Lastbegrenzungsvorrichtung sowie Hebezeug mit einer Lastbegrenzungsvorrichtung

Abstract

 Lastbegrenzungsvorrichtung zur Anordnung im Kraftfluss von Hebezeugen, insbesondere von Kränen, zur Vermeidung von Überbeanspruchungen des Hebezeugs durch oberhalb einer vorgegebenen Nennlast liegende Überlasten, mit einem Hydraulikelement (1) mit einem in einem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) bei Lasten bis zur Nennlast über ein im Zylinder (2) angeordnetes Fluid gegenüber dem Zylinder (2) lagegesichert ist, und wobei das Hydraulikelement (1) ein Überlastventil (9) aufweist, welches bei Überlast einen Strömungskanal für das Fluid freigibt und dadurch eine Verschiebung des Kolbens (4) im Zylinder (2) ermöglicht, sowie Hebezeug mit einer solchen Lastbegrenzungsvorrichtung sowie Verwendung eines Hydraulikelements (1) als Lastbegrenzungsvorrichtung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Lastbegrenzungsvorrichtung zur Anordnung im Kraftfluss von Hebezeugen, insbesondere von Kränen, zur Vermeidung von Überbeanspruchungen des Hebezeugs durch oberhalb einer vorgegebenen Nennlast liegende Überlasten. Die Erfindung betrifft ferner ein Hebezeug mit einer solchen Lastbegrenzungsvorrichtung sowie die Verwendung eines Hydraulikelements als Lastbegrenzungsvorrichtung.

[0002] Hebezeuge, wie Kräne oder Verlegeeinrichtungen von Brückenverlegefahrzeugen, werden für das Anheben von Lasten verwendet. (Ein militärisches Brückenverlegefahrzeug ist beispielsweise in der DE 197 01 650 C2 beschrieben.) Der Kraftfluss ist hierbei wie folgt ausgestaltet: Die Kraft fließt von einem Krafterzeuger des Hebezeugs, beispielsweise ein Motor oder eine Hydraulik, über ein Hebemittel des Hebezeugs zum Anschließen der Last, beispielsweise ein Haken oder eine Öse, hin zur Last.

[0003] Hebezeuge sind in der Regel für das Anheben einer Nennlast ausgelegt, welche die maximal zulässige Last darstellt, die noch nicht zu einer schadhaften Überbeanspruchung des Hebezeuges führt. Das Hebezeug mag zwar in der Lage sein, auch Überlasten, d.h. Lasten oberhalb der Nennlast anzuheben, jedoch besteht hierbei die Gefahr, dass Beschädigungen am Hebezeug oder anderen Anschlagmitteln auftreten.

[0004] Im Stand der Technik sind mehrere Möglichkeiten bekannt, um das Anheben einer Überlast mit einem Hebezeug zu verhindern. So sind beispielsweise Lastwaagen bzw. Kranwaagen bekannt, welche im Kraftfluss des Hebezeugs zwischen der Last und einem Hebemittel, beispielsweise ein Kranhaken, des Hebezeugs angeordnet werden und welche die anzuhebende Last wiegen. Hierbei tritt allerdings der Nachteil auf, dass lediglich eine Anzeige einer Überlast erfolgen kann, wohingegen das Anheben einer Überlast nicht verhindert wird. Eine Lastwaage wird beispielsweise in der DE 947 426 offenbart.

[0005] Es sind ferner Messsysteme für Hebezeuge bekannt, welche in das Hebezeug integriert sind. Beispielsweise beschreibt die DE 1 127 060 eine elektrische Überlastsicherung für Kräne. Solche Ausgestaltungen sind allerdings nachteilig, da eine Hublasterkennung nur mit solchen Hebezeugen möglich ist, welche derartige integrierte Messsysteme aufweisen, wobei eine Nachrüstung bei Hebezeugen, welche keine integrierte Hublasterkennung aufweisen, nur unter erschwerten Bedingungen möglich ist.

[0006] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lastbegrenzungsvorrichtung auszugestalten, die in einfacher Weise in den Kraftfluss von Hebezeugen integrierbar ist und zumindest über einen gewissen Hubweg eine Überbeanspruchung des Hebezeugs durch Überlasten verhindert.

[0007] Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäßes Hebezeug ist Bestandteil des Patentanspruchs 12. Eine erfindungsgemäße Verwendung eines Hydraulikelementes ist Bestandteil des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteil der abhängigen Ansprüche.

[0008] Die erfindungsgemäße Lastbegrenzungsvorrichtung weist ein Hydraulikelement mit einem in einem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben auf, wobei der Kolben bei Lasten bis zur Nennlast über ein im Zylinder angeordnetes Fluid gegenüber dem Zylinder lagegesichert ist und wobei das Hydraulikelement ein Überlastventil aufweist, welches bei Überlast einen Strömungskanal für das Fluid freigibt und dadurch eine Verschiebung des Kolbens im Zylinder ermöglicht.

[0009] Eine solche Ausgestaltung kann in einfacher Weise in den Kraftfluss des Hebezeuges integriert werden. Das erfindungsgemäße Hydraulikelement weist u.a. den Vorteil auf, dass der Kraftfluss bei Lasten bis zur Nennlast nicht beeinträchtigt wird, da hierbei durch die Lagesicherung keine Verschiebung des Kolbens im Zylinder erfolgt.

[0010] Durch das insbesondere einstellbare Überlastventil kann erreicht werden, dass bei der Anhebung von Überlasten eine Verschiebung des Kolbens im Zylinder ermöglicht wird, so dass der Kraftfluss zunächst unterbrochen ist. Ein Anheben einer Überlast führt somit nicht zu einer Überbeanspruchung des Hebezeugs, da während des Anfangshubes lediglich eine Bewegung des Kolbens im Zylinder, nicht aber ein Anheben der Last erfolgt, so dass die Lastbegrenzungsvorrichtung den Weg des Hebezeugs aufnimmt. Ein Bediener des Hebezeugs wird somit in die Lage versetzt, den Weg, den der Kolben im Zylinder gemacht hat, zu erkennen und den Hubprozess zu stoppen und gegebenenfalls zu reversieren.

[0011] Bevorzugt ist das Überlastventil innerhalb des Zylinders angeordnet, so dass eine kompakte Bauweise des Hydraulikelements erreicht wird. Ferner ist bevorzugt der Kolben mit einer Kolbenstange verbunden, wobei der Zylinder und die Kolbenstange jeweils mit einem Anschlusselement zum Anschließen einerseits mit einer Last und andererseits eines Hebemittels des Hebezeugs verbunden sind. Hierdurch ist eine einfache Anbindung der Lastbegrenzungsvorrichtung in den Kraftfluss möglich. Besonders bevorzugt ist ein Anschlusselement oder sind beide Anschlusselemente ösenförmig ausgestaltet, so dass ein Haken oder ein Seil bzw. Gurt an das Anschlusselement anschließbar ist.

[0012] In vorteilhafter Weise kann die Lastbegrenzungsvorrichtung ein Anzeigeelement aufweisen, welches eine Verschiebung des Kolbens im Zylinder anzeigt, so dass ein Bediener den Hubprozess stoppen kann. Das Anzeigeelement kann bevorzugt mechanisch oder elektrisch ausgestaltet sein. Bei einer rein mechanischen Ausgestaltung der Lastbegrenzungsvorrichtung besteht der Vorteil, dass eine Funktion und Anzeige unabhängig von etwaigen Ausfällen einer Energiequelle sind.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Hydraulikelement derart versiegelt oder verplombt, dass eine Kolbenbewegung im Zylinder das Siegel bzw. die Verplombung löst. Hierdurch entsteht eine Kontrollmöglichkeit, da ein Versuch eines Bedieners, eine Überlast anzuheben, durch das gelöste Siegel bzw. die gelöste Verplombung angezeigt und gespeichert wird.

[0014] Der Zylinder kann zwei Kammern für das Fluid aufweisen, welche durch den Kolben voneinander getrennt sind. Bevorzugt ist hierbei der Strömungskanal, der von dem Überlastventil verschließbar ist, durch den Kolben geführt, so dass er die beiden Kammern miteinander verbindet.

[0015] Bevorzugt weist die Lastbegrenzungsvorrichtung ferner ein Rückschlagventil auf, welches eine Rückstellung des Kolbens nach einer aufgrund einer Überlast erfolgten Verschiebung ermöglicht. Dadurch ist die Lastbegrenzungsvorrichtung reversibel ausgestaltet, d.h. sie kann nach einer einmal erfolgten Überlast durch Rückstellung wieder verwendet werden, da keine bleibenden Verformungen an der Lastbegrenzungsvorrichtung auftreten. Besonders bevorzugt weist hierbei der Kolben einen Rückstell-Strömungskanal auf, welcher die beiden Kammern miteinander verbindet und der durch das Rückschlagventil verschließbar ist.

[0016] Die Lastbegrenzungsvorrichtung kann ferner derart ausgestaltet sein, dass das Hydraulikelement eine Anschlagvorrichtung aufweist, gegen die der Kolben mit einer Anschlagfläche bei einer aufgrund einer Überlast erfolgten Verschiebung anschlägt. Durch das Anschlagen des Kolbens an die Anschlagvorrichtung wird der Sicherheitshub im Zylinder beendet, so dass bei einem weiterhin anhaltenden Versuch des Anhebens einer Überlast keine Pufferung durch die Lastbegrenzungsvorrichtung mehr vorliegt, so dass die Last, falls kein Bruch des Hebezeugs auftritt, angehoben wird. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn eine Notfallsituation vorliegt, bei der Schäden am Hebezeug oder am Zylinder in Kauf genommen werden müssen.

[0017] Ein erfindungsgemäßes Hebezeug ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine im Kraftfluss liegende Lastbegrenzungsvorrichtung der bereits beschriebenen Art aufweist. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Hebezeug um die Verlegeeinrichtung eines Brückenverlegefahrzeugs.

[0018] Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung eines bereits beschriebenen Hydraulikelementes, einschließlich sämtlicher vorteilhafter Ausgestaltungen, als Lastbegrenzungsvorrichtung zur Anordnung im Kraftfluss von Hebezeugen zur Vermeidung von Überbeanspruchungen des Hebezeugs durch oberhalb einer vorgegebenen Nennlast liegende Überlasten.

[0019] Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 6 beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

eine Lastbegrenzungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2

die Lastbegrenzungsvorrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt im ausgezogenen Zustand,

Fig. 3

die Lastbegrenzungsvorrichtung nach Fig. 2 im eingefahrenen Zustand,

Fig. 4

die Lastbegrenzungsvorrichtung nach Fig. 3 in einer um 90° gedrehten Perspektive,

Fig. 5

ein Brückenverlegefahrzeug mit einem Hebezeug vor dem Anheben einer Last und

Fig. 6

das Brückenverlegefahrzeug nach Fig. 5 während des Anhebens einer Überlast.

[0020] Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Lastbegrenzungsvorrichtung, welche als Hydraulikelement 1 ausgestaltet ist. Das Hydraulikelement 1 kann gemäß der Fig. 5 und 6 in den Kraftfluss eines Hebezeugs 15 eingebracht werden. Das Hebezeug 15 ist als hydraulische Verlegeeinrichtung eines Brückenverlegefahrzeugs 7 ausgestaltet und kann dazu verwendet werden, Brückenelemente als Last 8 zu verlegen und anzuheben.

[0021] Gemäß Fig. 1 weist das Hydraulikelement 1 einen Zylinder 2 auf, welcher an einem Ende mit einem metallenen Anschlusselement 5, welches als Öse ausgestaltet ist, verbunden ist.

[0022] Gemäß Fig. 2 ist innerhalb des Zylinders 2 ein verschiebbarer Kolben 4 angeordnet, der mit einer Kolbenstange 3 verbunden ist. Die Kolbenstange 3 weist an ihrem freien Ende ein ösenförmiges metallenes Anschlusselement 6 auf.

[0023] Die Fig. 3 zeigt das Hydraulikelement 1 im Normalzustand, welcher beim Anheben von Lasten bis zur Nennlast vorliegt. Hierbei ist der Kolben vollständig in den Zylinder 1 eingefahren. Der Zylinder 1 weist eine erste Kammer 11 auf, welche mit einem Fluid, nämlich einer hydraulischen Flüssigkeit, beispielsweise Öl, gefüllt ist. Bei einer Zugbelastung einer Last bis zur Nennlast kann sich der Kolben nicht bewegen, da er durch die hydraulische Flüssigkeit lagegesichert ist. Die zur Last wirkende Gegenkraft ist somit rein hydraulisch.

[0024] Die beiden Einfüllöffnungen 18 und 19 dienen zum Einfüllen bzw. Ablassen der hydraulischen Flüssigkeit.

[0025] Gemäß Fig. 4 ist durch den Kolben 4 ein Strömungskanal 13 geführt, welcher von einem Überlastventil 9 verschlossen ist. Über den Strömungskanal 13 kann das Fluid aus der Kolbenkammer 11 strömen und somit die Kolbenbewegung freigeben. Das gestuft oder stufenlos einstellbare Überlastventil 9 ist derart dimensioniert, dass es bei Zugbelastungen einer Last bis zur Nennlast nicht öffnet. Sobald die Zuglast einer Überlast auf die Lastbegrenzungsvorrichtung einwirkt, gibt das Überlastventil 9 den Strömungskanal 13 frei, so dass das Fluid aus der Kammer 11 in eine zweite Kammer 12 fließen kann. Hierdurch wird der Kolben 4 freigegeben, so dass er sich unter Einwirkung einer Zuglast im Zylinder 2 bewegen kann, bis die in Fig. 2 dargestellte Stellung erreicht ist. Zur Begrenzung der Verschiebung ist im Zylinder 2 eine Anschlagvorrichtung 16 angeordnet, gegen welche eine Anschlagfläche 17 (Fig. 3) anschlägt, so dass die Verschiebung beendet wird.

[0026] Die Lastbegrenzungsvorrichtung kann somit gemäß der Fig. 5 und 6 dazu verwendet werden, im Kraftfluss liegend einen Schutz gegen Überlasten zu bieten. Wenn eine Last bis zur Nennlast angehoben wird, befindet sich das Hydraulikelement 1 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung, wobei der Kolben 4 im Zylinder 2 durch das Fluid lagegesichert ist. Bei dem Versuch, eine Überlast anzuheben, öffnet das Überlastventil 9, so dass der Kolben 4 freigegeben wird. Hierdurch erfolgt ein Ausziehen des Hydraulikelements 1, wobei die Last zunächst noch nicht angehoben wird. Der Bediener kann gemäß Fig. 6 dadurch, dass die Kolbenstange 3 aus dem Zylinder 2 tritt, erkennen, dass eine Überlast vorliegt, wodurch er den Anhebevorgang beenden kann. Die Kolbenstange 3 wirkt somit als Anzeigevorrichtung, welche dem Bediener eine Überlast anzeigt. Falls der Bediener jedoch weiterhin, beispielsweise in einer Notfallsituation, die Last 8 anheben möchte, so erreicht das Hydraulikelement 1 die in Fig. 2 gezeigte Stellung, in welcher der Kolben 4 an das Anschlagelement 16 angeschlagen ist. In dieser Stellung kann der Bediener die Last 8 anheben, da der Kraftfluss über das Anschlagelement 16 und den Kolben 4 verläuft.

[0027] Die Lastbegrenzungsvorrichtung bietet somit zumindest über den Hubweg des Hydraulikelements einen Schutz vor Überlasten, wobei Überlasten zugleich angezeigt werden. Die Anzeige kann somit unmittelbar durch die Verschiebung des Kolbens efolgen.

[0028] Nach einer Überlast kann das Hydraulikelement 1 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung manuell wieder in die in Fig. 3 gezeigte Normalstellung zurückgebracht werden. Hierzu dient ein durch den Kolben 4 verlaufender Rückstell-Strömungskanal 14, welcher von einem Rückschlagventil 10 verschlossen ist. Das Rückschlagventil 10 ist derart ausgestaltet, dass unter Beaufschlagung einer Rückstellkraft die Flüssigkeit von der Kammer 12 zurück in die Kammer 11 strömen kann. Da das Rückschlagventil 10 keinen Öffnungsdruck hat, sind für diese Rückstellbewegungen nur die Reibungskräfte zwischen Kolben 4 mitsamt der Kolbenstange 3 und dem Zylinder 2 zu überwinden.

[0029] Falls größere Zylinder 2 verwendet werden, muss die Rückstellung gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer mechanischen bzw. hydraulischen Vorrichtung erfolgen.

[0030] Eine weitere Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Längenänderung des Hydraulikelements 1 vom Hebezeug direkt erkannt wird, beispielsweise mittels Sensoren, oder gegebenenfalls mechanisch oder elektrisch erkennbar gemacht wird.

[0031] Ferner sind Ausgestaltungen möglich, bei denen das Überlastventil außen am Zylinder 2 angeordnet ist und gestuft oder stufenlos einstellbar ist.

[0032] Ferner kann das Hydraulikelement 1 verplombt sein, so dass ein Ausfahren des Hydraulikelements 1 nicht ohne Zerstörung der Verplombung möglich ist.

[0033] Die Lastbegrenzungsvorrichtung 1 ist derart ausgestaltet, dass sie nach erfolgter Überlast zunächst nicht selbständig wieder in die Normalstellung zurückgeht. Sie verbleibt in der Überlaststellung. Die erfolgte Überlast wird somit in der Anzeige gespeichert. Dies kann dadurch erreicht werden, dass auf eine Rückstellfeder verzichtet wird.

[0034] Die Erfindung bietet sich insbesondere bei Hebezeugen 15 an Brückenlegern 7 an, da diese nur in Ausnahmefällen als Kran zum Anheben von Lasten 8 verwendet werden und im Regelfalle die Brückenelemente mittels des Verlegearms angehoben und verlegt werden, so dass eine Überlasterkennung regelmäßig an solchen Fahrzeugen nicht vorgesehen ist. Die Erfindung kann allerdings auch in der Baumaschinen- und Landmaschinentechnik eingesetzt werden, wobei sie insbesondere beim Anheben von Lasten vorteilhaft ist, die von der Unterseite her nicht belüftet sind, so dass die darüber stehende Luftsäule mit angehoben werden muss, wie dies beispielsweise bei auf dem Boden liegenden Blechtafeln der Fall ist.

Bezugszeichen:

[0035] 

1

Hydraulikelement

2

Zylinder

3

Kolbenstange

4

Kolben

5

Anschlusselement

6

Anschlusselement

7

Brückenverlegefahrzeug

8

Last

9

Überlastventil

10

Rückschlagventil

11

Kammer

12

Kammer

13

Strömungskanal

14

Rückstellströmungskanal

15

Hebezeug

16

Anschlagvorrichtung

17

Anschlagfläche des Kolbens

18

Einfüllöffnung

19

Einfüllöffnung

Ansprüche

1. Lastbegrenzungsvorrichtung zur Anordnung im Kraftfluss von Hebezeugen (15), insbesondere von Kränen, zur Vermeidung von Überbeanspruchungen des Hebezeugs (15) durch oberhalb einer vorgegebenen Nennlast liegende Überlasten,
gekennzeichnet durch
ein Hydraulikelement (1) mit einem in einem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) bei Lasten (8) bis zur Nennlast über ein im Zylinder (2) angeordnetes Fluid gegenüber dem Zylinder (2) lagegesichert ist, und wobei das Hydraulikelement (1) ein Überlastventil (9) aufweist, welches bei Überlast einen Strömungskanal (13) für das Fluid freigibt und dadurch eine Verschiebung des Kolbens (4) im Zylinder (2) ermöglicht.

2. Lastbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Überlastventil (9) innerhalb des Zylinders (2) angeordnet ist.

3. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) mit einer Kolbenstange (3) verbundenen ist und dass der Zylinder (2) und die Kolbenstange (3 jeweils mit einem Anschlusselement (5, 6) zum Anschließen einerseits einer Last (8) und andererseits eines Hebemittels des Hebezeugs (15) verbunden sind.

4. Lastbegrenzungsvorrichtung Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder beide Anschlusselemente (5, 6) ösenförmig ausgestaltet sind.

5. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Anzeigeelement, welches eine Verschiebung des Kolbens (4) im Zylinder (2) anzeigt.

6. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement derart versiegelt oder verplombt ist, dass eine Kolbenbewegung im Zylinder (2) das Siegel bzw. die Verplombung löst.

7. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (2) zwei Kammern (11, 12) für das Fluid aufweist, welche durch den Kolben (4) getrennt sind.

8. Lastbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (13) durch den Kolben (4) geführt ist und die Kammern (11, 12) miteinander verbindet.

9. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Rückschlagventil (10), welches eine Rückstellung des Kolbens (4) nach einer auf Grund einer Überlast erfolgter Verschiebung ermöglicht.

10. Lastbegrenzungsvorrichtung nach Anspruch 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) einen Rückstell-Strömungskanal (14) aufweist, welcher die Kammern (11, 12) miteinander verbindet und durch das Rückschlagventil (10) verschließbar ist.

11. Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikelement (1) eine Anschlagvorrichtung (16) aufweist, gegen die der Kolben (4) mit einer Anschlagfläche (17) bei einer auf Grund einer Überlast erfolgten Verschiebung anschlägt.

12. Hebezeug, insbesondere Kran, gekennzeichnet durch eine im Kraftfluss liegende Lastbegrenzungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Hebezeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es als Verlegeeinrichtung (15) eines Brückenverlegefahrzeugs (7) ausgestaltet ist.

14. Verwendung eines Hydraulikelements (1) mit einem in einem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (4), wobei der Kolben (4) bei Lasten bis zur Nennlast über ein im Zylinder (2) angeordnetes Fluid gegenüber dem Zylinder (2) lagegesichert ist, und mit einem Überlastventil (9), welches bei Überlast einen Strömungskanal (13) für das Fluid freigibt und dadurch eine Verschiebung des Kolbens (4) im Zylinder (2) ermöglicht, als Lastbegrenzungsvorrichtung zur Anordnung im Kraftfluss von Hebezeugen (15), insbesondere von Kränen, zur Vermeidung von Überbeanspruchungen des Hebezeugs (15) durch oberhalb einer vorgegebenen Nennlast liegende Überlasten.

Zeichnung