DE4424927C2 - Teleskop-Spreader für die Container-Verladung - Google Patents
Teleskop-Spreader für die Container-VerladungInfo
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- DE4424927C2 DE4424927C2 DE19944424927 DE4424927A DE4424927C2 DE 4424927 C2 DE4424927 C2 DE 4424927C2 DE 19944424927 DE19944424927 DE 19944424927 DE 4424927 A DE4424927 A DE 4424927A DE 4424927 C2 DE4424927 C2 DE 4424927C2
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Description
Die Erfindung betrifft einen Teleskop-Spreader
nach dem Oberbegriff des Patentansspruchs 1.
Die Erfindung befaßt sich mit Teleskop-Spreadern der eingangs ange
gebenen Gattung mit besonders langen Kolbenstangen, die in sehr hohem
Maße auf Druck beansprucht werden, so daß infolge ihres Schlankheits
grades die Gefahr eines Ausknickens besteht. Es handelt sich hierbei um
das Überschreiten der elastischen Knickspannung, die nach den Berech
nungsgrundlagen von Euler bestimmt wird, und zwar handelt es sich hierbei
um den Euler'schen Belastungsfall Nummer 3: Die Kolbenstange kann als in
der Durchführung des Hydraulikzylinders fest eingespannt gelten, der
seinerseits in Querrichtung nicht ausweichen kann. Das andere Ende der
schlanken Kolbenstange ist jedoch gelenkig mit dem zu verschiebenden
Gegenstand verbunden. Trotz eines Sicherheitsfaktors von mehr als 3.5 tritt
bei unsachgemäßer Behandlung häufig ein Ausknicken der Kolbenstange
ein.
Der Ausdruck "Spreader" hat sich international für eine besondere Aus
bildung von Hebegeschirren für Container im Land- und Seetransport durch
gesetzt. Derartige Container haben unterschiedliche, aber genormte Längen
und Breiten und sind an ihren vier oberen Ecken mit sogenannten Eckbe
schlägen versehen, die schlitzförmige Ausnehmungen aufweisen. In diese
Ausnehmungen sind hierzu im Querschnitt komplementär ausgebildete
Twist-Locks einführbar und unterhalb der Ausnehmungen um 90 Grad ver
drehbar und in dieser Stellung auch verriegelbar. Die Twist-Locks werden
auch als Riegelbolzen oder Hammerbolzen bezeichnet. Diese Ausbildung
der Container macht es erforderlich, daß der Teleskop-Spreader so weit
aus- oder eingefahren wird, daß die an ihm befindlichen vier Twist-Locks
exakt in die vier Eckbeschläge eingreifen können. Die Teleskop-Spreader
bestehen zu diesem Zweck aus mehreren hohlen Kastenprofilen, die
teleskopartig ineinander geführt sind, wobei jeweils zwei Kastenprofile über
jeweils eines der eingangs beschriebenen Hydraulik-Antriebsaggregate
relativ zueinander verschiebbar sind. Dies gilt auch für das zentrale
Kastenprofil, an dem die Aufhängung für den Teleskop-Spreader angebracht
ist. Durch Endanschläge in den Hydraulik-Aggregaten in Verbindung mit
deren gezielter Ansteuerung lassen sich die Teleskop-Spreader bzw. deren
Twist-Locks auf die vorgegebenen und genormten Abstände der
Eckbeschläge der Container einstellen. Derartige Spreader können ein
Gewicht bis zu 12 Tonnen und darüber aufweisen.
Die Teleskop-Spreader können an zahlreichen Fördergeräten angebracht
werden, so beispielsweise an Container-Brücken, Wipp-Kranen, Schiffs
kranen, Portalkranen, Hafenmobilkranen sowie an Portalstaplern, Gabel
staplern und Teleskopstaplern. Sie sind in der Regel einem rauhen Betrieb
ausgesetzt. Häufig sind derartige Teleskop-Spreader an sehr langen Kran
seilen aufgehängt, so daß sie ein schwingendes Pendel bilden, dessen
Masse weiter oben bereits angegeben wurde.
Bei unsachgemäßer Bedienung kommt es gelegentlich vor, daß der
Teleskop-Spreader, beispielsweise bei einer Pendelbewegung, mit seiner
gesamten Masse gegen ein Hindernis schlägt, beispielsweise gegen einen
Container, gegen eine Kaimauer, gegen Schiffswände und Schiffsaufbauten,
Poller oder dergleichen. Hierbei unterliegt die schlanke Kolbenstange der
eingangs beschriebenen Knickgefahr. Sobald dieser Fall eingetreten ist, ist
der gesamte Spreader unbrauchbar, und die durch Ausknicken der Kolben
stange unbrauchbar gewordenen Hydraulik-Aggregate müssen ausge
wechselt werden. Die Reparaturarbeiten haben hohe Folgekosten, insbe
sondere dann, wenn dadurch die Liegezeiten der zu be- und entladenden
Schiffe verlängert werden.
Die Literaturstelle in "IBM Technical Disclosure Bulletin", Band 4, Nr. 12, Mai
1962, offenbart einen Hydraulikkolben mit antiparallelen Entlastungsventilen
zum Abbau einer übermäßigen Druckdifferenz. Dieser Lösung lag die Auf
gabe zugrunde, Kavitation und Erosion sowie Turbulenzen auf der Nieder
druckseite des Kolbens zu vermeiden. Die antiparallelen Überdruckventil
wirken in beiden Richtungen. Maßnahmen und Mittel zur Wiederherstellung
einer bestimmten Stellung sind nicht angegeben. Es finden sich auch keine
Hinweise auf den Schlankheitsgrad der Kolbenstange, erst recht nicht auf
den Schutz der Kolbenstange.
Die DE 29 39 422 A1 offenbart einen Zylinderblock mit einer Vielzahl extrem
schlanker Kolbenstangen, die aus Draht bestehen können und
infolgedessen keine nennenswerten Schubkräfte übertragen können. Ein
bestimmtes Anwendungsgebiet ist nicht angegeben; für den Antrieb und die
Positionshaltung von Twistlocks ist der bekannte Zylinderblock nicht
vorgesehen und auch nicht geeignet.
Die EP 0 103 549 A1 offenbart einen Überlastschutz in einem Kolbenantrieb,
bei dem jedoch der Kolben durch das Pumpenaggregat nicht an einem An
schlag innerhalb des Zylinders gehalten wird. Diese Druckschrift befaßt sich
mit dem Problem, daß der Kolben bei einem Stoß oder Schlag auf die
Kolbenstange gedämpft ausweichen kann, und sie befaßt sich außerdem mit
dem Problem, die ursprüngliche Stellung des Kolbens innerhalb des
Zylinders wieder herzustellen. Zu diesem Zweck ist in der hohlen
Kolbenstange eines ersten Kolbens ein zweiter Kolben angeordnet, der sich
bei Druckgleichheit auf beiden Seiten des ersten Kolbens in einer
Mittelstellung befindet. Durch einen Stoß oder Schlag auf die durchgehende
Kolbenstange des ersten Kolbens verschiebt die verdrängte Flüssigkeit den
zweiten Kolben unter Kompression einer Druckfeder, die das Bestreben hat,
beim Wiedereintritt von Druckgleichheit auf beiden Seiten den zweiten
Kolben wieder in die Mittelstellung zu verschieben. Bei einer Leckage des
zweiten, inneren Kolbens, verschiebt sich das Gleichgewicht des Systems,
und beim Verfahren des ersten Kolbens gegen einen Endanschlag und der
Haltung des Kolbens unter hohem Druck an diesem Endanschlag wird das
bekannte System weitgehend wirkungslos. Es ermöglicht daher keine
definierte und wenigstens einseitig starre Festlegung des ersten oder
Hauptkolbens innerhalb des Zylinders. Die Volumina beiderseits des zweiten
oder Hilfskolbens sind eng begrenzt, da der zweite Kolben innerhalb der
Kolbenstange des ersten Kolbens untergebracht werden muß. Bei einem
übermäßig starken Stoß gerät der zweite Kolben rasch an einen seiner End
anschläge, womit das Ende der Sicherheitsfunktion eintritt. Die Auslegung
der Druckfeder entscheidet also über die Wirksamkeit der
Sicherheitseinrichtung. Der Impuls eines Stoßes, wie er bei pendelnden
Teleskop-Spreadern auftritt, ist aber schlecht vorhersehbar. Die betreffende
Druckschrift befaßt sich jedenfalls nicht mit dem Schutz der Kolbenstangen
von Teleskop-Spreadern.
Durch die Zeitschrift "Hebezeuge und Fördermittel" Berlin 33 (1993), Nr. 10,
Seite 420, ist es bei einem Teleskop-Spreader bekannt, alle von einer Aus
gangsstellung ausgehenden und genormten Stellungen durch Zylinderan
schläge zu erreichen. Einen Knickschutz für Kolbenstangen offenbart diese
Schrift nicht, desgleichen keine Einrichtung für eine eventuelle Reposi
tionierung der Teleskopteile.
In der Zeitschrift "HANSA-Schiffahrt-Schiffbau-Hafen", 126. Jahrgang, 1989,
Nr. 1/2, Seiten 127 bis 129, Überschritt "Lastaufnahmemittel für Container",
sind die Konstruktionsdetails der Hydraulikanlage genannt, wobei auch eine
Druckbegrenzung angesprochen ist. Mittel für einen Knickschutz und eine
Repositionierung der Kolbenstangen sind nicht angegeben.
Durch die DE 39 38 040 C2 ist es bei einstellbaren Teleskop-Spreadern be
kannt, daß Zylinderkolbenaggregate beim Auftreten großer Kräfte in der
Längsrichtung ausknicken können und daß in Hydraulikkreisen solcher
Spreader zur hydraulischen Kraftbegrenzung Druckbegrenzungsventile oder
Berstscheiben vorgesehen werden können. Eine Repositionierung ist nicht
angesprochen, und der Ersatz einer Berstscheibe ist eine Reparatur. Die
Schrift befaßt sich außerdem mit mechanischen Lösungen für eine Kraftbe
grenzung wie beispielsweise mit der Anordnung von Sollbruchstellen mit
Dämpfungseigenschaften zum Schutze des Zylinderkolbenaggregats. Da
durch werden jedoch kein Ausfall des Spreaders und keine Reparaturar
beiten vermieden. Weiterhin ist eine mechanische und zerstörungsfreie
Überlastsicherung beschrieben, die aus einem Reibungsglied oder aus einer
Kugelrastung besteht. Diese Lösungen vermeiden zwar eine Reparatur,
verhindern aber gleichzeitig auch eine Repositionierung und haben außer
dem entweder nur eine geringe oder keine Dämpfungseigenschaften. Es ist
sogar ausdrücklich angegeben, daß durch eine falsche Längeneinstellung
des Spreaders auf eine Auslösung der Kraftbegrenzungseinrichtung Be
schlossen werden kann, weil kein Container aufgenommen werden kann.
Der Fehler muß also manuell behoben werden.
Durch die EP 0 173 920 A1 ist es bei hydraulisch positionierbaren Teleskop-
Spreadern bekannt, einen Hydraulikzylinder zur Verringerung seiner Knick
länge in zwei Gleitlagern zu lagern und eine der Kolbenstangen über einen
Stapel von Tellerfedern elastisch mit einem der Teleskopteile zu verbinden.
Solche Federstapel haben jedoch keine ausreichenden Dämpfungseigen
schaften, sondern führen vielmehr dazu, daß ein pendelnd aufgehängter
Spreader beim Anstoß an ein Hindernis zurückgestoßen wird und beim Zu
rückschwingen erneut auf das Hindernis aufprallt.
Durch die DE 34 19 363 A1 ist es bekannt, in Hydraulikantrieben eines
unterschiedlich positionierbaren Teleskop-Spreaders Druckbegrenzungs
ventile vorzusehen. Diese dienen jedoch zur Absteuerung überschüssigen
Druckmittels, wenn der Kolben seine vorgegebene Endstellung erreicht hat,
und nicht zu Dämpfungszwecken beim Anstoßen an ein Hindernis.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hydraulik-Antriebs
aggregat der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem die
Gefahr des Ausknickens der Kolbenstange praktisch ausgeschlossen ist,
und zwar auch dann, wenn die Kolbenstange in ausgefahrenem Zustand
einem Stoß oder Schlag mit hoher Geschwindigkeit, z. B. beim Pendeln, und
einem Gewicht von mehreren Tonnen ausgesetzt wird, und bei dem die vor
gesehene Position der Teleskopteile wieder hergestellt wird, nachdem die
Stoßbeanspruchung vorüber ist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die
Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Durch die Merkmale unter a) wird erreicht, daß die Kolbenstange beim Über
schreiten eines konstruktiv vorgegebenen Grenzdrucks dem betreffenden
Schlag oder Stoß ausweichen kann, indem das Absperrorgan selbsttätig
öffnet und der Kolbenstange mit dem Kolben ein gedämpftes Ausweichen
ermöglicht. Versuche haben gezeigt, daß selbst ein schwingender Zu
sammenstoß eines Teleskop-Spreaders mit einem Betonklotz lediglich zu
einem begrenzten Einschieben der Kolbenstange führt, nicht aber zu deren
Ausknicken. Die Erfindung schützt auch sehr weitgehend die gegebenenfalls
vorhandenen Flipper.
Durch die Merkmale unter b) wird völlig unabhängig von der Ausweichbe
wegung des Kolbens die Betriebsfähigkeit des Teleskop-Spreaders unver
züglich wieder hergestellt, indem der Kolben wieder in seine Anschlags
stellung fährt und damit den genormten Abstand der Twistlocks wiederher
stellt.
Das Eintreten der beschriebenen Wirkung kann als überraschend
bezeichnet werden: Natürlich besitzen die Pumpen-Aggregate und das
Leitungssystem für die Hydraulik-Flüssigkeit Überdruckventile, die bei
Überschreiten eines bestimmten Pumpendrucks die Hydraulikflüssigkeit
absteuern. Es hat sich aber nicht als möglich erwiesen, mit derartigen, vom
Hydraulikzylinder entfernt angeordneten Überdruckventilen einen Stoß auf
die Kolbenstange gedämpft aufzufangen. Trotz des Vorhandenseins
derartiger Überdruck-Ventile wurden
regelmäßig Ausknickungen von Kolbenstangen beob
achtet. Es kann angenommen werden, daß die Ursache
hierfür in den relativ engen Anschlußstellen an den Hy
draulikzylindern und in den Strömungswiderständen
der Rohrleitungen in Verbindung mit der hohen Visko
sität der Hydraulik-Flüssigkeit zu suchen ist. Flüssigkei
ten setzen im allgemeinen schnellen Bewegungen einen
enorm hohen Widerstand entgegen. Man denke hierbei
an die berüchtigten Wasserschläge beim Eindringen von
Wasser in laufende Verbrennungsmotoren, beispiels
weise in Bootsmotoren.
Durch die erfindungsgemäße enge Zuordnung des
Überströmkanals zum Hydraulikzylinder, beispielswei
se auch durch mindestens eine kurze Umgehungsleitung
des Kolbens in der Zylinderwandung, läßt sich durch das
Öffnen des Absperrorgans ein rasches Entweichen der
Hydraulikflüssigkeit aus dem gefährdeten Bereich er
möglichen, insbesondere dann, wenn der Summenquer
schnitt aller Überströmkanäle oder der Querschnitt ei
nes einzelnen Überströmkanals größer ist als der Quer
schnitt der zur Hydraulikpumpe führenden Hydraulik
leitungen.
Bei der schlagartigen Verschiebung der Kolbenstan
ge wird auf der Rückzugsseite des Kolbens ein entspre
chendes Volumen frei, in das die von der Vortriebsseite
des Kolbens schlagartig verdrängte Flüssigkeitsmenge
eintreten kann. Zwar ist dieses Volumen auf der Rück
zugsseite des Kolbens kleiner, weil auch die eindringen
de Teillänge der Kolbenstange zu berücksichtigen ist,
jedoch beträgt die durch die Kolbenstange verdrängte
Teilmenge der Hydraulikflüssigkeit nur einen Bruchteil
der durch den Kolben selbst verdrängten Flüssigkeits
menge. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die durch
die eindringende Teillänge der Kolbenstange verdräng
te sehr geringe Flüssigkeitsmenge ohne weiteres durch
die Hydraulikleitungen entweichen kann.
Die Erfindung läßt sich auf unterschiedliche Weise
realisieren: Zunächst einmal ist es möglich, den Über
strömkanal außerhalb des Zylinders anzuordnen und
ihn beispielsweise als parallel zum Zylinder verlaufende
Rohrleitung auszuführen. Wenn sich hierbei der Über
strömkanal, entsprechenden Querschnitt vorausgesetzt,
über nahezu die gesamte Zylinderlänge erstreckt, ist es
mit Vorteil möglich, das Absperrorgan in der der Kol
benstangenführung abgekehrten Endwand des Zylin
ders anzuordnen. Es ist aber auch möglich, den Über
strömkanal, ausgehend von der Kolbenstangenführung,
nur über eine Teillänge des Zylinders zu erstrecken, die
dem vorgesehenen Dämpfungsweg entspricht, und das
Absperrorgan alsdann in dem Überströmkanal selbst
unterzubringen.
Es ist weiterhin möglich, den Überströmkanal zwi
schen dem Zylinder und einem den Zylinder umgeben
den Rohrmantel zu bilden, wodurch besonders große
Strömungsquerschnitte zu erzielen sind. Entspricht die
Länge des Rohrmantels der Zylinderlänge, dann läßt
sich auch in diesem Fall das Absperrorgan in der besag
ten Endwand des Zylinders unterbringen.
Es ist in jedem Fall wichtig, daß der Überströmkanal
in einen Raum oder Spalt mündet, in den der Druckstoß
auf der Vortriebsseite des Kolbens auch dann entspre
chend gedämpft abgeleitet wird, wenn sich dieser in der
am weitesten ausgefahrenen Stellung der Kolbenstange
befindet.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der minde
stens eine Überströmkanal mindestens teilweise inner
halb des Kolbens angeordnet ist. In diesem Fall ist es
besonders vorteilhaft, wenn auch das mindestens eine
Absperrorgan innerhalb des Kolbens angeordnet ist.
Insbesondere im Kolben selbst lassen sich entspre
chende Strömungsquerschnitte unterbringen, und auch
das Absperrorgan läßt sich im Kolben selbst unterbrin
gen.
Alternativ ist es aber auch möglich, bei Verwendung
einer hohlen oder zumindest teilweise ausgebohren
Kolbenstange, den mindestens einen Überströmkanal in
der Kolbenstange vorzusehen, desgleichen das zugehö
rige Absperrorgan.
Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn der minde
stens eine Überströmkanal von der Vortriebsseite des
Kolbens ausgeht, die dessen Stirnseite darstellt.
Im Zuge einer wiederum weiteren Ausgestaltung der
Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn in der Stirn
seite des Kolbens konzentrisch zur Kolbenachse eine
Eintrittsöffnung des Überströmkanals angeordnet ist,
wenn diese Eintrittsöffnung durch einen Ventilkörper
als Absperrorgan absperrbar ist, wenn der Ventilkörper
durch eine definiert vorgespannte Druckfeder gegen
den Druck der Hydraulikflüssigkeit belastet ist und
wenn der Überströmkanal in Strömungsrichtung jen
seits des Ventilkörpers als eine Mehrzahl von Austritts
öffnungen ausgebildet ist, die das kolbenseitige Ende
der Kolbenstange umgeben.
Durch diese konstruktive Lösung lassen sich relativ
große Strömungsquerschnitte innerhalb des Kolbens
erzeugen, und zusätzlich läßt sich auch noch das Ab
sperrorgan im Kolben selbst unterbringen, ohne den
freien Strömungsquerschnitt ungebührlich zu verengen.
Es ist dabei wiederum besonders vorteilhaft, wenn
der Kolben einen von seiner Stirnseite ausgehenden ko
axialen und im wesentlichen zylindrischen Hohlraum
aufweist, in dessen der Kolbenstange abgekehrtes Ende
ein ringförmiges Verschlußstück formschlüssig einge
setzt ist, das an seiner Innenseite einen Ventilsitz für den
Ventilkörper trägt, wenn sich im besagten Hohlraum
konzentrisch eine Teleskopführung für den Ventilkör
per und die Druckfeder befinden, und wenn der Hohl
raum über einen Kranz der besagten Austrittsöffnun
gen mit der Rückseite des Kolbens verbunden ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfin
dungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Un
teransprüchen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 7 näher be
schrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teleskop-Spreaders
mit zwei rechteckigen Teleskoprohren auf jeder Seite
eines kastenförmigen Mittelträgers,
Fig. 2 eine Draufsicht von oben auf den Gegenstand
nach Fig. 1 mit unterschiedlichen Auszugsstellungen
der Teleskoprohre,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine erste Ausfüh
rungsform eines Hydraulik-Antriebsaggregats mit ei
nem Ventilkörper im Kolben,
Fig. 4 den Kolben nach Fig. 3 in vergrößertem Maß
stab,
Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausfüh
rungsform eines Kolbens mit einem Ventilkörper in der
Kolbenstange,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine dritte Ausfüh
rungsform eines Hydraulik-Antriebsaggregats mit ei
nem außenliegenden Überströmkanal, und
Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine vierte Ausfüh
rungsform eines Hydraulik-Antriebsaggregats mit ei
nem Überströmkanal zwischen Zylinder und einem die
sen umgebenden Rohrmantel.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Teleskop-Spreader 1 darge
stellt, dessen zentrales Teil ein kastenförmiger Mittel
träger 2 ist, der über eine Aufhängevorrichtung 3 an
einer Lasthebemaschine aufgehängt ist, beispielsweise
an Kranseilen. Der Mittelträger 2 ist zum Zwecke einer
Nivellierung über Schienenführungen 4 mit der Aufhän
gevorrichtung 3 verbunden und dadurch beiderseits ei
ner senkrechten Mittenebene M-M in Richtung des
Doppelpfeils 5 verschiebbar. Der zugehörige Hydrau
lik-Zylinder ist der Einfachheit halber nicht dargestellt;
in Fig. 2 ist jedoch ein Hydraulik-Pumpen-Aggregat 6
gezeigt, das sämtliche Hydraulik-Antriebsaggregate des
Teleskop-Spreaders mit Hydraulik-Flüssigkeit versorgt.
Ein elektrischer Schaltschrank 7 und Signallampen 8
sind nur schematisch angedeutet.
Aus dem an beiden Enden 9 offenen Mittelträger 2,
der auch als Grundprofil bezeichnet wird, sind auf bei
den Seiten teleskopartig je zwei gleichfalls kastenförmi
ge Mittelprofile 10 und 11 herausfahrbar, in denen wie
derum teleskopartig zwei Endprofile 12 und 13 geführt
sind. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung
mit nur jeweils einem Mittelprofil 10 und 11 wird übli
cherweise für Teleskop-Spreader bis zu einer Gesamt
länge von knapp 12 Metern verwendet. Bei größeren
Längen befinden sich zwischen dem Mittelträger 2 und
den Endprofilen 12 und 13 zwei teleskopartig ineinander
geführte Mittelprofile, wodurch sich auch die Anzahl
der Hydraulik-Antriebsaggregate entsprechend erhöht.
An den äußersten Enden der Endprofile 12 und 13
befinden sich sogenannte Quertraversen 14 und 15, an
deren Enden sich wiederum die weiter oben beschriebe
nen Twist-Locks 16 und 17 befinden sowie sogenannte
"Flipper" 18 und 19, die zur Zentrierung der Twist-Locks
16 und 17 über und in den hier nicht dargestellten Eck
beschlägen des Containers dienen. Diese Flipper 18 und
19 sind durch einen nicht näher bezeichneten hydrauli
schen Antrieb nach oben schwenkbar, und die beiden
endseitigen Flipper 18 sind in Fig. 1 in ihrer nach oben
geschwenkten Position 18' gestrichelt dargestellt. Die
bei einer Fehlbedienung auftretenden Stoßkräfte sind
durch die Pfeile "P" in Fig. 1 angedeutet.
Bis zu dieser Textstelle der Detailbeschreibung ist der
Teleskop-Spreader nach den Fig. 1 und 2 Stand der
Technik, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf er
übrigt.
Der Teleskop-Spreader nach den Fig. 1 und 2 ist je
doch mit den erfindungsgemäßen Hydraulik-Antriebs
aggregaten 20 bestückt, die aus je einem Zylinder 21
und einer Kolbenstange 22 bestehen (Fig. 2). Durch die
se Hydraulik-Antriebsaggregate 22 sind der Mittelträ
ger 2 und die beiden Mittelprofile 10 und 11 antriebsmä
ßig miteinander verbunden, und hierdurch können die
Mittelprofile 10 und 11 aus dem Mittelträger 2 heraus
gefahren und in diesen wieder zurückgezogen werden.
Analoge Hydraulik-Antriebsaggregate, vorzugsweise
in umgekehrter Einbaulage, befinden sich im Innern der
Mittelprofile 10/11 und der Endprofile 12/13, und sind
infolgedessen nicht sichtbar. Durch diese weiteren Hy
draulik-Antriebsaggregate sind die Mittel- und Endpro
file 10/12 sowie 11/13 antriebsmäßig miteinander ver
bunden, so daß die Endprofile 12 und 13 aus den Mittel
profilen 10 und 11 herausgefahren und wieder in diese
zurückgezogen werden können.
Bei einer größeren Gesamtlänge des Teleskop-
Spreaders bis zu beispielsweise einer Gesamtlänge von
etwa 13,5 Metern, werden zwischen dem Mittelträger 2
und den Endprofilen 12 und 13 auf jeder Seite des Mit
telträgers 2 jeweils zwei Mittelprofile in Reihenschal
tung verwendet, wodurch die Gesamtvorrichtung noch
zwei zusätzliche Hydraulik-Antriebsaggregate aufweist.
Fig. 2 zeigt in gestrichelt angeordneter Darstellung
die möglichen Endstellungen der Quertraversen 14 und
15, die jeweils durch den Maximalauszug der Kolben
stangen in den einzelnen Hydraulik-Antriebsaggrega
ten vorgegeben sind. Diese Abstände sind international
genormt. Auch die Quertraversen 14 und 15 sind in der
Länge veränderbar, worauf der Einfachheit halber aber
nicht näher eingegangen wird.
Von wesentlicher Bedeutung ist hierbei aber die aus
gefahrene Länge der Kolbenstangen, die bis zu
1.533 mm beträgt. Bezogen auf einen Durchmesser von
32 mm ergibt sich hieraus ein Schlankheitsgrad von na
hezu 50 : 1, woraus sich die außerordentliche Knick
empfindlichkeit der Kolbenstangen 22 ergibt. Der
Durchmesser der Kolbenstangen ist im Hinblick auf die
üblichen Kolbendurchmesser beschränkt, die 50 mm
bzw. 63 mm betragen.
Hier setzt nun die erfindungsgemäße Ausbildung der
Hydraulik-Antriebsaggregate 20 ein, wie sie nachste
hend anhand der Fig. 3 bis 7 näher beschrieben wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Hydraulik-Antriebsaggre
gat 20 mit Zylinder 21, Kolbenstange 22 und Kolben 23.
Der Zylinder ist am einen Ende durch eine Kolbenstan
genführung 24 verschlossen, die sich gegen einen einge
schraubten Druckring 25 abstützt und gleichzeitig einen
Anschlag für den Kolben 23 bildet. Zwischen der Kol
benstangenführung 24 und dem Druckring 25 befindet
sich noch ein Dichtungsring 26, und im Druckring 25 ist
ein Abstreifring 27 untergebracht.
Im Bereich der Kolbenstangenführung 24 ist der Zy
linder 21 an dem zugehörigen Kastenprofil durch eine
hier nicht gezeigte Schelle und einen zwischengeschal
teten Ringkörper aus einem elastomeren Werkstoff ge
halten.
Am anderen Ende ist der Zylinder 21 durch eine End
wand 28 verschlossen, auf der koaxial ein Gewindezap
fen 29 befestigt ist, der zur Festlegung des Zylinders 21
in einem hier nicht gezeigten Widerlager am Kasten
profil dient. Daraus ist ersichtlich, daß der Zylinder 21
im wesentlichen starr gelagert ist, wodurch im Hinblick
auf die Kolbenstange 22 der sogenannte Euler-Fall 3
eintritt.
In etwa an beiden Enden des Kolbenhubes befinden
sich im Zylinder 21 Bohrungen 30 und 31, auf die koaxial
Gewindestutzen 32 und 33 für das Einschrauben der
Nippel von Verbindungsleitungen 57 und 58 aufgesetzt
sind, die nur angedeutet und als Hydraulik-Schläuche
ausgeführt sind. Es ist ersichtlich, daß die Bohrungen 30
und 31 einen relativ sehr engen Querschnitt aufweisen,
der mit dem Innenquerschnitt der Hydraulik-Schläuche
zumindest im wesentlichen übereinstimmt; eine Vergrö
ßerung der Querschnitte der Bohrungen 30 und 31 und/
oder des Innendurchmessers der Hydraulikschläuche
würde an der Größe des Strömungswiderstandes in der
Hydraulikflüssigkeit nichts Wesentliches ändern. Die
Verbindungsleitungen 57 und 58 führen zu einer hier
nicht dargestellten Hydraulik-Pumpe.
Einzelheiten des Kolbens 23 nach Fig. 3 sowie eine
alternative Ausführungsform werden nachstehend an
hand der Fig. 4 und 5 näher erläutert.
Der Kolben 23 nach Fig. 4 besitzt eine Vortriebsseite
34 für das Ausfahren der Kolbenstange und eine Rück
zugsseite 35 für das Einfahren der Kolbenstange 22,
deren Ende 22a in den Kolben 23 eingeschraubt ist.
Vortriebsseite 34 und Rückzugsseite 35 des Kolbens 23
sind durch einen innerhalb des Zylinders 21 liegenden
Überströmkanal 36 miteinander verbunden, der beim
Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 vollständig innerhalb
des Kolbens 23 verläuft und sich aus mehreren Teilab
schnitten zusammensetzt. Zu diesem Zweck ist in der
Vortriebsseite 34, die gleichzeitig die Stirnseite des Kol
bens 23 darstellt, konzentrisch zur Kolbenachse A-A
eine Eintrittsöffnung 37 relativ großen Querschnitts an
geordnet, die in normaler Betriebsstellung in beiden
Strömungsrichtungen durch ein Absperrorgan 38 ver
schlossen ist, das als Ventilkörper 39 ausgeführt ist.
Der Ventilkörper 39 steht unter der Wirkung einer
Druckfeder 40, die in einem solchen Maße vorgespannt
ist, daß die Eintrittsöffnung 37 bei den üblicherweise
auftretenden Betriebsdrücken der Hydraulikflüssigkeit
geschlossen gehalten wird. Der Überströmkanal 36 ist in
Strömungsrichtung jenseits des Ventilkörpers 39 als ei
ne Mehrzahl von Austrittsöffnungen 41 ausgebildet, die
das kolbenseitige Ende 22a der Kolbenstange 22 umge
ben. Diese Austrittsöffnungen sind konzentrisch und in
äquidistanter Verteilung um das Ende 22a der Kolben
stange herum angeordnet. Es kann sich beispielsweise
um acht bis zehn Austrittsöffnungen 41 mit dem in Fig. 4
angegebenen Durchmesser handeln. Diese Austrittsöff
nungen 41 münden in die Rückzugsseite 35 des Kolbens
23.
Der Ventilkörper 39, der als hutförmiger Ventilteller
ausgebildet ist, ist über eine koaxiale Teleskopführung
42 mit einem Widerlager 43 für die Druckfeder 40 ver
bunden. Das Widerlager 43 stützt sich mit der Teleskop
führung 42 über ein kalottenförmiges Pendellager 44 im
Kolben 23 ab. Die Druckfeder 40 umgibt die Teleskop
führung 42 für den Ventilkörper 39 konzentrisch.
Im vorliegenden Fall besteht die Teleskopführung 42
aus einem Ventilschaft 45, der längsverschieblich in ei
ner Hülse 46 gelagert ist, die eine einstückige Verlänge
rung des Widerlagers 43 darstellt. Ein in der Teleskop
führung 42 gebildeter Zylinderraum 47 kann die in ihm
enthaltene Hydraulikflüssigkeit über eine Ausgleichs
bohrung 48 abgeben, die den Ventilschaft 45 und den
Ventilkörper 39 durchsetzt und hier nur gestrichelt an
gedeutet ist. Die Teleskopführung 42 ist gleichzeitig die
Axialführung für die Druckfeder 40. Die Anordnung
kann hierbei auch umgekehrt getroffen sein, d. h. das
Widerlager 43 ist mit einem Zylinderzapfen ausgestat
tet, und der Ventilkörper 39 ist mit einer diesen über
greifenden Hülse versehen.
Der mittlere Teil des Überströmkanals 36 wird durch
einen zylindrischen Hohlraum 49 gebildet, in dessen der
Kolbenstange 22 abgekehrtes Ende ein ringförmiges
Verschlußstück 50 formschlüssig eingesetzt ist, das an
seiner Innenseite einen Ventilsitz 51 für den Ventilkör
per 39 trägt. Die formschlüssige Festlegung des ringför
migen Verschlußstücks 50 im Kolben 23 kann beispiels
weise durch die zeichnerisch dargestellte Gewindever
bindung erfolgen. In dem besagten Hohlraum 49 befin
den sich konzentrisch die Teleskopführung 42 für den
Ventilkörper 39 sowie die Druckfeder 40. An dem dem
Verschlußstück 50 abgekehrten Ende des Hohlraums 49
ist dieser über den bereits beschriebenen Kranz der
besagten Austrittsöffnungen 41 mit der Rückzugsseite
35 des Kolbens 23 verbunden.
Die Wirkungsweise der Zylinder-Kolben-Anordnung
nach den Fig. 3 und 4 ist folgende: Im Normalbetrieb
wird der Kolben 23 im Zylinder 21 durch die Einwirkung
eines entsprechenden Drucks auf die Vortriebsseite 34
in der Weise verschoben, daß die Kolbenstange 22 aus
gefahren wird, bis die Rückzugsseite 35 des Kolbens 23
an der Kolbenstangenführung 24 zur Anlage kommt
(siehe Fig. 3). In dieser Stellung werden Kolben und
Kolbenstange durch den hydraulischen Druck auf die
Vortriebsseite 34 gehalten; die Rückzugsseite 35 ist zu
mindest im wesentlichen drucklos und steht mit einem
hier nicht gezeigten Sumpf der Hydraulikpumpe in Ver
bindung. Sobald nun ein übermäßiger Schlag oder Stoß
in Achsrichtung auf die Kolbenstange 22 ausgeübt wird,
der die auslegungsgemäße Schließkraft der Druckfeder
40 übersteigt, öffnet der Ventilkörper 39, so daß die
Hydraulik-Flüssigkeit über den Überströmkanal 36 aus
weichen kann, d. h. durch die Eintrittsöffnung 37, den
Hohlraum 49 und die Austrittsöffnungen 41 auf die
Rückzugsseite 35 des Kolbens 23. Kolbenstange 22 und
Kolben 23 können also unter diesen Bedingungen solan
ge ausweichen, bis der Überdruck auf der Vortriebsseite
34 - gedämpft - abgebaut ist. Dies ist je nach der Hef
tigkeit des Stoßes oder Schlages nach einigen Zentime
tern, nach etwa 5 bis 20 cm, der Fall. Auch in diesem
Falle tritt in dem Überströmkanal 36 eine Flüssigkeits
reibung auf, die zu einer Dämpfung des Schlages oder
Stoßes führt. Sobald der vorbestimmte Überdruck ab
gebaut ist, führt die Druckfeder 40 wieder ein Schließen
des Absperrorgans 38 herbei, so daß die Kolbenstange
nunmehr unter der Wirkung der Hydraulikflüssigkeit
wieder in ihre End- oder Anschlagstellung verfahren
werden kann. Die Vorrichtung ist in diesem Augenblick
wieder betriebsbereit ohne daß es zu einer Zerstörung
oder Beschädigung des Hydraulik-Antriebsaggregats
gekommen wäre.
Eine analoge Wirkungsweise ergibt sich auch bei dem
Gegenstand nach Fig. 5. Auch in diesem Falle besitzt
der Kolben 23 einen Überströmkanal 36, der sich aller
dings in das entsprechend ausgebohrte Ende 22a der
Kolbenstange 22 und in die Kolbenstange 22 selbst fort
setzt. Das Absperrorgan 38, bzw. der Ventilkörper 39,
der in diesem Fall die Form einer federbelasteten Kugel
besitzt, sind in der Kolbenstange 22 angeordnet, die mit
radialen Austrittsöffnungen 41 versehen ist. In diesem
Falle besitzt die Vortriebsseite 34 des Kolbens 23 eine
Kegelstumpffläche 52, von der mehrere Eintrittsöffnun
gen 37a in den Hohlraum 49 des Kolbens 23 geführt
sind. Es ergibt sich auch aus Fig. 5, daß auf diese Weise
ein Überströmkanal mit einem großen Summenquer
schnitt gebildet wird, so daß eine entsprechende Menge
an Hydraulik-Flüssigkeit im Fall eines übermäßigen
Stoßes oder Schlages auf die Kolbenstange von der
Vortriebsseite des Kolbens auf dessen Rückzugsseite
überströmen kann.
Die Kolbenstange 22 besitzt in ihrem kolbenseitigen
Ende 22a eine koaxiale Bohrung 52, auf deren Boden 53
sich die vorgespannte Druckfeder 40 abstützt. Im äuße
ren Ende befindet sich eine eingeschraubte Druckhülse
54, gegen die sich der Ventilkörper 39 mittels eines nicht
näher bezeichneten Ventilsitzes abstützt. In die Boh
rung 52 münden die Austrittsöffnungen 41.
Auch hierdurch werden kurze Strömungswege relativ
großen Querschnitts gebildet.
Für die Gegenstände der Fig. 3 und 4 gilt, daß die
Kolben 23 unter Zwischenschaltung je eines Stützban
des 55 und einer Dichtung 56 in den Zylinder 21 geführt
sind.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 6 und 7,
in denen für gleiche Teile oder für Teile mit gleicher
oder analoger Funktion gleiche Bezugszeichen wie bis
her verwendet werden, sind herkömmliche Kolben 23
vorhanden, d. h. solche ohne eigene Durchlässe oder
Überströmkanäle.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist der
Überströmkanal 36 außerhalb des Zylinders 21 ange
ordnet und als parallel zum Zylinder 21 verlaufende
Rohrleitung 59 ausgeführt, die sich über nahezu die ge
samte Zylinderlänge erstreckt. Der als Kugel ausgebil
dete Ventilkörper 39 ist in der der Kolbenstange 24
abgekehrten Endwand 61 des Zylinders 21 angeordnet.
Beim Auftreten eines übermäßigen Druckstoßes öffnet
der Ventilkörper 39 und läßt eine Teilmenge der Hy
draulikflüssigkeit gedämpft von der Vortriebsseite des
Kolbens 23 zur Rückzugsseite 35 des Kolbens 23 über
die Rohrleitung 59 entweichen. Das von der eindringen
den Kolbenstange 22 eingenommene sehr viel kleinere
Volumen entweicht durch die Bohrung 30 zur Hydrau
lik-Pumpe.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist der als
Ringspalt ausgebildete Überströmkanal 36 zwischen
dem Zylinder 21 und einem den Zylinder 21 umgeben
den Rohrmantel 60 gebildet, wodurch ein besonders
großer Strömungsquerschnitt erzielt wird. Die Länge
des Rohmantels 60 entspricht der Zylinderlänge, und es
ist auch in diesem Fall der als Kugel ausgebildete Ventil
körper 39 in der Endwand 61 des Zylinders 21 unterge
bracht. Die Funktion ist eine analoge wie bei dem Ge
genstand nach Fig. 6.
Auch in den Fällen nach den Fig. 6 und 7 mündet der
Überströmkanal 36 jeweils in einen Raum oder Spalt, in
den der Druckstoß auf der Vortriebsseite des Kolbens
auch dann entsprechend gedämpft abgeleitet wird,
wenn sich dieser in der am weitesten ausgefahrenen
Stellung der Kolbenstange befindet. Die Bohrungen 31
sind in diesem Zustand drucklos.
Claims (15)
1. Teleskop-Spreader (1) mit einem Pumpenaggregat (6), einem Mittelträ
ger (2) und mindestens zwei Endprofilen (12, 13), die durch je ein
Hydraulikantriebsaggregat (20) mit Zylinder (21), Kolben (23) und
Kolbenstange (22) in entgegengesetzten Richtungen teleskopisch aus
dem Mittelträger (2) herausfahrbar und an ihren Enden mit Quertraversen
(14, 15) mit Twistlocks (16, 17) für die Verladung von Containern verse
hen sind, die Eckbeschläge für die Aufnahme der Twistlocks (16, 17)
aufweisen, wobei die Kolben (23) eine Vortriebsseite (34) für das Ausfah
ren und eine Rückzugsseite (35) für das Einfahren der Kolbenstangen
(22) aufweist und wobei in der Ausfahrstellung der Endprofile (12, 13)
mit Quertraversen (14, 15) und Twistlocks (16, 17) die Kolben (23) durch
das Pumpenaggregat (6) mit ihren Rückzugsseiten (35) an Anschlägen
(24) in den Zylindern (21) gehalten sind,
dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem Hydraulikantriebs
aggregat (20) auf jeder Seite des Mittelträgers (2)
- a) die Vortriebs- (34) und die Rückzugsseite (35) des Kolbens (23) durch mindestens je einen von den Verbindungsleitungen (57, 58) mit dem Pumpenaggregat (6) unabhängigen Überströmkanal (36) verbun den ist, der in beiden Richtungen durch mindestens ein Absperrorgan (38) verschlossen ist, das beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzdrucks auf der Vortriebsseite (34) jedoch selbsttätig öffnet und die Hydraulik-Flüssigkeit unter gleichzeitiger Rückwärtsbewegung des Kolbens (23) mit den Endprofilen (12, 13) mit Quertraversen (14, 15) und Twistlocks (16, 17) gedrosselt auf die Rückzugsseite (35) des Kolbens (23) durchläßt und
- b) nach Abbau der Grenzdrucküberschreitung das Absperrorgan (38) selbsttätig schließt und der Kolben (23) unter der Wirkung des Pum penaggregats (6) wieder in seine Stellung am Anschlag (24) zurück führbar ist, wodurch die Twistlocks (16, 17) wieder ihren genormten Abstand gemäß dem Abstand der Eckbeschläge des Containers einnehmen.
2. Teleskop-Spreader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Überströmkanal (36) außerhalb des Zylinders (21) verläuft.
3. Teleskop-Spreader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Überströmkanal (36) als parallel zum Zylinder (21) verlaufende Rohr
leitung (59) ausgeführt ist.
4. Teleskop-Spreader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Überströmkanal (36) zwischen dem Zylinder (21) und einem den Zylinder
(21) umgebenden Rohrmantel (60) gebildet ist.
5. Teleskop-Spreader nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das Absperrorgan (38) in einer einer Kolbenstangenführung (24)
abgekehrten Endwand (61) des Zylinders (21) angeordnet ist.
6. Teleskop-Spreader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
mindestens eine Überströmkanal (36) mindestens teilweise innerhalb des
Kolbens (23) angeordnet ist.
7. Teleskop-Spreader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
mindestens eine Absperrorgan (38) innerhalb des Kolbens (23) angeord
net ist.
8. Teleskop-Spreader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
mindestens eine Überströmkanal (36) mindestens teilweise in der
Kolbenstange (2) angeordnet ist.
9. Teleskop-Spreader nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
mindestens eine Absperrorgan (38) innerhalb der Kolbenstange (22)
angeordnet ist.
10. Teleskop-Spreader nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der mindestens eine Überströmkanal (36) von der Vor
triebsseite (34) des Kolbens (23) ausgeht.
11. Teleskop-Spreader nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Vortriebsseite (34) des Kolbens (23) konzentrisch zur Kol
benachse (A-A) eine Eintrittsöffnung (37) des Überströmkanals (36)
angeordnet ist, daß diese Eintrittssöffnung (37) durch einen Ventilkör
per (39) als Absperrorgan (38) absperrbar ist, daß der Ventilkörper
durch eine definiert vorgespannte Druckfeder (40) gegen den Druck der
Hydraulikflüssigkeit belastet ist und daß der Überströmkanal (36) in
Richtung der Rückzugsseite (35) des Kolbens (23) als eine Mehrzahl
von Austrittsöffnungen (41) ausgebildet ist, die das kolbenseitige Ende
(22a) der Kolbenstange (22) konzentrisch und in äquidistanter Vertei
lung umgeben.
12. Teleskop-Spreader nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ventilkörper (39) über eine koaxiale Teleskopführung (42) mit einem
Widerlager (43) für die Druckfeder (40) verbunden ist.
13. Teleskop-Spreader nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Widerlager (43) mit der Teleskopführung (42) sich über ein Pendel
lager (44) im Kolben (23) abstützt.
14. Teleskop-Spreader nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Druckfeder (40) die Teleskopführung (42) für den Ventilkörper (39)
konzentrisch umgibt.
15. Teleskop-Spreader nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (23) einen von seiner Stirnseite ausgehenden, koaxialen und
im wesentlichen zylindrischen Hohlraum (49) aufweist, in dessen der
Kolbenstange (22) abgekehrtes Ende ein ringförmiges Verschlußstück
(50) formschlüssig eingesetzt ist, das an seiner dem Kolbenstangen
ende zugewandten Seite einen Ventilsitz (51) für den Ventilkörper (39)
trägt, daß sich im besagten Hohlraum (49) konzentrisch die Teleskop
führung (42) für den Ventilkörper (39) und die Druckfeder (40) befin
den, und daß der Hohlraum (49) über der Mehrzahl der Austrittsöffnun
gen (41) mit der Rückzugsseite (35) des Kolbens (23) verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944424927 DE4424927C2 (de) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | Teleskop-Spreader für die Container-Verladung |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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DE4424927A1 DE4424927A1 (de) | 1996-01-18 |
DE4424927C2 true DE4424927C2 (de) | 1998-06-04 |
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Country | Link |
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