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Vorrichtung zum gleichzeitigen und gleichmäßigen Bewegen mehrerer
hydraulischer Arbeitskolben Bei hydraulischen, aus mehreren gleichgerichteten oder
gegenläufigen Arbeitskolben bestehenden Arbeitsmaschinen, Hubanlagen o. dgl., ,x-urde
bisher, um eine gleichzeitige und gleichmäßige Bewegung der Arbeitskolben bei ungleichmäßiger
spezifischer Belastung bzw. verschieden großen Reibungswiderständen der Dichtungen
der Arbeitskolben zu erreichen, in die von der gemeinsamen Druckerzeugungsanlage
zu den einzelnen Arbeitskolben führenden Leitungen je ein Drosselventil eingebaut,
durch deren Einstellung ein gleichmäßiger Zufluß der Preßflüssigkeit zu den einzelnen
Arbeitskolben erreicht werden sollte. Die so ausgestatteten Anlagen sind erfahrungsgemäß
in ihrer Wirkungsweise unsicher, sie bieten keine Gewähr dafür, daß sich die Arbeitskolben
bei wechselnder Belastung oder sich ändernden Reihungswiderständen zwangsläufig
gleichzeitig und gleichmäßig bewegen.
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Die Vorrichtung zum gleichzeitigen und gleichmäßigen Bewegen mehrerer
hydraulischer Arbeitskolben nach der Erfindung ermöglicht es mit vollkominener Sicherheit,
daß sämtliche Arbeitskolben der Anlage ihren HubNveg auch bei verschieden spezifischen
Belastungen gleichzeitig und gleichinäßig zurücklegen. Das wird dadurch erreicht,
daß zwischen die Arbeitskolben und die Druckerzeugungsanlage eine Treibanlage eingeschaltet
wird, die aus einer der Zahl und dem Hubvolumen der Arbeitskolben entsprechenden
Zahl von Treil)zylindern besteht, die zweckmäßig radial auf einem über eine Steuerung
an die Druckerzeugungsanlage angeschlossenen Vorschubzylinder angeordnet sind.
jeder
Treibzylinder ist durch eine Druckleitung mit der hubleistenden Zylinderseite eines
einzigen Arbeitskolbens verbunden, während die rückhubleistenden Zylinderseiten
mit einer gemeinsamen Druckleitung über die Steuerung unmittelbar an die Druckerzeugungsanlage
angeschlossen sind.
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Bei diesem Aufbau der Treibanlage überträgt sich jede Bewegung des
Vorschubzylinders auf die Kolben der Treibzylinder, wobei in diesen eine dem Hub
entsprechende, für alle Zylinder gleiche Flüssigkeitsmenge verdrängt bzw. aufgenommen
wird. Diese gleichen Flüssigkeitsmengen gelangen nun in die jeweils zugehörigen
Arbeitskolben, so daß deren Kolben ohne Rücksicht auf die Lastverteilung sämtlich
den gleichen, von der bewegten Flüssigkeitsmenge abhängigen Hubweg machen. Bei unterschiedlicher
spezifischer Belastung der Arbeitskolben oder der Treibzylinder tritt dabei in dem
Vorschubzylinder eine mittlere spezifische Belastung auf. Außerdem wirkt der Treibapparat
als Druckübersetzer, indem in den Treibzylindern oder Arbeitskolben ein im umgekehrten
Verhältnis der Kolbenflächen höherer Druck als in dem unter dem Druck der Druckerzeugungsanlage
stehenden Vorschubzylinder erzeugt wird.
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Die Bewegung des Treibapparates wird bei der Vorrichtung nach der
Erfindung in bekannter Weise durch die in die Druckleitung der Druckerzeugungsanlage
eingeschaltete Steuerung dadurch ausgelöst, daß man die Treibflüssigkeit entweder
von der Druckerzeugungsanlage zum Vorschubzylinder oder zu den rückhubleistendenZylinderseiten
der Arbeitskolben leitet. Dabei wird je nach der Schaltung die zum Rückhub oder
Vorschub benötigte Treibflüssigkeit in den Flüssigkeitsvorratsbehälter der Druckerzeugungsanlage
zurückgeleitet. Die in den Treibzylindern, den hubleistenden Zylinderseiten der
Arbeitskolben und deren Verbindungsleitungen eingeschlossene Flüssigkeit fließt
entsprechend der Schaltung von den Treibzylindern zu den Arbeitskolben oder umgekehrt,
pendelt also nur hin und her. Um eine gleichmäßige bzw. gleichzeitige Füllung der
pendelnden Flüssigkeit zu erreichen und deren Verluste infolge Undichtigkeiten vor
jedem Arbeitsgang zu ersetzen, sind erfindungsgemäß mit jeeinem Rückschlagventil
versehene Abzweigleitungen vorgesehen, die, einerseits an die Verbindungsleitungen
zwischen Arbeitskolben und Treibzylinder, andererseits an die Druckleitung der Druckerzeugungsanlage
angeschlossen sind. Ein in der gemeinschaftlichen Abzweigungsleitung und der Druckleitung
eingeschaltetes Nachfüllventil ist dabei in der Haltstellung der Steuerung zwangsläufig
geöffnet. Da in der Haltstellung die rückhubleistenden Zylinderseiten der Arbeitskolben
zwangsläufig von der Druckerzeugungsanlage und dem Flüssigkeitsvorratsbehälter abgeschaltet
sind, wird die zwischen Arbeitskolben und Treibzylinder pendelndeFlüssigkeit mit
einem der Druckübersetzung entsprechenden Druck durch die Druckerzeugungsanlage
beaufschlagt, ohne daß sich die Arbeitskolben bewegen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer aus vier Arbeitskolben
bestehenden Hebevorrichtung nach der Erfindung veranschaulicht, und zwar zeigt Abb.
i die grundsätzliche schematische Ausführung, Abb. 2 einen Treibapparat im Längsschnitt
A-B, Abb. 3 einen Treibapparat im Querschnitt C-D. Die zu bewegende Last i greift
beispielsweise an vier Arbeitskolben 2 an, deren Hubräume durch je eine Verbindungsleitung
3 an die Druckräume der entsprechenden Treibzylinder ,4 der Treibvorrichtung 5 angeschlossen
sind. Mit den Kolben 6 der Treibzylinder ist ein Vorschubkolben 7 verbunden, der
sich in dem Zylinder 8 bewegt, der unter Zwischenschaltung einer in bekannter Weise
eingerichteten Steuerung 9 an die Druckerzeugungsanlage angeschlossen ist, die aus
der Preßpumpe io und dem Flüssigkeitsvorratsbehälter i i besteht. Dabei steht der
Hubraum des Vorschubkolbens 7 über die Leitung 12 mit den Einlaß- bzw. Auslaßventilen
13, 14 (Heben und Senken) der Steuerung in Verbindung, zwischen die noch das Rückschlagventi115
eingeschaltet ist. Zu dem Einlaßventil13 führt auch die Druckleitung 16 der Preßpumpe,
während die Druckflüssigkeit über das Auslaßventi114 und die Ablaßleitung 17 zu
dem Flüssigkeitsvorratsbehälter i i zurückgeleitet wird. In die Ablaßleitung 17
ist ein Drosselventil 18 zur Regelung der abzulassenden Flüssigkeitsmenge und damit
der Rückhubgeschwindigkeit des Vorschubzy linders eingeschaltet. Um eine unnötige
Drucksteigerung in der Treibvorrichtung und den Arbeitszylindern zu vermeiden, wird
an der Preßpumpe zweckmäßig eine selbsttätige Druckauslösung vorgesehen. Die Vorrichtung
nach der Erfindung sieht weiterhin vor, daß alle Verbindungen 3 zwischen den Hubräumen
der Arbeitszylinder 2 und den Druckräumen der Treibzylinder 4 über Leitungen 2o
an die Druckleitung 16 der Preßpumpe angeschlossen und in diesen Anschlüssen Rückschlagventile
i9 und im Abzweig des Druckstutzens 16 ein Nachfüllventil 21 und ein Prüfmanometer
24 vorgesehen sind. Letzteres ist in Haltestellung der Steuerung bzw. der Nockenwelle
22 und des Handrades 23 zwangsläufig geöffnet.
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Die Treibvorrichtung nach der Erfindung wird zweckmäßig so ausgebildet,
daß die Treibzylinder konzentrisch um die verlängerte Vorschubzylinderachse angeordnet
sind, wie das in den Abb. 2 und 3 dargestellt ist. Im gezeichneten Fall ist dabei
der Vorschubzylinder 8 mit den Treibzylinderkolben 6 verbunden und beweglich, während
der Kolben 7 des Vorschubzylinders mit der Zuleitungsbohrung 12 und die Treibzylinder
4 in den durch die Säulen 25 im Abstand gehaltenen Querhäuptern 26 und 27 fest angeordnet
sind.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung zum gleichzeitigen und gleichmäßigen
Bewegen mehrerer hydraulischer Arbeitskolben nach der Erfindung ist folgende: In
der Haltstellung i der Steuerung sind die Einlaß- und Auslaßventile 13, 14 geschlossen;
das Nachfüllventi121 ist geöffnet. Die Preßpumpe io fördert in die Abzweigleitungen
20 unter gleichzeitigem Lüften der Rückschlagventile i9, und zwar jeweils an diejenigen
Stellen, die Druckflüssigkeit
durch Undichtigkeiten verloren haben.
Danach und nach dem Entlüften der Anlage steigt nun der Druck in den Leitungen bis
zum Auslösedruck der selbsttätigen Umlaufeinrichtung an der Preßpumpe, der auf dem
Prüfmanometer 24 abgelassen werden kann und so eingestellt ist, daß er nicht ausreicht,
in den Arbeitsböcken 2 Arbeit zu leisten und die Platte i zu heben. Erst in Hebestellung
II der Steuerung ist das Einlaßventil 13 geöffnet und die Preßpumpe, auf Förderung
geschaltet; das Auslaßventil14 und das Nachfüllventil 21 sind geschlossen. Nun wird
Druckflüssigkeit unter gleichzeitigem Anheben des Rückschlagventils 15 der Steuerung
in den Vorschubzylinder 8 des Treibapparates gefördert, der Vorschubkolben 7 mit
den Treibkolben 6 zusammen angehoben und von letzteren aus die Druckflüssigkeit
in die jeweils zugehörigen Arbeitszylinder gebracht, die jetzt gleichzeitig und
vollkommen gleichmäßig angehoben werden und Arbeit leisten. Die Hubbewegung der
Arbeitszylinder dauert dabei so lange, wie die Steuerung sich in Hebestellung befindet
oder der gesamte Hubweg zurückgelegt ist. Dann verhindern die sich selbsttätig schließenden
Rückschlagventile i9 in den Abzweigleitungen 20 ein Zurückfließen der Flüssigkeit
aus den Arbeitszylindern in die Druckleitung 16. In der Senkstellung III der Steuerung
ist das Auslaßventil14 geöffnet; das Einlaßventil 13 und das Nachfüllventi121 sind
geschlossen. Durch den Ablauf der Treibflüssigkeit aus dem Vorschubzylinder 8 in
den Flüssigkeitsvorratsbehälter i i kann sich die Last i durch Eigengewicht mit
einer durch das Drosselventil i9 geregelten Gesch-,vindigkeit senken, und zwar so
lange, wie die Steuerung sich in der Senkstellung befindet oder der gesamte Hubweg
zurückgelegt ist. Beim Senken durch Eigengewicht kann unter Umständen das Nachfüllventil21
fortfallen und die mit den Rückschlagventilen i9 versehenen Abzweigleitungen 20
unmittelbar an die Druckleitung 16 angeschlossen werden. Abweichend vom beschriebenen
Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, bei der erfindungsgemäßen Anlage die Senkbewegung
durch hydraulischen Druck zu bewirken. In diesem Falle müssen die Kolben der Arbeitszylinder
beiderseitig beaufschlagt sein. Zweckmäßig wird dabei der Druck für die Senkbewegung
durch ein zusätzliches Ein- und Auslaßventil in der Steuerung ausgelöst.