DE2754016B2

DE2754016B2 - Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder

Info

Publication number: DE2754016B2
Application number: DE19772754016
Authority: DE
Inventors: Walter 7527 Kraichtal Mayer
Original assignee: Walter Mayer Foerdertechnik 7527 Kraichtal GmbH
Current assignee: Walter Mayer Foerdertechnik 7527 Kraichtal GmbH
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1977-12-05
Publication date: 1981-02-12
Also published as: ATA864178A; GB2009322B; FR2410755B1; AT358772B; DE2754016C3; CH634899A5; FR2410755A1; GB2009322A; DE2754016A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Teleskop-Hubzylinder mit einem Vollkoben und wenigstens einem Hohkolben, in dessen Boden ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil vorgesehen ist welches einen vom Druckraum des Hubzylinders zum Innenraum des Hohlkolbens führenden Oberströmkanal abschließt

Die Erfindung findet Anwendung bei Teleskop-Hubzylindern mit einer beliebigen Anzahl von Teleskop-Stufen und sie eigenet sich besonders für Teleskop-Gleichlauf-Hubzylinder zur Betätigung hydraulischer Aufzüge.

ίο Bei Teleskop-Hubzylindern sind Drucköl-Verluste unvermeidbar. Solche Verluste treten an den Dichtungen zwischen dem Hubzylinder und den Kolben der Aggregate auf; dabei tritt Drucköl entweder ins Freie oder es fließt Drucköl von einem Ringraum zwischen zwei Kolben in den Druckraum im Hubzylinder. Ein Drucköl-Verlust äußert sich darin, daß die betreffende Teleskopstufe nicht mehr voll ausgefahren wird, und dient z. B. der Teleskop-Hubzylinder zum Antrieb eines Aufzuges, dann erreicht deshalb der Fahrkorb die oberste Haltestelle nicht mehr, die Fahrgäste können nicht mehr aussteigen und die Aufzugsanlage ist gestört Es ist bekanrrt, zum Ausgleich der Druckverluste in

den einzelnen Teleskop-Stufen im Bereich der untersten Stellungen der Kolben in den Zylinderwänden Ringnuten anzubringen, mit deren Hilfe die Druckräume miteinander verbunden werden können, wenn die Kolben unter ihre unterste Betriebsstellung — bei welcher dsr Aufzugskorb zum Be- und Entladen im untersten Geschoß steht — hinweg noch weiter nach unten in die Endstellung des Aggregates verschoben werden. In dieser Endstellung kann dann Drucköl durch die Ringnuten z. B. aus dem Druckraum des Hubzylinders in den Ringraum zwischen den Kolben überströmen, wodurch die Drucköl-Verluste ausgeglichen werden. Um aber die Kolben in diese Endstellung zu 'verschieben, sind besondere Maßnahmen erforderlich, beispielsweise müssen hydraulische Aufzüge in kurzen zeitlichen Abständen regelmäßig von Hand in eine Drucköl-Ausgleich-Endstellung gebracht werden, die unter der untersten Betriebsstellung liegt. Dies bedeutet, daß der Aufzug jeweils über eine gewisse Zeit außer Betrieb gesetzt werden muß (DE-AS 21 04 502).

Des weiteren ist es bekannt, im Boden des bzw. der Hohlzylinder von Teleskop-Hubzylindern Rückschlagventile anzordnen, deren Tätigkeit durch einen Stößel freigegeben wird (DE-PS 1101964). Die Freigabe erfolgt, wenn die Kolben wiederum über ihre unterste Betriebsstellung hinaus in ihre untere Endstellung — bei welcher alle Kolben gänzlich am jeweiligen Anschlag stehen — gefahren werden, in welcher der Stößel auf dem Boden des Hubzylinders bzw. des nächstgrößeren Hohlzylinders aufsteht. Auch hier erfolgt der unumgängliche Ausgleich von Drucköl-Verlusten nicht etwa laufend von selbst, sondern die mit Rückschlagentilen ausgestatteten Geräte bedürfen ebenfalls regelmäßiger, zeitaufwendiger Wartung, indem von Zeit zu Zeit nach Außerbetriebnahme von Hand alle Kolben in die untere Endstellung gebracht werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzugschlagen, damit der Ausgleich von Drucköl-Verlusten während des normalen Betriebes eines Teleskop-Hubzylinders fortwährend selbsttätig erfolgt und eine Überfüllung des Innenraumes des Hohlkolbens vermieden wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird von einem hydraulischen Teleskop-Hubzylinder der eingangs erwähnten Bauart ausgegangen und gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß im Boden des Hohlkolbens ein

pilzförmig ausgebildeter, von einem Drosselkanal durchsetzter Differenzkolben vorgesehen ist, welcher in einem pilzförmigen Zylinderraum gleitet und dessen kleinere Kolbenfläche am Kolbenfuß der Ventilkugel des Rückschlagventils zugewandt ist und dessen größere Kolbenfläche zum Innenraum des Hohlkolbens weist, und daß der Kolbenfuß im unteren Totpunkt des Differenzkolbens an der den Oberströmkanal verschließenden Ventilkugel anliegt Dieser als Rückschlagventil wirksame Differenzkolben wird in der Weise vom Druck des ita Ringraum zwischen dem Hubzylinder und dem Hohlkolben befindlichen Drucköls selbsttätig gesteuert, daß immer dann Drucköl aus dem Druckraum des Hubzylinders mittels des Oberströmkanals die Drucköl-Verluste ersetzt, wenn beim Einfahren der Vollkolben wegen Drucköl-Mangel seine unterste Stellung schon eingenommen hat, bevor der Einfahrvorgang des ganzen Aggregates beendet ist Der Vollkolben sitzt dann auf dem Hohlkolben auf, was zur Folge hat, daß der Druck im Ringraum naiiezu gegen Null geht Da im Druckraum des Hubzylinders aber noch Druck herrscht, kann jetzt der Differenzkolben öffnen, so daß Drucköl überströmt. Hydraulische Teleskop-Hubzylinder, welche mit der Neuerung ausgestattet sind, bedürfen bezüglich ihrer Drucköl-Verluste keinerlei Wartung.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die Mündung des Drosselkanals als Ventilsitz ausgebildet und wirkt mit der Ventilkugel des Rückschlagventils zusammen und ein Nebenschlußkanal verbindet den Drosselkanal mit dem Ende des Zylinderraumes unterhalb des Kolbenfußes.

Hierdurch gelingt es, die Dichtprobleme des Rückschlagventiles leicht zu beherrschen und den Differenzkolben unabhängig vom Rückschlagventil optimal zu dimensionieren, darüber hinaus gewährleistet diese Maßnahme das Abheben der das Rückschlagventil bildenden Ventilkugel von ihrem Ventilsitz an der Mündung des Drosselkanals.

Im Bereich des Bodens des Hohlkolbens kann ein den Hub des Differentialkolbens begrenzendes Sicherungselement angeordnet sein, dadurch werden Betriebsstörungen mi. Sicherheit verhindert.

Um ein unerwünschtes öffnen des Überströmkanals unter der Einwirkung dynamischer Belastungen des Teleskop-Hubzylinders zu vermeiden, wird der Differenzkolben mit Hilfe eines Federelementes in den Zylinderraum gedrückt Als Federelement dient vorteilhaft ein luftleerer Raum unterhalb des Kolbenkopfes des Differenzkolbens, wozu der Differenzkolben sowohl an seinem Kolbenfuß wie an seinem Kolbenkopf zweckmäßig Ringdichtungen trägt.

Um das Einsetzen des Differenzkolben in den Zylinderraum zu ermöglichen, ist dieser zwischen den beiden Ringdichtungen mit einer Entlüftungsoohrung versehen, welche nach erfolgtem Einsetzen dicht verschlossen wird.

Es hat sich gezeigt, daß — wenn ein unerwünschtes öffnen bzw. Schließen des Rückschlagventils mit Sicherheit vermieden sein soll — die Querschnittsfläche des Kolbenkopfes diejenige des Kolbenfußes um wenigstens eine Zehnerpotenz überschreiten muß.

In weiterer Ausgestaltung der Neuerung ist im Differenzkolben ein selbsttätiges Einwegventil vorgesehen, das den Drosselkanal zum Innenraum des Hohlkolbens öffnet. Mit diesem Einwegventil läßt sich der Schließvorgang des Rückschlagventils vorteilhaft beeinflussen.

Es ist konstruktiv sehr einfach, wenn als Einwegventil eine durch eine Druckfeder belastete Kugel dient ebensogut kann aber auch ein handelsübliches, geeignetes Rückschlagventil Verwendung finden.
Eine bevorzugte Ausführungsfonn ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt die im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt einen hydraulischer. Teleskop-Gleichlauf-Hubzylinder in einem Längsschnitt

ίο In einem Hubzylinder 1 ist ein Hohlkolben 2 und in diesem wiederum ein Vollkolben 3 verschiebbar angeordnet Der Hubzylinder 1 besitzt einen Druckraum 4, in welchen eine Druckleitung 5 führt Wird der Druckraum 4 durch eine Pumpe (nicht dargestellt) über die Druckleitung 5 mit Drucköl beaufschlagt dann verschiebt sich der Hohlkolben 2 in axialer Richtung. Im Ringraum 6 zwischen dem Hubzylinder 1 und dem Hohlkolben 2 befindet sich ebenfalls Drucköl, welches durch die Dichtung 7 von dem im Druckraum 4 befindlichen Drucköl getrennt ist Verschiebt sich nun der Hohlkolben 2 axial, dann wird das Drucköl des Ringraumes 6 durch die öffnungen 8 in den Innenraum 9 des Hohlkolbens 2 gedrückt wo es den Vollkolben 3 ebenfalls in axialer Richtung verschiebt Der Teleskop-Hubzylinder ist so dimensioniert daß bei konstantem Förderstrom und gleichbleibendem Druck der Pumpe die Aus- und Einfahrgeschwindigkeit des Vollkolbens 3 gleichförmig ist wobei der Hohlkolben 2 und der Vollkolben 3 gleichzeitig aus- bzw. einfahren; dasselbe gilt wenn das Aggregat mehrere Hohlkolben aufweist.

Eine Dichtung 10 zwischen Hubzylinder 1 und Hohlkolben 2 sowie eine weitere Dichtung 11 zwischen Hohlkolben 2 und Vollkclben 3 sollen das Ausdringen des Drucköles verhindern. Der Vollkolben 3 besitzt an seinem oberen Ende eine Anschlagplatte 12, welche das Einfahren begrenzt und Anschlagnasen 13, die das Ausfahren begrenzen.

Der Hohlkolben 2 weist einen hohen Boden 14 auf, der einen pilzförmigen Zylinderraum 15 enthält welcher zentrisch angeordnet ist und dessen Ende 16 in einen

Überströmkanal 17 mündet der zum Druckraum 4 führt.

In dem Zylinderraum 15 gleitet ein pilzförmig ausgebildeter Differenzkolben 18.

Der Differenzkolben 18 besitzt einen zylindrischen Kolbenfuß 19 und einen ebenfalls zylindrischen Kolbenkopf 20, wobei der Durchmesser des Kolbenkopfes 20 etwas über dreimal größer ist als derjenige des Kolbenfußes 19, so daß die Querschnittsfläche des Kolbenkopfes 20 bzw. dessen Oberfläche 21 die Querschnittfläche bzw. die Oberfläche 22 des Kolbenfußes 19 um rund eine Zehnerpotenz überschreitet. Der Kolbenfuß 19 trägt ebenso wie der Kolbenkopf 20 Dichtungen 23, die ^;n Gestalt von Dichtungsringen in hierfür im Mantel von Kolbenfuß 19 und Kolbenkopf 20 eingelassenen Nuten eingelegt sind.

Damit beim Einsetzen die durch den Differenzkolben 18 verdrängte Luft aus dem Zylinderraum 15 entweichen kann, ist eine Entlüftungsbohrung 24 vorgesehen, die nach erfolgtem Einsetzen und im unterem Totpunkt des Differenzkolbens 18 (d. h. wenn der Differenzkolben 18 in der Zeichnung seine unterste Stellung eingenommen hat) luftdicht verschlossen wird. Dies bewirkt, daß — sobald Kräfte auf den Differenzkolben 18 einwirken, die icnen aus dieser Extremlage hochheben — unter dem Kolbenkopf 20 sich ein zunehmend luftverdünnter Raum ergibt, was zur Folge hat, daß eine wachsende Gegenkraft auftritt, die den Differenzkolben 18 im Zylinderraum 15 im unteren Totpunkt festhält. Die

Wirkung ist die gleiche wie bei einem Federelement, beispielsweise einer Druckfeder, durch welches der Differenzkolben 18 in den Zylinderraum 15 hineingedrückt wird. Der Hub des Differenzkolbens 18 ist durch ein Sicherungselement 25 in Form eines in eine Innennut eingelegten Federringes begrenzt.

Der Differenzkolben 18 ist von einem Drosselkanal 26 durchsetzt. Vom Drosseikanal 26 zweigt ein Nebenschlußkanal 27 ab, welcher den Drosselkanal 26 mit dem Zylinderraum 15, und zwar mit dessen Ende 16, verbindet.

Unter dem Differenzkolben 18, nämlich zwischen der Oberfläche 22 des Kolbenfußes 19 und der Decke des Zylinderraumes 15, sitzt eine Ventilkugel 28. Die Mündungen des Überströmkanales 26 sind als konische Ventilsitze 23 ausgebildet

Ein selbsttätiges Einwegventil in Gestalt einer durch eine Druckfeder 30 belastete Kugel 31 öffnet den Drosselkanal 26 des Differenzkolbens 18 zum Innenraum 9 des Hohlkolbens 2.

Die Funktion des oben beschriebenen Teleskop-Hubzylinders ist folgende.

Infolge unvermeidlicher Undichtigkeiten wird die im Ringraum 6 und im Innenraum 9 des Hohlkolbens 2 eingeschlossene Druckölmenge beim Betrieb geringer, und der Vollkolben 3 kann deshalb nicht mehr ganz ausfahren. Dies hat zur Folge, daß beim Einfahren die Anschlagplatte 12 des Vollkolbens 3 am Kopf des Hohlkolbens 2 (im Bereich der Dichtung 11) anschlägt, bevor der Hohlkolben 2 ganz eingefahren ist. In dieser Stellung fällt der Druck der eingeschlossenen Druckölmenge auf nahezu Null ab und der Differenzkolben 18 wird — gegen die Einwirkung der durch den luftverdünnten Raum unter dem Kolbenkopf 20 sich ergebenden Gegenkraft — angehoben, weil das Rückschlagventil (die Ventilkugel 28) unter dem Druck des im Druckraum 4 befindlichen Drucköls sich geöffnet hat. Unter diesem Druck öffnet sich auch das selbsttätige Einwegventil (die durch die Druckfeder 30 belastete Kugel 31) im Differenzkolben 18. Nun strömt Drucköl vom Druckraum 4 in die (durch die Undichtigkeiten verminderte) Druckölmenge im Ringraum 6 und im Innenraum 9 und es wird solange nachgefüllt, bis deren Druck soweit angewachsen ist, daß der Differenzkolben 18 das Rückschlagventil wieder schließt und dadurch die beiden Druckräume wieder voneinander getrennt sind.

Das öffnen des Rückschlagventils (28, 29) geschieht dadurch, daß das Drucköl des Druckraumes 4 auf die den Überströmkanal 17 verschließende Kugelkalotte der Ventilkugel 28 drückt und die Ventilkugel 28 sowie den auf ihr lastenden Differenzkolben 18 hochhebt, sobald die Gegenkraft und der Druck der Druckölmenge im Ringraum 6 und im Innenraum 9 dies zulassen.

Nun strömt das Drucköl aus dem Druckraum 4 durch den Überströmkanal 17 und an der Ventilkugel 28 vorbei in das Ende 16 des Zylinderraumes 15. Dort findet das eingeströmte Drucköl gegenüber der Kugelkalotte eine erheblich größere Fläche, näiiilicii die Oberfläche 22 des Kolbenfußes 19 des Differenzkolbens 18, vor, und es vermag den Differenzkolben 18 weiter gegen die zunehmende Gegenkraft anzuheben, weil (bei gleichem Druck des Drucköles) die beaufschlagte

ίο Fläche größer geworden ist. Solange noch die Ventilkugei 28 die Mündung des Drosselkanales 26 verschlossen hält, strömt das in das Ende 16 des Zylinderraumes 15 eingedrungene Drucköl durch den Nebenschlußkanal 27 in den Drosselkanal 26; dadurch wird der Druck zu beiden Seiten der Ventilkugei 28 gleich und sie hebt von dem Ventilsitz 29 am Kolbenfuß 19 ab und gibt die Mündung frei. Das durch den Drosselkanal 26 — dessen Querschnitt entsprechend den Abmessungen des Differenzkolbens 18 so gewählt ist, daß das strömende Drucköl genügend Widerstand findet, damit sich über der Oberfläche 22 der Druck aufbauen kann — fließende Drucköl öffnet jetzt das Einwegeventil, indem es die Kugel 31 gegen die Druckfeder 30 hebt, und es gelangt so in den Innenraum 9 des Hohlkolbens 2.

Ist gegen Ende des Nachfüllvorganges der Druck an der Oberseite des Differenzkolbens 18 nahezu so groß wie derjenige an der Unterseite, dann schließt zunächst das selbsttätige Einwegventil, indem die Kugel 31 durch die Druckfeder 30 auf ihren Sitz gepreßt wird, so daß der Drosseikanal 26 geschlossen ist. Nun wird die Kraft, die auf die Oberfläche 21 des Differenzkolbens 18 drückt, größer, weil nach dem Schließen des Einwegventils dem Druck an der Oberseite des Differenzkolbens

μ 18 einer vergrößerte Fläche zur Verfügung steht. Diese Kraft bewegt jetzt den Differenzkolben 18 — zusätzlich unterstützt durch die Gegenkraft des luftverdünnten Raumes unter dem Kolbenkopf 20 — in den Zylinderraum 15 hinein, so daß der Kolbenfuß 19 die Ventilkugel 28 auf ihren Sitz 29 drückt und das Rückschlagventil geschlossen ist Werden nun Hohlkolben 2 und Vollkolben 3 wieder ausgefahren, steigt dadurch der Druck des im Ringraum 6 und im Innenraum 9 stehenden Drucköls kräftig an, was bewirkt, daß der Differenzkolben 18 verstärkt auf die Ventilkugel 28 gepreßt wird.

In besonderen Fällen, z.B. bei Teleskop-Hubzylindern mit geringem Druck im Druckraum 4 oder bei sehr schnell bewegten Kolben kann es zweckmäßig sein, daß die Kraftrichtung des auf den Differenzkolben 18 einwirkenden Federelementes so gerichtet ist, daß dieser die Tendenz hat, sich aus dem Zylinderraum 15 heraus zu bewegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder mit einem Vollkolben und wenigstens einem Hohlkolben, in dessen Boden ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil vorgesehen ist, welches einen vom Druckraum des Hubzylinders zum Innenraum des Hohlkolbens führenden Oberströmkanal abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (14) des Hohlkolbens (2) ein pilzförmig ausgebildeter, von einem Drosselkanal (26) durchsetzter Differenzkolben (18) vorgesehen ist, welcher in einem pilzförmigen Zylinderraum (15) gleitet, und dessen kleinere Kolbenfläche (22) am Kolbenfuß (19) der Ventilkugel (28) des Rückschlagventils zugewandt ist und dessen größere Kolbenfläche (21) zum Innenraum (9) des Hohlkolbens (2) weist, und daß der Kolbenfuß (19) im unteren Totpunkt des Differenzkolbens (18) an der den Überströmkanal (17) verschließenden Ventilkugel (28) anliegt

2. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Drosselkanals (26) als Ventilsitz (29) ausgebildet ist und mit der Ventilkugel (28) des Rückschlagventils zusammenwirkt und daß ein Nebenschlußkanal (27) den Drosselkanal (26) mit dem Ende (16) des Zylinderraumes (15) unterhalb des Kolbenfußes (19) verbindet

3. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bodens (14) des Hohlkolbens (2) ein den Hub des Differenzkolbens (18) begrenzendes Sicherungselement (25) angeordnet ist

4. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzkolben (18) unter der Einwirkung eines Federelementes in den Zylinderraum (15) gedrückt wird.

5. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzkolben (18) sowohl an seinem Kolbenfuß (19) wie an seinem Kolbenkopf (20) Ringdichtungen (23) trägt.

6. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (15) zwischen den beiden Ringdichtungen mit einer Entlüftungsbohrung (24) versehen ist.

7. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Kolbenkopfes (20) diejenige des Kolbenfußes (19) um wenigstens eine Zehnerpotenz überschreitet.

8. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Differenzkolben (18) ein selbsttätiges Einwegventil vorgesehen ist, das den Drosselkanal (26) zum Innenraum (9) des Hohlkolbens (2) öffnet.

9. Hydraulischer Teleskop-Hubzylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Einwegventil eine durch eine Druckfeder (30) belastete Kugel (31) dient.