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Hydraulische Hubvorrichtung mit teleskopartig ineinander verschiebbaren
Teilen Bei hydraulischen- Hubvorrichtungen werden meistens Zylinder .mit teleskopartig
ineinander verschiebbaren Kolben benutzt. Während es sich bei dem inneren Kolben
um einen Kolben im üblichen Sinne handelt, ,sind die weiteren diesen umgebenden
Kolben als ro rförmige Schieber ausgebildet. Jeder der Kolben ist mit einem ringförmigen
versehen, der mit einem entsprechenden Vorsprung des ihn umgebenden Kolbens bzw.
des Zylinders zusammemvirkt. Außerdem w6st jeder Kolben einen weiteren ringförmigen
Anschlag auf, der sich bei zurückgeschobenem Kolben auf dem nächsten Kolben abstützt.
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Beim Beaufschlagen eines solchen Teleskopkolbens werden zunächst sämtliche
Kolben gemeinsam durch-das Druckmittel angehoben. Da hierbei die gesamte dem Innendurchmesser
des Zylinders entsprechende Fläche als Druckfläche wirksam ist, wird für,das Anheben
der Last eine verhältnismäßig große Druckmittelmenge bei verhältnismäßig niedrigem
Druck benötigt. Trifft nun der äußere Rohrkolben mit seinem Begrenzungsanschlag
auf den entsprechenden Anschlag des Zylinders, so wird von da ab dieser Rohrkolben
an der weiteren Aufwärtshewegun;g gehindert. Infoligede@ssen ist nunmehr eine kleinere
Kreisfläche als hebende Druckfläche wirksam, so daß von nun an wendger Druckmittel,
jedoch mit höherem Druck, für die weitere Aufwärtsbewegung der Last erforderlich
ist. Je nach der Anzahl der vorhandenen Rohrkolben wiederholt sich im Laufe des
Hubvorganges das stufenweise Ansteigen des Druckes beä kleiner werdender Druckmittelmenge
noch mehrfach, bis
schließlich der innerste Kolben allein sich noch
weiterbewegt. Dabei ist die kleinste Druckfläche wirksam, so, daß verhältnismäßig
wenig Druckmittel mit sehr hohem Druck für das weitere Heben (der Last erforderlich
ist.
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Die beschriebene Arbeitsweise der bekannten Teleskopkolb .en erfordert
für -die Beaüfschlagung derr Hulbvorri.chtun@g eine Pumpe, die einerseits die zu
Beginn des Hubworganges erforderliche größte Fördermenge und andererseits dien am
Ende des Hubvorganges notwendigen sehr hohen Druck bei kleiner Fördermenge leisten
kann. Um diesen Forderungen zu entsprechen, hat man Mehrkolbenpumpen gebaut, die
durch stufenweise Abschaltung einzelner Kolben auf kleinere Fördermenge umgeschaltet
werden können und bei gleicher Antriebsleistung .einen stufenweise ansteigenden
Druck liefern. Solche Pumpen sind verwickelt in ihrem Aufbau und teuer. Außerdem
ist der Wirkungsgrad solcher Pumpen natürlich verhältnismäßig schlecht.
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Ein weiterer Nachteil der 'bekannten Teleskopkolben ist, daß !beim
Übergang von einer Stufe zur anderen sich ein wenn auch verhältnüsmäßig kurzer S,fi;llstand
nic=ht vermeiden läßt, so daß die Last nicht vollkommen gleichmäßig angehoben wird.
Dieser Nachteil macht sich beispielsweise beim Kippen von Gießpfannen äußerst nachteilig
bemerkbar, dadurch die ruckartigen Erschütterungen beim Übergang von einer Stufe
zur anderen die das flüssige Metall bedeckende Schlackenschicht -erschüttert wird
und zerreißen kann, so daß zusammen mit dem flüssigen Metall Schlacke in die Gießformen
gelangt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hubvorrichtung
reit teleiskopartig ineinander verschiebbaren Teilen zu schaffen, bei der die vorstehend
erwähnten Nachteile der bekannten Hubvorricihtungen vermieden sind; insbesorndere,soll
durch die Erfindung eine vollkommen eileichmäßiLye Hu'bbeweL-unLr erreicht werden,
wobei
| außerdem die für den A rieh fl-pt' |
| erford |
Hubvorganges gleich groß @ble@nbt ui mi s arn ia gleichem Druck z.wzuführen ist,
so d aß eine Pumpe für gleichbleibende Fördermenge bei ständig gleichem Druck benutzt
werden kann"dse einen .sehr guten Wirkungsgrad 'hat. Gemäß der Erfindung verdrängt
nach Art .eines Differentialkolbens ausgeführte, auf seiner größeren Fliehe durch
den hydraulischen Druckerzeuger beauftschlagbare erste Hubkolben beim Arbeitshub
mittels seiner kleineren Kolbenfläche eine abgeschlossene Druckflüssigkeitsrnenge,
welche dadurch .den zweiten Kolben anhebt.
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Bei der Hubvorrichtung nach der Erfindung wird die größere Kölbenfläche
:des nach Art eines Differential'kolbenis ausgeführten ersten Hubkolbens mit Druckmittel
von .der Pumpe her beaufschlagt. Die kleinere Kolbenfläche dieses Hubkolbens wirkt
auf einte abgeschlosisene Druekflüssigkeitsmenge ein, die bei der Verschieb=ung
des ersten Hubkolbens verdrängt wird und zur Beaufsahlagung eines zweiten Hubkolbens
dient, so daß auch dieser versdhnben ryvixd. Eine besonders einfache und der bisher
üblichen Bauweise ähnliche Konstruktion ergibt sich, wenn der zweite Hubkolben in
der als Zylinderausgeführten Kolbenstange dies ersten Hubkolbens verschiebbar ist.
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Durch entsprechende Wahl der Flächeniver'hältnis,se zwischen der kleineren
Kolbenfläche des ersten Hubkolbens und der zugeordneten Kolbenfläche des zweiten
HUbkdlbens kann erreicht wenden, @daß die die beiden Hubkolben kuppelnde Druckflüssigkeit
nach Art eines Übersetzungsgetriebes würkt und der zweite Hubkolben schneller oder
langsamer gegenüber dem ersten Hubkolben bewegt wird .als dieser Hubkolben gegenüber
seinem Zylinder. Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die Flächenverhältnisse
so gewählt werden, (daß die kleinere Kolbenfläche des ersten Hwbkolberns und die
zugeordnete Kolbenfläche des zweiten Hubkolbens gleiche Größe haben. Die kleinere
Kolbenläch#e ,des ersten wird dabei vorteNhaft etwa halb so groß ausgeführt wie
seine größere Koqbenfläche.
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Für das Füllen des über der kleineren Kolbenfläche des ersten Hubkolbens
und unter der Kolbenfläche des zweiten Hubkolbens befinrdlichen Raumes m=it Druckmittel
wird zweckmäßig in den ersten Hubkolben ein Druckmittel vom. der Seite der größeren
zur Seite der kleineren Kolbenfläche durchlassendes Rücksahlagventil eingebaut.
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Das Prinzip nach der Erfindung kann natürlich auch bei Hubvorrichtungen
mit ,mehr als zwei teleskopartig ineinander verschiebbaren Hubkolben angewandt werden.
Sollen beispielsweise drei verschiebbiare Hubkolben so ausgeführt werden, daß die
Vorteile der Erfindung .erzielt werden, so wird auch der zweite Hubkolben nach Art
eines Differentialkolbens ausgeführt, der mittels von seiner kleineren Kolbenfläche
verdrängter Druckflüssigkeit auf den d ritten Hubkolben arbeitet. In diesem Fall
wird 'auch er zweite Hubkolben nii em
werden. . Die Anwendung der Erfindung ist keineswegs auf reinhydraulischeHubvorridhtumgen
beschränkt; vielmehr kann das angegebene Prinzip auch mit Vorteil bei idurch Preßluft
betätigten Hubvorrichtungen Anwendung finden. In einem solchen Fall wird der erste
Hubkolben der Hubvorrichtung nicht mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, sondern mit
einem mit Preßluft beaufschl@agbaren Hilfskolben verbunden. Dabei ergibt sich dann
durch den in -dem ersten Hubkolben verscbüebibaren zweiten Hubkolben bei einfachem
Hub des mit Preßluft beaufschlagten Hilfskolbens eine doppelt große Hubbewegung.
Bei einer so=lchen preßluftbetätigten Hubvorrichtung kann natürlich auch die Mög=lichkeit
vorgesehen werden, den ersten Hubkolben mit Druckflüssigkeit zu beaufschlagen, @so
daß dann die Hu'bvorridhtung wahlweise mit Druckflüssigkeit oder Preßl:uft oder
mit beiden Druckmitteln zugleich angetrieben werden kann.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Teleskopheber
mit zwei ineinander verschiebbaren Hubkolben, Fig. 2 einen Telesikopheber mit drei
ineinander verschiebbaren Hubkolben und Fig. 3 einen Teleskopheber entsprechend
Fig. i mit einem,mit dem ersten Hubkolben verbundenen, mit Preßluft beaufschlagbaren
Hilfskolben.
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Bei dem Awsführungg'beispiel nach Fig. i ist in einem Zylinder i,
der eine Druckmittelzuleitung 2 aufweiset, ein Hubkolben 3 verschiebbar, der nach
Art eines Differentialkolbens ausgeführt ist. q. ist die .als Zylinder ausgeführte
Kolbenstange des Hubkolbens 3, der in (seinem unteren Teil ein Rückschlabmventil
5 und Bohrungen 6 aufweist, durch die der oherhalb der kleineren Kolbenfläche vorhandene
Ringraum 7 mit dem Hohlraum 8 des Zylinders 4. verbunden ist. In dem oberen Teil
der als Zylinder .4 ausgeführten Kolbenstange des Hubkolbens 3 ist ein zweiter Hubkolben
9 geführt, der alts Verdrängerkolib:en arbeitet. Die einzelnen Führungen sind natürlich
mit den erforderlichen Dichtungen ausgerüstet.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Hubvorric'htung ist folgende:
Bevor die Vorrichtung in Betrieb genommen wird, müssen die Hohlräume 7 und 8 finit
Druckmittel gefüllt werden. Zu diesem Zweck muß auf irgendeine Weise das Ausströmen
von Luft an den oberen Enden der Räume 7, 8 ermöglicht werden. Es wird .dann über
die Bohrung 2 Druckflüssigkeit zugeführt, die über das Rückschlagventil 5 in die
Räume 7 -und 8 gelangt. Wenn diese Räume ganz gefüllt sind, werden die Luftaus:trittsöffnun!gen
verschlossen. Nunmehr ist die Vorridhtung betriebsbereit.
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Soll die Vorrichtung für das Heben von Lasten benutzt werden, so wird
durch die Bohrung :2 Druckmittel in den Hoihlraum des Zylinders i zugeführt. Diese
Druckflüsssgket 'hebt den Hubkolben 3 an und drückt so auf die indem Raum 7 vorhandene
Druckflüssigkeit. Diese Flüssigkeit entwaaichtdurch die Bohrungen 6 in den Raum
8 dies Zylinders .I und drückt den Verdrängerkolben 9 nach oben. Gleichzeitig mit
,der Aufwärtsbewegung des Hubkolbens 3 :erfolgt also auch eine Aufwärtsbewegung
.des Hubkolbens 9. Die Geschwindigkeit der Bewegung des Hubkolbens 9 geggenwber
dem Zylinder 4. ist abhängig von dem Verhältnis der auf den Raum 7 wirkenden Ringfläche
des Hubkolbens 3 zu der Kreisfläche der Kolbenstange des Kolbens 9, "vie .dies eingangs
bereits dargelegt wurde. Falls die beiden Kolbenflächen gleich groß ausgeführt sind,
bewegt sich der Hubkolben 9 mit doppelter Geschwindigkeit im Verhältnis zum
Hub-
kolben 3.
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Der Druck, mit .dem die Druckflüssigkeit durch die Bohrung :2 =geführt
werden muß, ergibt sich aus dem Gewicht der zu hebenden Last und der Größe .der
unteren Kolbenfläche des Hubkolbens 3. Der beim Heben der Last in den Räumen 7,
8 herrschende Druck ist in entsprechender Weise abhängig von dem Gewicht der Last
und dem Kreisquerschnitt des Hubkolbens 9. Dieser Druck ist, da die Kolbenfläche
des Hubkolbens 9 wesentlich kleiner ist als die untere Kolbenfläche des Hubkolbens
3, erheblich höher als der Druck -der durch die Bohrung :2 zugeführten Druckflüssigkeit.
Während bei vorbekannten Te'leskophebern ein dem Kreisquerschnitt des Hubkolbens
9 entsprechender sehr höher Druck gegen Ende der Hubbewegung zugeführt werden muß,
braucht die Pumpe bei der Vorricihtung nach der Erfindung nur einen niedrigeren
Druck zu leisten. Die Pumpe und die Zuleitung zu ider Hubvorrichtung brauchen daher
nicht für so hohe Drücke wie bisher ausgeführt zu werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in dem mit der Zuleitungsbohrung
2 versehenen Zylinder i wiederum der Hubkolben 3 verschiebbar, dessen Kolbenstange
als Zylinder q. ausgeführt ist und (der mit dem Rüekschlagven.til5 und den Bohrungen
6 ausgerüstet ist. In (dem Zylinider q. ist in diesem Fall ein Hubkolben io verschiebebar,
der in genau gleicher Weise ausgeführt ist wie der Hubkolbcen 3. i i ist das Rückschlagwventil,
das den unter dem Kolben befindlichen Hohlraum 8 mit den oberhalb befindlichen Räumen
12 und 13 verbinden. 14 ist die als Zylinder für einen dritten Hubkolben 16 ausgeführte
Kolbenstange des Hubkolbens io. Die Bonrungen, durch die die Räume 12 und 13 :miteinander
in Verbindung stechen, sind mit 15 bezeichnet.
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In diesem Fall wird beim Zuführen von Druckflüssigkeit durch die Bohrung
2 in dien Zylinder i der Hubkolben 3 aufwärts verschoben. Dabei erfolgt in der zum
ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise zugleich eine Aufwärtsverschiebung
d es Hubkolbens io. Die Geschwindigkeit dieser Verschiebung ist bei .dem nach Fi.g.
2 abhängig von d em Verhältnis der auf Aden Ringraum 7 wirkenden Kolbenfläche des
Hulbkolbens 3 und der unteren Kolbenfläche des Hubkolbens io. Bei seiner Aufwärtsbewegung
drückt .der Hübkol'ben io auf,die in dem Ringraum. 12 befindliche Flüssigkeit und
preßt dieise durch die Bohrungen 15 in den Hohlraum 13"so. daß .auch der Hubkolben
16 in ,bezug auf .den Hubkolben io aufwärts bewegt wird. Die Geschwindigkeit diese
r Aufwärtsbewegung ist abhängig vom Ve@.rhältnis der auf den Ringraum 12 wirkenden
Kolbenfläche des Hubkolbens io und der Fläche deis Kreisquerschnittes des Verdrängerkolbens
16.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel herrschen während des Hubvorganges
in den Räumen 7 und 8 einerseits und 12 und 13 andererseits unterschiedliche Drücke.
Dies ergibt sich daraus, daß die zu hebendie Last auf die Flüssigkeit der Räume
12 und 13 mit dem kleinen Kreisquerschnitt des Hubkolbens 16 drückt, während die
Last auf die in den Räumen 7, 8 vorhandene Flüssigkeit mit der wesentlich größeren
Kreisfläche ,des Hubkolbens io wirkt.
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Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann durch entsprechende
Bemessung der Kolbenflächen erreicht werden, daß sich die Hubkolben 3, io und 16
mit stufenweise gleichmäßig größerer Geschwindigkeit
.gegenüber
dem Zylinder i aufwärts bewegen. Die gesaimte Hubbewegung erfolgt ohne jeden Stoß
vollkommen gleichmäßig.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 stimmt mit denn ersten Ausführungsbeispiel
weitgehend überein. Ein Unterschied besteht insofern, als mit der als Zylinder q.:ausgeführten
Koilbenstange des Hubkolbens 3 in diesem Fall ein reit Preßluft beaufsch1agbairer
Hilfskolben 17 verbunden ist, der in einem Preßluftzylinder 18 verschiebbar ist.
Der Preßluftzylinder 18 ist mit dem hydraulischen Zylinder i baulich vereinigt und
weist für die Zuführun@g der Preßluft eine Bohrung i9 auf.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung unterscheidet sich von !der Hubvorrichtung
nach Fig. i lediglich dadurch, daß der Hubkollben 3 nicht durch Druckflüssigkeit,
.sondern durch Preßluft mittels des Hilfskolbens 17 aufwärts bewegt wird.
Bei der Aufwärtsbewegung des Hu'bko@lbens 3 wird in gleicher Weise, wie oben beschrieben,
die Druckflüssig!keit .aus dem Raum 7 in den Raum 8 hinübergedrückt, so daß der
Kolben g in dem Zylinder q. aufwärts bewegt wird.
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Wie das letzte Ausführungsbeispiel zeigt, bietet die Erfindung die
Möglichkeit, die Bauhöhe des Preßluftzylinders für eine gegebene Hubhöhe er!heblich
zu verkleinern, indem mit dem Kolben -des Preßluftzylinders ein Hubkolben mit einem
weiteren teleskopiartig ausschiabbaren Hubkolben verbunden wird, .der mit diesem
gemäß der Erfindung hydraulisch gekuppelt ist.