DE3221984C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit mindestens einer hydraulisch ein- und ausfahrbaren Teleskopstufe, wobei zumindest ein Druckraum über ein in Einlaßrichtung öffnendes, hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil mit Druck beauf­ schlagt wird, welches bei Druckbeaufschlagung eines eine entge­ gengesetzte Bewegungsrichtung bewirkenden Druckraumes durch den darin herrschenden Druck aufgesteuert wird und die Übertragung des Steuerdruckes auf das hydraulisch entsperrbare Rückschlag­ ventil über eine Bohrung im Außenstempel erfolgt.

Derartige Hydraulikzylinder sind bekannt. Die hydraulisch ent­ sperrbaren Rückschlagventile werden angebracht, um den ent­ sprechenden Druckraum des Hydraulikzylinders bei einer Beschä­ digung der Zuführleitung nicht drucklos werden zu lassen. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Hydraulikzylinder als Ausbaustempel in untertägigen Gewinnungsbetrieben eingesetzt wird.

Ist beispielsweise der Kolbenraum eines Hydraulikzylinders über ein entsperrbares Rückschlagventil abgesichert, so kann der Kol­ ben erst dann in den Zylinder einfahren, wenn das Rückschlag­ ventil entsperrt wird und somit das Druckmittel aus dem Kolben­ raum abfließen kann. Die Ansteuerung des entsperrbaren Rück­ schlagventiles erfolgt dabei in der Regel über Schlauch- oder Rohrleitungen vom Ringraum aus. Wenn diese Schlauch- oder Rohr­ leitungen im oft recht rauhen Betrieb beschädigt oder abgerissen werden, ist der Hydraulikzylinder nicht mehr funktionsfähig, wo­ durch sich neben wirtschaftlichen Einbußen oft auch sicherheits­ technische Probleme ergeben.

Durch die deutsche Offenlegungsschrift 26 41 216 ist ein mehr­ stufiger hydraulischer Teleskopzylinder bekannt geworden, bei dem Kolbenraum und Ringraum in der gattungsgemäßen Weise verbun­ den sind. Hierbei ist eine außerhalb der Wandung des Außenstem­ pels der unteren Teleskopstufe verlaufende Leitung vorgesehen, welche die Ringräume der einzelnen Teleskopstufen mit den Kol­ benräumen der einzelnen Teleskopstufen verbindet. Dabei ist über eine zusätzliche Kurzschlußleitung und ein zusätzliches federbe­ lastetes Sperrventil die Anordnung so getroffen, daß zu jeder Zeit die einzelnen Ringräume und die einzelnen Kolbenräume kurz­ geschlossen sind, so daß ein ständiger Druckausgleich zwischen den vorgenannten Räumen stattfindet. Bei Beaufschlagung der Kol­ benräume arbeitet der Kolben somit gegen den Druck im Ringraum, was zu einer Verminderung der effektiven Setzlast des Hydraulik­ zylinders führt. Mit der vorbekannten Maßnahme, die insbesondere auf die Verwendung des Zylinders bei Teleskopkränen für Montage­ arbeiten abzielt, soll die aufgrund eingedrungener Luft unver­ meidbare Kompression (und damit mangelnde Ansprechgenauigkeit) vermieden werden.

Es ist weiter eine hydraulische Pump- und Stellvorrichtung be­ kannt (DE-OS 24 50 209) welche einen sich selbsttätig steuern­ den hydraulischen Antrieb aufweist und mittels der beweglich angeordnete Teile, beispielsweise der Schlitten einer Werkzeug­ maschine verstellt werden soll. Zu diesem Zweck ist in einer Wan­ dung des Gehäuses ein Durchflußkanal vorgesehen, welcher eine Hilfskammer und eine Gegenkammer im Gehäuse verbindet. Die vor­ genannte Vorrichtung bildet jedoch keinen Hydraulikstempel im Sinne der hier angesprochenen Erfindung.

Die DE-OS 27 37 856 offenbart eine Vorrichtung gegen das Ein­ fahren eines hydraulischen Zylinders bei Druckabfall, d. h. eine Rohrbruchsicherung für die das Arbeitsmittel zuführende Druck­ leitung. Hierzu dient ein in die Steuerleitung eingeschaltetes Wechselventil in Verbindung mit einem weiteren 3-Wegesteuerven­ til. Die DE-OS 27 37 856 befaßt sich somit mit der speziellen Ausgestaltung des Ventils selbst, nicht mit der Anordnung der den Ringraum bzw. Kolbenraum verbindenden Druckleitung selbst.

In der DE-OS 19 46 808 ist eine Vorrichtung zum Abdichten eines hydrostatisch gelagerten Kolbens gegenüber einer Zylinderwand be­ schrieben, wobei in der Zylinderwand ein Kanal vorgesehen ist, welcher eine Flüssigkeitsabführöffnung und eine Flüssigkeitszu­ führöffnung in einem Zylinderdeckel des Zylinders mit einem wei­ teren Kanal im zweiten Zylinderdeckel verbindet. Der Kanal dient dabei ausschließlich dem Druckausgleich oberhalb und unterhalb des eigentlichen Kolbens; er bildet keine Verbindung zwischen dem Kol­ benraum und dem Ringraum des erfindungsgemäßen Hydraulikstempels zum Zwecke eines aktiven Einfahrens; vielmehr soll mit der Vorrich­ tung nach der DE-OS 19 46 808 eine Abdichtung eines hydrostatisch gelagerten Kolbens erzielt werden, dessen Kolbenstange für die äußerst genaue Bewegung zum Beispiel bei Präzisionsdrehbänken und dgl. Verwendung findet, wobei eine möglichst lineare Bewegung der Kolbenstange sichergestellt werden soll.

Schließlich ist durch die DE-OS 29 18 294 ein Zylinder für ein Pneumatikelement bekannt geworden, in dessen Zylinderwandung Längskanäle zur Durchführung des Druckmittels verlaufen. In vor­ gegebener Richtung öffnende, hydraulisch entsperrbare Rückschlag­ ventile sind jedoch ebensowenig offenbart wie das Merkmal, daß diese Rückschlagventile durch den im Ringraum herrschenden Druck im Sinne einer Entlastung des eigentlichen Kolbenraumes selbst­ tätig aufgesteuert werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Hydraulikzylinder der o. g. Art dahingehend zu verbessern, daß die hydraulische Entsperrung der Rückschlagventile zuverlässiger erfolgt und insbesondere außerhalb des Stempels befindliche, freiliegende und somit stör­ anfällige Verbindungsleitungen zwischen Druckraum und Ringraum vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre nach Anspruch 1 gelöst.

Durch die völlige Integration der Steuerdruckkanäle in die Wan­ dung des Außenstempels ist die Funktionsfähigkeit des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils zu jeder Zeit gewährleistet, da keinerlei Schlauch- oder Rohrleitungen mehr erforderlich sind, welche beschädigt werden könnten. Auf diese Weise wird die Zu­ verlässigkeit des Hydraulikzylinders erheblich erhöht.

Bei einem einstufigen Hydraulikzylinder mit einem Kolbenraum und einem Ringraum kann entweder nur ein Druckraum durch ein hydrau­ lisch entsperrbares Rückschlagventil abgesichert sein, welches vom jeweils anderen Druckraum aus entsperrt wird, oder auch beide Druckräume durch hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile abge­ sichert werden, welche vom jeweils anderen Druckraum aus aufge­ steuert werden.

Die erfindungsgemäße Übertragung des Steuerdruckes auf ein hy­ draulisch entsperrbares Rückschlagventil über Bohrungen in der Wandung des Außenstempels kann auch bei mehrstufigen Hydraulik­ zylindern verschiedener Bauart Verwendung finden, wobei zumin­ dest der Kolbenraum und/oder der Ringraum der äußeren Teleskop­ stufe durch ein hydraulisch entsperrbares Rückschlagventil abge­ sichert wird, welches vom jeweils anderen Druckraum aus entsperrt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungs­ beispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen einstufigen Hydraulikzylinder mit der erfindungs­ gemäßen Ansteuerung des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils über Bohrungen in der Wandung des Außenstempels im Schnitt,

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen einstufigen Hydraulikzylinders im Schnitt,

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen mehrstufigen Hydraulikzylinder im Schnitt.

Fig. 1 zeigt einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 5 mit einem Außenstempel 4 und einem dichtend im Außenstempel geführ­ ten Innenstempel 11. Der Außenstempel 4 weist an seinem unteren Ende eine Druckmittelbohrung 12 für die Zu- und Abfuhr des Druckmittels in den Kolbenraum 6 und an seinem oberen Ende eine Durchgangsbohrung 13 für die Zu- und Abfuhr des Druck­ mittels in den Ringraum 7 auf. An der Außenseite des Außen­ stempels 4 ist im unteren Bereich ein hydraulisch entsperrba­ res Rückschlagventil 1 derart angebracht, daß dessen Auslaß­ öffnung 14 koaxial zu der Druckmittelbohrung 12 des Kolben­ raumes 6 liegt. Die Einlaßöffnung 15 des Rückschlagventils 1 ist mit Kupplungsteilen 16 zum Anschluß von Hydraulikschläuchen ausgestattet. Das entsperrbaren Rückschlagventil 1 kann vom Druckmittel in Richtung zum Kolbenraum 6 ungehindert durch­ strömt werden, während es in Gegenrichtung sperrt. In der Wan­ dung 3 des Außenstempels 4 befindet sich eine Längsbohrung 17, welche oben über die Durchgangsbohrung 13 im Ringraum 7 mündet und unten über eine Querbohrung 18 mit der Ansteueröffnung 19 des hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventils 1 verbunden ist.

Um den Innenstempel 11 in den Außenstempel 4 einzufahren, wird der Ringraum 7 über den Druckmittelanschluß 20 und die Durch­ gangsbohrung 13 mit Druckmittel beaufschlagt. Gleichzeitig strömt das Druckmittel über die Längsbohrung 17 und die Quer­ bohrung 18 in die Ansteueröffnung 19 des Rückschlagventils 1 und entsperrt dieses, so daß das Druckmittel aus dem Kolbenraum 6 abfließen kann. Der Innenstempel 11 fährt in den Außenstempel 4 ein.

Der Hydraulikzylinder 5 gemäß der Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 insbesondere dadurch, daß das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil 1 nicht den Kolben­ raum 6, sondern den Ringraum 7 absichert. Das Rückschlagventil 1 ist im oberen Bereich des Außenstempels so angebracht, daß das Druckmittel ungehindert durch das Rückschlagventil 1 und die Durchgangsbohrung 13 in den Ringraum 7 strömen kann. Die Gegenrichtung ist gesperrt. Wird der Kolbenraum 6 des Hydrau­ likzylinders 5 über die Druckmittelbohrung 12 mit Druckmittel beaufschlagt, so wird gleichzeitig das Rückschlagventil 1 über eine Längsbohrung 17 und eine Querbohrung 18 in der Wandung 3 des Außenstempels 4 entsperrt, so daß das Druckmittel durch das entsperrte Rückschlagventil 1 abfließen kann und der Innenstempel 11 aus dem Außenstempel 4 ausfährt. Die das Rückschlagventil 1 aufnehmende Baueinheit 10 weist eine Über­ druckabsicherung 9 auf, welche den Druck im Ringraum 7 be­ grenzt und somit den Hydraulikzylinder 5 vor Beschädigung durch Überlastung schützt.

Der Hydraulikzylinder gemäß Fig. 2 ist für vorwiegend zie­ henden Einsatz gedacht, während der Hydraulikzylinder gemäß Fig. 1 hauptsächlich für drückenden Einsatz vorgesehen ist.

Bei manchen Einsatzfällen kann es erforderlich sein, beide Druckräume durch hydraulisch entsperrbare Rückschlagventile ab­ zusichern. Weiter können beide Rückschlagventile mit einer Überdruckabsicherung zu einer Baueinheit vereint sein.

Der Hydraulikzylinder gemäß Fig. 3 weist zwei hydraulisch ein- und ausfahrbare Teleskopstufen auf. Der Außenstempel 4 ist im wesentlich gleich demjenigen nach Fig. 1 aufgebaut. Auch die Anordnung und Ansteuerung des hydraulisch entsperr­ baren Rückschlagventils 1 ist mit dem Hydraulikzylinder gemäß Fig. 1 identisch. In der äußeren Teleskopstufe 8 ist eine innere Teleskopstufe 21 dichtend geführt. Der Kolbenraum 22 der inneren Teleskopstufe 21 steht über eine Öffnung 23 im Kolben 24 der äußeren Teleskopstufe 8 mit dem Kolbenraum 6 der äußeren Teleskopstufe 8 in ständiger hydraulischer Ver­ bindung, so daß das Rückschlagventil 1 gleichzeitig beide Kolbenräume 6, 22 absichert. Auch die beiden Ringräume 7, 25 stehen über Verbindungsbohrungen 6 in ständiger hydraulischer Verbindung, so daß beide Teleskopstufen 8, 21 über die Durch­ gangsbohrung 13 gleichzeitig mit Druckmittel beaufschlagt werden können.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die beschriebenen Hydraulikstempel gemäß den Fig. 1 bis 3 lediglich drei von vielen möglichen Ausführungsformen der Erfindung darstellen.

Claims (7)

1. Hydraulikzylinder mit mindestens einer hydraulisch ein- und ausfahrbaren Teleskopstufe, wobei zumindest ein Druckraum über ein in Einlaßrichtung öffnendes hydraulisch entsperr­ bares Rückschlagventil mit Druck beaufschlagt wird, welches bei Druckbeaufschlagung eines eine entgegengesetzte Bewegungs­ richtung bewirkenden Druckraumes durch den darin herrschen­ den Druck aufgesteuert wird, und die Übertragung des Steuer­ druckes auf das hydraulisch entsperrbare Rückschlagventil über eine Bohrung im Außenstempel erfolgt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Verwendung des Hydraulikzylinders als Aus­ baustempel in untertägigen Gewinnungsbetrieben des Bergbaus das Rückschlagventil (1) an der Außenwandung des Außenstempels (4) befestigt ist und den Kolbenraum (6) eines Innenstempels (11) und/oder den Kolbenraum (22) einer nächstfolgenden Teleskop­ stufe (21) über wenigstens eine achsparallel in der Wandung (3) des Außenstempels (4) und/oder des nächstfolgenden Innenstem­ pels (11) verlaufende Bohrung (17, 26) mit dem Ringraum (7) des Innenstempels (11) und/oder dem Ringraum (25) der nächstfolgen­ den Teleskopstufe (21) verbindet und daß das bzw. die hydrau­ lisch entsperrbaren Rückschlagventile (1) mit einer Überdruck­ absicherung (9) zu einer Baueinheit (10) vereinigt sind.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (5) einstufig ausgebildet ist und einen Kolbenraum (6) und einen Ringraum (7) aufweist.

3. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das hydraulisch entsperrbare Rückschlag­ ventil (1) den Kolbenraum (6) des Hydraulikzylinders (5) absichert und vom Ringraum (7) aus entsperrt wird.

4. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das hydraulisch entsperrbare Rückschlag­ ventil (1) den Ringraum (7) des Hydraulikzylinders (5) ab­ sichert und vom Kolbenraum (6) aus entsperrt wird.

5. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sowohl der Kolbenraum (6) als auch der Ringraum (7) durch hydraulisch entsperrbare Rückschlagven­ tile (1) abgesichert sind, wobei das den Kolbenraum (6) ab­ sichernde Rückschlagventil (1) vom Ringraum (7) aus entsperrt wird und das den Ringraum (7) absichernde Rückschlagventil (1) vom Kolbenraum (6) aus entsperrt wird.

6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (5) mehrstufig ausgebildet ist.

7. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 und 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindet der Kolbenraum (6) und/oder der Ringraum (7) der äußeren Teleskopstufe (8) durch ein hy­ draulisch entsperrbares Rückschlagventil (1) abgesichert ist, welches vom jeweils anderen Druckraum aus entsperrt wird.