Hubvorrichtung mit mindestens zwei Kolben in Teleskopanordnung Bei hydraulischen Hubvorrichtungen wer den meistens Zylinder mit teleskopartig inein ander versehiebbaren Kolben benutzt. Wäh rend es sieh blei dem innern Kolben um einen Kolben im üblichen Sinne handelt, sind die weiteren diesen umgebenden Kolben als rohr- Törmige Schieber ausgebildet.
Jeder der Kol ben ist mit einem ringförmigen Begrenzungs- onschlag versehen, der mit einem entsprechen den Vorsprung des ihn -umgebenden Kolbens bzw. des Zylinders zusammenwirkt. Ausser dem weist jeder Kolben einen weiteren ring förmigen Anschlag auf, der sieh bei zurück geschobenem Kolben auf dem nächsten Kolben abstützt.
Werden diese sogenannten Tele.skopkolben unter Druck gesetzt, so wirkt das Druckmittel zunächst auf sämtliche Kolben anhebend ein. Da hierbei die Summe aller Kolbenfläehen als Druckfläche wirksain ist, wird in der ersten Phase der Hubbewegung eine verhältnismässig ,"rosse Druckmittelmenge bei verhältnismässig niedrigem Druch benötigt. Trifft nun der äussere Rohrkolben mit seinem Begrenzungs anschlag auf den entsprechenden Anschlag des Zylinders, so wird von da ab dieser Rohr kolben an der weiteren Aufwärtsbewegung ge hindert,.
Infolgedessen ist nunmehr eine klei nere Kreisfläche als Druckfläche wirksam, so dass, konstante Last und Hubgeschwindigkeit vorausgesetzt, weniger Druckmittel, jedoch ein höherer Druck erforderlieh sind. Je nach der Anzahl der vorhandenen Rohrkolben wie derholt sich im Laufe des Hubvorganges das stufenweise Ansteigen des Druckes bei kleiner werdender Druckmittelmenge noch mehrfach, bis schliesslich der innerste Kolben allein sich noch weiterbewegt. Dabei ist die kleinste Druckfläehe wirksam, so dass verhältnismässig sehr wenig Druckmittel mit verhältnismässig sehr hohem Druck in der letzten Phase nötig sind.
Die bekannten Teleskopkolben erfordern inithin eine, Pumpe, die die zu Beginn des Hubvor,ganges erforderliche grösste Förder menge und am Ende den notwendigen sehr hohen Druck bei kleiner Fördermenge leisten kann. Um diesen Forderungen zu entsprechen, hat man Mehrkolbenpumpen gebaut, die durch Abschaltung einzelner Kolben stufenweise auf kleinere Fördermenge umgeschaltet werden können und bei gleicher Antriebsleistung einen stufenweise ansteigenden Druck liefern. Solche Pumpen sind teuer und verwickelt im Aufbau. Ausserdem ist ihr Wirkungsorad ver hältnismässig schlecht.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Tele- skopkolben ist, dass beim übergang von einer Stufe zur andern sich ein wenn auch meist kurzer Stillstand nicht vermeiden lässt, so dass die Last nicht vollkommen gleichmässig angehoben wird.
Dies macht sich beispiels- weise beim Kippen von Giesspfannen nachtei <B>lig</B> bemerkbar, da durch die ruckartigen Er- sehütterungen beim Übergang von einer Stufe zur andern die das flüssige Metall bedeckende Schlackenschielit erschüttert wird und zerrei- P.en kann, so dass zusammen mit dem flüs sigen Metall Schlacke in die Giessformen ge langt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine 11-Libvorrichtung zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten Nachteile ver mieden sind. -Die Erfindung ermöglicht gleich mässige Hubbewegung und, sofern konstante Last und Hubgeschwindigkeit angenommen werden, gleichbleibende Druckmiittelmenge pro Zeiteinheit bei ständig gleichem Druck während des ganzen Hubvorganges zu errei chen, auch wenn -nur eine einfache Pumpe gleichbleibender Fördermenge und ständig gleichem Druck, dabei aber gutem Wirkungs grad benutzt wird.
Die Hubvorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem Zylinder und mindestens zwei Kolben in Teleskopanordnung, wobei der erste Kolben im Zylinder und der zweite Kol ben im ersten Kolben gefühlt ist. Gemäss der Erfindung teilt der erste Kolben den Zylin derraum in zwei Kammern, von denen die eine den zweiten Kolben enthält, während die an dere beim Hub -unter Druck gesetzt wird.
Vorteilhaft weist der erste Kolben eine im Zylinder geführte hohle Kolbenstange auf, die den zweiten Ko Iben enthält und mit dem sie umgebenden Ringraum durch Öffnungen -verbunden ist.
In der bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung ist der Innenquerschnitt des Zy- linders# vermindert -um den Querschnitt der öffnung, aus der der erste Kolben aus dem Zylinder tritt, mindestens annähernd gleich dem Querschnitt des. zweiten Kolbens. Denn dann ist die Geschwindigkeit des zweiten Kol bens relativ zum Zylinder wenigstens an nähernd doppelt so gross wie die Gesehwindig- keit des ersten Kolbens relativ zum Zylinder.
Um die einzelnen Kammern der Vorrieli- tung vor Inbetriebnahme leieht mit Druck flüssigkeit füllen zu können, ist zweckmässig im ersten Kolben ein Rüekschlagventil ange ordnet, das eine Verbindung zwischen den Zylinderkammern herstellt, wenn der Druek in der den zweiten Kolben enthaltenden Kam mer kleiner ist als der Druck in der gegen überliegenden Kammer.
Die Hubvorrichtung kann auch so ausge bildet werden, dass sie aus mehr als nur drei Teleskopgliedern besteht, also nicht nur zwei, sondern drei oder mehr ineinanderschiebbare Kolben aufweist. In diesem Falle teilt der zweite Kolben den Hohlraum der hohlen Kol benstange des ersten Kolbens wiederum in zwei Kammern, von denen die eine einen drit ten Kolben enthält, während der andere durch die Flüssigkeitsverdrängung beim Anheben des ersten Kolbens unter Druck gesetzt wird.
Mit dem ersten Kolben kann ein zusätz licher Kolben verbimden sein, der in einem mit dem Zylinder fest verbundenen zusätz- liehen Zylinder beweglich und mit Pressluft beaufschlagbar ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt, -und zwar zeigt: Fig. <B>1</B> ein Beispiel mit zwei ineinander ver schiebbaren Kolben, Fig. 2 ein solches mit drei ineinander ver- sehiebbaren Kolben und Fig. 4 eine Vorrichtung nach Fig. <B>1</B> mit einem mit dem ersten Kolben verbundenen, mit Pressluft beaufschlagbaren Kolben.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>1-</B> ist in einem Zylinder<B>1,</B> der eine Druckmittel- zulüitung 2 aufweist, ein Kolben<B>3</B> verschieb bar. 4 ist eine als Zylinder ausgeführte Kol benstange des Kolbens<B>3.</B> Dieser weist in sei nem untern Teil ein Rückschlagventil <B>5</B> und Bohrungen<B>6</B> auf, durch die der oberhalb der Kolbenfläche befindliche Ringraum<B>7</B> mit dein Hohlraum<B>8</B> der Kolbenstange 4 verbunden ist. In der Kolbenstange 4 ist ein zweiter Kolben<B>9</B> verschiebbar. Die einzelnen Füh-: rungen sind mit den erforderlichen Diehtun- gen ausgerüstet.
Der Kolben<B>3</B> teilt den<B>Zy-</B> linderraum in zwei Kammern, von denen die obere den Kolben<B>9</B> enthält, während die un tere<B>11</B> beim Hub unter Druck gesetzt wird. Die beschriebene Hubvorrichtung arbeitet -wie folgt: Vor Inbetriebnahme werden die Räume<B>7</B> und<B>8</B> mit Druckmittel gefüllt. Sie werden zu diesem Zweeke auf geeignete Weise entlüftet. Die dazu nötigen Ventile sind nicht darge stellt. Es wird über die Bohrung 2 Druck flüssigkeit zugeführt, die über das Rück- sehlagventil <B>5</B> in die Räume<B>7</B> und<B>8</B> gelangt. Wenn diese Räume ganz gefüllt sind, werden die Entlüftungsventile geschlossen.
Wird Druckflüssigkeit durch die Öffnung L) zugeführt, so hebt der Druck den Kolben<B>3</B> an. Das in den Räumen<B>7</B> und<B>8</B> oberhalb des Kolbens<B>3</B> befindliche Flüssigkeitsvolumen' ist unveränderlich. Die aus dem Ringraum<B>7</B> ver drängte Flüssigkeit drückt daher den Kolben <B>9</B> relativ zum Kolben<B>3</B> nach oben.
Eine ein fache h-,y-drostatisehe Überlegung zeigt, dass der Weg des Kolbens<B>9</B> relativ zum Kolben<B>3</B> sieh zum Weg des Kolbens<B>3</B> verhält wie der Quersehnitt (D2-d12) #T des Ringraumes<B>7</B> zum Querschnitt<B>d22</B> JU des Kolbens<B>9.</B> Durch geeignete Bemessung dieser Querschnitte kann man daher die beiden Kolbengeschwindigkei ten in verhältnismässig weiten Grenzen än dern.
Werden die genannten Querschnitte bei spielsweise einander gleich gemacht, so ist die (3 xeschwindigkeit des Kolbens <B>9</B> relativ zum Zylinder<B>1</B> doppelt so gross wie die Geschwin digkeit des Kolbens<B>3.</B> Eine Bemessung, die diesem Geschwindigkeitsverhältnis wenigstens annähernd entspricht, empfiehlt sieh zur vol len Ausnutzung der Baulängen der beiden Kolben.
Während des gesamten Hubvorganges sind die Drüeke beiderseits des Kolbens 3konstant. Dabei ist der Druck oberhalb des Kolbens grösser als unterhalb. Die pro Zeiteinheit zu geführte Menge an Druckmittel ist, konstante Hubgeschwindigkeit vorausgesetzt, unveräu- derlieh. Der Hubvorgang spielt sieh völlig gleichmässig ab.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in einem mit Zuleitungsbohrung 2 versehenen Zylinder<B>1</B> wiederum ein Kolben<B>3</B> verschieb bar, dessen Kolbenstange als Zylinder 4 aus- geführt und mit Rücksc'hlagventil <B>5</B> und<B>"</B> Boh- riingen <B>6</B> versehen ist. Im Zylinder 4 ist ein dritter Kolben<B>10</B> verschiebbar, der ähnlich ausgeführt ist wie der Kolben<B>3.</B> Ein Rück- schlagventil <B>11</B> von ähnlicher Wirkung wie das Ventil<B>5</B> verbindet gegebenenfalls den Raum<B>8</B> mit den Räumen 12 und<B>13.</B> Die Kol benstange 1.4 des Kolbens<B>10</B> ist als Zylinder für einen weiteren Kolben<B>16</B> ausgebildet.
Bohrungen<B>15</B> verbinden die Räume 12 und <B>13</B> miteinander.
Beim Heben wird der Kolben-10 durch Verdrängung der im Ringraum<B>7</B> befindlichen Flüssigkeit ebensa angetrieben- wie der Kol ben<B>9</B> in Fig. <B>1.</B> Seine Verschiebung in der hohlen Kolbenstange 4 verdrängt die im Ring raum 12 befindlic'he Flüssigkeit, so dass der Kolben<B>16</B> relativ zum Kolben<B>10</B> -aufwärts gedrückt wird. Für den Weg, den der Kolben <B>16</B> relativ zum Kolben<B>10</B> zurücklegt, gilt in entsprechender Abwandlung wiederum die oben angegebene Beziehung.
Man kann daher durch geeignete Bemessung der in die Rech nung eingehenden Querschnitte beispielsweise erreichen, dass die Hubgeseltwindigkeit des Kolbens<B>16</B> das Dreifache der Hubgeschwin digkeit des Kolbens<B>3</B> beträgt. Während des Hebens herrscht in der Kammer unterhalb des Kolbens<B>3</B> ein relativ niedriger Druck, unterhalb des Kolbens<B>10</B> im Raum<B>8</B> ein mittlerer Druck und in der Kammer<B>13</B> ein ielativ hoher Druck.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. <B>3</B> stimmt teilweise mit dem ersten Ausführungs beispiel überein, Zusätzlich ist mit der Kol benstange 4 ein mit Pressluft beaufseblag- barer Kolben<B>17</B> verbunden, der in einem Zylinder<B>18</B> verschiebbar ist. Der Zylinder<B>18</B> <B>,</B> linder<B>1</B> fest verbunden und ist mit dem Zy weist für die Zuführung der Pressluft eine Bohrung<B>19</B> auf.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung un terscheidet sich von derjenigen nach Fig. <B>1</B> dadurch, dass der Kolben<B>3</B> nicht nur durch Druckflüssigkeit über die Öffnung 2, sondern auch durch Pressluft mittels des Kolbens<B>17</B> aufwärts bewegt wird.