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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Teleskopsystem zum selektiven
Ausziehen und Zurückziehen
von Teleskopabschnitten einer Teleskopstruktur mit mehreren Abschnitten;
und insbesondere ein Teleskopsystem mit einem mehrstufigen Teleskopzylinder.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Viele
Teleskopsysteme des Standes der Technik umfassen mehrere einstufige
Teleskopzylinder oder einen einzelnen mehrstufigen Teleskopzylinder
zum Ausziehen und Zurückziehen
von Teleskopstrukturen mit mehreren Abschnitten wie z. B. Auslegern
mit mehreren Abschnitten. Ein mehrstufiger Teleskopzylinder umfasst
eine Vielzahl von Zylindern und Kolben, die in einer teleskopartigen
Weise ineinander angeordnet sind. Dichtungen zwischen jeweiligen
Kolben und Zylindern und innere Durchgänge ermöglichen, dass Hydraulikfluid
entweder zum Ausziehen oder Zurückziehen
der Zylinder fließt.
Jeder Zylinder ist typischerweise mit einem Abschnitt in der Teleskopstruktur
mit mehreren Abschnitten verbunden, um diesen Abschnitt teleskopartig
zusammenzuschieben. Die innerste oder kleinste Stange, die einen
Teil des innersten oder kleinsten Kolbens bildet, ist auch mit dem
Basisabschnitt der Teleskopstruktur mit mehreren Abschnitten verbunden.
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Typischerweise
erfordern diese mehrstufigen Teleskopzylinder hydraulische Verbindungen, beispielsweise
zumindest am äußersten
oder größten Zylinder.
Folglich umfassen diese Systeme Schlauchwinden, die das Ausziehen
und Zurückziehen
von Hydraulikfluid führenden
Schläuchen,
die am mehrstufigen Teleskopzylinder an den hydraulischen Verbindungen
angebracht sind, ermöglichen. Das
US-Patent 4 726 281, De Filippi, offenbart ein solches Teleskopsystem.
Solche Systeme können auch
die Montage von Steuerventilen an der mehrstufigen Teleskopstruktur
nahe oder an diesen hydraulischen Verbindungen erfordern.
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Die
US-Patente Nrn. 5 111 733; 3 610 100; 3 603 207; und 3 128 674 offenbaren
Teleskopsysteme, die hydraulische Verbindungen entlang des Teleskopzylinders oder
der Teleskopzylinder beseitigen. Statt dessen werden die hydraulischen
Verbindungen an der innersten oder kleinsten Stange des Teleskopzylinders
hergestellt. Diese Teleskopsysteme weisen jedoch komplexe innerste
Stangenstrukturen auf und/oder weisen hydraulische Steuersysteme
mit mehr als einem Steuerventil auf.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Teleskopsystem
mit einem mehrstufigen Teleskopzylinder mit einer vereinfachten
innersten Stangenstruktur und einer verringerten Anzahl von Steuerventilen
zu schaffen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Teleskopsystem
mit einem mehrstufigen Teleskopzylinder zu schaffen, wobei die hydraulischen
Verbindungen mit dem Teleskopzylinder an dessen innerster Stange
hergestellt werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Teleskopsystem
mit einem mehrstufigen Teleskopzylinder zu schaffen, wobei der mehrstufige
Teleskopzylinder mindestens einen ersten Telezylinder und einen
zweiten Telezylinder umfasst und der zweite Telezylinder eine Stange
mit einer äußeren Doppelhülsen-Zylinderwand
umfasst.
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Eine
nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Teleskopsystem mit einem zweistufigen Teleskopzylinder und einem einfachen
hydraulischen Steuersystem dafür
zu schaffen, das ein einzelnes Steuerventil umfasst.
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Diese
und weitere Aufgaben werden durch Schaffen eines Teleskopsystems
gelöst,
mit: einem mehrstufigen Teleskopzylinder mit mindestens einem ersten
Telezylinder und einem zweiten Telezylinder, wobei der erste Telezylinder
eine erste Stange und einen ersten Kolbenkopf umfasst und der zweite
Telezylinder eine zweite Stange, einen zweiten Kolbenkopf und einen
ersten Zylinder umfasst; wobei der erste Kolbenkopf in der zweiten
Stange angeordnet ist und mit einem ersten Ende der ersten Stange
verbunden ist; wobei der zweite Kolbenkopf im ersten Zylinder angeordnet
ist und mit einem ersten Ende der zweiten Stange verbunden ist;
wobei die zweite Stange eine innere Zylinderwand und eine äußere Zylinderwand
umfasst, wobei sich die innere Zylinderwand durch den ersten Kolbenkopf
in die erste Stange erstreckt, wobei die äußere Zylinderwand eine Innenhülse und
eine Außenhülse aufweist,
die einen ersten Durchgang definieren; wobei die Innenhülse, die
erste Stange und der erste Kolbenkopf eine erste Kammer definieren
und die Innenhülse
einen zweiten Durchgang zwischen der ersten Kammer und dem ersten
Durchgang umfasst; wobei die Außenhülse, der
zweite Kolbenkopf und der erste Zylinder eine zweite Kammer definieren,
wobei die Außenhülse einen
dritten Durchgang zwischen dem ersten Durchgang und der zweiten
Kammer umfasst; und wobei die erste Stange und der erste Kolbenkopf einen
vierten Durchgang definieren, der mit der ersten Kammer in Verbindung
steht.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung;
Verfahren, die Betätigung
und Funktionen der zugehörigen
Elemente der Struktur; die Kombination von Teilen; und die Wirtschaftlichkeit
der Herstellung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
und begleitenden Zeichnungen ersichtlich, die alle einen Teil dieser
Patentbeschreibung bilden, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende
Teile in den verschiedenen Figuren bezeichnen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der ausführlichen Beschreibung, die
nachstehend gegeben wird, und den begleitenden Zeichnungen, die
nur zur Erläuterung
gegeben werden und folglich die vorliegende Erfindung nicht begrenzen,
vollständiger
verstanden, und wobei:
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1 den
Längsschnitt
eines Teleskopsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt, das einen zweistufigen Teleskopzylinder umfasst.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 stellt
den Längsschnitt
eines Teleskopsystems gemäß der vorliegenden
Erfindung dar, das einen zweistufigen Teleskopzylinder umfasst. Wie
gezeigt, umfasst der zweistufige Teleskopzylinder einen ersten Telezylinder 1 und
einen zweiten Telezylinder 2. Der erste Telezylinder 1 umfasst
eine zylindrische erste Stange 4, die mit einem ringförmigen ersten
Kolbenkopf 6 verbunden ist. Der erste Kolbenkopf 6 ist
innerhalb einer zylindrischen zweiten Stange 8 des zweiten
Telezylinders 2 angeordnet. Die zweite Stange 8 dient
als Zylinder für
den ersten Telezylinder 1. Ein ringförmiger zweiter Kolbenkopf 10 ist
mit der zweiten Stange 8 verbunden und ist innerhalb eines
Zylinders 16 angeordnet.
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Vorzugsweise
ist ein Ende der ersten Stange 4 am Basisabschnitt einer
Teleskopstruktur mit mehreren Abschnitten montiert. Ein Teleskopausleger
mit mehreren Abschnitten wird als Teleskopstruktur mit mehreren
Abschnitten für
Erörterungszwecke
beschrieben. Der Teleskopausleger mit mehreren Abschnitten kann
ein Ausleger mit 3, 4 oder 5 Abschnitten sein. 1 stellt
die Verbindungen zwischen dem Teleskopzylinder der vorliegenden
Erfindung und einem Ausleger mit fünf Abschnitten dar. Insbesondere ist
die erste Stange 4 mit dem Basisabschnitt verbunden, die
zweite Stange 8 ist mit dem inneren Mittelabschnitt verbunden
und der Zylinder 16 ist mit dem zentralen Mittelabschnitt
verbunden.
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Die
erste Stange 4 weist eine erste Öffnung 18, eine zweite Öffnung 20 und
eine gemeinsame Öffnung 22,
die in einem Ende derselben ausgebildet sind, auf. Die erste Stange 4 enthält einen
ersten Durchgang 12, der mit der ersten Öffnung 18 in
Verbindung steht, einen zweiten Durchgang 14, der mit der
zweiten Öffnung 20 in
Verbindung steht, und einen dritten Durchgang 15, der mit
der gemeinsamen Öffnung 22 in
Verbindung steht. Der erste Kolbenkopf 6 umfasst einen
vierten Durchgang 24, der darin derart ausgebildet ist,
dass Hydraulikfluid, das in die erste Stange 4 über die
erste Öffnung 18 eintritt
und durch den ersten Durchgang 12 fließt, mit einer ersten Kammer 28 in
Verbindung steht. Wie in 1 gezeigt, ist die erste Kammer 28 durch
die zweite Stange 8, den ersten Kolbenkopf 6 und
den zweiten Kolbenkopf 10 definiert.
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Der
erste Kolbenkopf 6 umfasst auch einen fünften Durchgang 26,
der eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Durchgang 15 und
einer zweiten Kammer 30 ermöglicht. Die zweite Kammer 30 ist durch
die erste Stange 4, den zweiten Kolbenkopf 6 und
die zweite Stange 8 definiert.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die zweite Stange 8 eine
zylindrische Innenwand 51 und eine zylindrische Außenwand 52.
Die zylindrische Außenwand 52 weist
eine Innenhülse 54 und
eine Außenhülse 56 auf,
die einen sechsten Durchgang 58 bilden. Die Innenhülse 54 umfasst
einen darin ausgebildeten siebten Durchgang 32, der eine
Fluidverbindung zwischen der zweiten Kammer 30 und dem sechsten
Durchgang 58 ermöglicht.
Die Außenhülse 56 umfasst
einen darin ausgebildeten achten Durchgang 34, der eine
Fluidverbindung zwischen dem sechsten Durchgang 58 und
einer dritten Kammer 36 ermöglicht. Wie gezeigt, ist die
dritte Kammer 36 durch die Außenhülse 56, den zweiten
Kolbenkopf 10 und den Zylinder 16 definiert.
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Wie
in 1 gezeigt, erstreckt sich die zylindrische Innenwand 51 durch
den ersten Kolbenkopf 6 und in die erste Stange 4,
um einen neunten Durchgang 38 zu bilden. Der neunte Durchgang 38 ermöglicht eine
Fluidverbindung zwischen dem zweiten Durchgang 14 und einem
zehnten Durchgang 42, der im zweiten Kolbenkopf 10 ausgebildet
ist. Folglich ermöglichen
der zweite, der neunte und der zehnte Durchgang 14, 38 und 42 eine
Fluidverbindung zwischen der zweiten Öffnung 20 und einer
vierten Kammer 40. Wie gezeigt, ist die vierte Kammer 40 durch den
zweiten Kolbenkopf 10 und den Zylinder 16 definiert.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst das Teleskopsystem ferner ein
erstes und ein zweites Rückschlagventil 48 und 50,
die an der ersten bzw. der zweiten Öffnung 18 und 20 angeordnet
sind. Das erste Rückschlagventil 48 ermöglicht,
dass Hydraulikfluid frei in die erste Öffnung 18 fließt, ermöglicht jedoch
nur, dass Hydraulikfluid aus der ersten Öffnung 18 fließt, wenn
das Hydraulikfluid an seinem Vorlast-Eingang empfangen wird. Ebenso
ermöglicht
das zweite Rückschlagventil 50,
dass Hydraulikfluid frei in die zweite Öffnung 20 fließt, ermöglicht jedoch
nur, dass Hydraulikfluid aus der zweiten Öffnung 20 fließt, wenn
das Hydraulikfluid an seinem Vorlast-Eingang empfangen wird. Ein
erstes Magnetventil 44 regelt die Bereitstellung von Hydraulikfluid
für das
erste Rückschlagventil 48 und
ist in einem deaktivierten Zustand offen. Ein zweites Magnetventil 46 steuert die
Bereitstellung von Hydraulikfluid für das zweite Rückschlagventil 50 und
ist in einem deaktivierten Zustand geschlossen. Sowohl das erste
als auch das zweite Magnetventil 44 und 46 sind
mit einer ersten Steueröffnung
eines Steuerventils 60 verbunden. Eine zweite Steueröffnung des
Steuerventils 60 ist mit der gemeinsamen Öffnung 22 und
den Vorlast-Eingängen
des ersten und des zweiten Rückschlagventils 48 und 50 verbunden.
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Das
Steuerventil 60 ist ein Steuerventil mit drei Zuständen. In
einem ersten Zustand wird das Hydraulikfluid, das durch eine Pumpe 63 zum
Steuerventil 60 geliefert wird, aus der ersten Steueröffnung (d.
h. an das erste und das zweite Magnetventil 44 und 46)
ausgegeben, während
das Hydraulikfluid an der zweiten Steueröffnung an einen Behälter 64 ausgelassen
wird. In einem zweiten Zustand wird Hydraulikfluid weder zur ersten
noch zur zweiten Steueröffnung
geliefert oder aus dieser ausgelassen. Im dritten Zustand wird das
Hydraulikfluid von der Pumpe 63 zur zweiten Öffnung (d.
h. zur gemeinsamen Öffnung 22 und
zu den Vorlast-Eingängen
des ersten und des zweiten Rückschlagventils 48 und 50)
geliefert, während
das Hydraulikfluid an der ersten Steueröffnung an den Behälter 64 ausgelassen
wird.
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Wie
in 1 ferner gezeigt, verbindet ein Entlastungsventil 62 eine
Leitung, die vom zweiten Magnetventil 46 zum zweiten Rückschlagventil 50 führt, mit
der Leitung, die vom Steuerventil 60 zur gemeinsamen Öffnung 22 führt.
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Die
Funktionsweise des in 1 gezeigten Teleskopsystems
wird nun beschrieben. Der erfindungsgemäße Teleskopzylinder weist zwei
Betriebsarten auf: folgegesteuert und synchronisiert. Der folgegesteuerte
Betrieb wird zuerst erörtert.
Unter der Annahme, dass der in 1 dargestellte
Teleskopzylinder vollständig
zurückgezogen
ist, werden das erste und das zweite Magnetventil 44, 46 deaktiviert
und das Steuerventil 60 wird in den ersten Zustand gesetzt.
Im deaktivierten Zustand ist das erste Magnetventil 44 offen
und das zweite Magnetventil 46 ist geschlossen. Folglich
fließt
Hydraulikfluid über
das erste Magnetventil 44 durch das erste Rückschlagventil 48 in
die erste Öffnung 18.
Das zur ersten Öffnung 18 gelieferte
Hydraulikfluid fließt über den
ersten Durchgang 12 und den vierten Durchgang 24 in
die erste Kammer 28 und übt eine Kraft auf den zweiten
Kolbenkopf 10 aus. Folglich ziehen sich die zweite Stange 8 und
der Zylinder 16 aus.
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Sobald
ein vollständiger
Hub durchgeführt ist,
werden das erste Magnetventil 44 und das zweite Magnetventil 46 aktiviert.
Die Position des vollständigen
Hubs kann beispielsweise durch einen Näherungsschalter (nicht dargestellt)
erfasst werden. Das Aktivieren des ersten und des zweiten Magnetventils 44 und 46 bewirkt,
dass sich das erste Magnetventil 44 schließt und sich
das zweite Magnetventil 46 öffnet. Hydraulikfluid fließt dann
durch das zweite Magnetventil 46 und das zweite Rückschlagventil 50 und tritt
in die zweite Öffnung 20 ein.
Das Hydraulikfluid, das in die zweite Öffnung 20 fließt, tritt
in die vierte Kammer 40 über den zweiten, den neunten
und den zehnten Durchgang 14, 38 und 42 ein.
Dieses Hydraulikfluid übt
einen Druck auf den Zylinder 16 aus, was bewirkt, dass
sich der Zylinder 16 auszieht. Sobald ein vollständiger Hub
durchgeführt
ist, wird das zweite Magnetventil 46 deaktiviert. Wiederum
kann die Position des vollständigen
Hubs unter Verwendung eines Näherungsschalters
(nicht dargestellt) erfasst werden.
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Um
den in 1 dargestellten Teleskopzylinder zurückzuziehen,
wird das zweite Magnetventil 46 geöffnet und das Steuerventil 60 wird
in den dritten Zustand gebracht. Der hydraulische Druck wird folglich
zur gemeinsamen Öffnung 22 und
zu den Vorlast-Eingängen
des ersten und des zweiten Rückschlagventils 48 und 50 geliefert.
Die Lieferung von Hydraulikfluid steuert das erste und das zweite
Rückschlagventil 48, 50 in
den offenen Zustand, um zu ermöglichen,
dass Hydraulikfluid aus der ersten und der zweiten Öffnung 18, 20 fließt. Das
zur gemeinsamen Öffnung 22 gelieferte
Hydraulikfluid fließt
in die zweite Kammer 30 über den dritten und den vierten Durchgang 15 und 26.
Die auf die zweite Stange 8 durch das Hydraulikfluid ausgeübte Kraft
bewirkt jedoch nicht, dass sich die zweite Stange 8 zurückzieht,
da das erste Magnetventil 44 im geschlossenen Zustand gehalten
wird. Statt dessen fließt
das Hydraulikfluid in die dritte Kammer 36 über den
siebten, den sechsten und den achten Durchgang 32, 58 und 34.
Der Hydraulikfluiddruck übt
dann eine Kraft auf den Zylinder 16 aus, die bewirkt, dass
sich der Zylinder 16 zurückzieht, da das zweite Magnetventil 46 offen
ist.
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Sobald
sich der zweite Zylinder 16 vollständig zurückgezogen hat, wird das zweite
Magnetventil 46 geschlossen und das erste Magnetventil 44 wird geöffnet. In
diesem Zustand wird Hydraulikfluid durch das erste Magnetventil 44 fließen lassen,
so dass die auf die zweite Stange 8 durch das Hydraulikfluid
ausgeübte
Kraft bewirkt, dass sich die zweite Stange 8 zurückzieht.
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In
der synchronisierten Betriebsart werden das erste und das zweite
Magnetventil 44 und 46 zwischen dem offenen und
dem geschlossenen Zustand in vorbestimmten Positionseinstellungen
umgeschaltet, um den zweiten Kolbenkopf 10 und den Zylinder 16 in
einer synchronisierten Weise auszuziehen. Sobald das Hydraulikfluid
zur gemeinsamen Öffnung 22 geliefert
wurde, werden ebenso das erste und das zweite Magnetventil 44 und 46 auch
zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand umgeschaltet,
um die zweite Stange 8 und den Zylinder 16 in
einer synchronisierten Weise zurückzuziehen.
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In
dem erfindungsgemäßen Teleskopsystem sind
alle hydraulischen Verbindungen mit dem Teleskopzylinder am Ende
der ersten Stange 4 hergestellt, die am Basisabschnitt
des Auslegers mit mehreren Abschnitten montiert ist. Folglich sind
alle hydraulischen Verbindungen mit dem Teleskopzylinder am Basisabschnitt
des Auslegers hergestellt.
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Folglich
beseitigt das Teleskopsystem gemäß der vorliegenden
Erfindung den Bedarf für Schlauchwinden
und zugehörige
Schläuche.
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Da
Hydraulikfluidverbindungen nicht entlang der Länge des Teleskopzylinders hergestellt
sind, erfordert das Teleskopsystem gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht die Montage von Ventilen an den Auslegerabschnitten nahe oder
an diesen Verbindungen. Statt dessen können die Magnetventile 44 und 46 an
der Drehplatte montiert werden, die den Ausleger mit mehreren Abschnitten
abstützt.
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Unter
Verwendung einer Doppelhülsen-Außenwand
für die
zweite Stange wird ferner die Struktur der innersten Stange erheblich
vereinfacht. Durch Strukturieren des hydraulischen Steuersystems
unter Verwendung von Rückschlagventilen
und Magnetventilen ist nur ein einziges Steuerventil erforderlich, um
die Betätigung
des erfindungsgemäßen Teleskopzylinders
zu steuern.
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Nachdem
die Erfindung so beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass
dieselbe in vielen Weisen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden
Ansprüche
verändert
werden kann.