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Hydropneumatische Feder für Schonklappen in Fördergefäßen, Meßtaschen
u. dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydropneumatische Feder für Schonklappen
in Fördergefäßen, Meßtaschen u. dgl. mit einem hydraulischen Innenzylinder, auf
dessen Kolbenstange die Schonklappe einwirkt, und mit einem konzentrisch dazu angeordneten
Außenzylinder, in dem ein Schwimmkolben gleitet, der den Außenzylinder in einen
Gasdruckraum und einen Flüssigkeitsdruckraum unterteilt, wobei die Flüssigkeitsdruckräume
über einen Kanal mit eingebauter Drosselvorrichtung miteinander verbunden sind.
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Die bekannten hydropneumatischen Federn dieser Art, die als Stoßdämpfer
oder hydraulische Stempel u. dgl. Verwendung finden, sind so ausgebildet, daß das
Gas im Gasdruckraum beim Ausschub der Kolbenstange unter Einwirkung einer äußeren
Last entspannt und zugleich das Flüssigkeitspolster in den Flüssigkeitsdruckräumen
vom Druck entlastet wird.
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Es ist daher mit diesen Vorrichtungen nicht möglich, die Verstellung
einer in einem Fördergefäß od. dgl. angeordneten und die Kolbenstange der Feder
bei der Senkbewegung auf Zug beanspruchenden Schonklappe über den Druck im Gasdruckraum
des Zylinders so zu steuern, daß die Schonklappe mit einer konstanten und weitgehend
beliebig einstellbaren Kraft in der Ruhelage gehalten und ihrem Abschwenken bei
Überschreiten einer Grenzbelastung ein stetig ansteigender Widerstand entgegengesetzt
wird.
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Bekannt sind auch Federn für die Steuerung der Stellbewegungen von
Schonklappen für Fördergefäße u. dgl., bei denen auf der Kolbenstange eines zwischen
der Schonklappe und der Wand des Fördergefäßes angeordneten Hydraulikzylinders eine
Schraubenfeder liegt, die die Schonklappe in der aufgeschwenkten Stellung hält und
beim Einschub der Kolbenstange des als Bremszylinder wirkenden Hydraulikzylinders
zusammengedrückt wird. Bei Entlastung der Schonklappe wird diese unter der Wirkung
der Rückstellkraft der Feder wieder in die Ausgangslage zurückgeschwenkt. Es liegt
auf der Hand, daß die Anordnung einer Schraubenfeder, die wegen der auftretenden
hohen Kräfte sehr stark sein muß und daher verhältnismäßig groß baut, nachteilig
ist. Zudem besteht die Gefahr, daß die Feder im Betrieb so stark verschmutzt, daß
die Schonklappe nach dem Entleeren des Gefäßes nicht mehr vollständig in die Schließstellung
zurückgeschwenkt wird.
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Es sind ferner zur Abstützung von in einem Fördergefäß od. dgl. angeordneten
Schonklappen Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen ein an dem Gefäß abgestützter
und mit seiner Kolbenstange an der Schonklappe angreifender Hydraulikzylinder an
einen Gasdruckzylinder so angeschlossen ist, daß das Abschwenken der Schonklappe
gegen die Druckrichtung des Gases und das Zurückschwenken der entlasteten Schonklappe
unter Einwirkung des Gasdruckes erfolgt. Auch diese bekannte Vorrichtung ist so
ausgebildet, daß beim Abschwenken der Schonklappe die Kolbenstange eingeschoben
und beim Zurückschwenken der Schonklappe die Kolbenstange wieder ausgeschoben wird.
Hierbei ist im übrigen der Gasdruckraum, welcher den Kraftspeicher der hydropneumatischen
Feder bildet, von dem eigentlichen Schwenkzylinder getrennt und mit diesem über
Leitungen verbunden. Es liegt auf der Hand, daß eine solche Anordnung schon wegen
der zu verlegenden Druckmittelleitungen und der dadurch bedingten Gefahr der Leckverluste
unzweckmäßig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine klein bauende hydropneumatische
Feder von einfacher und robuster Ausführung zu schaffen, die im Einsatz unabhängig
von einer äußeren Druckmittelquelle ist und so ausgebildet ist, daß sie bei einer
Zugbeanspruchung ihrer Kolbenstange die in einem Fördergefäß, einer Meßtasche einem
Bunker od. dgl. eingebaute Schonklappe mit einer konstanten und
einstellbaren
Kraft in der aufgeschwenkten Stellung hält und die dem Einschwenken der Schonklappe
unter Belastung durch das auf ihr ruhende Haufwerk einen mit der Einschwenkbewegung
zunehmenden Widerstand entgegensetzt, derart, daß sich die Eicschwenkgeschwindigkeit
der Schonklappe der jeweiligen Belastung durch das zufließende Haufwerk selbsttätig
anpaßt. Außerdem soll die Feder so ausgebildet sein, daß ein zu schnelles Zurückschwenken
der Schonklappe in ihre hochgeklappte Lage vermieden wird, da dies zu Erschütterungen
innerhalb des Fördergefäßes führen kann.
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Gemäß der Erfindung ist bei einer die Kolbenstange während der Senkbewegung
auf Zug beanspruchenden Schonklappe das kolbenstangenseitige Ende des Innenzylinders
als Flüssigkeitsdruckraum ausgebildet, der durch den Kanal mit dem Flüssigkeitsdruckraum
am entgegengesetzten Ende des Außenzylinders verbunden ist.
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In baulich zweckmäßiger Ausgestaltung weisen der Innenzylinder und
der konzentrische Außenzylinder voneinander getrennte Wandungen auf, wobei der Verbindungskanal
der Flüssigkeitsdruckräume zwischen diesen Wandungen liegt. Vorteilhaft ist ferner
eine Anordnung, bei der der Innenzylinder und der Außenzylinder an beiden Stirnseiten
durch je eine gemeinsame Abdeckplatte abgeschlossen sind, wobei die die Kolbenstange
des Innenzylinders führende Abdeckplatte ein Einfüllventil für die Füllung der Zylinderkammer
des Außenzylinders mit Gas aufweist, während die andere Abdeckplatte mit einem Einfüllventil
für die Druckflüssigkeit und außerdem mit einem Entlüftungsventil versehen ist.
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Da bei der erfindungsgemäßen Feder der Schwimmkolben ebenso wie der
die Kolbenstange tragende Kolben beim Abwärtsschwenken der Schonklappe sich nach
oben verschiebt, befindet sich das komprimierte Gaspolster oberhalb des Schwimmkolbens.
Falls Leckflüssigkeit an dem Schwimmkolben vorbei in den Gasdruckraum gelangen sollte,
so wirkt diese als eine zusätzliche Dichtung. Sie verringert außerdem die Reibung
an dem Schwimmkolben. Wenn andererseits Gas aus dem Gasdruckraum in den unterhalb
des Schwimmkolbens befindlichen Flüssigkeitsdruckraum gelangt, so wird dieses beim
Rückhub, d. h. beim Hochschwenken der Schonklappe in den Gasdruckraum zurückgedrückt.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt im Längsschnitt die erfindungsgemäße hydropneumatische
Feder; Fig. 2 zeigt die Feder gemäß Fig. 1 in Seitenansicht in Verbindung mit einem
Fördergefäß und einer darin eingebauten Schonklappe.
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Aus Fig. 1 ist der Aufbau und die Arbeitsweise der hydropneumatischen
Feder zu entnehmen, während F i g. 2 die Feder in Verbindung mit einem Skip- oder
Fördergefäß bekannter Ausführung zeigt.
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Die hydropneumatische Feder ist hier mit dem einen Ende 5 an dem Fördergefäß
und mit dem anderen Ende an einer Konsole 6 einer Schonklappe 7 angelenkt, die um
ein Gelenk 8 schwenkbar in dem Fördergefäß aufgehängt ist.
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Die hydropneumatische Feder weist einen Innenzylinder 9 und einen
darin arbeitenden Kolben 10 mit Kolbenstange 11 auf. Konzentrisch zu dem Innenzylinder
9 sind zwei Rohre 12 und 13 angeordnet, die zusammen einen Außenzylinder 14
bilden,
in dem ein ringförmiger Schwimmkolben 15 gleitet, der einen Gasdruckraum und einen
Flüssigkeitsdruckraum voneinander trennt. Der Ringraum zwischen dem Innenzylinder
und dem Außenzylinder bildet eine Durchlaßleitung 16 für den Fluß des hydraulischen
Mediums zwischen dem Innenzylinder 9 und dem Flüssigkeitsdruckraum des Außenzylinders
14. Dieser Flüssigkeitsdruckraum liegt auf der rechten Seite des Kolbens 15 und
ist über eine Öffnung 15a mit der Leitung 16 verbunden. Einstellbare Drosselventile
17 regeln den Fluß des hydraulischen Mediums zwischen dem Zylinder 9 und dem Kanal
16.
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Die Kolbenstange 11 ist mit einem Verbindungsstück 18 versehen, in
dem sich ein Gelenkauge für den Anschluß der Konsole der Schonklappe 7 befindet.
Eine Abdeckplatte 19 verschließt das eine Ende der beiden Zylinder 9 und 14 und
der Durchflußleitung 16. Sie trägt ebenfalls ein Verbindungsstück 20 mit Gelenkauge,
das für den Anschluß mit dem Fördergefäß dient. Der Kolben 10, die Kolbenstange
11 und der Kolben 15 sind in bekannter Weise abgedichtet, um Verluste des hydraulischen
Mediums zu vermeiden.
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Die das andere Ende der Zylinder 9 und 14 verschließende Abdeckplatte
21 weist ein Einfüllventil 22 für das Einfüllen des Gases auf. Ein ähnliches Einfüllventil
(nicht dargestellt) für das Einfüllen des hydraulischen Mediums in die verschiedenen
Flüssigkeitsräume befindet sich an der Abdeckplatte 19.
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Außerdem weist der Hydraulikzylinder an seiner höchsten Stelle ein
(nicht dargestelltes) Entlüftungsventil bekannter Ausführung auf.
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Bevor die Vorrichtung in Benutzung genommen wird, muß sie mit Gas
und hydraulischem Medium geladen werden. Ein inertes Gas, wie beispielsweise Stickstoff,
wird durch das Einfüllventil 22 in den Gasdruckraum eingeführt, und zwar mit einem
vorbestimmten Druck, der sich nach der kleinsten Kraft richtet, die der Kolben 10
aufzunehmen hat.
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Dann wird durch das genannte Flüssigkeitseinfüllventil ein hydraulisches
Medium, wie beispielsweise Mineralöl, eingeführt, bis der Zylinder und die Kanäle
gefüllt sind. Während des Einfüllens kann die Luft durch das genannte Entlüftungsventil
entweichen, welches sich an der entgegengesetzten Seite des Hydraulikzylinders befindet.
Sobald der Hydraulikzylinder gefüllt ist, wird das Entlüftungsventil geschlossen
und noch eine weitere festgesetzte Flüssigkeitsmenge eingeführt, um eine gewisse
Reserve für etwaige Leckverluste zu haben. Der Zylinder ist jetzt betriebsfertig.
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Sobald im Betrieb die Kraft auf die Kolbenstange 14 den vorbestimmten
Mindestbetrag übersteigt, schiebt sich die an dem Kolben 10 angeordnete Kolbenstange
11 aus, wobei eine bestimmte Menge des hydraulischen Mediums durch die Drosselventile
17 in die Leitung 16 und den gasfreien Flüssigkeitsdruckraum auf der einen Seite
des Schwimmkolbens 15 hinüberfließt, der sich dabei so verschiebt, daß das Gas im
Raum 14 komprimiert wird.
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Wenn die äußere Kraft auf den Kolben nachläßt, bewirkt das den Kolben
15 belastende komprimierte Gas einen Rückfluß der Flüssigkeit in den Zylinder9,
so daß der Kolben 10 und die Kolbenstange 11 in ihre ursprüngliche Stellung zurückgeschoben
werden.
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Die Verschiebegeschwindigkeit wird wiederum durch die Drosselventile
17 gesteuert.
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Zweckmäßig wird für die hydropneumatische Feder ein inertes Gas verwendet,
um jede Explosionsgefahr auszuschließen. Die Gaszuführung befindet sich geschützt
innerhalb der Vorrichtung.
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Durch die bei der Ölverdrängung auftretende Gaskompression läßt sich
die Bewegung der Schonklappe in beiden Richtungen mit Hilfe der Drosselventile genau
steuern.
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Die Anordnung wird zweckmäßig so getroffen, daß im Fall von Gas-
oder Ölverlusten, die zu Druckverlusten führen, neues Öl und Gas auf einfache Weise
nachgefüllt werden können. Ein Druckmesser kann mit der Feder verbunden sein, um
die Überwachung des Systems zu erleichtern.