DE3344132C2 - - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- Reciprocating Pumps (AREA)
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- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Betätigungs
vorrichtung mit einem die Hydraulikflüssigkeit enthaltenden
Vorratsbehälter, der zur Druckerhöhung mit einem Hochdruck
gas beaufschlagbar und mit einem Betätigungszylinder ver
bunden ist, wobei zwischen dem Vorratsbehälter und dem Be
tätigungszylinder eine von Hand zu betätigende Pumpe für die
Betätigung bei Ausfall des Hochdruckgases geschaltet ist.
Eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der vorstehend ge
nannten Art ist bekannt aus der US-PS 30 69 855. Wird die
zugehörige Handpumpe bei der bekannten Vorrichtung betätigt
oder befindet sich der Kolben nicht in seiner oberen Endstel
lung, in welcher die Kolbenkammer mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt ist, so wird bei plötzlicher Beaufschlagung des
Systems mit Hochdruck der Handpumpenkolben schlagartig in
die genannte Endstellung zurückkatapultiert, wobei die Ge
fahr besteht, daß durch den ebenfalls zurückschnellenden
Betätigungsmechanismus, im allgemeinen ein Handhebel, das
Bedienungspersonal verletzt wird.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine hydraulische Betätigungsvorrichtung der ein
gangs genannten Art zu schaffen, mit welcher bei anliegendem
Hochdruck verhindert wird, daß einerseits der Handpumpenkol
ben betätigt werden kann und daß andererseits beim Betätigen
des Handpumpenkolbens der Hochdruck den Pumpenkolben beauf
schlagt und dadurch das Bedienungspersonal durch den Be
tätigungshebel verletzt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit der Kolbenstange
ein bei unbetätigter Pumpe geöffnetes Umgehungsventil ver
bunden ist und daß auf der Saugseite der Pumpe ein Schalt
ventil angeordnet ist, das bei Betätigen der Pumpe während
des Saughubes geöffnet und während des Druckhubes geschlossen
ist, wobei das Schaltventil geschlossen wird, wenn Hochdruck
gas den Vorratsbehälter beaufschlagt.
Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungs
vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs
beispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Doppelhandpumpe gemäß der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht, wenn man in Fig. 1 entlang
der Linie 2-2 blickt,
Fig. 3 eine Ansicht nach unten längs der Linie 3-3 der
Fig. 2,
Fig. 4 eine Ansicht nach unten längs der Linie 4-4 der
Fig. 2,
Fig. 5 eine Ansicht nach oben längs der Linie 5-5 in
Fig. 2 und
Fig. 6 ein schematisches Diagramm unter Darstellung des
gesamten Fernsteuersystems, bei welchem die Doppel
handpumpe verwendet wird. Fig. 6 ist hilfreich
bei der Erläuterung des Betriebes und des Zweckes
der neuen Handpumpe.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun im
einzelnen beschrieben.
Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Verwendung von zwei
Handpumpen 10 und 110, die von Hand betätigbar sind, unter
Verwendung eines hydraulischen Niederdruckfließmittels aus
den Tanks 94 und 194 und durch welche das hydraulische
Hochdruckfließmittel strömt, wenn Hochdruckgas auf die Gas
tanks 93 oder 193 aufgebracht wird.
In Fig. 6 ist eine erste Pumpe 10 auf der linken Seite der
Zeichnung und eine zweite Pumpe 110 auf der rechten Seite
gezeigt. Gemäß Darstellung in Fig. 6 wird die linke Pumpe
10 zum Schließen des Hauptventils V und die rechte Pumpe
110 zum Öffnen des Hauptventils V benutzt.
Wenn das Solenoidventil 102 sich in der Mittelposition be
findet, wie in Fig. 6 gezeigt, erreicht kein Hochdruckgas
aus der Quelle100 die Gastanks 93 oder 193, und nur hy
draulisches Niederdruckfließmittel (vorzugsweise Öl) aus
den Tanks 94 oder 194 wird auf die IN-Öffnung 50 oder 150
der Pumpen 10 oder 110 aufgebracht.
Wenn der Pumpenhebel 30 der linken Pumpe 10 im Niederdruck
betrieb von dem Wartungspersonal nach unten gezogen wird,
drückt der Kolben 20 das Niederdruckfließmittel, welches in
die untere bzw. Hauptkolbenkammer 40 eingtreten war, durch
die Öffnung 41 heraus, durch ein als Auslaßventil wirkendes
Rückschlagventil 65 nach oben und aus der OUT-Auslaßöffnung
60 heraus, die mittels Leitung 98 zur linken Öffnung 99 (a)
des Zylinders 99 führt, wodurch der Kolben 199 des Zylinders
veranlaßt wird, sich nach rechts zu bewegen, wodurch das
Hauptventil V von der offenen in die geschlossene Position
verändert bzw. geschaltet wird.
Für die Rückführung des Hauptventils V aus der geschlossenen
in die offene Position wird die rechte Pumpe 110 benutzt.
Beim Abwärtshub des Kolbens 120 wird hydraulisches Fließmit
tel in der unteren Kammer 140 durch die Öffnung 141 heraus
gedrückt, durch das Rückschlagventil 165, aus der Auslaß
öffnung OUT 160 und durch die Leitung 198 zur rechten Öff
nung 99 (b) des Zylinders 99 geführt, wodurch der Kolben
199 von rechts nach links bewegt wird und das Hauptventil
V aus der geschlossenen in die geöffnete Position geändert
wird.
Obwohl der Handbetrieb nachfolgend im einzelnen in Verbin
dung mit den Fig. 1 bis 5 beschrieben wird, sollte hier
schon erwähnt werden, daß in Fig. 6, wenn der Pumpenhand
griff 30 nach unten gezogen wird, die Verbindung 25 zwi
schen der IN-Einlaßöffnung 50 und der OUT-Auslaßöffnung 60
blockiert wird.
Ebenso ist bei dem Abwärtshub des Kolbens 20 die Verbindung
70 blockiert. Folglich wird das Fließmittel durch den sich
nach unten bewegenden Kolben 20 aus der Öffnung 41 heraus
gedrückt und daran gehindert, mittels der Durchgänge 45 und
80 zu der IN-Einlaßöffnung 50 zurückzukehren. Es sei auch
erwähnt, daß am Ende des Handpumpenbetriebes der Kolben im
mer inseiner obersten Position belassen wird.
Insoweit ist der Handbetrieb der Handpumpen 10 und 110 be
schrieben worden, wobei das Öl mit sehr niedrigem Druck aus
den Tanks 94 oder 194 benutzt wurde.
Jetzt wird angenommen, daß sich beide Handpumpen in der
obersten Position befinden und keine Pumpe von Hand betrieben
wird. Nun wird ein elektrisches Signal auf das Solenoidventil
102 aufgebracht, damit es sich aus der Mitte nach rechts ver
schiebt. Hochdruckgas aus der Quelle 100 wird dann durch das
Ventil 102 und in den Gastank 93 des Gasöltanks 93-94 strömen.
Hier wandelt der Gashochdruck das Niederdruckfließmittel im
Tank 94 in hydraulischen Hochdruck um. Dieser Druck wird über
Ventil 95 und Leitung 97 zur IN-Einlaßöffnung 50 gebracht.
Wenn sich der Kolben 20 in seiner obersten Position befindet,
gibt es eine direkte Verbindung bei 25 zwischen der IN-Ein
laßöffnung 50 und der OUT-Auslaßöffnung 60. Somit wird der
Fließmittelhochdruck mittels Leitung 98 zur linken Öffnung
99 (a) des Zylinders 99 aufgebracht, wodurch der Kolben 199
von links nach rechts bewegt wird und dadurch das Hauptventil
V von der offenen in die geschlossene Position umschaltet.
Um die geschlossene Position des Hauptventils V in die offe
ne Stellung zu wechseln, wird das Solenoidventil 102 von
rechts nach links geschoben. Hierdurch wird Hochdruckgas zum
Gastank des Gasöltanks 193-194 gebracht. Hochdrucköl wird nun
in die Einlaß-IN-Öffnung 150 der Handpumpe 110 gebracht. Die
ser Druck wird über die Verbindung 125 an die Auslaßöffnung
160 OUT gebracht und dann mittels Leitung 198 zur rechten
Öffnung 99 (b) des Kolbenzylinders 99, wodurch der Kolben
199 von rechts nach links bewegt wird und die geschlossene
Stellung des Ventils 5 in die offene Stellung verändert wird.
Bei herkömmlichen Anordnungen zum Öffnen und Schließen des
Hauptventils mit Fernsteuerung war es unter Verwendung
hydraulischer Hochdruckfließmittel und mit einer in das Sy
stem eingebauten Handpumpe möglich, daß während des Handbe
triebes der Handpumpe durch das Wartungspersonal das hydrau
lische Hochdruckfließmittel zur Basis des Kolbens gebracht
wurde, während er sich nach unten bewegte. Dieses wurde
abrupt angehalten, die Richtung des Kolbens wurde umgekehrt,
und es gab eine ausgeprägte Verletzungsmöglichkeit der Hand,
des Armes oder eines anderen Körperteils des Bedienungsper
sonals.
Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, welche zwei identische
Handpumpen 10 und 110 in einer Lage Seite an Seite nebenein
ander zeigt. Die Pumpe 10, die verwendet wird, um das Haupt
ventil V zu schließen, ist rechts gezeigt. Die Pumpe 110,
die zum Öffnen des Hauptventils verwendet wird, ist links
gezeigt.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, wenn man in Fig. 1 längs
der Linie 2-2 blickt. Folglich entspricht der in Fig. 2
gezeigte Pumpenkörper der Pumpe 10, die schematisch in Fig.
6 links gezeigt ist.
Anhand Fig. 2 wird der Handbetrieb der Pumpe 10 nun beschrie
ben. Das Solenoidventil 102 in Fig. 6 ist dort in der Si
cherungs- oder Blockierposition gezeigt, und folglich steht
das hydraulische Fließmittel an der IN-Einlaßöffnung 50 un
ter einem sehr niedrigen Druck, z. B. 0,07 bar.
Der Kolben 20 der Pumpe 10 wird
von Hand mittels des Pumpenhandgriffes 30 betrieben. Wenn
das Bedienungspersonal den Betrieb der Pumpe wünscht, wird
der Handgriff 30 aus seinem in Fig. 1 gezeigten Arm 39
(Fig. 1) herausgenommen und in der Hülse 31 angeordnet. Die
Hülse 31 ist mittels eines Gelenkes 32 mit der Welle 21 des
Kolbens 20 verbunden und um einen Drehstift 33 drehbar. Ein
Anschlagbügel 34 ist geeignet derart ausgestaltet, daß er
von einem Vorsprung 35 auf der Hülse 31 in Eingriff kommen
kann. Hierdurch wird der Kolben 20 in der aufrechten Position
gehalten, wenn er nicht in Benutzung ist.
Vor dem Handbetrieb befindet sich der Kolben20 der Pumpe 10
in seiner obersten Stellung, und dort besteht Fließmittelver
bindung zwischen der IN-Einlaßöffnung 50 und der OUT-Auslaß
öffnung 60 mittels Durchgang 25. Es besteht jedoch ein nicht
ausreichender Druck an der Öffnung 99 (a) des Zylinders 99
(Fig. 6), um irgendeine Bewegung des Kolbens 199 hervorzu
rufen. Wenn beim Anschluß der letzten vorhergehenden Hand
tätigkeit das Bedienungspersonal den Pumpenhandgriff in die
in ausgezogenen Linien gezeigte Position zurückführt, um den
Kolben 20 in seiner obersten Stellung zu belassen, war der
Kolben 20 nach oben bewegt, und dabei wurde Luft, welche die
Kolbenkammer über dem Kolben gefüllt hatte, über den Durch
gang 81 und die Entlüftungsöffnung 82 herausgedrückt. Da je
doch, wie man in Fig. 3 sieht, die Entlüftungsöffnung 82
eine erheblich kleinere Querschnittsfläche als der Durchgang
81 hat, wurde eine beachtliche Menge Druckluft mittels Durch
gang 80 zur oberen Oberfläche des kleinen Verriegelungskolbens
75 gebracht, wodurch der Kolben 75 nach unten gedrückt wird
und das durch die Welle bzw. den Schaft 72 verbundene Teller
ventil 70 von seinem Ventilsitz abgehoben wird, wodurch das
Ventil geöffnet wird. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaf
fen, daß das hydraulische Fließmittel mit geringem Druck vom
Tank 94 aus der IN-Einlaßöffnung 50 heraus und in den Kanal
45 und dann mittels Kanal 42 und Öffnung 41 in den unteren
Teil 40 der Kolbenkammer strömt. Zu Beginn des Handpumpen
betriebes ist deshalb die Kammer 40 unter dem Kolben 20 mit
hydraulischem Fließmittel gefüllt.
Wenn das Bedienungspersonal den Pumpenhandgriff 30 nach un
ten zieht, um den Kolben 20 abzusenken, wird Luft über die
Entlüftungsvorrichtung 82 und den Durchgang 81 in den Raum über
dem Kolben 20 gezogen. Da die Entlüftungsöffnung 82, wie
schon beschrieben wurde, eine kleinere Querschnittfläche
hat als der Durchgang 81, wird der Raum 80 über dem kleinen
Verriegelungszylinder 75 unter einen beachtlich reduzierten
Druck gebracht. Deshalb wird der kleine Verriegelungszylin
der 75 durch die Saugwirkung, die bei der Abwärtsbewegung
des Kolbens 20 im Raum 80 hervorgerufen wird, nach oben ge
zogen. Hierdurch wird das Tellerventil 70 in seine Ventil
sitzposition gebracht, und das Fließmittel wird daran ge
hindert, aus der unteren Kolbenkammer 40 zurück durch die
Öffnung 41 und die Durchgänge 42 und 45 zurück in die IN-
Einlaßöffnung 50 gedrückt zu werden.
Der durch den soeben beschriebenen Handabwärtshub des Kol
bens 20 erzeugte Druck reicht aus, um das Rückschlagventil
65 zu öffnen, und infolgedessen strömt das Fließmittel aus
der unteren Kolbenkammer 40 über die Öffnung 41, den Durch
gang 46, das Rückschlagventil 65, den Durchgang 66, die
OUT-Auslaßöffnung 60 und durch die Leitung 98 zur Öffnung
99 (a) des Zylinders 99 heraus, wodurch sein Kolben 199 von
links nach rechts bewegt wird. Dadurch wird die offene Stel
lung des Hauptventils V gegen die geschlossene Stellung aus
getauscht. Selbstverständlich ist eine Anzahl von Abwärts-
und Aufwärtshüben des Kolbens 20 notwendig, um das Hauptven
til V vollständig zu schließen. Bei jedem Aufwärtshub wird
der Verriegelungskolben 75 durch Luftdruck nach unten ge
stoßen, wodurch das Tellerventil 70 geöffnet und für das
hydraulische Fließmittel die Möglichkeit geschaffen wird,
aus dem Tank 94 in den Durchgang 45 hineinzuströmen und
die Kolbenkammer 40 unter dem sich nach oben bewegenden
Kolben 20 aufzufüllen. Bei jedem Abwärtshub wird der Verrie
gelungskolben 75 durch die Saugwirkung nach oben gezogen,
wodurch das Tellerventil 70 geschlossen wird. Der sich nach
unten bewegende Kolben 20 setzt das Fließmittel in der Kam
mer 40 unter Druck, zwingt das Fließmittel aus dem Durch
gang 46 heraus, durch das Rückschlagventil 65 und aus der
OUT-Auslaßöffnung 60 in die Leitung 98, welche zur Öffnung
99 (a) des Zylinders 99 führt, wodurch der Kolben 199 von
links nach rechts bewegt wird.
Während das Bedienungspersonal die Handpumpe 10 nun von Hand
bedient, nehmen wir an, daß ein elektrisches Signal zum Mag
netventil 102 geschickt wird, um das Ventil von links nach
rechts zu schieben, wie man in Fig. 6 sieht. Hierdurch wird
Hochdruckgas aus der Quelle 100 über das Rückschlagventil
101 und das Magnetventil102 in den Gastank 93 des Gasöltanks
93-94 hineingebracht. Hochdrucköl wird nun über das Ventil
95 und die Leitung 97 in die IN-Einlaßöffnung 50 der Pumpe
10 gebracht. Infolge der Tatsache, daß die Unterfläche 76 des
kleinen Verriegelungskolbens 75 (Fig. 2) eine größere Flä
che als die Fläche 78 des Schließkörpers 74 Tellerventil 70
hat, wird ein Differenzdruck zur Unterfläche 76 des Verrie
gelungskolbens 75 gebracht. Hierdurch wird der Kolben 75 nach
oben bewegt, wodurch das Tellerventil 70 in seinem Ventilsitz
71 zur Anlage gebracht wird und das Ventil schließt. Hierdurch
wird verhindert, daß das Hochdruckfließmittel aus der IN-Ein
laßöffnung 50 in den Durchgang 45 eintritt, wodurch verhin
dert wird, daß das Hochdruckschließmittel in die untere Kol
benkammer 40 eintritt.
Es sei in dem Augenblick, wenn der Fließmittelhochdruck zu
erst an der IN-Einlaßöffnung 50 erscheint, angenommen, daß
der Kolben 20 bei seinem Abwärtshub war und der Durchgang 25
die IN-Einlaßöffnung 50 nicht mit der OUT-Auslaßöffnung 60
verbindet. Die Abdichtung zwischen der zylindrischen Ober
fläche des Kolbens 20 und der Wand der Kolbenkammer ist je
doch nicht perfekt, und folglich gelangt hydraulisches Hoch
druckfließmittel um die zylindrishe Wand des Kolbens 20
herum und in die Öffnung 60 und den Durchgang 66 und wird
auf die Ausgangsseite des Rückschlagventiles 65 gebracht.
Wenn bei 100 der Druck des Hochdruckfließmittels anliegt,
wird das Rückschlagventil 65 geschlossen.
Bei geschlossenem Tellerventil 70 und auch geschlossenem Rück
schlagventil 65 kann kein Hochdruck auf den Kolben 20 in der
Kolbenkammer 40 wirken. Der Bedienungsmann ist jedoch in der
Lage, den Kolben nach oben zu ziehen. Wenn er dies tut, wird
Luft in der Kolbenkammer über dem Kolben über den Durchgang
81 und durch die Entlüftungsöffnung 82 herausgestoßen. Wie
jedoch schon ausgeführt wurde, ist die Querschnittsfläche der
Entlüftungsöffnung 82 viel kleiner als die des Durchganges
81. Folglich entwickelt sich eine erhebliche Luftdruckzunahme
im Durchgang 80 und wird nach unten gegen die obere Ober
fläche des Verriegelungskolbens 75 gebracht. Dieser Luftdruck
ist größer als der Differenzdruck, welche sich durch das
hydraulische Hochdruckfließmittel auf der Unterseite des
Kolbens 75 entwickelt. Deshalb wird der Kolben 75 nach unten
gedrückt, um das Tellerventil 70 etwa zu öffnen. Hierdurch
wird die Möglichkeit geschaffen, daß eine begrenzte Menge
Hochdruckfließmittel in den Durchgang 45 eintritt und durch
den Durchgang 42 und die Öffnung 41 hindurch in die untere
Kammer 40 der Kolbenkammer eintritt, wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, daß das Wartungspersonal den Kolben 20
langsam und sicher in seine volle aufrechte Position bzw.
in seinen vollen Stand zu bewegen. Unmittelbar bevor der
Kolben 20 seine nächste Stellung erreicht, wird wieder eine
Fließmittelverbindung zwischen der IN-Einlaßöffnung 50 und
der OUT-Auslaßöffnung 60 mittels des Verbindungskanals 25
geschaffen. Das hydraulische Hochdruckfließmittel aus dem
Gasöltank 93-94 wird nun direkt von der IN-Einlaßöffnung
durch den Durchgang 25 zu der OUT-Auslaßöffnung 60 gebracht
und von dort mittels Leitung 98 zur Öffnung 99 (a) des Zy
linders 99. Hierdurch wird der Kolben 199 von links nach
rechts bewegt, wodurch die offene Position des Hauptventils
V in die geschlossene Position geändert wird.
Es sei bemerkt, daß nach Ankunft des Hochdruckfließmittels
in der IN-Einlaßöffnung 50 das Tellerventil 70 geschlossen
bleibt, und daß erst dann, wenn das Wartungspersonal den
Kolben 20 nach oben zieht, genug Druckluft zur oberen Fläche
des Verriegelungskolbens 75 gebracht wird, um den Differenz
druck zu überwinden, welcher auf die Unterfläche des Ver
riegelungskolbens aufgebracht ist, um den Verriegelungskol
ben nach unten zu bewegen und das Tellerventil 70 etwas zu
öffnen. Es sei bemerkt, daß die untere Kammer 40 nicht auf
denselben Druck gebracht wird wie das Hochdruckfließmittel,
sondern statt dessen wird sie nur auf einen Druck gebracht,
der ausreicht, um dem Kolben 20 die Möglichkeit zu geben,
sich langsam und sicher zu heben.
Claims (5)
1. Hydraulische Betätigungsvorrichtung mit einem die Hydraulik
flüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter (94), der zur Druck
erhöhung mit einem Hochdruckgas beaufschlagbar ist und mit
einem Betätigungszylinder (99) verbunden ist, wobei zwischen
dem Vorratsbehälter (94) und dem Betätigungszylinder (99) eine
von Hand zu betätigende Pumpe (20, 40) für die Betätigung bei
Ausfall des Hochdruckgases geschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Kolbenstange (21) ein bei unbetätigter Pumpe (20, 40)
geöffnetes Umgehungsventil (25) verbunden ist und daß
auf der Saugseite der Pumpe (20, 40) ein Schaltventil (70)
angeordnet ist, das bei Betätigen der Pumpe während des Saug
hubes geöffnet und während des Druckhubes geschlossen ist,
wobei das Schaltventil (70) geschlossen wird, wenn Hochdruckgas
den Vorratsbehälter (94) beaufschlagt.
2. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schaltventil (70) einen Betätigungskolben (75) mit
einer kleineren (76) und einer größeren Betätigungsfläche
(77) aufweist, wobei die kleinere Betätigungsfläche (76)
mit dem Zulaufdruck (80′) beaufschlagt ist und die größere
Betätigungsfläche (77) mit der Rückseite des Pumpenkolbens
(20) in Verbindung steht.
3. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Bohrung (80) des Schaltventil-Betätigungskolbens (75)
mit der Rückseite des Pumpenkolbens (20) über einen Durch
gang (81) und mit einer Entlüftungsöffnung (82) ins Freie
verbunden ist.
4. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Umgehungsventil (25) als Querbohrung im Pumpenkolben
(20) und entsprechender Durchgang im Zylinder ausgebildet
ist.
5. Hydraulische Betätigungsvorrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Schaltventil (70) in einer Längsbohrung (45, 80) im
Pumpengehäuse angeordnet ist.
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