DE1014495B - Hydraulische Hubeinrichtung, insbesondere fuer Tiefbohranlagen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei hydraulischen Hubzylindern kann die wirksame Kolbenfläche nicht verändert werden. Sollen mit einem solchen Gerät z. B. unterschiedliche Lasten gehoben werden, dann muß man den Flüssigkeitsdruck ändern. Hydraulische Rotationsmotoren hingegen kann man so bauen, daß ihre Schluckmenge sich verändern läßt. Auf diese Weise ist es möglich, solche Motoren mit konstanter Leistung zu betreiben, wenn unterschiedliche Lasten gehoben werden sollen, also große Lasten mit kleiner Geschwindigkeit und kleine Lasten mit großer Geschwindigkeit. Hierbei ist das Produkt von Drehmoment und Drehzahl konstant. Um dieses Ziel bei Verwendung von hydraulischen Zylindern zu erreichen, müßten die Pumpen überdimensioniert werden.

Um auch Hubzylinder in der gleichen Weise wie selbstregelnde Motoren betreiben zu können, schlägt die Erfindung vor, den Hubzylinder in mehrere Zylinder zu unterteilen, die wahlweise einzeln oder zu mehreren zur Wirkung gebracht werden. Die Ausbildung ist dabei so getroffen, daß sich einer der Zylinder in der vom Lastangriff bestimmten Achse befindet, den die übrigen Zylinder in sich einschließen. Dann läßt es sich einrichten, daß in jedem Falle die Resultierende der von den Zylindern ausgeübten Kräfte mit der von der Last bestimmten Achse zusammenfällt, wenn man die sich in bezug auf den mittleren Zylinder gegenüberliegenden, ein Paar bildenden Zylinder mit oder ohne den mittleren Zylinder zusammenschaltet. Bildet man diese Zylinder als Teleskopzylinder aus, dann erhält man ein Gerät, das insbesondere für den Antrieb von Tiefbohranlagen besondere Vorzüge den bisherigen Antriebsmitteln gegenüber hat.

Es fallen die hohen Beschleunigungskräfte für die rotierenden Massen beim Anfahren fort, so daß Leistung frei wird für das Heben der Nutzlast. Der Wirkungsgrad der Anlage, gemessen an der zu hebenden Last am Haken, wird damit wesentlich verbessert. Auch ein besonders feinfühliges Heben und Senken der Last wird ermöglicht, was gerade bei Tiefbohranlagen eine wichtige Rolle spielt. Ferner wird mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, nämlich durch Drosselung der Ventile, ein automatisches Nachlassen des Bohrgestänges beim Bohren erreicht. Bei den bisher bekanntgewordenen Anlagen ist das nur durch eine umfangreiche und teure Einrichtung möglich. Die gesamte Anlage des Hubwerkes wird ebenfalls vereinfacht, da Kronenblock, Rollenblock, Seil und Kupplungen zum Schalten der einzelnen Geschwindigkeitsstufe fortfallen.

Mit einem Hubgerät der erfindungsgemäßen Art kann zwar das Produkt Hubkraft mal Hubgeschwindigkeit nicht stufenlos verändert werden; eine sehr hohe Feinstufigkeit läßt sich aber erzielen, wenn man den einzelnen Zylinderpaaren unterschiedliche Querschnittsflächen gibt. Wählt man dabei für den mittleren Zylinder eine Querschnittsfläche, um deren Größe sich die Querschnitts-

Hydraulische Hubeinrichtung,
insbesondere für Tiefbohranlagen

Anmelder:

Demag Aktiengesellschaft,
Duisburg, Wolfgang-Reuter-Platz

Gustav Isenberg, Dipl.-Ing. Kurt Ruppelt, Duisburg,
Dipl.-Ing. Waldemar Becker, Westercelle (Hann.),
und Dipl.-Ing. Georg Sander, Ehlershausen über Lehrte, sind als Erfinder genannt worden

flächen der Zylinder jedes Paares voneinander unterscheiden, dann lassen sich z. B. bei Anwendung von einem mittleren Zylinder und drei Zylinderpaaren durch verschiedene Kombinationen dieser Zylinderpaare mit oder ohne den mittleren Zylinder fünfzehn Stufen erreichen.

In den Abb. 1 und 2 der Zeichnung ist ein diesem Vorschlag entsprechendes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens im Längs- und Querschnitt dargestellt. Der Zylinder 1 ist von den Zylindern 2 bis 7 umgeben. Die feststehenden Teile α der Zylinder sind an eine gemeinsame Traverse 8 angeschlossen und an ihrem unteren Ende durch die Traverse 9 miteinander verbunden. In der gleichen Weise sind die verschiebbaren Zylinderteile b und c und die Kolbenstangen d mittels der Traversen 10 bis 12 zusammengeschlossen.
Die kleinste Last wird mit dem Zylinder 1 gehoben, der die kleinste Querschnittsfläche hat. Die gesamte Fördermenge der Pumpe beaufschlagt über das Steuerventil 13 (Abb. 3) und die Leitung 17 diesen Zylinder, so daß also die Last mit hoher Geschwindigkeit gehoben wird. Die übrigen Kolben und beweglichen Zylinderteile bewegen sich leer mit. In der zweiten Hubstufe werden die sich gegenüberliegenden Zylinder 2 und 3 über das Ventil 14 und die Leitung 18 mit Druckflüssigkeit gefüllt. Da die Kolbenfläche gegenüber dem ersten Fall mehr als doppelt so groß ist, kann bei demselben Druck eine mehr als doppelt so große Last gehoben werden, aber nur mit weniger als der halben Geschwindigkeit.

Die Zusammenschaltung der einzelnen Zylinder mit zunehmender Last ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle:

	Zylinder	1	3	Ventil	13	Leitung
Druck stufe	2,3	14	17
1	1,2,3	13,14	18
2	4,5	15	17,18
3	1,4,5 -^	13,1-5	19
4	6,7	16	17,19
- ' ■ 5	1,6,7	13,16	20
6	2, 3, 4, 5	14,15	17,20
7	1,2,3,4,5	13,14,15	18,19
8	2, 3, 6, 7	14,16	17,18,19
- : 9	1,2, 3, 6, 7	13,14,16	18,20
10	4, 5, 6, 7	15,16	17,18,20
11	1, 4, 5, 6, 7	13,15,16	19, 20
12	2, 3, 4, 5, 6, 7	14,15,16	17,19, 20
13	1,2,3,4,5,6,7	13,14,15,16	18,19, 20
14		17,18,19,20
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Eine weitere Möglichkeit, die erfindungsgemäße hydraulische Hubeinrichtung den Rotationsmotoren mit selbsttätiger Regelung anzupassen, besteht darin, daß die vier Ventile 13 bis 16 von Magneten bewegt werden. Sieht man z. B. eine Schaltwalze vor, die nacheinander die as Magnete der vier Ventile in der aus der vorstehenden Tabelle ersichtlichen Reihenfolge der fünfzehn Variationen schaltet, so kann erreicht werden, daß die Druckflüssigkeit jeweils in diejenigen Zylinder eindringt, die der zu hebenden Last entsprechen. Wird z. B. das Hubwerk zunächst im Leerlauf ohne Nutzlast gehoben, dann steht die Schaltwalze so, daß das Ventil für die Leitung 17 geöffnet ist. Steigt mit zunehmender Last der Pumpendruck auf ein bestimmtes Maß, das z. B. von der Belastbarkeit der Pumpe oder des Antriebsmotors abhängt, so wird mittels eines in der Pumpenleitung angeordneten Druckschalters die Schaltwalze z. B. elektromagnetisch auf die nächste Schaltstufe gedreht, die nach dem Obengesagten das Magnetventil für die Leitung 18 einschaltet, dagegen 17 abschaltet. In der nächsten Stufe wird 17 wieder eingeschaltet usw., bis ein solcher Druck erreicht ist, daß der Druckschalter wirkungslos wird und die Schaltwalze zum Stillstand kommt. Dabei ist die Einrichtung so getroffen, daß die Schaltwalze mit zunehmendem Druck in der Pumpenleitung zurückgeschaltet wird. Beim Senken der Last werden alle Magnetventile geöffnet. . Zweckmäßig ist es, den Ölsammelbehälter 21 als .Niederdruckakkumulator auszubilden und in jede Leitung ein Rückschlagventil 22 einzuschalten. Diese Anordnung sorgt dann dafür, daß alle Leitungen beim Einschalten -mit Öl gefüllt werden, wenn nicht alle Zylinder von der Pumpe gespeist werden. Der Druck in dem Akkumulator darf nur so groß sein, daß beim Senken des leeren Hubhakens das Eigengewicht der heruntergehenden Zylinder und das Hakengeschirr ausreicht, um das abfließende Öl wieder in den Akkumulator zu drücken.

Für solche Anwendungsfälle, wo man mit wenig Druckstufen auskommen kann, wählt man für alle Zylinder zweckmäßig die gleiche Kolbenfläche. Auf diese Weise wird die Fertigung und der Ersatz schadhafter Teile vereinfacht. Ein so ausgebildetes Siebengliedersystem ermöglicht sieben Druckstufen durch folgende Kombination:

1; 2, 3; 1,2, 3; 2, 3, 4, 5; 1,2, 3, 4, 5; 2, 3, 4, 5, 6, 7; 1,2, 3, 4, 5, 6, 7.

Die Anzahl der Zylinder richtet sich nach dem Verwendungszweck der Hubeinrichtung. Im einfachsten Falle kann man mittels dreier in einer Ebene angeordneter Zylinder auf die obenbeschriebene Weise drei Druckstufen erzielen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Hubeinrichtung, insbesondere für Tiefbohranlagen, gekennzeichnet durch einen hydraulischen Zylinder (1), in dessen Achse die zu hebende Last angreift und der von einer geraden Anzahl von mit diesem Zylinder verbundenen Zylindern (2 bis 7) so umschlossen ist, daß die Achsen von je zwei äußeren Zylindern in einer Ebene mit der Achse des mittleren Zylinders liegen, dessen Kolben mit denen der übrigen Zylinder an einer das Lastaufnahmemittel tragenden Traverse (12) angreift.

2. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung gleich großer Querschnittsflächen für die sich in bezug auf den mittleren Zylinder gegenüberliegenden Zylinder die Querschnittsflächen paarweise verschieden groß sind.

3. Hydraulische Hubeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder als Teleskopzylinder ausgebildet sind.

4. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Zylinderteile (a, b, c) miteinander verbunden sind.

5. Hydraulische Hubeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zylinderteile miteinander verbindenden Mittel Kanäle für die Zu- und Ableitung der Druckflüssigkeit aufweisen.

6. Hydraulische Hubeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zylinderpaar und dem mittleren Zylinder je ein Magnetventil (13 bis 16) zugeordnet ist, die vom Pumpendruck gesteuert werden.

7. Hydraulische Hubeinrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zur Beeinflussung der Magnetventile vorgesehene Schaltwalze, die von einem unter dem Einfluß des Pumpendruckes stehenden Druckschalter fortgeschaltet wird.

8. Hydraulische Hubeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der von den Ventilen zu den Zylindern führenden Leitungen über ein Rückschlagventil (22) mit dem Ölsammelbehälter verbunden und an einen Niederdruckakkumulator angeschlossen ist, gegen dessen Druck die vom Druckmittel unbeeinflußten Kolben bei leerem Lastaufnahmemittel abzusinken vermögen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 S59/108 8.57