbens im vorherigen Zylinder entspricht. Das Verbinden von
Zylindern dieses Aufbaus in Reihe wird damit eine niveaugleiche
und synchronisierte Bewegung eines Gegengewichts ermöglichen.
-
Anders
als herkömmliche
Verfahren und Vorrichtungen zum Anheben und Absenken von Gegengewichten,
erhält
das System entsprechend der vorliegenden Erfindung das Gegengewicht-Niveau
automatisch aufrecht und synchronisiert die hydraulischen Zylinder
automatisch, die verwendet werden, um das Gegengewicht anzuheben
und abzusenken.
-
Das
System nach der vorliegenden Erfindung kann auf dem oberen Aufbau
eines Krans, dem unteren Aufbau (d. h. dem Träger) eines Krans, dem Gegengewicht
selbst oder einer beliebigen Kombination der oben genannten angebracht
werden.