DE69727307T2

DE69727307T2 - Vorrichtung zum Halten des Schaftes eines Hydraulikzylinders in Stellung

Info

Publication number: DE69727307T2
Application number: DE1997627307
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Andre
Original assignee: Lohr Industrie SA
Current assignee: Lohr Industrie SA
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: FR2755481B1; CN1103411C; EP0935715A1; WO1998020260A2; US5913810A; CN1244236A; ES2216132T3; FR2755481A1; RU2191298C2; EP0935715B1; CA2270579A1; UA46875C2; WO1998020260A3; DE69727307D1; ATE258274T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten des Schafts eines Hydraulikzylinders in Stellung. Sie betrifft zusätzlich das Erkennen von Lecks in dem Rückkehrkreis der Antriebskammer.
Eine Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-A-2036547 bekannt.
Hydraulikzylinder werden regelmäßig als Antriebsorgane in den Anhebe- und Absenkanordnungen einer Tragstruktur verwendet. Solche Anordnungen sind vielfältig bekannt und werden im Transportbereich, in der Bauwirtschaft und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen Anhebe- und Absenkbewegungen einer Last täglich vorkommen und wiederholte Anstrengungen erfordern, die die menschliche Kraft übersteigen.
Klassisch wird ein Zylinder unter Last durch ein Rückschlagventil gehalten, das in Richtung hin zu der Abtriebskammer des Schafts in den Versorgungskreis des Zylinders eingesetzt ist. Diese Haltefunktion unter Last wird ihrer Rolle gerecht, solange die Dichtigkeit des Ventils erhalten werden kann. Diese ist anfangs aufgrund von an der Herstellungsstätte durchgeführten Qualitätskontrollen gegeben. Allerdings kann das Ventil schleichend oder plötzlich nach einer gewissen Zeitperiode einen Dichtigkeits-Fehler aufweisen, der aus unterschiedlichen Gründen mit dem Betrieb oder dem Altern sowie mit einem geringen, unbemerkten Herstellungsfehler verbunden sein kann. Als Gründe lassen sich beispielsweise ein Geometriefehler der Sphärizität der Ventilkugel, eine feste Verunreinigung im Ölkreis, die sich auf dem Ventilsitz ablagert, oder jeder andere Grund für einen schlechten mechanischen Kontakt oder eine lokale Über-Abmessung zwischen dem Ventilkörper und seinem Sitz angeben.
Ein solcher Fehler führt zu einem Leck, das, selbst wenn es nicht signifikant ist, nach mehreren Stunden des Haltens ein langsames Absenken der Last hervorrufen kann, was für unterhalb angeordnete Güter und Personen gefährlich ist.
Die Haltefunktion erweist sich als obligatorisch in allen Anwendungsfällen, bei denen die Haltesicherheit in der Haltestellung eine wichtige, wenn nicht grundlegende Bedingung darstellt.
Im Falle hydraulischer Vorrichtungen ist die Haltesicherheit für eine Last durch einen Hydraulikzylinder mittels eines Rückschlagventils allein durch die Dichtigkeit dieses Ventils gewährleistet.
Um störungsfrei eine derart wichtige Funktion wie die Haltesicherheit zu gewährleisten, muss das Ventil eine vollkommene Dichtigkeits-Garantie besitzen.
Eine solche, vollkommene Garantie kann nicht existieren, so dass, wenn dies aus Sicherheitsgründen gefordert ist, die Hebezylinder mit mechanischen Blockier- und Verriegelungseinrichtungen kombiniert sind, beispielsweise Verriegelungsstiften, oder mit Sicherheitsanschlägen.
Derartige mechanische Blockier- und Verriegelungseinrichtungen oder Anschläge dienen dazu, die Haltesicherheit einer Stellung von belasteten Tragstrukturen während einer längeren Betriebsunterbrechnung zu gewährleisten. Ein solches Halten der Stellung stellt eine Sicherheitsmaßnahme für die Güter und Personen dar, die der Zylinder und sein Steuerkreis allein aufgrund von jederzeit möglichen Lecks im Bereich des Rückschlagventils nicht sicher gewährleisten können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sich von der Verwendung der zusätzlichen mechanischen Haltemittel zu befreien, die notwendig sind, um die Haltesicherheit im Falle eines Hydraulikzylinders zu gewährleisten, der in dieser Stellung zum Halten der Last blockiert ist.
Die Erfindung betrifft zu diesem Zweck eine Vorrichtung zum Halten des Schafts eines zumindest einfach wirkenden Hydraulikzylinders in Stellung, mit einer Kammer, beispielsweise einer Austriebskammer für den Schaft, und wenigstens einem Rückschlagventil, das zum Durchlass zu der Kammer in dem Versorgungskreis der Kammer angeordnet ist, wobei die Vorrichtung einen hydraulischen Trennblock bildet, durch den die Kammer versorgt wird, dadurch gekennzeichnet,

– dass das als Primärventil bezeichnete Rückschlagventil durch ein Sicherheitsrückschlagventil vervollständigt ist, das von dem primären Ventil getrennt und in Flussrichtung aufwärts und zu der Kammer hin angeordnet ist, weiterhin gekennzeichnet durch
– eine Schleusenkammer, die an jedem ihrer beiden Einlässe-Auslässe ein Rückschlagventil aufweist, nämlich einerseits das Primärventil, das der Kammer am nächsten angeordnet ist, und das Sicherheitsventil,
– unterschiedliche Schließmittel für das Sicherheitsventil verglichen mit denjenigen des Primärventils,
– ein Steuermittel zum Öffnen der beiden Ventile.

Die Erfindung besitzt vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auf einer Anzahl von Gebieten, sobald es sich um das Heben und Absenken einer Last mit dem Halten in einer Stellung und insbesondere in einer ausgefahrenen Stellung des Zylinderschafts handelt. Als Beispiel lässt sich das Anheben von Lasten beim Beladen eines Transportfahrzeugs, das Heben und Halten von Trag-Plattformen oder -Ebenen auf Autotransport-Fahrzeugen oder dergleichen angeben.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich diverse Vorteile:

– Sie erlaubt das Verriegeln des Zylinderschafts in jeder beliebigen Stellung;
– das Verriegeln erfolgt automatisch;
– bei Bereitstellung einer automatischen Verriegelungsfunktion ist die erfindungsgemäße Hydraulikvorrichtung wenig kostenintensiv;
– die Hydraulikvorrichtung schafft eine große Sicherheit beim Halten der Last.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt bzw. zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, die an die Versorgungszweige eines Zylinders angeschlossen ist;
2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausgestaltung der Haltevorrichtung;
3, 4 vergrößerte Längsschnitte des Zentralbereichs der Haltevorrichtung im Falle einer Variante mit konischem Ventil bzw. mit vollständig dichtem Ventil, wobei die Ventile im geschlossenen Zustand dargestellt sind;
5 eine schematische Schnittansicht einer vereinfachten Variante der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, die an die Versorgungszweige eines Zylinders angeschlossen ist, wobei Ventile im geschlossenen Zustand dargestellt sind; und
6 einen Längsschnitt der vereinfachten Variante der Haltevorrichtung.
Die Vorrichtung zum Halten des Schafts eines Hydraulikzylinders 1 stellt sich in Form einer Trennanordnung 2 dar, die zwischen einem Versorgungszweig 3 und einem anderen Versorgungszweig 4 für ein Antriebsfluid einer Rückkehrkammer 5 bzw. einer Austriebskammer 6 eines Schafts 7 des Hydraulikzylinders 1 angeordnet ist.
Die Trennanordnung 2 bildet einen Hydraulikblock 8, der eine Schleusenkammer 9 einschließt, die aus praktischen Gründen auch einfach als Schleuse bezeichnet wird. Die Schleuse weist eine untere Öffnung 10 auf, die mit einem Primär-Rückschlagventil 11 versehen ist und in hydraulischer Verbindung mit der Austriebskammer 6 des Schafts 7 des Zylinders steht, sowie gegenüber liegend eine obere Öffnung 12, die mit einem Sicherheitsrückschlagventil 13 versehen und hydraulisch mit einem durch einen Querkanal 15 verlängerten Hydraulikeinlass 14 zur Versorgung der Austriebskammer 6 mit einem Antriebsfluid über den Hydraulikeinlass 14 verbunden ist.
Das Primär-Rückschlagventil 11 und das Sicherheits-Rückschlagventil 13 sind physikalisch getrennt und in den Figuren durchgängig von oben nach unten, d. h. durchgängig in Richtung der Versorgung der Austriebskammer 6 des Schafts 7 ausgehend von dem Hydraulikeinlass 14 angeordnet.
Vorteilhafter Weise ist das Primärventil 11 als Rückschlagventil mit einer Kugel 16 ausgebildet, die zum Schließen gegen einen in seiner Form angepassten, beispielsweise konischen Ventilsitz 17 gezwungen wird, der in seinem Zentrum von der unteren Öffnung 10 durchsetzt ist. Die Rückstellkraft wird durch eine Rückstellfeder 18 hervorgerufen, die in einer Aufnahme 19 im Bereich des unteren Endes des Trennblocks 2 angeordnet ist.
Das Sicherheitsrückschlagventil 13 ist in einer ersten Ausführungsform als kegelstumpfförmiger Körper 20 mit konischer Oberfläche ausgebildet, die in Verschlussstellung an einer kreisförmigen Kante 21 einer ringförmigen Schulter 22 anliegt, die in ihrem Zentrum von der oberen Öffnung 12 durchsetzt ist.
Das Sicherheitsventil 13 öffnet in herkömmlicher Weise und automatisch nach Maßgabe des anliegenden Drucks.
Das Öffnen des Sicherheitsventils 13 kann durch eine außerhalb des Trennblocks 2 angeordnete Steuereinrichtung gesteuert werden, beispielsweise durch die Antriebskraft des unter Druck stehenden Hydraulikfluids zur Versorgung der Rückkehrkammer des Schafts oder jedes andere Mittel. Es bewirkt weiterhin kaskadenartig das gesteuerte Öffnen des Primärventils 11.
Zu diesem Zweck ist das Sicherheitsventil 13 nach unten durch einen unteren Steuerschaft 23 verlängert, der auf seine Seitenfläche aufgewickelt eine Rückstellfeder 24 zum Rückstellen in die Schließstellung trägt. Der Steuerschaft 23 endet in einem freien Ende mit gerader Druck-Stirnseite, die die untere Öffnung 10 der Schleuse 9 durchqueren kann, um durch Drücken den Ventilkörper des Primärventils 11 zum Öffnen zu verschieben, d. h. unter Entfernung von seinem Sitz 17 entgegen der elastischen Rückstellkraft der Feder 18.
Da es sich um zwei getrennte Teile handelt, existiert ein Spiel 25 zwischen dem Ende des Schafts 23 und der Kugel 16 des Primärventils 11 und somit eine Unabhängigkeit der Bewegung zwischen den beiden Ventilen.
Das Sicherheitsventil 13 ist mit einem Verzögerungsmittel für seine Rückstellbewegung beim Schließen verbunden, um auf diese Weise sein Schließen von demjenigen des Primärventils 11 zu trennen. Auf diese Weise lässt sich das Fehlen eines nennenswerten dynamischen Drucks und somit eines Flusses in der Schleuse 9 während der Schließphase des Sicherheitsventils 13 garantieren.
Diese Eigenschaft ermöglicht insbesondere die Verwendung einer Dichtung zum Vervollkommnen der Dichtigkeit und somit zum Verbessern der Effizienz des Sicherheitsventils. Der Ventiltyp mit Dichtung wird als vollkommen dichtes Ventil 26 bezeichnet. Es stellt ein ideales Mittel zum Verschließen der Schleuse 9 und zum verbesserten Garantieren des Haltens des Zylinderschafts in Stellung im belasteten Zustand dar. Diese Variante ist in der 4 in Form eines vollkommen dichten Ventils 26 mit Dichtung 27 dargestellt, wobei die Dichtung beispielsweise torusförmig ausgebildet ist und auf einem Sitz in Form einer Rille 28 ruht.
Derartige vollkommen dichte Ventile sind gegenüber einem dynamischen Druck wenig widerstandsfähig, da dieser mit einem Herausdrück-Risiko für die Dichtung verbunden ist.
Als ein weiteres Ausführungsbeispiel eines vollkommen dichten Ventils ist es möglich, die konische Oberfläche des Ventilkörpers des Sicherheitsventils 13, wie in der 3 gezeigt, teilweise oder vollständig mit einer Beschichtung oder einer Dichtung zu versehen, die sich in dichtendem Kontakt an die Schulter 22 andrückt, wobei Letztere zu diesem Zweck vorteilhafter Weise eine Fase aufweist.
Einer der Verdienste der Erfindung betrifft die Möglichkeit der Verwendung eines vollkommen dichten Ventils, beispiels weise des Ventils 26, als zweites sogenanntes Sicherheitsventil 13 aufgrund des verschwindenden dynamischen Drucks am Ort des Sitzes während des Schließvorgangs des Ventils.
Das Verzögerungsmittel für die Rückbewegung des Sicherheitsventils 13 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als obere, zusammengesetzte mechanische Verbindung 29 ausgebildet, die eine geführte mobile Einrichtung darstellt. Die obere, zusammengesetzte mechanische Verbindung 29 setzt sich aus drei in ihrer Bewegung freien Teilen zusammen, die relativ zueinander geführt sind. Man unterscheidet das durch einen Druckkolben 30 gebildete obere Teil, wobei der Druckkolben mittels einer Dichtung 31 abgedichtet angeordnet ist und sich längs einer Kammer 32 bewegt, die über ein Luftloch 33, das auf einer Seite des Trennblocks 2 mündet, zur Atmosphäre offen ist.
Weiterhin erkennt man einen Ausgleichskörper 34, der frei gleitend in einer in einem Einsatzteil 36 vorgesehenen Führungsbohrung 35 angeordnet ist. Das obere Ende 37 des Ausgleichskörpers 34 ist in Kontakt mit der Unterseite des Druckkolbens 30.
Der Ausgleichskörper 34 der zusammengesetzten mechanischen Verbindung 29 weist in der Nähe seines unteren Endes eine Dichtung 38 auf, die die Dichtigkeit dieses Abschnitts gegenüber der Kammer 32 gewährleistet, in der sich der Druckkolben 30 bewegt.
Die obere mobile Ausrüstung ist aus einem letzten, schaftförmigen Segment 39 gebildet, das mit dem Ventilkörper verbunden ist. Der Schaft 39 weist nach oben hin ein oberes zylinderförmiges Ende auf, das einen Endkolben 40 bildet, der mit Spiel längs der in dem Einsatzteil 36 gebildeten Führungsbohrung 35 gleitet.
Das Einsatzteil 36 begrenzt seitlich zusammen mit dem Trennblock 2 eine Ringkammer 41, in der das Antriebsöl eintrifft, das auf den Ventilkörper des Sicherheitsventils 13 einwirkt.
Die entgegengesetzten Enden des Ausgleichskörpers 34 und des Endkolbens 40 sind durch einen Freiraum getrennt, der zusammen mit der Seitenwand der Führungsbohrung eine ölgefüllte Reservoir-Kammer 42 bildet, die als Dämpfungspuffer verwendet wird.
Der Druckkolben 30 betätigt das Sicherheitsventil 13 zum Öffnen durch eine motorische Verschiebung nach unten, die durch ein Steuermittel hervorgerufen wird, beispielsweise die durch den Druck des Antriebsfluids der Rückkehrkammer 5 des Schafts 7 des Zylinders bewirkte Kraft, die auf die obere Seite des Druckkolbens 30 einwirkt, die sich in der Versorgungsleitung für die Rückkehrkammer befindet.
Die Öffnungssteuerung des Sicherheitsventils 13 kann durch ein anderes Mittel oder eine andere Bewegungsquelle bewirkt sein.
Der Dämpfungseffekt resultiert aus der Anwesenheit des Öls in der Reservoir-Kammer 42, das einen Puffer bildet und das in zunehmendem Maße während der Rückkehrbewegung des Sicherheitsventils 13 aufgrund der schließenden Rückstellkraft aus der Reservoir-Kammer 42 ausgetrieben wird. Tatsächlich wird das Öl gedrosselt aus der Kammer entlang des Endkolbens 40 aufgrund des zwischen diesem und seiner Führungsbohrung 35 bestehenden Spiels ausgestoßen.
Der Dämpfungseffekt ergibt sich auch aus der viskosen Reibung des Schafts des Sicherheitsventils im Öl. Dieser Dämp fungseffekt kann gemeinsam mit einer angepassten Verteilung der unterschiedlichen Steifigkeiten der Ventil-Rückstellfedern oder mit geometrischen Variationen der hydraulischen Bestandteile eingesetzt werden. Der eine oder andere dieser Parameter kann einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Die Schleusenkammer 9 kommuniziert hydraulisch über einen Kanal 43 mit einem druckempfindlichen Sensor oder Detektor 44, beispielsweise einem Druckschalter, der in einen elektrischen oder elektronischen Schaltkreis eingeschleift ist, dessen elektrisches Signal zum Anzeigen eines Lecks durch ein visuelles, akustisches oder anderes Anzeigemittel ausgewertet wird.
In der 2 sind der mechanische Block 45 des Druckschalters 44 und seine beiden Anschlusspins 46, 47 zum elektrischen Verbinden mit dem Auswerteschaltkreis dargestellt.
Im Falle eines einfach wirkenden Hydraulikzylinders ist die Betätigung des Sicherheitsventils durch ein beliebiges, unabhängiges Mittel gewährleistet, beispielsweise ein elektromechanisches, elektromagnetisches oder beliebiges anderes Mittel.
Des weiteren ist die erfindungsgemäße Haltevorrichtung hinsichtlich der Versorgungsanschlüsse vollständig reversibel. Auf diese Weise kann der Auslass des Trennblocks 2 mit der Rückkehrkammer 5 verbunden werden, und umgekehrt kann die Austriebskammer 6 direkt mit einer Druckquelle verbunden werden.
Zunächst wird die Funktionsweise des Zylinders 1 beim Verschieben seines Schafts 7 zu Anhebe- oder Absenkzwecken beschrieben, anschließend die Funktionsweise des Trennblocks 2 zum Halten einer Stellung unter Last entsprechend der gewünschten Anhebehöhe:
Die Austriebssteuerung des Schafts 7 des Zylinders erfolgt beispielsweise durch Anlegen eines kalibrierten Drucks am Hydraulikeinlass 14 des Hydraulikblocks 8. Dieser Antriebsdruck öffnet automatisch nacheinander die beiden Ventile 13 und 11 entgegen der Rückstellkraft der jeweiligen Federn 24 bzw. 18 und versorgt anschließend die Austriebskammer 6 des Schafts. Die Druckbeaufschlagung wird beendet, wenn der Schaft 7 des Zylinders eine gewünschte Austriebslänge erreicht hat.
Sobald die Druckbeaufschlagung 6 beendet wird, versuchen die Rückstellkräfte der Federn 18, 24, die bislang durch die von dem Antriebsdruck ausgeübte Kraft übertroffen wurden, die Ventile 11, 13 in die Verschlussstellung zurück zu bewegen.
Die Dämpfung des Sicherheitsventils zeigt ihre Wirkung, indem sie die gewünschte Verzögerung zwischen dem Schließen der beiden Ventile garantiert, d. h. das von demjenigen des Primärventils 11 verschiedene Schließen des Sicherheitsventils 13. Der relative Druck in der Schleusenkammer verschwindet damit im Wesentlichen.
Bei einem evenuellen Leck des Primärventils 11, das aus mechanischen Gründen nur im Moment des Schließens dieses Ventils auftreten kann, übersteigt der statische Druck innerhalb der Schleusenkammer schnell die Kalibrierschwelle des Druckschalters 44 und löst den Alarm aus.
Der Druckanstieg erreicht schnell einen Gleichgewichtswert, der einer Neutralisierung des Leckflusses entspricht, da nunmehr das Sicherheitsventil 13 allein die Dichtigkeit gewährleistet.
Um den Zylinderschaft zur Rückkehr zu veranlassen, wird die Rückkehrkammer 5 mit dem Druck beaufschlagt. Wenn dieser am Druckkolben 30 anliegt, wird Letzterer nach unten bewegt und bewirkt durch Verschieben der mobilen Einrichtung sequentiell die Öffnung der Ventile 13 und 11, um das Fluid aus der Austriebskammer 6 über die Schleusenkammer 9 freizusetzen.
Die 5 und 6 beziehen sich auf eine vereinfachte Variante der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung für eine Last in Stellung, bei der die generellen Funktionen beibehalten und durch dieselben oder äquivalente Mittel realisiert sind.
Die Überwachung des Drucks in der Schleusenkammer 9 hat sich als abdingbar herausgestellt.
Des weiteren kommuniziert die unterhalb des Druckkolbens 30 angeordnete Kammer nicht mehr mit der Umgebung, sondern mit dem Einlass des Antriebsfluids zum Heben des Schafts 7 des Hydraulikzylinders.
Die prinzipiellen Elemente und Organe sind funktionell identisch und im Allgemeinen mit denselben Bezugszeichen versehen.
Zur Annehmlichkeit für den Leser scheint es angebracht, nachfolgend erneut eine kurze Beschreibung der Anordnung zu geben.
Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist in erster Linie, jedoch nicht ausschließlich, anwendbar bei einem Hydraulik zylinder 1, der eine durch eine Halteeinrichtung getragene Last trägt, hinsichtlich seines Anhebens und Absenkens sowie einer sicheren Beibehaltung einer vorgegebenen Stellung.
Die Stellungs-Haltevorrichtung ist eine hydraulische Trennanordnung 2 in Form eines Hydraulikblocks 8, der zwischen zwei Zweigen 3, 4 zur Versorgung der Rückkehrkammer 5 bzw. der Austriebskammer 6 des Schafts 7 eines doppelt wirkenden Zylinders mit einem Antriebsfluid angeordnet ist.
Der Hydraulikblock 8 umschließt eine Schleusenkammer 9 mit einer unteren Öffnung 10, die ein Primär-Rückschlagventil 11 aufweist, in Verbindung mit der Austriebskammer 6 und einer oberen Öffnung 12, die mit einem Sicherheitsrückschlagventil 13 ausgestattet ist, in hydraulischer Verbindung mit einem Hydraulikeinlass 14, der durch einen Querkanal 15 verlängert ist. Die Ventile 11, 13 sind in den Figuren von oben nach unten durchlässig angeordnet.
In der dargestellten Ausführungsform besitzt das Primärventil 11 eine Kugel 16, die durch eine Feder 18 elastisch in einer Verschlussstellung gegen den Ventilsitz gehalten ist.
Das Sicherheitsventil 13 ist gemäß der für diese Variante dargestellten Ausführungsform vom Typ mit einem flachen, kreisförmigen Körper 48 mit einem gegenüber seiner Aufnahme 49 verminderten (Schulter-)Durchmesser.
Er weist eine ringförmige Rinne 50 auf, in der eine beispielsweise torusförmige Dichtung 51 angeordnet ist. Er ist durch eine koaxiale Rückstellfeder 52 elastisch in einer Verschlussposition gegen seinen Sitz gehalten, wobei die Feder am Ansatz des Steuerschafts 23 angeordnet ist, dessen unteres Ende die untere Öffnung 10 zum Zwecke einer mechanischen Druckeinwirkung auf die Kugel 16 durchsetzen kann.
Das vollkommen dichte Ventil 13 erlaubt das garantierte Halten der Last in ihrer Stellung.
Wie bereits ausgeführt, bestimmt das zwischen dem unteren Ende des Schafts 23 und der Kugel 16 existierende Spiel 25 ein Maß der Bewegungsfreiheit zwischen den beiden Ventilen und erzeugt im gesteuerten Modus die Verzögerung der durch die Öffnung des Sicherheitsventils 13 hervorgerufenen Öffnung des Primärventils 11.
Die Haltesicherheit der Stellung ist durch das Ventil 13 gegeben. Jedoch hängt die Effizienz dieses Sicherheitsventils vom Zustand seiner Dichtung nach einer großen Anzahl von Betätigungen ab.
Die Zuverlässigkeit dieser Dichtung resultiert aus dem Schließen des Ventils bei geringem und vorzugsweise quasi verschwindendem Fluss.
Diese Voraussetzungen sind erfüllt, wenn sich sicherstellen lässt, dass in jedem Fall das Schließen des Sicherheitsventils 13 nach dem Schließen des Primärventils 11 erfolgt.
Diese Eigenschaft ergab sich in den vorstehend beschriebenen Varianten insbesondere aus einer geeigneten Verzögerung des Schließvorgangs des Sicherheitsventils 13 durch ein Verzögerungsmittel, das darin bestand, von der oberen mobilen Ausstattung in einem axialen frei gleitenden Ausgleichskörper 34 abzuteilen, dessen oberes Ende in Kontakt mit der Basis eines Druckkolbens 30 stand, der sich entlang einer zur Atmosphäre offenen Kammer 32 bewegt.
Das untere Ende des Ausgleichskörpers 34 war entgegengesetzt zum Ende eines Kolbens 40 angeordnet, der mit dem Ventilkörper durch eine ölgefüllte Reservoir-Kammer 42 verbunden war, die als Dämpfungspuffer verwendet wurde.
Gemäß der vorstehend beschriebenen und in den 5 und 6 dargestellten Variante existiert kein Ausgleichskörper 34, der ein mobiles mechanisches Zwischenstück zwischen dem Sicherheitsventil 13 und dem Betätigungs-Druckkolben 30 bildet.
Wie in den vorstehenden Varianten lässt sich die Verzögerungsfunktion zum Erzielen eines unterschiedlichen Schließverhaltens der beiden Ventile durch unterschiedliche Mittel entweder isoliert oder in Kombination erreichen, nämlich: die unterschiedlichen Steifigkeiten der Ventil-Rückstellfedern, die viskose Reibung des Schafts des Ventils 13 in der Schleusenkammer 9 und allgemein der Dämpfung des Schafts im Öl sowie die Ausbildung und Dimensionierung der hydraulischen Bestandteile.
Die Modifikationen, die sich in einer Veränderung der Bezugszeichen ausdrücken, sind die Folgenden.
Der Querkanal 15 des Hydraulikeinlasses 14 weist einen Bypass 53 in Richtung einer Pufferkammer 54 auf, die unterhalb des Druckkolbens 30 angeordnet ist. Aus diesem Grund besitzt die Pufferkammer 54 nicht länger eine Verbindung mit der Umgebung über ein Luftloch. Sie ist mit dem Einlass 14 verbunden und mit unter Druck stehendem Öl gefüllt. Folglich ist das Korrosionsrisiko, das aufgrund der ständigen Verbindung mit der Umgebung bestand, vollständig eliminiert.
Während der Steuerung zur Abwärtsbewegung des Schafts des Zylinderkolbens über die Leitung 3 befindet sich der mit der Versorgungslinie 55 der Zylinderkammer 6 verbundene Einlass 14 über die erfindungsgemäße Vorrichtung mit dem Reservoir sowie gleichzeitig mit der Pufferkammer 54 verbunden. Die gesteuerte Bewegung des Druckkolbens 30 nach unten durch den Druck des aus der Leitung 3 kommenden Fluids bewirkt die Öffnung des Sicherheitsventils 13 sowie anschließend nach erfolgtem mechanischen Druckkontakt, beispielsweise durch den Schaft 23 die Öffnung des Primärventils 11.
Die erneute Aufwärtsbewegung des Druckkolbens 30 ist durch eine Rückstellfeder 56 gewährleistet.
Ein weiterer Vorteil dieser Eigenart betrifft die Dichtigkeit. Die Dichtigkeitszwänge sind weniger ausgeprägt, denn die Lecks versorgen die Linie des Hydraulikkreises. Die Konsequenz hiervon ist die Möglichkeit der Unterdrückung der Dichtigkeit zwischen der Pufferkammer 54 und dem Einlass der Leitung 3 bis zum oberen Teil des Druckkolbens 30 einerseits und derjenigen, die zwischen dem oberen Schaft 40 des Sicherheitsventils 13 und der Pufferkammer 54 andererseits gegeben war.
Dieser Vorteil verbessert noch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung.
Im Nachfolgenden wird die Funktion der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung beschrieben, indem exemplarisch auf einen belasteten Zylinder Bezug genommen wird. Die Funktionsweise ohne Last ergibt sich leicht aus der Beschriebenen.
Aufwärtsbewegung des Zylinderschafts unter Last
Das unter Druck stehende Antriebsfluid dringt über die Zweige 15, 53 in den Hydraulikblock 8 in Richtung des Sicherheitsventils 13 und der Pufferkammer 54 ein.
Dieser Druck ist ausreichend, um zunächst das Sicherheitsventil 13 und anschließend das Primär-Rückschlagventil 11 zu öffnen, um den Zylinder über seine Austriebskammer 6 für seinen Schaft 7 zu versorgen.
Der Schaft 7 bewegt sich mit der von ihm getragenen Last nach oben, bis ein gewünschtes Niveau, das vorbestimmt sein kann oder nicht, erreicht ist. Die Druckbeaufschlagung wird dann beendet, und der Schaft verharrt in seiner Stellung. Unmittelbar nach der Mobilisierung bewirkt die Last einen Ölrückfluss innerhalb eines kurzen Zeitraums.
Der schnelle Ölrückfluss trägt zur Rückkehrbewegung der Kugel des Primärventils 11 bei, die unter der Einwirkung der elastischen Rückstellkraft mit dessen Sitz in Anlage tritt.
Im Falle einer fehlenden Last schließt sich das Primärventil 11 unter der alleinigen Einwirkung der Rückstellkraft der Feder.
Das Sicherheitsventil 13 schließt sich in einem zweiten Zeitschritt innerhalb der Schleusenkammer 9 druckfrei aufgrund der von der vorherigen Schließung des Primärventils 11. her rührenden Trennung. Dieses Schließen ohne dynamischen Druck und somit ohne Fluss schont die Dichtung des Sicherheitsventils und vermeidet ein Austreten desselben aus seiner Aufnahme.
Zum Gewährleisten dieser geordneten Folge von Schließvorgängen lassen sich die verschiedenen, vorstehend bereits aufgeführten Faktoren anpassen, nämlich: die unterschiedlichen Steifigkeiten der beiden Ventil-Rückstellfedern, die viskose Reibung des Schafts des Ventils 13 in der Schleusenkammer 9 sowie allgemein die Dämpfung des Schafts im Öl und die Ausbildung und Dimensionierung der hydraulischen Bestandteile.
In der Mehrzahl der Fälle beim Aufwärtsbewegen des Schafts unter Last sind das Maß der Verdrängung und die Rückstellkraft ausreichend, damit die Kugel 16 das Primärventil 11 vor dem Sicherheitsventil 13 schließt.
Halten der Last in Stellung
Die Haltesicherheit der Last in Stellung ist durch die beiden Rückschlagventile garantiert. Das Primärventil 11 mit Kugel 16 erlaubt durch sein Schließen das sofortige Halten der Last.
Im normalen Betrieb ist der Druck in der Ventilkammer 9 gering.
Im Falle eines Defekts oder Lecks des Primärventils 11, so gering er auch sein mag, ist das Halten durch dieses eine Ventil über die Zeit nicht mehr gewährleistet. Dies würde zu einem ungewollten Absenken der Last führen, das langsam vonstatten ginge aber gefährlich für die unterhalb der durch den Zylinder gehaltenen Plattform befindliche Ladung wäre.
Die Haltesicherheit wird durch das Sicherheitsventil 13 gewährleistet.
Aufgrund der Ausführungsform mit einer Dichtung 51, die im Augenblick des Schließens keinem nennenswerten und hinsichtlich einer Standzeit schädlichen Fluss ausgesetzt ist, besitzt die durch das Sicherheitsventil gegebene Dichtigkeit eine große Zuverlässigkeit.
Die Last wird praktisch unbegrenzt lange in Stellung bleiben.
Abwärtsbewegung des Schaftes unter Last
Die Steuerung zur Abwärtsbewegung des Schafts 7 des Zylinders unter Last erfordert das Öffnen der beiden Ventile. Die die Öffnung bewirkende Kraft wird durch einen Steuerdruck erzeugt. Bei diesem kann es sich um denjenigen Druck handeln, der an der anderen Kammer des zweifach wirksamen Zylinders anliegt, oder um einen unabhängigen Steuer- oder Kontrolldruck.
Er wirkt zunächst auf den Druckkolben 30, dessen Verschiebung aufgrund des Kontakts des Druckkolbens 30 mit dem Ende der oberen Verlängerung 40 des Schafts des Sicherheitsventils 13 und durch mechanischen Translationsdruck eine ebensolche des Ventilskörpers hervorruft.
Der Schaft des Sicherheitsventils bewegt sich weiter nach unten. Das untere Ende seines Schafts 23 tritt in Druckkontakt mit dem Verschlusselement des Primärventils und zwingt dieses unter Fortsetzung seiner Bewegung zum Öffnen.
Auf diese Weise ergibt sich dann eine Bewegung des unter Druck stehenden Fluids in Richtung der Leitung 15 und des Einlasses 14, der mit dem Reservoir verbunden ist. Dies er möglicht ein Abführen des Fluids aus der Kammer 6 in das Reservoir über die Schleusenkammer 9 und die Leitung 15.
Da sich das Sicherheitsventil in geöffneter Stellung befindet, besteht kein Risiko der Beschädigung seiner Dichtung oder deren Austreten aus ihrer Aufnahme.
Beenden der Abwärtsbewegung des Schafts unter Last
Bei Unterbrechen der Versorgung mit einem unter Druck stehenden Antriebsfluid durch die Leitung 3 liegt ein Befehl zum Öffnen der Ventile nicht länger an, und es ergibt sich, wie bereits weiter oben beschrieben, eine Verzögerung des Schließvorganges des Sicherheitsventils 13 in Bezug auf das Primärventil 11. Die mobile Ausstattungsanordnung, den Druckkolben 30 inbegriffen, bewegt sich nach oben.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass mit dieser Erfindung versucht wird, ein Schließen des Sicherheitsventils bei geringem Ölfluss zu erreichen, um ein Beschädigen oder ein Verdrängen der Dichtung dieses Ventils zu vermeiden und eine große Funktions-Zuverlässigkeit sicherzustellen.
Die Rückbewegung des Zylinderschafts kann auch durch ein anderweitig gestaltetes Öffnen der Ventile bewirkt werden, d. h. unabhängig von einem die Schaftrückkehr bewirkenden Antriebsdruck.
Zum Einfahren des Schafts ließe sich auch die Gewichtskraft der belasteten Plattform einsetzen.
Es sei hier präzisiert, dass die beschriebenen vereinfachenden Verbesserungen, die die letzte Varianten auszeichnen, auch bei den vorstehenden Varianten einsetzbar sind und dass alle technischen Ventilformen möglich sind.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bei identischem Anschluss gegenüber der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umgekehrt oder mit einer beliebigen anderen Ausrichtung seiner Trägereinrichtung montiert werden.

Claims

Vorrichtung zum Halten eines Schaftes eines zumindest einfach wirkenden Hydraulikzylinders (1) in Stellung, mit einer Antriebskammer, wie einer Austriebskammer (6) für den Schaft (7) und mit einer zweiten Kammer, die als Rückkehrkammer (5) des Schaftes verwendet wird, und mit mindestens einem in Schließrichtung elastisch beaufschlagten Rückschlagventil (11) im Versorgungskreis einer der Kammern, das zum Durchlass zu der Kammer angeordnet ist, wobei die Vorrichtung einen hydraulischen Trennblock (2) bildet, durch welchen die entsprechende Kammer versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass das Rückschlagventil (11) durch ein elastisch beaufschlagtes Sicherheitsrückschlagventil (13) vervollständigt wird, welches von dem primären Ventil (11) durch eine Schleusenkammer (9) getrennt ist, deren beide Endöffnungen mit jeweils einem der Ventile versehen sind, um eine Kammer des Hydraulikzylinders zu versorgen, wobei die beiden Ventile (11, 13) gleichsinnig in Flußrichtung des Antriebsfluids zu der Kammer hin angeordnet sind, weiterhin gekennzeichnet durch – ein Mittel zum verzögerten Schließen des Sicherheitsventils (13) relativ zum Schließen des Primärventils (11), – ein Steuermittel (30) zum Öffnen des Sicherheitsventils (13), dessen Öffnen das offene Primärventils (11) bewirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (30) zum Öffnen des Sicherheitsventils (13) durch eine externe Steuerung am hydraulischen Trennblock (2) steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließmittel zum verzögerten Schließen des Sicherheitsventils (13) relativ zum Primärventil (11) ein Verzögerungsmittel durch Verlangsamung seiner Rückkehrbewegung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlangsamung der Rückkehrbewegung des Sicherheitsventils (13) von einem Dämpfungseffekt eines mit seinem Körper festen Elements herrührt.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseffekt durch eine Öldrosselung bewirkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseffekt durch viskose Reibung eines Teils des Schafts des Sicherheitsventils (13) bewirkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssteuerung des Primärventils (11) eine Öffnungssteuerungsverbindung ist, die durch Übertragung über das Sicherheitsventil (13) die Öffnung des Primärventils (11) bewirkt.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Öffnungssteuerung des Primärventils (11) ein Übertragungsspiel aufweist, das physisch die beiden Ventile trennt.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssteuerungsverbindung des Primärventils (11) in einem Schaft (23) endet, der mit dem Körper des Sicherheitsventils (13) fest verbunden ist, wobei die Länge des Schafts (23) ein Spiel (25) zwischen seinem Ende und dem Körper des Primärventils (11) lässt, wenn beide Ventile geschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssteuerungsverbindung des Primärventils (11) über das Sicherheitsventil (13) ein Mittel zum Verzögern des Schließens des Sicherheitsventils (13) relativ zu dem Schließen des Primärventils (11) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (13) durch Druck zum Öffnen ansteuerbar ist.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck der Betätigungsdruck der anderen Kammer des Zylinders (1) ist.
Vorrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (13) zum Öffnen durch den den Schaft (7) des Zylinders zurückführenden Druck steuerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssteuerungsverbindung und das Verzögerungsmittel durch eine mechanische Kombinationsverbindung (29) gebildet sind, die durch eine Folge von Elementen gebildet ist, die einen Druckkolben (13), auf den ein Steuerdruck wirkt und ein Verbindungselement in Form eines Ausgleichskörpers (34) zur geführten Verschiebung in einer Führungsbohrung (35) aufweist, wobei die Ausgleichskörper (34) in Druckkontakt mit dem Druckkolben (30) steht, über ein angepasstes Ende eines Endkolbens (40) eines Schafts, der eine Verlängerung des Körpers (20) des Sicherheitsventils (13) bildet, wobei der Endkolben (40) mit Spiel in der gleichen Führungsbohrung (35) wie der Ausgleichskörper (34) geführt ist, – dass der Ausgleichskörper (34) und der Endkolben (40) in der Führungsbohrung (35) einen Relativabstand aufweisen, der mit der Umfangswandung der Führungsbohrung (35) eine Öl-Reservoir-Kammer (42) bildet und – dass der auf den Ausgleichskörper (34) wirkende Druckkolben (30) in einer Kammer (32), die zur Atmosphäre offen ist, beweglich ist und dem Druck des Fluids ausgesetzt ist, welches die Kammer versorgt, die der durch die Schleuse (9) versorgten Kammer des Zylinders gegenüberliegt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil (13) ein mit einer Dichtung versehenes Ventil (26) ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unter dem Druckkolben (30) angeordnete Kammer eine gegen die Atmosphäre isolierte ölgefüllte Pufferkammer (54) ist, die mit dem Einlass (14) des Fluidantriebs durch einen Bypass (53) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseffekt durch Steifigkeitsunterschiede der Ventile (11, 13) bewirkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseffekt durch Gestalt- und Dimensionsunterschiede der hydraulischen Komponenten bewirkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungseffekt durch Kombination hydraulischer Dämpfung mit Steifigkeitsunterschieden der Rückstellfedern der Ventile und durch Gestalt- und Dimensionsunterschiede der hydraulischen Komponenten bewirkt ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder ein einfach wirkender Zylinder ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkung des Sicherheits ventils (13) durch ein beliebiges unabhängiges Mittel sichergestellt ist, beispielsweise ein elektromechanisches, elektromagnetisches oder jegliches andere Mittel.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schleuse (9) ein drucksensibler Aufnehmer oder Detektor (44) derart angeordnet ist, dass das Überschreiten eines Referenzdruckes durch einen Detektions- und Alarmschaltkreis nutzbar ist.