DE1007039C2 - Vorrichtung an Drehkranen zur selbsttaetigen Verstellung des Gegengewichts - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 007 ANMELDETAG:

B EKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl. 35 b 3/15

INTERNAT. KL. B 66 C 22. SEPTEMBER 1955

25. APRIL 1957 24.OKTOBER 1957

STIMMT ÜBEKEIN MIT AUSLEGESCHRIFT 1 007 039 (K 26929 XI /35 b)

Die Erfindung betrifft die selbsttätige Verstellung des Gegengewichtes von Drehkranen. Hierfür sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, und zwar kann man das Gegengewicht in Abhängigkeit von der Größe der eingehängten Last, des Lastmomentes oder der Ausladung verstellen. Die Verwendung von Hydraulikzylindern zur Verstellung des Gegengewichtes ist bekannt. Allerdings wird dort die Steuerung stets mechanisch ausgelöst.

Bei. einem bekannten Autokran ist beispielsweise der Gegengewichtsträger mit dem Ausleger zu einem starren System verbunden. Dieses System ist um eine waagerechte Achse in beschränktem Maße schwingbar gelagert und wird durch Verstellung des Gegengewichtes im Gleichgewicht gehalten. Die Relativbewegung ■ zwischen dem sohwingbaren System und dem Untergestell wird zur Verstellung eines Steuerkolbens und damit zur Steuerung des Gegengewichtes verwendet. Selbst bei kleinen Kranen ist eine Unterteilung des drehbaren Teiles in zwei relativ zueinander bewegbare Baugruppen außergewöhnlich teuer und. rechtfertigt nicht den angestrebten Erfolg. Bei schweren Kranen, beispielsweise Eisenbahnkranen, führt dieser Vorschlag jedenfalls zu keinem brauchbaren Ergebnis.

Erfindungsgemäß wird die gesamte Steuerüngsanlage dadurch vereinfacht, daß man auf besondere Tastorgane ganz verzichtet, und zwar wird bei Verwendung eines Auslegers, der über Flüssigkeitszylinder verstellt, beispielsweise angehoben oder gesenkt wird, der in dem oder den Hubzylindern herrschende Flüssigkeitsdruck selbst für die Verstellung und/oder Steuerung des Gegengewichtes benutzt. Mit Hilfe dieses Flüssigkeitsdruckes kann die Ausladung des Gegengewichtes mittelbar oder unmittelbar in Abhängigkeit von dem auf den Auslegerdrehpunkt ausgeübten Lastmoment verändert werden. Regelmäßig wird die Last, die für die Standfestigkeit ausschlaggebend ist, an einem Hebelarm von der Drehachse angreifen, der sich, bezogen auf den Abstand des Hubzylinders von dieser bzw. vom Drehpunkt des Auslegers, nur wenig ändert. In diesem Fall läßt sich aus dem Lastmoment und aus dem Flüssigkeitsdruck im Hubzylinder mit guter Annäherung auch dann dais Kippmoment, bezogen auf die Drehachse des Kranes oder auf die entsprechende Abstützung, ermitteln, wenn der Auslegerdrehpunkt beliebig angeordnet ist. Durch Auftragen der jeweiligen Kippmomente der Last, bezogen auf die Drehachse oder die Abstützung, über dem Lastmoment, bezogen auf den Auslegerdrehpunkt' bzw. über dem Flüssigkeitsdruck, ergeben sich nahezu gerade Kurven.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die (bzw. der) Hubzylinder unmit-Vorrichtung an Drehkranen

zur selbsttätigen Verstellung

des Gegengewichts

Patentiert für:

Krupp-Ardelt G.m.b.H., Wilhelmshaven

Fritz Grandjot, Wilhelmshaven, ist als Erfinder genannt worden

telbar mit einem Gegengewic'htssteuerzylinder in Verbindung gebracht, dessen Kolben oder Zylinder in der einen Richtung durch den Flüssigkeitsdruck und in der anderen Richtung durch ein Rückstellelement gesteuert werden.

Der Gegengewichtssteuerzylinder kann dabei ein Steuerventil verstellen, welches ein Gegengewichtsvers'tellzylinder steuert. Damit eine Kopiersteuerung für ein linear bewegtes Gegengewicht gebildet wird, kann entweder der Steuerzylinder oder sein Kolben oder Stempel am Gegengewicht so befestigt werden, daß er dessen Bewegung mitmacht, so daß eine durch den Flüssigkeitsdruck verursachte Verstellung des Steuerventils durch die nachfolgende Verstellbewegung des Gegengewichtes wieder aufgehoben wird.

Zweckmäßig verbindet man hierzu den Steuerzylinder mit dem Gegengewicht, während das Steuerventil und der Verstellzylinder am Oberwagen befestigt werden. Diese Ausbildungsform hat den Vorteil, daß lediglich eine Flüssigkeitszuführung zu einem am Gegengewicht oder Gegengewichts wagen angeordneten Element vorgesehen werden muß. Da es sich bei diesem Element nur um einen Steuerzylinder handelt, braucht diese Leitung überdies nur einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser zu haben. Es bleibt dem-Konstrukteur überlassen, ob er eine Teleskopzufühirung oder einen Druckmittelschlauch verwenden will.

Eine besonders einfache und robuste Ausführungsform wird gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal dadurch erzielt, daß der Gegengewichtsverstellzylinder unmittelbar mit dem Hubzylinder in Verbindung gebracht wird und daß man das Gegengewicht selbst als Rückstellelement verwendet. Dabei können die zuvor erwähnten Steuerelemente in Fortfall kommen, wodurch die Vorrichtung wesentlich verbilligt wird.

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Außerdem wird mit diesem Merkmal eine weitaus größere Betriebssicherheit erzielt, da das Gegengewicht nicht positiv in seine Einzugsstellung gesteuert zu werden braucht, sich vielmehr selbsttätig in diese Stellung hineinbewegt, wenn der am Verstellzylinder angreifende Kolbendruck nachläßt. Bei einem Rohrbruch oder einem anderen Schaden an der Hydraulikanlage senken sich sowohl der Ausleger mit der Last als auch das Gegengewicht gleichzeitig und mit einer der Größe der Leckstelle entsprechenden Geschwindigkeit ab. Hierfür wird zweckmäßig nach einer weiteren Erfindungsvorschrift das Gegengewicht in an sich bekannter Weise auf einer Kurvenbahn geführt, deren Steigung sich mit der Ausladung des Gegengewichtes vergrößert. Damit verbunden ist dann •regelmäßig eine entsprechende Schwenkbewegung des Verstellzylinders, so daß bei der Ausbildung des Oberwagens auf diese Bewegungsmögliohkeiten Rücksicht genommen werden muß. Besonders vorteilhaft wird das Gegengewicht nach Art eines Hammers bzw. Briefwaagengewichtes schwenkbar aufgehängt, wobei nur ein kleiner Flüssigkeitsdruck erforderlich ist, um das Gegengewicht aus seiner unteren Ruhestellung, in welcher die Bahn nahezu waagerecht verläuft, auszulenken, während zum Anheben des Gegengewichtes im Bereich seiner größten Ausladung die in lotrechter Richtung auf das Gegengewicht ausgeübte Kraft etwa gleich derjenigen des Gegengewichtes wird. Durch geeignete Wahl des Gegengewichtsdrehpunktes, des Hebelarmes und des Drehpunktes des Verstellzylinders und eine entsprechende relative Anordnung dieser Größen zueinander, können die Gegengewichtsausladung und ' der Flüssigkeitsdruck in ein nahezu lineares Verhältnis zueinander gebracht werden, so daß auch ein einmal gewählter Standsicherheitsfaktor stets beibehalten werden kann oder jedenfalls nie unterschritten wird. Diese Bedingung läßt sich nicht ganz so¹ leicht erfüllen, wenn sich der Lastangri'ffspunkt entlang dem Ausleger ändert. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn die Last von einer Laufkatze gehalten wird, die auf dem Ausleger verfahren werden kann. Für diese Anordnung wird schließlich erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Auslegerdrehpunkt in die Drehachse des Kranes zu legen oder mit einem solchen Abstand von dieser Achse anzuordnen, der gleich dem kleinsten Abstand der Abstützung von der Drehachse ist. Dabei läßt sich die Summe aller Auslegermomente auf die Drehachse bzw. die Auslegermomente, bezogen auf die Abstützung, ebenfalls durch den Flüssigkeitsdruck ermitteln. Daher kann dieser Druck auch in der vorbeschriebenen Weise unmittelbar für die Steuerung des Gegengewichtes herangezogen werden.

Eine Ausführungsform der. Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Eisenbahndrehkranes,

Fig. 2 eine Ansicht von links auf den in Fig. 1 dargestellten Drehkran,

Fig. 3 eine Ausführungsform, wobei der Auslegerdrehpunkt in die Krandreihachse hineinverlegt worden ist,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform, wobei der Auslege.rdrehpunkt über der jeweiligen Abstützung angeordnet ist,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Steueranordnung mit Vorsteuerung für das Gegengewicht,

Fig. 6 eine besondere Ausführungsform der Erfindung, wobei das Gegengewicht auf einer Kurvenbahn geführt wird, während

Fig. 7 eine solche Ausführungsform der Erfindung wiedergibt, bei welcher das Gegengewicht hammerartig aufgehängt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Eisenbahndrehkran mit einem Unterwagen 1, der sich im Betrieb über zusätzliche Schwenkarme 2 bei 3 abstützt. Mit dem Unterwagen ist über eine Zug- und Druckkräfte übertragende Drehlagerung 4 ein Oberwagen 5 verbunden. Ein Ausleger 6 ist bei 7 drehbar am Oberwagen angelenkt und wird über Flüssigkeitszylinder 8 angehoben und abgesenkt. An der äußeren Spitze des Auslegers ist ein Kranhaken 35 für leichtere Lasten an einer Flasche 36 relativ zum Ausleger heb- und senkbar aufgehängt. Ein weiterer Kranhaken 9 für größere Lasten ist näher zum Auslegerdrehpunkt hin vorgesehen und unmittelbar am Ausleger aufgehängt. Die durch diesen Haken aufzunehmenden Lasten werden also durch den Flüssigkeitszylinder 8 selbst angehoben.

Am hinteren Ende des Oberwagens 5 ist ein relativ zu diesem verfahrbarer Gegengewichtsschli'tten 10 angeordnet. Das Gegengewicht 11 selbst ist U-förmig ausgebildet, so daß es entlang dem Oberwagen über einen Motor- und Getriebeblock 12 hinweg nach vorn in die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung verfahren werden kann. Die Gesamtanordnung ist so gewählt, daß für die Berechnung der Gegengewichte die auf den Haken 9 reduzierte Last als maßgebend angenommen werden kann. Mit anderen Worten, wenn man am Haken 35 die größte dort zulässige Last angreifen läßt und das von dieser Last auf den Drehpunkt 7 ausgeübte Lastmoment auf den Angriffspunkt am Haken 9 reduziert, so ist die Standsicherheit; bezogen auf die Abstützung 3, stets größer als dann, wenn am Haken 9 die dort zulässige Last angreift. Von dieser Voraussetzung kann ausgegangen werden, wenn das Moment mit der größtzulässigen Last am Haken 9, bezogen auf die Abstützung 3, größer als das Moment der zulässigen Last am Haken 35, bezogen auf die Abstützung 3, ausgebildet ist. Hinsichtlich der Drehachse 13 des Kranes liegen die Verhältnisse noch entsprechend günstiger. Folglich kann angenommen werden, daß durch das Leergewicht bzw. Leermoment des Auslegers 6 im Hubzylinder 8 ein Flüssigkeitsdruck P₁ hervorgerufen wird, während der diesen Druck übersteigende Wert p₂ ein Maß für die am Haken 9 angreifende Last ergibt. Daher läßt sich auch aus dem Wert p₂ unmittelbar entweder das Lastmoment auf die Drehachse 13 oder die Abstützung 3 ermitteln. Somit kann auch der Druck />₂ selbst in ein lineares Verhältnis zur Ausladung des Gegengewichtes gesetzt werden. Etwas anders liegen die Verhältnisse, wenn, wie dies in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, auf dem Ausleger 6^a bzw. 6* eine Laufkatze 14 vorgesehen wird, wobei für die Berechnung der Standsicherheit von der Belastung am.^Iaken 15 der Laufkatze 14 ausgegangen werden muß. Rollen die Momente in bezug auf die Krandrehachs'e 13 ausgeglichen werden, so wird der Auslegerdrehpunkt 7" zweckmäßig in diese Achse hineinverlegt, wie dies auch in Fig. 3 dargestellt ist.

Ist dagegen die Standsicherheit in bezug auf die Abstützung 3 zu berücksichtigen, so wird der Auslegerdrehpunkt 7^b vorteilhaft lotrecht über diese Ab-Stützung verlegt. In diesen beiden Fällen ist auch bei einer verfahrbaren Laufkatze der Flüssigkeitsdruck in den Hubzylindern 8^Ö und 8^b stets unmittelbar linear

. proportional zu allen vom Ausleger auf die .Krandrehachse bzw. die Abstützung ausgeübten Momenten.

Reibungsverluste, die beispielsweise an der Stopf-

1 UU / UJiJ

büchse auftreten, sind von untergeordneter Größe und lassen sich durch die Wahl eines vergrößerten Sicherheitsfaktors berücksichtigen.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Steuervorrichtung für die Ausladung des Gegengewichte in linearer Abhängigkeit vom Flüssigkeitsdruck. Eine Pumpe P saugt aus einem Rücklaufbehälter 16 und fördert in eine Druckleitung 17, die über eine Leitung 18 mit zwei Hubzylindern 8, über eine Leitung 19 mit einem Steuerzylinder 20 und über eine Leitung 21 mit einem Steuerventil 22 verbunden ist. Der Steuerzylkider 20 ist am Gegengewicht 11 bzw, am Gegengewichtswagen 10 befestigt. Im vorliegenden Fall ist die Leitung 19 als Teleskopleitung ausgebildet. Sie kann jedoch auch mit den gleichen Vorteilen' durch eine Schlauchleitung gebildet werden. In dem Steuerzylinder 20 ist ein Kolben 23 verschiebbar geführt und wird von der Gegengewichtsseite her durch Drucköl beaufschlagt, dessen Druck gleich demjenigen in den Hubzylindern 8 ist.

Auf der anderen Seite des Kolbens 23 greift eine im Steuerzylinder 20 abgestützte Druckfeder 24 an.. Der Kolben 23 verschiebt über seine Kolbenstange 25 einen Steuerkolben 26 im Steuerventil 22, wodurch Drucköl aus der Leitung 21 vor oder hinter einen Kolben 27 im Gegengewichtsverstellzylinder 28 gesteuert wird.

Wenn somit der Druck im Hubzylinder beispielsweise duoroh Anheben einer Last ansteigt, dann wird die Feder 24 im Steuerzylinder 20 zusammengedrückt, wobei sich der Steuerkolben 26 im Ventil 22 verschiebt und über eine Leitung 29 Drucköl hinter den Kolben 27 fördert. Dieser Kolben verschiebt so lange das Gegengewicht 11 im Sinne einer Vergrößerung der Ausladung, und nimmt dabei den Steuerzylinder 20 mit, bis die Federkraft der Feder 24 die auf den Kolben 23 ausgeübte Kraft der Druckflüssigkeit übersteigt bzw. ebenso groß wird wie diese, wobei der Ventilkolben 26 in seine Ausgangsstellung übergeführt wird und sowohl die Leitung 29 als auch eine weitere Leitung 30 zum Verstellzylinder 28 schließt. Durch die Leitung 30 ist zuvor die Rücklaufflüssigkeit aus dem Raum vor dem Kolben 27 über das Ventil 22 durch eine Rücklaufleitung 31 abgeflossen.. Bei einem Absetzen der Last bzw. einer Verkleinerung des Lastmomentes tritt der umgekehrte Vorgang ein, daß die Feder 24 die Kraft der entgegenwirkenden Druckflüssigkeit überwindet und das Steuerventil 22 so> verstellt, daß Drucköl durch die Leitung 30 vor den'Kolben 27 gefördert wird, während die Rücklaufflüssigkeit aus dem Zylinder 28 über die Leitung 29 abfließen kann, bis die Kräfte im Steuerzylinder.20 einander ausgleichen. Die Steuervorrichtung spricht, bei jeder¹ Veränderung der Lastgröße oder des Lastmomentes selbsttätig an, so daß stets eine gleichbleibende Sicherheit gegen Kippen oder auch eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Lastkräfte gewährleistet werden kann. Dies gilt auch dann, wenn das Lastmoment sich nähert, ohne daß die Pumpe P eingeschaltet ist. In diesem Fall wird stets Druckflüssigkeit aus den Zylindern 8 entsprechend der S'ellung des Steuerventils 22 vor oder hinter den Kolben 27 gefördert. Der Durchmesser des Zylinders 28 kann unverhältnismäßig- kleiner als derjenige der Zylinder 8 ausgebildet werden. Die Flüssigkeitsverluste, die beim Verschieben des Gegengewichtes auftreten, wenn die Pumpe P nicht läuft, haben daher für die Stellung des Auslegers praktisch keine Bedeutung.

An Stelle des Kolbens 23 kann auch die Kolbenstange 25 selbst in Form eines Druckstempels in den Steuerzylinder 20 eingeführt werden und entsprechend mit einer Zugfeder, die sich innerhalb oder außerhalb des Zylinders anordnen läßt, zusammenwirken. Im vorliegenden Fall kann das Gegengewicht, da es positiv in beiden Richtungen gesteuert wird, auf einer ebenen Bahn geführt werden. Die Gesamtanordnung läßt sich noch dadurch vereinfachen, daß man das Gegengewicht auf einer geneigten Bahn führt, wobei es die Bewegung in der einen von beiden Richtungen selbsttätig ausführt. In diesem Fall ist also lediglich ein Steuerventil erforderlich, welches den Zu- und Ablauf beispielsweise für den Raum hinter dem Kolben 27 steuert.

Eine weitere Vereinfachung der gesamten Anordnung läßt sich gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 6 oder 7 erzielen. Dort ist nämlich das Gegengewicht auf einer Bahn geführt, deren Steigung sich bei einer Vergrößerung der Ausladung ebenfalls vergrößert.

Nach Fig. 6 kann diese Führung auf einer Kurvenbahn 32 erfolgen. Hierfür muß der Verstellzylinder 28° schwenkbar aufgehängt werden, wie dies bei 33 dargestellt ist. Er kann aber unmittelbar an die Druckleitung 17 angeschlossen bzw. mit den Zylindern 8 verbunden werden. Irgendwelche Steuerelemente mit Federkräften od. dgl. sind nicht mehr erforderlich.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich gemäß Fig. 7 dann, wenn das Gegengewicht nach Art eines Hammers um einen Drehpunkt 34 schwenkbar gelagert und somit auf einer Kreisbahn geführt wird. Die letztere Anordnung wird vor allem darum bevorzugt, weil sie die Vorteile besonders einfacher Ausführungsform und größter Betriebssicherheit miteinander vereinigt.

Claims (8)

Patentansprüche=

1. Vorrichtung an Drehkranen zur selbsttätigen Verstellung des Gegengewichtes in Abhängigkeit vom Lastmoment, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Auslegers (6), der über Flüssigkeitszylinder (8) verstellt, beispielsweise angehoben oder gesenkt, wird, der in dem oder den Hubzylindern (8) vorhandene Flüssigkeitsdruck für die an sich bekannte Verstellung und/ oder Steuerung des Gegengewichtes (11) benutzt wird. _/

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (bzw. der) Hubzylinder (8) unmittelbar mit einem Gegengewichtssteuerzylinder (20) in Verbindung stehen, dessen Kolben (23) oder Stempel in der einen Richtung durch den Flüssigkeitsdruck und in der anderen Richtung durch ein Rückstellelement (24) zu steuern ist, dessen Kraft sich mit der Ausladung des Gegengewichtes (11) ändert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) des Gegengewichtssteuerzylinders (20) ein Steuerventil (22) verstellt, welches einen Gegengewichtsverstellzylinder (28) steuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegengewiehtssteuerzylinder (20) mit dem Gegengewicht verbunden ist, während das Steuerventil (22) und der Gegengewichtsverstellzylinder (28) am Oberwagen (5) befestigt sind, derart, daß eine Kopiersteuerung für das linear bewegte Gegengewicht gebildet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegengewichtsverstellzylinder (28^ß, 28*) unmittelbar mit dem Hubzylinder in Verbindung steht und daß das Gegengewicht 'selbst als Rückstellelement wirksam ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht in an sich bekannter Weise auf einer Kurvenbahn (32) geführt ist, deren Steigung sich mit der Ausladung des Gegengewichtes vergrößert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht nach Art eines Hammers bzw. Briefwaagengewichtes schwenkbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich der Lastangriffspunkt entlang dem Ausleger ändert, beispielsweise eine Laufkatze auf dem Ausleger verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslegerdrehpunkt (J", 7^b) in die Drehachse (13) des Kranes gelegt oder mit einem solchen Abstand von dieser Achse angeordnet ist, der gleich dem kleinsten Abstand der Abstützung (3) von der Drehachse (13) ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 604 852, 190 594;
USA.-Patentschrift Nr. 2 703 180.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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